液晶产生可切换相位光栅

可从衍射状态切换到无衍射状态的相位光栅将在光谱仪、相机透镜、光束导向器和光信息处理元件中发挥作用。英格兰Exeter大学的AdrianStrudwich和GarryLester研制了这种相位光栅,它用液晶进行切换。从覆以氧化铟锡电极的玻璃衬底开始,加上折射率为1.635的感光材料。因为液晶是双折射,可以施加电压使其重取向,改变其折射率。使用的液晶垂直取向折射率为1.507,水平取向折射率1.655。液晶和容纳它的槽形聚合物间的光学相位差形成衍射光栅。由于无法在断开状态使光栅和聚合物的折射率完美匹配,衍射光栅的较高衍射级存在轻微重影。液晶产生可切…     

液晶衍射光栅的理论分析

在液晶指向矢计算的基础上,得到了向列相液晶在电场下折射率分布和相位延迟。并在矩形光栅和正弦相位光栅的基础上,分析了液晶衍射光栅对入射光一级衍射情况及其衍射效率,得到了15°左右的衍射角,且衍射效率达到40%。     

液晶衍射光栅模型研究

在液晶指向矢计算的基础上，本文得到了向列相液晶在电场下折射率分布和相位延迟。并在矩形光栅和正弦相位光栅的基础上，分析了液晶衍射光栅对入射光一级衍射情况及其衍射效率，得到了它的数学模型。     

电控平行排列液晶光栅的光衍射特性研究

对电控平行液晶光栅的理论进行了分析,并配以结构原理图。通过对平行排列及90°扭曲排列液晶指向矢的计算,得出液晶盒中相应的折射率、相位差与电压之间的关系图,两者经比较证明平行排列更具适用性,并在实验中观测到了平行排列液晶光栅衍射特性与电压的关系。     

脉冲和连续多色光源照明下光栅泰伯效应的等价性

利用部分相干光理论对多色光源照明下光栅的菲涅耳衍射进行了理论分析，得到了任意谱相干度照明下光栅衍射光强分布的一般公式，并对脉冲激光光源和连续的多色光源照明下光栅的菲涅耳衍射进行了相应的数值计算，进而讨论了光源的频谱分布对光栅泰伯效应的影响。理论结果表明超短脉冲的有限弛豫时间对光栅自成像的影响与多色连续光源的谱分布对光栅自成像的影响完全等价。这一等价性为借助于连续多色光照明下光栅的菲涅耳衍射来研究超短脉冲激光照明下光栅的菲涅耳衍射提供了理论依据。实验中选用发光二极管(LED)作为照明光源，对连续多色光照明下光栅的自成像分布进行了测量，实验结果和理论分析相符合。     

LiNbO_3∶Fe晶体中飞秒二波耦合光栅衍射自增强现象

在超快二波耦合配置下的LiNbO3∶Fe晶体中写入了体相位栅,通过一定的脉冲写入方法进行飞秒脉冲写入光栅的衍射自增强实验,在双光写入饱和后进行单写入光照射,产生了持续1 h的衍射自增强,同时又发现在光栅写入未饱和的时候改为单光写入也产生了衍射自增强现象,持续2 h。随后从光调制角度分析了该自增强现象的理论原因:脉冲衍射光和写入光共同作用,提高了二者耦合程度,写入了新光栅,从而加强原光栅,导致衍射效率提高,从而证明飞秒脉冲写入光栅的读出擦除可抑制,这对提高光全息记录的读出质量有正面意义。     

LiNbO3:Fe晶体中飞秒二波耦合光栅衍射自增强现象

在超快二波耦合配置下的LiNbO3：Fe晶体中写人了体相位栅，通过一定的脉冲写人方法进行飞秒脉冲写人光栅的衍射自增强实验，在双光写人饱和后进行单写人光照射，产生了持续1h的衍射自增强，同时又发现在光栅写人未饱和的时候改为单光写人也产生了衍射自增强现象，持续2h。随后从光调制角度分析了该自增强现象的理论原因：脉冲衍射光和写人光共同作用，提高了二者耦合程度，写人了新光栅，从而加强原光栅，导致衍射效率提高，从而证明飞秒脉冲写人光栅的读出擦除可抑制，这对提高光全息记录的读出质量有正面意义。     

向列相液晶中高阶衍射图像的特性

研究了垂直排列C60掺杂的向列相液晶(5CB)记录光折变光栅衍射像的特性。利用二波耦合实验,以较小入射角的信号光束与参考光束在样品中干涉并形成光折变光栅。在远离样品的观察屏上可观察到高阶衍射像。对衍射像进行分析发现,信号光一侧的二阶衍射像被放大,而在参考光一侧的负一阶衍射虽没放大,但产生了180°旋转,理论分析与实验观察结果非常吻合。     

掺杂Sm_2O_3的向列相液晶TEB30A光栅衍射特性研究

基于光学琼斯矩阵理论,研究掺杂Sm_2O_3的向列相液晶TEB30A在弱磁场中的光栅衍射特性。结果表明,自然光通过处在弱磁场中的适量配比的Sm_2O_3/TEB30A样品后,会在远场产生衍射条纹,且衍射条纹会随外磁场强度的增加而出现动态的变化。产生衍射条纹是由于适量的Sm_2O_3的掺杂,使得向列相液晶TEB30A的折射率各向异性Δn沿外磁场方向呈现周期分布,形成了液晶光栅;当外磁场强度发生变化时,处在外磁场中的Sm_2O_3粒子和液晶分子的分布会随之发生变化,导致Δn沿外磁场分布的周期发生变化,从而引起液晶光栅常数发生变化,因此,衍射条纹呈现出动态变化的效应。模拟结果表明,当外磁场强度由0.464 9T增加到0.518 5T时,液晶光栅常数由0.5cm降到0.4cm。这一技术研究方法将大大降低液晶光栅的成本,同时,弱磁场环境也为使用者提供了一种安全的使用环境。     

利用香蕉形液晶自组装技术研制有机无刻痕光栅

通过有机合成,获得了香蕉形分子液晶材料1,3-phenylenebis(4-butyloxy-benzylideneamine)。用核磁共振谱仪、紫外光谱仪、元素分析仪、偏光显微镜、差热扫描量热分析仪、激光衍射实验等分析技术,对所合成的香蕉形液晶材料进行了细致的表征。结果表明:这些香蕉形分子能够通过分子自组装技术而形成各种各样的、双折射率周期性变化的规整结构。尽管无刻痕,氦氖激光衍射实验表明,由香蕉形液晶分子自组装而成的光栅能够像有刻痕光栅那样对红光进行有效衍射。     

一种新型的光束分束结构--复合调制型光栅

提出利用表面既有浮雕,体内又有折射率调制的一种新型衍射光栅来实现光束分束功能。针对波长为850nm正负一级和零级等衍射效率的光束分束器,优化设计了面型为正弦形、三角形、矩形的浮雕光栅以及体积相位全息光栅和复合调制型光栅共五种光栅。同时数值模拟了该光栅结构在实验制作过程中对各光栅参量误差的不敏感程度,该光栅在实验制作上优于其他类型光栅。     

折射率相位调制型全息图的衍射

首先推出折射率相位调制型全息光栅的衍射方程,由此说明衍射效率主要取决于调制折射率,且各级衍射光的衍射效率不同是多种原因造成的。并指出体积光栅效应对透射全息衍射效率是有贡献的,讨论了影响散射物体全息衍射效率的问题,最后指出在一般情况下,调制折射率是一个很小的量,化学处理对它起着关键性的作用。     

光纤激光频谱组束的仿真研究

基于利用透射体布拉格光栅 准直透镜所设计的非相干组束方案,建立了光纤激光组束的理论模型.依据所建模型,对光栅的组束效果进行了分析.结果表明:最佳组束时,不同的光栅厚度须选择不同的光栅参数;随着光栅厚度的减小,满足最佳组束条件的空间频率和折射率调制将逐渐增大;在折射率调制和空间频率不变的情况下,随着光栅厚度的减小,角或谱的选择性逐渐增大;随着光束发散角和光谱宽度的增大,衍射效率逐渐减小.     

The dependence of orientational optical nonlinearity in dye-doped liquid-crystal films on the polarization direction of the recording beams

We study, both experimentally and theoretically, the dependence of the absorbance and the two-beam coupling diffraction efficiency of dye-doped liquid-crystal films on the angle between the director vector of the liquid-crystal molecules and the polarization direction of the recording beams, which is shifted continuously from parallel to antiparallel corresponding to the director vector of the liquid-crystal molecules. The sample used in our experiment is the nematic liquid-crystal 5CB-doped with Disperse Red 1 (DR1). Also, there is no electronic field applied to it. The diffraction efficiency of the probe beam increases with the increase of the recording light absorption. Coupled-wave equations are developed to describe the laser-induced refractive index change, grating formation, and coherent wave-mixing effect. The analytical solutions of the recorded holographic grating and the diffraction efficiency of the probe beam are obtained for the case of taking losses into account. The results show that the diffraction efficiency can be improved by choosing suitable material parameters and recording parameters.     

用光漂白法制备聚合物薄膜光栅耦合器

从理论和实验上研究了用光漂白的方法实现PMMA/DR1聚合物周期性波导,并制备了光栅耦合器。由辐射模的辐射角的变化求出了由光漂白引起的波导有效折射率的变化,并确定了所制备的周期性波导几个辐射模式的出射角。     

Refractive index change of GaInAs/InP disordered superlattice waveguide

The refractive index changes of disordered superlattice waveguides were measured and evaluated. A GaInAs/InP superlattice structure grown by gas-source molecular beam epitaxy (MBE) was disordered by the Si/sub 3/N/sub 4/ cap annealing method. The measurement of the wavelength response of a Bragg grating waveguide shows that the refractive indexes of the disordered region vary gradually in accordance with the development of partial disordering. Maximum refractive index changes were -1.1*10/sup -2/ for the transverse electric mode and +6.7*10/sup -3/ for the transverse magnetic mode at 1.5 mu m wavelength.<>     

基于反射谱重构的光纤光栅再生过程研究

提出一种新的光纤光栅反射谱重构方法,通过再生过程中反射谱的重构,对再生规律进行总结。基于耦合模理论,推导了光栅的主要参数,包括栅区长度、周期及折射率调制深度平均值的表达式。结合传输矩阵法中的特征参数,即光栅有效折射率和折射率调制深度对反射谱的影响规律,提出重构方法,并用相关系数进行了评价。进行光纤光栅再生实验记录反射谱的演变,重构出光栅参数变化。研究发现:再生过程中折射率呈幂指数函数形式,指数随退火时间增长而减小。据有效折射率退火时的变化,分析光栅再生时所产生的不同程度内应力的释放,引起有效折射率的周期性调制。     

反射型体光栅高效频谱组束仿真研究

文章建立了光纤激光频谱组束的体光栅参数优化模型。研究结果表明,随着体光栅空间频率和折射率调制量的增大,体光栅所允许的光束谱宽减小,光束发散角增大,得到空间频率和折射率调制量优化选择参数。文章还对所选取的体光栅参数进行频谱组束的效率进行了分析。研究表明,采用优化参数的体光栅的频谱组束效率可提高至95%以上。     

基于透射体布拉格光栅频谱组束的研究

分析了透射体布拉格光栅实现两束不同波长光束频谱组束的条件.基于耦合波理论,推导了透射体布拉格光栅的衍射效率方程,获得了优化的组束设计条件,提出了使用凸透镜控制光束入射角的方法.建立了组束的理论模型,分析了光栅参数对衍射效率的影响.结果表明:最佳组束时,不同的光栅厚度须选择不同的光栅参数;在折射率调制和空间频率不变的情况下,随着光栅厚度的减小,谱选择性逐渐增大;随着光束发散的增大,光栅的衍射效率逐渐减小.     

聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真

为了实现横截面尺寸为50 m50 m的聚硅氧烷聚合物光波导的耦合转向问题,设计了一种表面覆盖高折射率包层的多层蚀刻光栅耦合器。首先,分析了影响聚合物波导光栅耦合器耦合效率的结构因素;然后,采用在光栅表面蚀刻高折射率层的方法,提高了聚合物波导光栅耦合器的耦合效率;接着,对不同的周期（范围:100~4 000 nm）和不同的蚀刻深度（范围:0~50 000 nm）进行排列组合,形成不同的光栅结构,基于时域有限差分法编写程序,遍历所有情况,得到不同光栅结构下的光场情况以及其耦合效率,找到使耦合效率最大的周期以及蚀刻深度。最后,设计了多层蚀刻的光栅耦合器,进一步提高耦合效率。当蚀刻深度为5 000 nm,光栅周期为2 600 nm时,带高折射率层的聚硅氧烷聚合物光波导均匀光栅耦合器的耦合效率达到最大,为17.2%。采用多层蚀刻的方式,对结构进行优化,其耦合效率能达到37.4%。为聚硅氧烷聚合物光波导在光互连中的实际应用提供了理论依据。