用于儿童斜视矫正的微结构压贴三棱镜

针对儿童斜视辅助治疗的色散问题,提出了利用微棱镜阵列组消除压贴三棱镜中的色散现象的设计方案。通过压贴三棱镜平移光线,用微棱镜阵列组进行色散补偿,设计了一个新颖的组合光学系统。阐述了微棱镜阵列组色散补偿的基本原理,并利用几何光学软件仿真了组合光学系统的色散、透过率等光学参数。点列图以及扩散函数图等仿真结果表明,微棱镜阵列对于减少压贴三棱镜的色散有较明显的效果。     

新工艺新装备

<正>爱特蒙特光学新推出TECHSPEC镀MgF2膜消色差镜片爱特蒙特光学光学元件首选供应商,最近在原有的基础上又新增了几种TECHSPECMgF2膜的消色差     

基于CO2激光单点加热的微泡腔制备及其性能研究

为了简化微泡腔的制备工艺,在传统CO_2激光双向加热方案的基础上,采用CO_2激光单点加热毛细管。通过精确控制加热温度和气体流速,制备出半球形的微泡腔,进而通过调节激光光斑,增加加热面积的方式制备出球形的微泡腔。使用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对制备的球形微泡腔进行表征,并通过COMSOL仿真验证了所制备微泡腔的性能。所制备的微泡腔表面光滑,壁厚最薄处可达到亚微米量级。研究结果表明,通过CO_2激光单点加热制备的微泡腔的壁厚存在轻微的不均匀性,但其谐振Q值仍然较高,可广泛应用于传感领域。     

吉林省光学学会1989年年会论文摘要

于德金(长春光机学院)/摘要:光学双稳态在光学数据处理和全光学型计算中有潜在的应用前景,使得光学双稳开关问题变得至关重要。目前,对于色散型光学双稳开关的研究比较少。在实际问题中,色散是不可避免的。我们利用VAX8600计算机,在各种条件下求解了瞬态光学双稳的方程组,着重研究了色散对开关输出的影响。无论是在“好腔”还是“坏腔”情况下,入射激光频率与原子跃迁频率的偏离对开关的输出和上升时间都有影响,使得输出强度减小,开关上升时间增长。发现在“坏腔”情况下,色散有抑制输出振荡的作用。     

真空紫外Al/MgF_2反射镜

采用三步热舟蒸发制作法研制了真空紫外Al/MgF2反射镜,研究了改善制备工艺有效提升反射率的方法。在两层Al/MgF2反射镜制备过程中,第一步在室温石英基板上快速蒸发厚约70nm的铝膜;第二步在铝膜表面迅速蒸发厚约10nm的MgF2;第三步先对基板加热到一定温度后,再在Al+MgF2的表面上蒸发15~20nm厚的MgF2。通过调整基板温度(室温、100℃、200℃和300℃),研究了基板温度对Al/MgF2反射率的影响。真空紫外反射率计测试结果表明:第二步蒸镀MgF2之后增加基板温度有利于提高反射镜的反射率;MgF2薄膜的厚度对反射镜的反射率起到一定的调制作用,MgF2厚为26.7nm的反射镜在122nm处的反射率达85%。在实验室环境下存放1个月和5个月后,反射镜的反射率没有变化。研究结果为真空紫外光学系统需求的高性能光学元件的研制提供了技术基础。     

微腔光频梳研究进展:从均匀到非均匀泵浦

光频梳光谱在频域呈梳状等间距分布,兼具宽光谱、高相干、低相噪等特点,因此在光钟、测距、光谱检测、相干通信等诸 多领域具有良好应用前景。 微腔为光频梳产生提供了小型集成化平台,使得微腔光频梳,尤其是高相干的耗散克尔孤子光梳, 在近年备受研究者们关注。 绝大多数微腔光频梳的实现依赖于均匀连续光泵浦,然而非均匀泵浦,如相位调制与脉冲泵浦,因 其在孤子重频控制与能量转化效率方面具有特定优势,逐步进入研究者视野。 本文回顾了微腔光频梳研究进展,具体综述了关 于非均匀驱动场下耗散克尔孤子的产生及其动力学研究,并对其未来发展趋势进行了分析和展望。 非均匀泵浦能够提高耗散 克尔孤子的可控性及能量转化效率,将为更多微腔光频梳应用铺平道路。     

微透镜阵列快刀伺服车削进刀路径生成与优化研究

微透镜阵列作为一种非轴对称的复杂光学曲面,对轮廓精度及表面粗糙度的要求都非常高,在快刀伺服车削加工过程中,刀具补偿及其轨迹规划是非常重要的环节。首先介绍了刀具加工路径生成的基本流程,根据刀尖圆弧与工件曲面之间的几何关系,推导了刀位点坐标的计算公式;然后针对微透镜开口轮廓边缘区域,讨论了过渡区及其宽度和分布情况;最后提出了过渡区刀尖半径补偿优化算法,并基于MATLAB软件进行了加工仿真。结果表明提出的刀具路径优化方法能够有效提高微透镜轮廓边缘的加工精度。     

基于正四边形晶格的微结构光子晶体光纤的特性分析

设计了基于正四边形晶格空气孔排列的光子晶体光纤,并在此基础上,通过在纤芯附近引入不同的微结构空气孔,运用全矢量有限元差分法,对不同微结构的光子晶体光纤的模式有效折射率、限制损耗、模场有效面积、非线性系数、波导色散系数等特性参数进行了仿真与分析。结果表明:引入不同的微结构,可以减小有效模场面积和增大非线性系数;引入正四边形微结构空气孔时,其限制损耗整体变化幅度较小;引入正八边形微结构空气孔时,其对应的波导色散系数在中波段变化比较平坦,且在波长为1 550nm处波导色散系数接近于零;引入正十二边形微结构空气孔时,其波导色散系数均为负值且变化幅度不大,可以应用于光纤的色散补偿。根据对引入不同微结构的光子晶体光纤的特性研究,为进一步研究光子晶体光纤提供一定的参考。     

基于梳状滤波器的光纤光栅传感系统解调方法

针对现有光纤光栅解调系统存在的非线性和温度敏感性现状,提出并实验验证了一种基于梳状滤波器的波长解调方案。通过测试分析了梳状滤波器和可调谐Fabry-Perot滤波器的光学特性。并利用光学仿真软件Optisystem构建试验平台进行仿真计算,仿真结果和理论结果具有很好的一致性。搭建了解调实验平台,通过温度特性试验,实现了光纤光栅传感器对温度良好的线性特性。测试结果表明:系统精确度较高,测量误差小于3 pm,波长均方误差小于1.4 pm。     

X射线椭圆弯晶谱仪实验研究

利用椭圆从一个焦点发射出的光线经椭圆面反射必汇聚于另一焦点的性质,设计了基于620～6200eV的X射线椭圆弯晶谱仪.文中分析了系统原理,完成了谱仪光学色散系统、探测系统及仪器的研制.采用KAP、LiF、PET、MiCa作为色散元件,其2d值在0.4～2.6nm、Bragg角为30°～67.5°,晶体尺寸为120×8×0.2mm,偏心率为0.9586,焦距1350mm,光程长1456mm,分析器基底材料用数控铣床加工.实验在上海"神光Ⅱ"号装置上实施,激光能量为150J,波长为0.35mm,真空度为3×10^-3Pa.为达到光学对准,采用了小点光源以及精密望远镜对中.实验结果显示出金靶在0.63～0.79nm范围,其分辨力(△λ/λ)达到了1/486.谱的分辨力还与晶体特征和激光靶源尺寸有关.谱仪性能良好、使用方便、简单,具有高的收集效率和分辨能力,能够有效获取激光惯性约束聚变中激光等离子体发射光谱的丰富信息.     

超薄硅衬底氮化铝Lamb波压电谐振器

针对Lamb波压电声波传感器高品质因数(Q值)、低检测极限(LOD)和易集成的性能要求,本文基于SOI(Siliconon-insulator)硅片,通过底层硅(Handling layer)干法刻蚀和中间层(Boxing layer)自截止的方法实现2μm超薄均一的硅衬底结构,然后沉积2μm厚具备高C轴择优取向的氮化铝(AlN)压电薄膜。传感器薄膜区域外设置双端增强反射栅结构用于提高Q值,从而有效降低器件的检测极限,并通过微量水分测试验证性能。该谐振器零阶反对称模式(A0)和零阶对称模式(S0)的谐振状态的实测结果和COMSOL二维模型仿真结果一致,所制作的Lamb波谐振器A0模式的主峰Q值为703,S0模式的主峰Q值为403。微量水分测试S0模式的检测极限优于A0模式,最低检测极限值为0.06%RH。结果表明,氮化铝超薄硅衬底Lamb波压电谐振器能够实现微量水分等高精度检测。     

一种用于微谐振器频率调节的静电梳齿结构设计

针对微梳齿谐振器频率偏移的问题,提出了一种用于微谐振器频率调节的曲线形状静电梳齿结构。通过对梳齿简单模型的静电力分析,得出其静电力-位移特性,其斜率就是静电弹性系数;然后从谐振频率出发,分析了影响谐振频率的因素。研究结果表明,对于梳齿式微谐振器,当调谐电压从0 V变化到80 V左右时,器件的有效弹性系数从2.64 N/m减小到1.23 N/m左右,且谐振频率从自然谐振频率18.9 kHz减小到13 kHz,降幅分别为53%和31%。实验结果表明,这种曲线梳齿"软化"了静电微谐振器或者微驱动器的系统弹性,能够有效地调节谐振频率。     

计量线5～140nm波段高次谐波分布及其抑制

为了修正和提高计量线覆盖的5~140nm波段光学元件性能的定标和测量精度,根据国家同步辐射实验室光谱辐射标准和计量光束线的高次谐波分布设计了高次谐波的抑制方案。利用3 500,840l/mm金膜自支撑透射光栅和光电二极管探测器研究了计量线在5~140nm波段高次谐波的分布情况,并据此提出了利用Si、Al、Al/Mg/Al滤片以及LiF窗、MgF_2窗在不同波段对高次谐波进行抑制的方法。实验结果显示:在5~15nm波段,无滤片情况下高次谐波含量极低;在15~40nm波段,通过在相应波段添加适当滤片的方式,经探测器量子效率修正后的高次谐波比例可抑制在1.8%以下;在105~140nm、115~140nm波段,运用LiF窗、MgF_2窗滤波可使高次谐波比例基本为零。由此表明,使用滤波片对全波段抑制谐波的方案是有效的。     

基于铌酸锂制作光弹调制器用压电驱动器

基于石英(SiO2)制作光弹调制器(PEM)的压电驱动器时,存在机电耦合系数小、需高压驱动且谐振频率随温度漂移严重等缺陷,故本文研究了PEM的优化设计方法。考虑铌酸锂(LiNbO3)特殊的晶体结构,从理论上推导了LiNbO3晶片作为压电驱动器的可行性,并确定其切型为zyw/35°切。基于有限元分析软件COMSOL4.3a仿真,确定了晶片体积和谐振频率,设计了LiNbO3压电驱动器。对设计出的压电驱动器进行了压电性能测试,并和SiO2压电驱动器进行了比较。将LiNbO3压电驱动器和硒化锌(ZnSe)光弹晶体组合成PEM,用671nm激光进行了光弹调制实验。实验结果表明:实现相同位移时,SiO2压电驱动器需要的驱动电压是LiNbO3压电驱动器的100多倍,且后者横向长度伸缩振动模式单一性和稳定性均优于前者。驱动电压为3.76V时,671nm的激光通过基于LiNbO3压电驱动器的PEM的调制光程差为3.7μm。得到的结果表明:基于LiNbO3压电驱动器的PEM易于驱动控制,调制性能优于基于SiO2驱动器的PEM。     

基于透射式非稳腔的单纵模TEA CO_2激光器

为了获得TEA CO_2激光器高质量的单纵模输出,对种子注入锁定的TEA CO_2激光器进行了研究。首先,本文提出了一种透射耦合输出的虚共焦非稳谐振腔方案,利用Glad软件的Prony法对腔模的演化进行了仿真分析,并实验记录了近场与远场的光斑光强分布。仿真结果与实验结果吻合,验证了此腔型方案的合理性。其次,在此腔型的基础上进行了腔外种子注入锁定实验,实验结果显示:自由振荡时存在频率为195 MHz的拍信号,当种子注入锁定成功后,输出激光拍频消失,波形变光滑,峰值功率降低48.6%,脉冲产生时间缩短20ns。实验结果与已有成果吻合,验证了此种透射式非稳腔的TEA CO_2激光器具有输出高质量单纵模的能力。     

Opto-acoustic phenomena in whispering gallery mode resonators

Optical whispering gallery mode resonators are important platforms to enhance and study various nonlinear frequency conversion processes. Stimulated Brillouin scattering is one of the strongest nonlinear effects, and can be successfully investigated using these platforms. In this article, we study the phenomenon of stimulated Brillouin scattering using a crystalline disk resonator. A fast scanning ringdown spectroscopy technique is used to characterize the optical modes featuring quality factors of the order of one billion at telecom wavelengths. The mW scale threshold power in a centimeter disk resonator is observed and found to be strongly dependent on the gap between the resonator and the prism coupler.     

薄膜谐振Lamb波传感器测量液体流速矢量的方法

针对液体流速测量领域中微型流量传感器高品质因数、高灵敏度的性能要求。本文设计一种双端增强型薄膜谐振结构实现Lamb波传感器的高品质因数,利用传感器反对称模式(A01模式)在薄膜-液体界面处的消逝波实现液体流速矢量测量。所制作的双端增强型薄膜谐振Lamb传感器A01模式的主峰品质因数为703,A01模式的频率移动量与液体流速大小存在线性关系,频率移动方向与液体流动方向存在对应关系。流速实测灵敏度约为270 Hz/mm/s,传感器稳定性噪声小于0.2Hz,流速最低检测极限值(LOD)为2.2μm/s,流量最低检测极限值(LOD)为18.3nL/min。结果表明,双端增强型薄膜谐振Lamb波传感器可以实现液体流速高灵敏度矢量测量。     

异质微环谐振腔双稳态及全光存储器应用

提出了一种基于异质集成波导的微环谐振腔,对其双稳态现象进行了研究分析,并将其应用于全光存储功能的实现。异质集成波导具有超高的克尔非线性效应,不受热光效应和载流子响应的限制,在超快克尔非线性效应的支持下,该结构具有快速全光切换的能力。设计了一个高品质因子Q = 77565的微环谐振腔,用耦合模式理论模拟了其双稳态现象。在峰值功率为474 fJ,宽度为20 ps的脉冲激励下,该微环谐振腔很好地实现了全光存储功能,并通过波分复用的串联微环结构展示了波长可寻址的四位光存储器。研究了基于超高克尔非线性效应的双稳态现象,为实现超快切换速度提供了可能性,在光存储、光开关、人工智能研究等方面具有一定的参考价值。     

深紫外倍频用KBBF晶体光栅耦合器设计

分析了氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2,KBBF)晶体的倍频特性,结合基波光光栅耦合和KBBF晶体内全反射特性设计了新型KBBF晶体光栅耦合器。介绍了KBBF晶体光栅耦合器设计原理。在KBBF晶体表面制作光栅结构,使其衍射级次满足匹配角进而产生倍频光;结合在KBBF晶体内的全反射传输,增大光程,获得高的倍频转化效率。通过计算晶体匹配角、走离角、倍频系数等参数,获得合适的光栅匹配类型。优化设计匹配光栅参数,获得了槽型参数及较高的衍射效率;基于光栅衍射效率与倍频转化率的关系获得了KBBF晶体光栅耦合器的倍频转化率计算公式,并给出它们的适用范围。最后,基于5.2mm×5.2mm×1mm KBBF晶体研制了晶体光栅耦合器,该光栅耦合器能够实现深紫外波段倍频光的输出,总倍频转化效率达到了16.86%