对633nm波长下湿空气折射率计算公式的精确修正

目前公式法测量空气折射率大多采用Boensch等于1998年提出的改进Edlen公式,其对湿空气的修正系数是基于4个波长(644.0、508.7、480.1、467.9nm)并在19.6℃~20.1℃范围内测得的数据,这与当前光学精密测量多采用633nm He-Ne激光波长且环境温度范围更大的实际情况存在矛盾,从而导致其应用时产生的误差较大。为此,提出了以相移干涉光路为基础的折射率测量实验光路,在较大温度范围内(14.6℃~24.0℃)测得了在633nm波长下对湿空气折射率的修正系数并得到其修正公式。与文献结果比对表明其精度高于Boensch公式。该修正公式可广泛应用于633nm激光精密测量中的空气折射率补偿。     

激光干涉快速超精密测量残余累计误差研究

随着激光外差干涉测量速度的提高,其存在的原理性误差严重影响测量精度。通过对激光外差干涉原理上产生残余累计误差的机理进行理论分析,给出影响误差大小的因素,并进行相应的仿真验证,提出误差修正方案,应用数值分析的方法,通过获取激光外差干涉的实时速度,实现误差补偿。仿真结果表明,此方法能够有效地减小残余累计误差,当最大测量速度为1m／s、最大位移为3m时,能够消除17．7nm的残余累计误差,而且能消除其累计现象。     

海水折射率对差分激光三角法油膜厚度测量精度的影响

针对海水折射率变化引起差分激光三角法溢油油膜厚度测量系统结果误差增大的问题,理论分析了海水折射率变化对厚度测量值的影响机理,研究了折射率变化与测量结果误差大小的关系。提出了基于二维曲面拟合的误差补偿方法。该方法通过采集不同厚度、不同折射率下的厚度测量值,利用二次多项式曲面拟合建立测量误差、厚度测量值和折射率之间的函数关系,根据测量值和折射率值,就可得到误差补偿值,进而实现对测量结果的补偿。通过对不同折射率、不同厚度陶瓷量块的补偿实验,结果表明补偿后的厚度测量值更接近真值,测量结果的误差显著降低。     

图像模拟在白炽灯气体折射率全息CT测量中的应用

简要介绍白炽灯点燃过程中灯内气体折射率三维分布测量的实时全息干涉图像．根据密闭气体被灯丝加热时所涉及的物理问题建立简化的物理及数学模型．并利用数字图像处理技术对全息干涉图像的形成过程进行模拟研究。研究结果表明．当灯泡外空间的折射率变化不均匀时．灯泡投影区域内的干涉图像将同时带有灯内外气体折射率变化的信息．利用干涉图像中灯泡投影区域外干涉条纹的测量结果可以对实际测量结果进行修正。此外．根据研究结果及全息CT技术．给出了忽略灯泡外空间的折射率变化影响时白炽灯内气体折射率三维分布测量的实例。     

空芯光纤多模干涉型光纤液位传感技术研究

为了测量液位高度变化,采用基于空芯光纤多模干涉效应的方法,研究了在外界介质影响下光源在空芯光纤中多模干涉所产生的干涉谱的变化,进行了基于空芯光纤中多模干涉效应的液位传感实验,研究了该液位传感器的干涉谱与液位变化的关系以及不同折射率液体对测量结果的影响,并分析了实验误差。结果表明,该光纤液位传感器的液位测量范围为0mm~55mm、液体折射率为1.33和1.35时,液位测量灵敏度分别为0.180nm/mm和0.224nm/mm。使用单模-空芯-单模结构的传感器进行液位变化测量是较为精准与可行的。     

位移传感器可以自补偿空气折射率

位移传感器可以自补偿空气折射率位移干涉仪面对的问题之一是测量通道上空气折射率的变化。当温度、压力和湿度发生变化时，基准单位长度也随之变化。瑞士电子和微型技术中心已研制成单块干涉位移传感器，它能自补偿空气折射率的起伏。在工业环境中位移干涉仪有个技术问题...     

激光跟踪测量系统大气折射率修正方法'

自行研制的激光跟踪测量系统使用激光干涉和绝对测距两种方法进行精密测距,激光测距精度受大气折射率补偿精度的直接影响.以修正后的Edlen公式为基础,将最小二乘方法引入大气折射率计算公式,提出了使用大气压力(Pa)、大气温度(℃)和大气相对湿度(%)为参量的低阶分段大气折射率修正公式,经误差分析,新公式的不确定度为士3.5...     

基于菲涅尔原理的光纤型折射率测量装置

基于菲涅尔原理设计了一种结构简单的新型光纤折射率测量仪。实验采用同时监测输入光P0、反射光P,消除光源不稳定产生的误差;理论推导了折射率随光强的变化关系,并引入修正因子η;选择空气和水作为样品进行了测试,测得25℃时样品在1550nm波长的折射率分别为1．0025和1．3122,与参考值相对误差不大于0．27％,实现了气体和液体折射率的测量。该装置可用于折射率的实时监测,适用于工业在线监测物体折射率。     

减小正弦相位调制菲佐干涉仪多光束干涉影响的方法

在利用正弦相位调制菲佐干涉仪进行测量时,由于菲佐板及待测物体表面对入射光的多次反射而产生多光束干涉,干涉信号的强度随相位变化不是严格的余弦分布.按照双光束干涉的算法进行相位信息提取,会引入一定的误差.以正弦相位凋制菲佐干涉仪纳米精度微小位移测量为应用背景,分析多光束干涉情况下该干涉仪信号解调算法的误差,进而对干涉仪的相关参数进行优化,并通过误差补偿对测量结果进行修正,有效减小了多光束干涉产生的影响.     

微波辐射计在雷测数据折射误差修正中的应用

基于用微波辐射计实时测量反演大气折射率剖面的研究,并与施放气象探空仪直接测量的结果进行比对,结果表明微波辐射计实时测量反演得到的大气折射率剖面能够较好地反映雷达站所在地的折射率分布。将反演和实测折射率剖面应用于某次雷达测量数据的电波折射误差计算中,由修正量比对残差分析结果得出:将微波辐射计实时测量反演的大气折射率剖面用于电波折射误差修正是有效的。为微波辐射计应用于高精度机动测控雷达,提高测量数据处理的精度提供了理论和试验依据。     

Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜

大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础，并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料，研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展，在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求，提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先，通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度，发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后，以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜，通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长，进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数，结果表明在层数为22时效果最佳。最后，讨论了列数的减少对平板透镜的影响，结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。     

垂直双空芯宽带太赫兹偏振分离器

针对太赫兹波的特点,利用折射率匹配耦合原理,设计了一种垂直双空芯结构的偏振分离器件。与传统的分离器件相比,它具有以下优点:（1）双芯折射率匹配度高,使得对应的偏振模式所需要的分离长度很短;（2）采用双空气纤芯结构,降低材料对太赫兹波的吸收损耗;（3）通过设计,令其发生耦合的两个纤芯相互垂直,从而使y偏振模的折射率曲线部分重合,大大扩展了工作带宽的范围,其工作带宽达到了0.17 THz。此外,由于器件结构简单对称,降低了光纤的设计和制备难度,使其在太赫兹网络中具有很高的应用价值。     

峰值折射率对正弦型函数光子晶体带隙的影响

对折射率按正弦规律变化的介质进行离散化处理,采用传输矩阵法计算了一维正弦型函数光子晶体的透射率,分析了各层介质的折射率峰值对带隙结构的影响。结果表明,随着高折射率介质的峰值折射率增大,主禁带增宽且红移;随着低折射率介质的峰值折射率增大,主禁带变窄且红移;当高低折射率介质都是正弦型函数介质时,与常规光子晶体相比,平均折射率之差增大时,主禁带增宽,反之主禁带变窄。这一结果对光子晶体的设计具有一定的指导意义。     

一维光子晶体偏振滤波器通道数的影响因素研究

光子晶体偏振滤波器是利用光子晶体带隙特性来控制信号光偏振状态的一种新型滤波器, 在光纤通信、光学传感测量、光学信息处理等领域均有重要应用。通道数多少是偏振滤波器设计的重要指标, 通道越多则信息容量越大, 越有利于系统的小型化微型化。利用光学传输矩阵法研究了影响一维光子晶体偏振滤波器通道数目的因素, 研究表明：(1）光子晶体缺陷层厚度是影响滤波器通道数目的关键因素, 通道数N与厚度D近似满足线性关系, 在500 ～650 nm波段函数关系为N=0.0035D+0.159; (2）缺陷层折射率nc的变化也会导致通道数改变, 折射率越大通道数越多;( 3）光子晶体单元层数和单元厚度改变不会影响滤波通道数, 但可以调节通道中心波长位置, 同时对偏振度和分离度也有影响。     

多量子阱有效折射率偏振相关性研究

分析了多量子阱材料各参数对其TE模和TM模有效折射率的影响。结果表明:阱数增多,多量子阱有效折射率降低,当量子阱数目大于3时,其有效折射率的变化不明显。垒厚增加,有效折射率略有降低。存在合适的张应变量使TE模和TM模有效折射率峰值波长接近的同时,折射率差值整体最小,偏振相关性最小。据此提出多量子阱材料有效折射率低偏振相关设计方法,并设计出C波段内(1530~1565 nm)折射率低偏振相关的InGaAs/InGaAsP多量子阱材料。研究结果有助于设计实用化的有效折射率低偏振相关量子阱材料。     

入射角和杂质吸收对一维光子晶体反射镜的影响

利用复折射率的方法和膜系设计软件TFcalc分别研究了入射角和杂质吸收对一维光子晶体反射镜反射谱和透射谱的影响.结果表明:随着入射角的增大,一维光子晶体反射镜的禁带中心位置蓝移,禁带宽度减小.入射角小于60°时,带隙势阱深度几乎不变,大于60°后带隙势阱深度变化较大.当入射角无限接近90°时,P偏振光的带隙几乎消失,S偏振光的带隙几乎保留.杂质吸收对于一维光子晶体的反射谱和透射谱显著影响时的临界消光系数值分别是0.001和0.0003.高折射率介质层的杂质吸收对光谱的影响较小.     

光栅参数对折射率剖面非均匀取样光纤光栅的影响

利用传输矩阵法,数值分析了光栅参数对折射率剖面非均匀的均匀光纤光栅及取样光纤光栅的透射谱、偏振关系损耗和偏振模色散的影响。计算结果表明,均匀光纤光栅的光栅条纹可见度及光栅周期对其偏振关系损耗和偏振模色散影响很大;改变取样光纤光栅的取样周期及光栅段长度,透射谐振峰的幅度、偏振关系损耗和偏振模色散的最大值均随取样光纤光栅长度的增加而递增。与靠近中心波长的谐振峰相比,折射率剖面非均匀导致的双折射对取样光纤光栅远离中心波长的谐振峰的影响较小。     

Design and demonstration of polarization-insensitive Mach-Zehnderswitch using a lattice-matched InGaAlAs/InAlAs MQW and deep-etchedhigh-mesa waveguide structure

The authors have designed and demonstrated a 2×2 Mach-Zehnder switch in view of polarization independence as well as low propagation loss (α) and absorption change (Δα). To obtain polarization-insensitive refractive index change (Δn), a lattice-matched InGaAlAs-InAlAs multiple quantum-well (MQW) with a large detuning wavelength was used. Moreover, to reduce the insertion loss difference between polarizations, we applied a multimode-interferometer 3-dB coupler and a deep-etched high-mesa waveguide structure. This switch, therefore, can provide polarization-independent operation about both driving voltage and insertion loss, which is indispensable to practical optical switching applications. We also paid attention to Δα suppression when we decided the value of wavelength detuning and the length of the phase shift region. We also investigated the wavelength dependence of the switch. Within 1530-1560 nm, which is the erbium-doped fiber amplifier (EDFA) gain band, polarization independence in the driving voltage and the crosstalk was maintained. This result shows that the switch is also applicable in wavelength division multiplexing (WDM) applications     

Theory and experiment on the amplified spontaneous emission fromdistributed-feedback lasers

The amplified spontaneous emission (ASE) of a strained quantum-well distributed feedback (DFB) laser biased below laser threshold is used to extract the gain and refractive index spectra in a systematic manner. A modified Hakki-Paoli method is used to obtain the gain and differential gain spectra. The refractive index change due to carrier injection is obtained from the shift of the Fabry-Perot peaks in the ASE spectrum. The measured ASE spectrum, gain, refractive index change, and linewidth enhancement factor are then compared with our theoretical model for strained quantum-well lasers. Our model takes into account the realistic band structure and uses the material and quantum-well dimensions directly in the calculation of the electronic and optical properties. The theory agrees very well with the experiment     

Hg1—xCdxTe禁带宽度附近折射率增强效应

用红外椭圆偏振光谱测量了室温下Hg1-xCdxTe(x=0.276,0.309,0.378)体材料位于禁带宽度之下、附近和之上的折射率。对每一种组份样品均观察到明显的折射率增强效应。折射率峰值所对应的能量位置近似等于其带宽度。禁带宽度之上折射率皮长λ变化可用Sellmeier色散关系n^2(λ)=a1 a2/λ^2 a3/λ^4 a4/λ^6进行拟合。