光学多层镀膜的电场分布

当一束光波射到多层光学膜时,光束在每层膜的界面上将分解成一系列反射和透射分量。在多层膜内任何一点上,将已知波长的反射光束和透射光束叠加,即可求得合成电场的振幅。在斜入射光的情况下,前向波和后向波的叠加,必须将平行于入射面的波     

斜入射角度调谐滤光片的反射光强分布

基于多光束干涉原理,从高斯光束在自由空间的传输方程出发,推导了高斯光束斜入射角度调谐窄带滤光片的反射光强以及透射光强的表达式。在此基础上研究了滤光片入射角对高斯光束反射特性的影响和关系。理论数值计算和实验结果都表明,随着入射角度的增大,滤光片透射光强的光斑会出现明显的展宽现象,而其反射光强的光斑虽会在较大角度斜入射时出现一定的展宽,但是展宽幅度远小于透射光斑的变化。故角度调谐窄带滤光片的反射端口在其调制范围内不需要跟透射端口一样进行光斑整形处理。     

光热失调技术的实验研究

光热失调技术是利用光学薄膜反射或透射光谱的温度效应研究薄膜吸收的一种新方法,是光热技术的一种.以BK7玻璃为衬底的高反射膜为样品,以连续激光为加热光源,实验研究了该方法反射和透射探测方式,以及加热光束入射角度对光热信号的影响,得出反射和透射光热信号相位相反,加热光束入射角对光热信号的影响较小,进一步验证了光热失调技术测...     

高功率激光的聚焦性能对焊接质量的影响

分析了光束质量、球差对聚焦特性的影响,并利用横流CO2激光器及其加工系统实验研究了平-凸透射聚焦镜、抛物面反射聚焦镜对焊接质量的影响规律.结果表明,平-凸透射聚焦镜的正球差使焦点远离聚焦镜,负球差使焦点向聚焦镜靠拢,适当的球差可提高焦点光强;当入射光束无偏移时,抛物面聚焦镜比平-凸聚焦镜的焊接熔深大15%,入射光束偏移增加到0.6mm时,抛物面聚焦镜的焊接熔深迅速下降到低于平-凸透射聚焦镜.     

偏振CCD相机光学系统的偏振特性分析

理论上推导了通过偏振CCD光学系统的部分偏振光在透射过程和反射过程中偏振特性的变化，定量计算了特定参数下的入射部分偏振光束经过特定单透镜透射后偏振度的分布，给出了偏振度变化的数量级，计算表明一定偏振度的入射部分偏振光束经过透射后，由于偏振度的变化和光线的入射高度以及视场角都有关系，光束偏振度在出射截面上将产生一定的分布。     

低偏振超宽光谱分色膜设计与制备

可见/红外超宽光谱分色片是星载中分辨率光谱成像仪III 型光学系统中的重要光学薄膜器件。利用诱导透射原理,采用金属-介质膜系结构加非对称等效导纳匹配层,实现了45°入射时0.4~1.05 μm光谱高效透射,1.35~13 μm波段光谱高效反射,从而将入射光束分配到不同的光路。同时通过消偏振控制设计,获得了可见近红外波段低偏振灵敏度（LPS）。所研制的分色片可见近红外波段平均透射率大于85%,LPS小于4%;短波及长波红外波段平均反射率大于90%。     

分划板失调对猫眼光学系统反射特性的影响

为了研究猫眼光学系统中分划板失调对入射光束的反射特性影响,考虑光学元件的等效光阑作用,将失调光阑孔径函数展开为有限项复高斯函数之和,利用失调光学系统的广义衍射公式,推导出入射光束经含分划板失调猫眼光学系统的反射光束场分布的近似解析式,得到反射光束场分布与入射光束光学参量、分划板孔径尺寸和分划板失调量之间的关系,对特定猫眼光学系统定量分析了分划板失调对反射光束场分布的影响。结果表明,分划板失调对反射光束场分布产生影响,特别是对远场光场分布影响显著。     

利用高对比度光栅实现光束大角度偏转

为了分析高折射率对比度光栅(HCG)参量和入射波长对光束偏转角的影响,采用严格耦合波法设计了透射光束可偏转非周期三角HCG,并通过时域有限差分法证明了所设计的非周期三角HCG可实现30.3°的透射光束偏转.结果表明,当低折射率介质材料折射率从1增加到1.4时,透射光束偏转角可实现11°的调谐;当入射波长从波长1.5μm...     

双各向异性手征Ω介质板中电磁波的传输特性

应用广义谱域指数矩阵方法，本文研究了单层和双层双向向异性手征Ω介质板在斜入射电磁波的照射下的反射和透射性。重点分析了由于Ω单元不同取向引起 反射和透射波中的交叉极化转换效应，和不同本构参数对反射、透射系数的影响。     

单色电磁波通过栅网的特性分析

应用谱分析技术推导出单色电磁波的入射功率以及它通过栅网后的反射功率及透射功率,并将它们应用到高斯波束入射时的情形,得到高斯波束的入射功率以及它通过栅网后的反射功率及透射功率公式,其结果与基本平面波(EPWS)叠加法得到的一致.文中还具体计算了高斯波束入射到纯导体和实际栅网的反射功率系数及透射功率系数,并且与平面波入射时的情形进行了比较.     

基于快速扫描延迟线相位调制的光纤型光学相干层析系统

采用中心波长为840 nm,带宽为50 nm的宽带近红外光源,基于低相干干涉原理和快速扫描延迟线(RSOD)相位调制的外差探测方法,建立了单模光纤型光学相干层析(OCT)成像系统,依此获得自然状态下活体组织的二维纵向截面成像图像。实验结果表明,系统的轴向分辨率为6.7μm,接近理论分辨率,纵向成像范围高达3 mm,横向分辨率为4.7μm;入射到样品的光功率低于300μW,系统探测灵敏度大于88 dB。在保证样品入射光功率相同的情况下,与中心波长为1310 nm,带宽为65 nm的单模光纤型光学相干层析成像系统对含水量高的新鲜橙子果肉的成像结果进行对比,验证了该系统用于眼后段组织成像的优越性,给出了活体动物视网膜的成像结果。     

Fabrication and characterization of polymer optical waveguides with integrated micromirrors for three-dimensional board-level optical interconnects

This paper describes the fabrication and characterization of optical/electrical printed circuit boards (O/E-PCB) with embedded multimodal step index (MM-SI) waveguides and integrated out-of-plane micromirrors (IMMs) for three-dimensional (3-D) optical interconnects. Optical circuitry is built up on PCBs using UV lithography; 45/spl deg/ input/output (I/O) couplers are fabricated by inclined exposure. Commercial polymers are used as optical core and cladding materials. Critical mirror properties of angle, surface quality, reflectivity, and coupling efficiency are characterized experimentally and theoretically. Optical and scanning electron microscopy, white light interferometry, and fiber scanning method are used in the investigations. Sloping profiles measured as a function of the incident light showed the attainment of mirror angles of /spl alpha/=36/spl deg/-45/spl deg/ with /spl plusmn/2/spl deg/ consistency. Near-field optical imaging with a white light source showed that out-of-plane beam turning was achieved. Topography investigations revealed a rectilinear negative tapering shape regardless of the incoming beam angle or type of substrate. However, higher substrate reflectancy was observed to lower the mirror angle. The average propagation loss measured for 10-cm-long waveguides at /spl lambda/=850 nm by the cut-back method was 0.60 dB/cm; the excess loss calculated for the mirror coupling was 1.8-2.3 dB. The results showed that the IMMs can be incorporated in O/E-PCBs to couple light in and out of planar waveguides. Furthermore, the presented results indicate that optical waveguides with integrated micromirrors for optical 3-D wiring can be produced compatible with volume manufacturing techniques.     

氧化锌薄膜的电化学沉积法制备及受激发射研究

采用一种简单的电化学沉积法，在三电极化学池中，以单一的硝酸锌水溶液作为电沉积液，制备了高光学质量的半导体ZnO薄膜。透射光谱测量表明其光学带隙为3．35eV，400～2000nm波段的光学透过率大于80％。X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究表明，ZnO薄膜为纤锌矿结构的无序多晶颗粒膜，微晶尺寸小于250nm。当用355nm的皮秒脉冲激光作为抽运源垂直入射薄膜表面时，可以检测到400nm附近的近紫外受激发射光，其强度随入射强度呈超线性增长关系，阈值在196．8kW／cm^2处，并且激光发射是多模的和各个方向的，还与被激发的面积有关，表现为随机激光发射机制。     

Diode-pumped Q-switched Extra-cavity Frequency-doubled Nd：YVO4/KTP Green Laser

A diode-pumped acousto-optical（A-O） Q-switched extra-cavity frequency-doubled Nd：YVO4/KTP （KTiOPO4） green laser formed with a simple plane-plane cavity has been demonstrated. With the incident pump power of 12.7W, A-O Q-switched average output power at 1064nm was 3.81W with a duration of 25 ns at a repetition rate of 20 kHz, extra-cavity frequency doubling with KTP as the nonlinear crystal yielded the maximum output power of 1. 92 W at 532 nm, the corresponding optical conversion efficiency from 1064nm to 532nm light is 50.4%. The continuous-wave（CW） laser properties of diodepumped Nd：YVO4 crystal operating at 1064nm have been studied. With the incident pump power of 25 W, the maximum CW output power of 13.81 W was obtained with the corresponding optical conversion efficiency of 55.24%.     

免偏振敏感消色差超构镜设计研究

超构透镜作为一种灵活调控空间光场相位、振幅及偏振的有效选择,在超分显微成像中受到了广泛的关注。为了提高多波长显微成像的分辨率,解决传统光学系统结构厚重、设计复杂等问题,基于相位补偿理论,运用传输相位法以及粒子群优化算法,设计了一种基于二氧化钛纳米单元柱的反射式消色差超构透镜,在500~550 nm之间实现了恒定聚焦,且该透镜具有偏振不敏感的特性。与数值孔径相同但有色散的超构透镜的对比结果有效证实了该超构透镜的消色差功能。所设计的透镜可应用于多波长显微成像系统中并提高成像的分辨率。此外,该消色差透镜在数码相机和光学仪器等领域中也有较好的应用价值。     

一种冰洲石-氟化钡紫外直角分束棱镜设计

为了节省冰洲石晶体材料、并实现偏光棱镜光路的直角分束，采用冰洲石晶体与氟化钡晶体二元复合的方案，设计了一种冰洲石-氟化钡紫外直角分束偏光镜。以波长为265.6nm的紫外光为例给出了设计实例。从理论上分析了入射光经过该偏光棱镜后，e光、o光的分束角和光强分束比随入射角及入射光波长的关系，并通过计算软件作出关系曲线图。结果表明，该偏光棱镜分束角与直角偏差小，e光、o光的光强分束比约为1:1；在240nm~400nm的波段范围内，垂直入射对应的直角分束偏差小于1.0°，光强分束比与1的偏差在0.02以内，具有较宽的光谱适用范围。该研究对直角分束棱镜的设计、制作以及实际使用提供了有价值的参考。     

激光扫描成像中旋转多面体的分析计算

对旋转多面体激光扫描成像系统作了理论描述及定量分析。为了保证扫描像点处于同一平面,将多面体置于成像物镜之前,当激光束以相对于光学系统光轴为2α角入射时,确定了入射光在多面体反射面上的位置、多面体中心转轴以及光学系统光轴三者之间的相对位置关系。推导了系统光学扫描角、扫描效率和入瞳漂移等参数的数学公式,分析了它们与入射光直径、入射角、多面体几何尺寸等因素之间的变化关系。结果表明,为减小系统的入瞳漂移和增大扫描效率,应以较小的入射角入射;进行系统设计时,若给定扫描角,扫描效率一般选择在0.4～0.7范围内较合理。     

单片机控制的光学电流互感器偏振调制效应

带有永磁薄膜的石榴石是光学电流互感器的敏感元件。文中介绍了带有永磁薄膜的石榴石和未带膜的石榴石分别在单片机的控制下旋转,旋转的过程中同时观察和记录DOP的值,而DOP(偏振度)是光束中偏振部分的光强度和整个光强度之比。实验得出:无镀膜的石榴石对入射激光的偏振性没有影响,但带有薄膜的石榴石不仅可调制入射光的偏振特性,且调制的DOP值域范围相对于光通过无序介质等方法更大,研究结果为石榴石型光电式电流互感器的测量精度及结构改进提供了理论基础。     

碳纳米管悬浮液光限幅机理实验研究

为了研究碳纳米管悬浮液的光限幅机理,测量了碳纳米管悬浮液的散射能量和透射能量随入射激光能量密度的变化曲线,得到了不同入射激光能量密度下,散射光能量在平行于入射线偏振光偏振方向的散射面内的角度分布,并对碳纳米管悬浮液进行了探针光实验。根据米氏散射理论,计算了在不同大小的散射中心下,碳纳米管悬浮液的散射光能量在平行于入射线偏振光偏振方向的散射面内的角度分布,以及散射截面随散射中心半径大小的变化。结果表明,碳纳米管悬浮液光限幅可能源于碳纳米管吸收激光能量汽化形成的碳气泡引起的非线性散射。     

980 nm OPS-VECSEL单个谐振周期内量子阱数目的理论分析

设计了一种新型的980 nm底发射光抽运垂直外腔面半导体激光器(OPS-VECSEL),对比分析计算了器件在单个谐振周期内不同量子阱数目下的性能.得到了在单阱条件下,阈值光功率密度为5 kW/cm~2时,输出功率超过1.8 w,斜率效率超过40%的优异性能.

Abstract：

A new type of 980 nm bottom-emitting optically pumped vertical external cavity surface-emitting laser (OPSVECSEL) is designed and the performance of the device in one optical resonance period with different quantum well numbers is analyzed. For single quantum well in one optical resonance period, the threshold power density of incident light is 5 kW/cm~2, and the output power is higher than 1.8 W with a slope efficiency exceeding 40%.