单轴晶体双折射率随温度变化的双光路测量

为了研究单轴晶体最大双折射率在某一波长下随温度的变化情况,根据偏振光干涉的理论分析,推导出了单轴晶体最大双折射率随温度变化的解析式.在此基础上,设计、建立了一套双光路对比测试实验系统.利用该实验系统对石英晶体样品进行测试,获得了其实验数据变化曲线,并总结出了在测试波长下,石英晶体最大双折射率随温度变化的数学式.结果表明,单轴晶体在某一波长下的最大双折射率基本上与温度成线性关系;实验过程中,只要精确调整仪器,并注意控制好实验所需温度,其测量结果是可靠的.     

双折射滤波器晶体片厚度精度与滤波性能的研究

为了对双折射滤波器中晶体片厚度需要达到的精度进行定量分析,根据双折射滤波器的滤波原理,引入了晶体片材料的双折射率色散,得出了晶体片的厚度偏差、相位延迟量偏差、目标波长移动量之间的关系,最后进行了模拟验证。结果表明,对于铌酸锂晶体制作的晶体片,材料的双折射率色散是不可忽略的,基于它得到的厚度精度是保证滤波器性能的必要条件,这些研究结论对于高性能双折射滤波器的实际制作有重要的参考价值。     

白光干涉技术测量晶体的弹光效应

介绍运用折射率椭球 ,分析晶体的弹光效应 ,对测量群折射率的迈克尔逊白光干涉技术进行了改进 ,采用光栅线位移传感器提高反射扫描镜的位移精度 ,测量了石英晶体在不同的外力下 ,折射率的变化情况 ,从而确定了晶体的弹光系数     

接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤的数值模拟与分析

基于标量近似理论利用有效折射率方法对低空气填充率的光子晶体光纤 (PCF)的色散特性进行了数值模拟。发现通过调节光纤包层的空气穴节距或空气穴大小可以有效地调节光子晶体光纤的色散特性 ,可以实现光子晶体光纤零色散波长向短波方向 (小于石英材料的零色散波长 1 2 7μm)移动 ,甚至在光通信波段出现两个零色散波长 ;可以设计在光通信波段接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤 ,其色散系数D的绝对值在 1 2～ 1 7μm波长范围小于 2 0 ps·km-1·nm-1,其色散斜率D′的绝对值小于 0 0 2 ps·km-1·nm-2 。     

光子晶体光纤的矢量有效折射率分析方法

由于具有复杂的折射率分布，光子晶体光纤一般需要采用数值方法进行研究。有效折射率方法最早用来研究光子晶体光纤的模式特征及其色散特性，但是一般采用标量近似的方法。建立了研究光子晶体光纤的矢量有效折射率方法，并用于计算光子晶体光纤的色散常数。类比于阶跃型折射率光纤，只需将电磁场所满足的相应的贝塞尔函数代入阶跃型折射率光纤所满足的矢量特征方程即可求解光子晶体光纤包层的有效折射率。采用矢量有效折射率方法的计算结果与基于有限元方法求解的数值结果和测量结果吻合得更好。     

云母晶体最大双折射率温度系数的测定

由于温度会对云母晶体的最大双折射率产生影响,影响云母波片的使用精确度.利用偏光干涉法测定了云母晶体的最大双折射率温度系数.利用岛津UV-3101PC分光光度计,在其样品室中加入温控装置.测出80 μm,300 μm和813.5μm三个不同厚度的云母波片在不同温度下的偏光干涉谱,发现干涉谱发生漂移.通过对偏光干涉谱极值点所对应波长的精确判断,准确计算出相应温度下波片的最大双折射率.求出云母晶体在紫外波段和可见光波谱段的最大双折射率温度系数表达式.实验是在波长精度为0.05 nm时进行的,测量的双折射率精度可达到10-5.     

石英晶体偏光干涉谱紫外区聚敛特性研究

采用连续偏光干涉原理,针对石英晶体样品,获得了石英晶体在300～800 nm间的光强透射比曲线和最大双折射率的色散曲线.通过改变出射缝隙的大小,光强透射比曲线极值的幅度随出射光缝隙的减小而变化并呈现一定的规律.缝隙较大时,在紫外区会出现光强最大、最小值聚敛的现象;缝隙大小只影响极值的幅度,并不影响极值对应的波长值;出射准单色光的波长范围是影响曲线变化的主要因素,材料吸收是次要因素.     

一维光子晶体传感器在液体测量方面的应用研究

运用传输矩阵法推导了电磁波在一维周期性光子晶体中的传输特性,给出了光子晶体的色散关系和反射特性曲线,分析了其反射特性与结构参数的关系。并且利用计算机数值模拟了缺陷型一维光子晶体的反射谱及带隙变化规律,给出了光子晶体传感器在液体的高度测量和折射率测量方面的模拟计算,为一维缺陷态光子晶体传感器在液位测量和液体折射率测量方面的实际应用奠定了理论基础。     

应用等效折射率模型研究光子晶体光纤

应用等效折射率模型研究了光子晶体光纤(PCF)的传播特性.介绍了光子晶体光纤的等效折射率模型.通过求解标量波动方程得到了光子晶体光纤包层基空间填充模的模式折射率,利用阶跃光纤的理论来研究光子晶体光纤的导模特性.应用此模型对不同结构光子晶体光纤包层区的等效折射率与波长的关系进行了讨论.包层区等效折射率与芯子的折射率差随波长的增加而增大,并由此阐述了光子晶体光纤的单模特性.数值分析得到光子晶体光纤的基模的模式折射率,并由此研究了光子晶体光纤的波导色散与结构参量的关系.分析表明,光子晶体光纤的波导色散随空气孔孔距的变化符合Maxwell方程的比例性质.空气孔的相对孔径对波导色散有重要的影响.这些分析表明光子晶体光纤具有可以灵活设计其色散特性的潜在应用前景.     

介质色散对高斯型频谱双光束干涉的影响

当光源为高斯型光谱,非平衡光路中考虑介质色散时求出双光束干涉的光强度解析解。分析了干涉条纹可见度和可见范围与介质的厚度、色散及光谱线宽度的关系;干涉光强度变化的相位关系。据此得出:白光干涉法除用来测量群折射率外还可用作介质色散的测量;高测量精度下谱线宽度应满足的关系式;干涉条纹可见度最大的位置与光强度最大的位置并不重合;若以最大光强度位置作为零光程差,会出现四分之一中心波长的系统误差。并用不同谱线宽度的光源对部分结论进行了实验验证。     

机械应力对石英滤波输出的影响

为了研究机械应力对石英滤波输出的影响,基于石英晶体的弹光效应,推导了石英晶体双折射率与不同方向机械应力之间的关系,并进行了数值模拟。采用了Ultra-6600系列紫外-可见分光光度计搭建了实验系统,得到了立奥型石英双折射滤光片的透射光谱图,并对光谱图进行了研究与分析。结果表明,在不同方向机械应力作用下,立奥型石英双折射滤光片的中心波长发生漂移;大小为0.0025N/m2机械应力沿Ox1轴、Ox2轴、Ox3轴方向作用,石英滤波片中心波长向长波长方向的漂移量分别约为0.4nm,0.6nm,1nm。这一结果对石英双折射滤光片的封装制作、正确设计和使用是有帮助的。     

BGO晶体固有线性双折射及其温度特性的定量研究

BGO晶体的固有线性双折射及其温度特性严重制约着光学电压互感器(OVT)的实用化进程,对其进行定量研究有助于提高和改进OVT的性能。文中提出了一种晶体劈干涉条纹图像法,通过测量干涉条纹的移动实现对BGO晶体内部固有线性双折射及其温度特性的准确测量。文中采用琼斯矩阵对测量原理进行了推导,并给出了测量实例和验证结果。结果表明,单位长度的BGO晶体固有线性双折射会给OVT带来约1.0%的测量误差;考虑温度特性,误差约为1.2%,对于OVT必须具备0.2%的测量准确度是一个严重挑战。文中提出的方法与传统的光强法比较,不受光源功率波动的影响,在测量过程中无需调节光学元件,不会引入额外的误差,测量准确度提高了约一个数量级。     

Dependence of birefringence on elliptical-hole orientation in photonic crystal fibers

In this paper, the dependence of birefringence on the orientation of elliptical holes in triangular-lattice elliptical-hole photonic crystal fibers (PCFs) is investigated numerically. A resonant enhancement of birefringence between the anisotropic lattice arrangement and oriented elliptical holes is observed, and the birefringence varies periodically with the elliptical-hole orientation. When the major axes of adjacent elliptical holes are parallel, the birefringence approaches the maximum. Based on the numeric analysis, a novel highly birefringent PCF is proposed, and the maximum modal birefringence of 0.086 is achieved.     

薄片DKDP晶体前后表面损伤识别技术研究

在全内反射边缘照明的基础上,利用DKDP晶体的双折射特性,解决了区分DKDP晶体自身前后表面损伤的问题。紫外光入射到11 mm厚的DKDP晶体会分解为o光和e光,并在出射面产生254.738 m（理论值）的偏离量。这个偏离量导致DKDP晶体后表面损伤在CCD上成双像（一个是o光成像,另一个是e光成像）,可以用偏振片对双像进行调制;DKDP晶体前表面损伤在CCD上只有单像,不受偏振调制影响。通过偏振调制,可以避免重复提取同一个损伤信息,提高损伤识别精度。实验证明:该方法可以区分厚度为11 mm的DKDP晶体前后表面损伤。     

光学电压互感器晶体双折射误差的分析与抑制

锗酸铋(BGO)晶体的双折射误差极大地制约着准互易反射式光学电压互感器(OVS)的精度。根据各光学元器件的参数,建立了各器件的琼斯矩阵以及光路系统的数学模型。在此模型基础上,仿真计算了晶体双折射误差对系统性能的影响;提出了晶体应力双折射对系统输出偏置的影响可以通过滤波算法进行抑制的方法,并设计了一个高通滤波器对数字输出进行抑制。实验结果表明,加入高通滤波器不改变光学电压互感器静态特性,抑制了晶体双折射引起的输出漂移,提高了互感器的测量精度。     

一种Sagnac干涉仪结构的光子晶体光纤温度传感器

采用Sagnac干涉仪结构,设计了一种高双折射光子晶体光纤环镜温度传感器。光子晶体光纤温度稳定性好,通过向高双折射光子晶体光纤空气孔填充热光系数高的液体材料乙醇,从而实现温度传感的目的。采用平面波展开法,分析了高双折射光子晶体光纤的双折射与传输波长和温度的关系。理论分析表明,填充乙醇后,高双折射光子晶体光纤的双折射随着传输波长和温度的增加而增加,且双折射与温度成线性关系。实验中将一段填充乙醇的高双折射光子晶体光纤与3 dB耦合器熔接制作成Sagnac干涉仪结构的光纤环镜,当温度从 45 ℃升至80 ℃时,光谱仪上观察到凹点λi向短波方向漂移了309.280 nm,温度灵敏度高达8.837 nm/℃。     

光子晶体光纤高灵敏度压力传感特性研究

为了提高压力传感器的灵敏度，利用光子晶体光纤理论及其高双折射特性和可灵活设计的结构特点，设计了一种新型边孔高双折射光子晶体光纤压力传感结构。采用全矢量有限元法并结合COMSOL软件对传感结构的受力和模场分布进行仿真分析，获得压力传感特性随几何结构和自由空间波长的变化关系，通过优化设计得到最优结构参量，进一步获得高压力灵敏度。结果表明，在最优结构下，自由空间波长为1.55μm、压力为200MPa时，偏振相位灵敏度为166.2rad/(MPa·m)，所能施加的最大压力为720MPa，相位模式双折射灵敏度保持在4.1×10-5MPa-1左右。该研究对提高压力传感器的灵敏度是有帮助的。     

用于光子晶体光纤研究的超格子构造法

提出应用“超格子构造法”研究光子晶体光纤(PCF)的传输特性。电场用正交完备的厄米-高斯(Hermite-Gauss)函数展开,有中心缺陷的周期性分布的介电常数用两组不同周期的介电常数分布迭加构成超格子，每组介电常数都用余弦函数展开,然后利用波动方程及厄米-高斯函数的正交性。得到光子晶体光纤的传输特性(模场分布、双折射、色散)。模式双折射的大小可用以衡量该算法的精度。     

非对称光子晶体光纤中的双折射和色散

采用矢量电磁波多极子方法,对两种类型的非对称光子晶体光纤——小微孔对称性破缺光纤和大微孔对称性破缺光纤,进行数值计算和模拟研究,得出了非对称光子晶体光纤能实现较高双折射,其拍长可达1mm量级的结论。此外还分析了小微孔对称性破缺光纤的色散,并和实验结果进行了比较,两者较为一致。