光学相控器件调制误差对干涉投影条纹的影响

以马赫泽德干涉光路结构为基础,采用电光材料的光学相控技术产生用于光学形貌测量的干涉投影条纹。为了研究电光晶体作为光学相控器件的相位调制误差对干涉条纹质量的影响,建立了电光晶体对干涉条纹质量的模型,分析晶体折射率、平面度与波前调制的关系及其对干涉条纹质量的影响。仿真结果表明,电光晶体调制误差会影响干涉条纹质量。理想平面度下晶体折射率的畸变会使干涉条纹变形,折射率离散化阶数直接影响投影条纹的高次谐波成分,甚至导致投影条纹严重失真;折射率理想的情况下,晶体平面度的差异也会造成干涉条纹不同程度的形变。     

电光晶体的分布参数琼斯矩阵

以麦克斯韦方程组为依据推导了单色平面光波在电光晶体内传播时满足的无冗余本征方程,将电光晶体光学特性的求解问题转换为求取二维矩阵的特征值问题;基于二维矩阵,提出了晶体均匀性的表征方法;在此基础上,推导了电光晶体的分布参数琼斯矩阵模型;进一步地,把电场对晶体光学性质的影响看作微扰,得到了琼斯矩阵的等效集中参数模型。     

PMN-PT晶体折射率的精确测量

折射率是光学晶体的基本参数,准确测定晶体的折射率能够为晶体的电光、声光、非线性应用提供基本计算参数和实验参量。为了准确测定Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3(PMN-PT)晶体在可见光和近红外波段的折射率系数,搭建了激光自准直折射率测量系统,对纯铌酸锂晶体的折射率测试结果与现有文献报道误差小于1/1 000,使用该系统对沿<001>极化的Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.39PbTiO_3(PMN-0.39PT)单畴晶体进行了测定,得到了单畴的PMN-0.39PT晶体在波长分别为594 nm、633 nm、1 150 nm和1 520 nm时的折射率和色散方程,测量结果与现有文献规律性一致。结果表明该方法可用于准确快速测定新型电光晶体折射率。     

利用分光光度计测量光学晶体的折射率

晶体折射率的准确测定是晶体上薄膜器件设计的基础。介绍了利用分光光度计测量晶体折射率的方法，通过背面影响系数法、背面镀增透膜和将两者结合起来的方法消除晶体反射率测量时背面反射带来的影响，给出了具体的步骤并对测量误差进行了分析。由于晶体的光学各向异性，采用起偏器扫描的方法测量晶体光学性质随方向的变化。通过对LiB3P5晶体的折射率的测量，证实了该方法的可行性并可用于其他光学晶体折射率的测量。     

光学晶体的使用方法

光通信、光纤、光应用传感器、激光光源、光学零件等在我们身旁到处都有,随时都可碰到。 但对于能够用电场控制静态光路的光学晶体却研究得不多。为此,本文就晶体的电光效应和实际设计,各种晶体的光轴、电场方向及其使用方法从光调制器到传感器的应用作一介绍。 一、引言 对随电场变化而使物质折射率发生变化的电光效应研究,无论在理论上还是在实验     

铌酸锂电光调制的研究

电光调制是利用晶体的双折射性质,将入射的一束光分为两束;同时利用晶体的电光效应,用电信号改变两束光通路上的折射率,即两束光的速度,那么,两束光的相位差就被电信号所调制;再利用干涉原理,使相位差随信号改变的两束光相叠加,从而实现光强度调制。电光调制一般由下列部件组成:     

固体激光高重复率电光Q开关研究

对光学晶体的电光效应进行了深入地分析,应用谐振腔原理研制出折叠循环腔式高重复率电光开关.在电光晶体上施加小振幅的调制电压,可获得高重复率窄脉冲光信号,调制频率可达到60～100 MHz.这种电光开关可应用于电光Q开关、电光调制器、计数器等.     

GaAs电光调相器

原理与结构 所谓电光调相,就是利用电光晶体(即介质)的折射率随着外加电场而变化的性质(称为电光效应)来实现对光波进行相位调制。 对于CO_2激光光波而言,其波长为10.6微米。在该波长上的电光晶体有硫化锌(ZnS)、氯化铜(CuCl)、碲化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等。目前国内用得较多的是GaAs晶体。它属于43m晶系。线性电光系数γ_(41)=1×10~(-7)厘米/千伏。 图1所示是GaAs电光调相器原理装置图。其中(110)、(110)和(001)分别表示GaAs晶体的三个     

LiNbO_3晶体中电畴对光学均匀性和电光效应的影响

电光调制晶体由于其电光效应而在激光技术中有很广泛的应用,为了提高晶体的质量和改善器件的性能,研究电畴对光学均匀性和电光性能的影响是有一定的意义的。 对调制晶体,衡量其光学均匀性的参数是消光比。因此本文首先讨论了动、静态的消光比问题,然后讨论电畴对光学均匀性和一次电光效应的影响。     

ZnTe晶体对太赫兹波的电光响应及极化匹配

给出了ZnTe电光晶体折射率和吸收系数随太赫兹波频率而变化的计算曲线,比较了太赫兹波在ZnTe中传播时的相速度和群速度。通过与太赫兹频率和晶体厚度相关的电光效率响应函数,理论计算了ZnTe电光晶体对太赫兹脉冲的探测电光响应,得到了晶体厚度与探测到的太赫兹频谱宽度的定性关系,从计算结果中找到了ZnTe电光晶体在5.3 THz和6.2 THz等多个频点的探测盲点,这些探测盲点来自于ZnTe电光晶体与相应频点太赫兹波的栅格共振吸收。结合自制的大口径太赫兹光导天线和1 kHz脉冲重复频率的太赫兹时域光谱实验系统,通过差分探测技术,从实验上得到了太赫兹波极化方向与〈110〉型ZnTe晶体晶轴方向的六个最佳匹配角度,给出了太赫兹电场最大值随晶轴与太赫兹波极化方向之间夹角变化的曲线及经验公式,这将有利于在实践中对该现象的深入理解和对探测灵敏度的有效提高。     

Mie理论归一化散射光强的研究

采用了Mie理论分析了微球体光学元件的光散射性能，并对Mie理论中归一化散射光强Is的数学性质进行了理论分析，并给出了数值结果。研究了口径参数x与相对折射率m对归一化散射光强Is分布的影响，从而可以评价微球体光学元件对光的会聚及散射能力。结果表明半径较大、折射率较小的微球体光学元件对光的会聚能力较强。本结论为微光球体学元件的选择及性能分析提供了依据。     

Optical Characteristics and Reliability of Mechanical Splice Utilizing Solid Refractive Index Matching Material for Hole-Assisted Fiber Connection

We demonstrated that a mechanical splice utilizing solid refractive index matching material enables us to connect hole-assisted fibers with the same optical characteristics as the mechanical splice used with single-mode fibers. The optical characteristics remained stable in environmental and mechanical tests.      

Propagation characteristics of single-mode optical fibers with arbitrary complex index profiles

A rapidly converging numerical technique for the evaluation mode characteristics of circularly symmetric optical fibers with an arbitrary complex refractive index profile is presented. This method is based on transmission-line principles. From Maxwell's equations, we derive a transmission-line equivalent circuit for the optical fiber refractive index profile and we demonstrate how it can be used to determine the mode effective index (normalized propagation constant) of cylindrical dielectric waveguides. To illustrate the effectiveness of the procedure, we have applied it to circularly symmetric fibers with complex step, parabolic, and segmented optical refractive index profiles. We have used this method to evaluate and manipulate the gain in a typical 980-nm pumped erbium-doped fiber as well as for calculating attenuation of optical fibers when radial loss factors are present.     

SiO2薄膜折射率的准确拟合分析

精确的光学常数对于设计和制备高品质的光学薄膜非常重要,尤其是那些光学性能对折射率变化敏感的薄膜。SiO_2是一种常用的低折射率材料,因与常用基底折射率相近使其准确拟合有一定难度。实验通过离子束溅射制备了SiO_2单层膜。考虑测量时的误差和基底折射率的影响,采用透射率包络和反射率包络得到了SiO_2的折射率,并用所得折射率进行反演来对这两种途径在实际测量拟合过程中的准确性进行比对。分析表明,剩余反射率在实际的测量过程中误差更小,直接用测量镀膜前后基片的剩余反射率值可以更简便更准确地得到SiO_2的折射率,能达到10~(-2)的精度。     

三五阶非线性光纤中光脉冲的啁啾和频谱

为了探讨光纤的五阶非线性对光脉冲传输的影响,利用同时考虑三阶和五阶非线性效应的非线性薛定谔方程,在忽略光纤色散的情况下,解析并计算研究了超高斯光脉冲的非线性相移、频率啁啾。数值模拟了光脉冲传输的功率频谱。结果表明,与只有三阶非线性折射率的情形相比,正五阶非线性折射率的存在使光脉冲在光纤中传输的非线性相移和最大频率啁啾增大,使无啁啾光脉冲的频谱宽度变宽,谱峰数目增多,高斯脉冲初始啁啾对频谱的影响与三阶非线性折射率的情形类似;负五阶非线性折射率则使光脉冲传输的非线性相移和频率啁啾呈现新的特点,并使无啁啾光脉冲的频谱宽度变窄,谱峰数目减少。     

Analysis of Optical properties of nanocrystalline titanium dioxide films

The optical properties of materials can be characterized in terms of the complex refractive index. We developed a simple and efficient method for determining the complex refractive index of nanomaterials that uses the relationship between this parameter and the light spectrum measured for a specimen. The optical properties of nanoparticle and nanotube TiO₂ films were investigated. The results show that the morphology of nano-TiO₂ affects the complex refractive index spectrum and therefore influences light dispersion and absorption of the film. We also simulated the optical energy density distribution within equivalent plane films using complex refractive index data.     

灰霾型气溶胶粒子偏振特性研究

基于VLIDORT矢量辐射传输模型,应用灰霾型气溶胶的物理参量,计算了不同条件下的灰霾气溶胶偏振辐射特性,并与常用气溶胶模式下计算的偏振辐射进行分析对比,得到了灰霾气溶胶条件下偏振辐射对于几何位置、气溶胶光学厚度、气溶胶复折射指数、单次反照率、地表参数的敏感性。对于利用偏振辐射实现灰霾气溶胶监测以及气溶胶复折射指数与光学厚度反演提供了理论依据。     

条形介质加载型表面等离子体波导传输特性的研究

采用二维时域有限差分(FDTD)法,分析对比了 介质-金属(IM)结构和金属-介质-金属(MIM) 结构波导对光波传输特性的影响,以及通过对IM结构的尺寸、折射率进行优化得到最佳传 输长度。数值 结果表明,IM结构波导能使光波传输距离更长。对IM波导结构研究发现,当介质层厚为 300nm,金属 层厚为200nm时,传输效果最佳。基于这个参数的IM结构,计算介质 层折射率对IM波导光传输特性的影响发现,介质层折射率为1.5时, 在模场约束较好的情况下,传输损耗降低,表面等离 子体波的传输长度最长。整体优化后的条型波导可以实现最大传输距离为37μm。这一设计和优化波导结构 参数的方法不仅拓宽了介质加载型表面等离子体激元(SPP)波导结构的理论基础,在纳米光 学集成器件研究上也具有一定的应用潜能。     

一种新型光开关时间响应特性的研究

介绍了一种利用介质折射率的负变化量制作光开关的基本原理及时间响应特性。从其工作原理出发,分析了其内折射率变化的主要机制;通过详细的理论分析,得出折射率变化的表达式;并以此为基础深入讨论了影响其开关性能及时间响应特性的因素,所得结果与已有的实验报道相吻合。     

负折射率及零折射率光纤的光学特性

研究了芯层折射率为正,包层折射率为负的光纤导模光学特性,通过色散曲线分析比较了与常规光纤的不同,表现为低阶的简并的模式更少,单模存在的区域更多。进而分析了当包层折射率趋于零时的光学特性,发现与前两种光纤的光学特性都不同。分析发现当包层的介电常数和磁导率有一个为零时,在较小的区域各自出现了一条单模,与常规光纤的HE11模特性有很大不同,其色散曲线偏离方式与常规光纤相反,且出现了无模式存在的区域。