液晶法布里－珀罗腔的超棱镜效应

为了获得可调谐的光空间滤波器，在一维薄膜光子晶体中引入液晶层，形成法布里－珀罗滤光片结构，利用此结构在峰值波长处具有较大群延迟的特性，设计并理论模拟了当光束倾斜入射时此结构中存在的超棱镜效应.利用液晶本身的电光效应对此结构进行调谐，实现了不同波段的光波色散分离.采用差分迭代法计算了液晶层的指向矢，利用Berreman 4×4矩阵法分层计算了液晶的光学特性.当p偏振光以20°斜入射此薄膜结构，电压从0 V变化到3 V时，可依次实现不同波长光波的空间色散分离，可调谐范围为1 447~1 459 nm，最大群延迟可达7.8 ps.     

一种高反射率窄带太赫兹反射滤光片的设计方法

利用一维光子晶体中的Fano共振会使反射谱线呈现尖锐共振峰这一特性,提出了一种太赫兹频率的窄带高反射率反射滤光片的设计方法。实际上,一维光子晶体平面可作为一种具有较宽频率范围的准光学元件,即太赫兹波段的滤光片,因其具有较长工作波长更加易于制备。采用成本较低的材料结构模拟了太赫兹窄带滤光片的反射谱线,其频谱宽度仅为千兆赫数量级。给出了测量指定泄漏模和衍射波光色散曲线中心频率的方法,同时利用薄膜效应实现了谱线的对称响应与旁带抑制。设计了一个角度可调谐的斜入射共振滤光片,通过模拟得到其峰值频率的位移与入射角度呈线性关系。     

多层光学透明薄膜的反射性质讨论及应用设计

采用矩阵光学计算方法,对多层光学透明薄膜的反射性质进行了讨论,并通过具体的应用设计得到了比较好的结果及有益的结论,即高反射率膜一定是奇数层;四分之一膜系为奇数层时,层数越多,反射率越大;上述膜系的全部结果只适用于单一波长的情况。     

消偏振薄膜分光镜的理论和设计

前言当光束倾斜入射时,多层干涉薄膜显示出强烈的偏振效应。这是要求电矢量和磁矢量在每一膜层界面上切向分量均连续的结果。对于 S 偏振,电矢最垂直于入射面;而对于 P 偏振,电矢量在入射面内。多层膜任一点上的光学导纳被定义为在那一点上磁矢量和电矢量切向分量的比值     

光学相干断层扫描成像系统中消偏振分光膜的研制

消偏振分束镜能够将光学相干断层扫描干涉成像系统中的信号光进行分束,是光学相干断层扫描成像系统中重要的组成器件。为了减小45度角入射时P光和S光造成的偏振分离,针对成像系统中分光棱镜的参数要求,选择Ti3O5、Al2O3和Mg F2薄膜材料,借助Macleod膜系设计软件,结合Compact Design功能,运用Optimac和Needle Synthesis两种优化方法进行优化设计,选择电子束加热蒸发和离子源辅助沉积的方式镀制薄膜。根据实际镀膜结果,运用Independent Sensitivity功能对膜层敏感度进行分析,并采用Reverse Engineering模块进行逆向模拟分析,判断镀膜误差主要来源于不同监控波长的光控tooling值有细微的差距以及膜层的Final Swing值过大。通过改变不同监控波长的光控tooling值以及对敏感度较高的膜层进行重点监控,制备的消偏振分光膜经过测试,1310±50nm处P光平均透射比为51.47%,S光平均透射比为49.11%,偏振度为4.59%,满足成像系统的使用要求,并通过了环境测试。     

1571nm超窄带干涉滤光片的研制

针对现代光通信中的核心元件之一-密集型波分复用系统中极窄带光学薄膜干涉滤光片的指标要求,在WMS02基片上研制中心波长为1571nm,-0.5dB(透过率为89.12%)带宽大于0.25nm,-25dB(透过率为0.32%)带宽小于1nm的超窄带干涉滤光片.根据薄膜设计理论采用四分之一波长的规整膜系进行膜系设计.应用离子辅助真空镀膜技术,选用Nb2O5/Ta2O5和SiO2氧化物硬质薄膜材料进行实验,重点解决了膜厚均匀性的问题,制备出符合使用要求的滤光片.     

消偏振分光棱镜的设计与性能分析

为消除光线倾斜入射所产生的偏振效应,介绍了基于布儒斯特条件的消偏振效应分光棱镜设计方法,选用3种常见的薄膜材料,氧化铝和氟化镁2种材料的P偏振的有效折射率相等,在特定的波长处实现2种偏振态的反射率相等.可达到消偏振的效果.改善膜层分布实现了优化特定波长域的反射率,研究了利用双折射特性实现的消偏振分光棱镜的角度特性,提供了反射为30%、50%、70%这3种设计方案,入射角偏离2°引起的偏振分离小于5%.     

窄带滤光片光学极值法直接监控的光学设计

窄带滤光片是应用于光谱学、激光、天文物理学、通信等各个领域的光学组件,精确控制每一层膜厚是制备滤光片的困难所在.采用光学极值法直接监控工件,可以同时制备多件滤光片.设计了监控光路和信号获得电路,通过探测到的测试信号,监控薄膜膜厚,实现了直接监控.     

自聚焦透镜滤光膜的研制

针对光纤通信系统中自聚焦透镜滤光膜的工作要求,设计了用于激光波段808nm的窄带滤光片,要求808nm处的透射率不小于90%,半峰值宽度为10nm。选取了激光损伤阈值较高的Ta2O5和SiO2作为高低折射率材料,借助膜系设计软件设计膜系。采用电子束真空镀膜的方法,同时加以离子辅助沉积,调整镀膜工艺参数,改进膜厚控制方法,提高了膜厚的控制精度,减少了中心波长的漂移量和膜层的吸收。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。     

红外无偏振效应分光棱镜的理论分析与设计

当光线倾斜入射时,膜层不可避免地会产生偏振效应.在很多的实际应用中,这种偏振效应是有害的.文中回顾了消偏振设计的研究历程,讨论了各自方法的特点.表明已见报道的消除分光棱镜偏振效应的方法不多,而且大多限于可见光波段.文中提出用于红外波段的无偏振效应分光棱镜的设计方法及其理论分析,针对不同型号玻璃基底分别给出了相应的红外无偏振效应分光棱镜膜系的具体设计,计算了红外消偏振膜系的反射率与反射相移,提供了其计算机仿真结果,结果表明设计方案合理可行.     

用实时小波分析消除噪声的动态测量误差补偿

在传感器的输出端串接一个动态补偿环节来改善传感器性能,消除动态测量误差.补偿环节本质上是一个带通或高通滤波器,在补偿动态测量误差的同时,会引入严重的高频噪声干扰,影响测量系统的精度.为了解决该问题,研究了一个采用实时小波滤波算法,消除动态测量误差补偿中噪声干扰的方法.该方法采用实验数据,通过系统辨识的方法得到补偿环节系数,消除动态测量误差.同时,用正交紧支撑小波和滑动数据窗口,构造一种保留离线小波降噪优点的实时小波降噪算法,消除噪声干扰.最后,通过对薄膜热电偶动态测量误差补偿的仿真实验,验证了该方法的有效性.     

具有倾角的光纤光栅反射特性的研究

对具有倾角的光纤光栅的反射特性进行了研究。得到了耦合系数随倾角变化的关系式。随着倾角的增大 ,耦合系数会减小 ,反射谱的中心波长会向长波长方向移动 ,而反射谱的形状不发生改变。     

融入防火功能的无源接入网

提出一种融入防火功能的无源光接入网架构.该架构利用中心波长一致的低反射率先纤布拉格光栅(FBG)作为温度传感器,将温度传感信号融入现有的以太无源光网络(EPON)商用系统中(不改变EPON构架),并使用光时域反射计(OTDR)技术定位温度升高的FBG.该架构对通信信号的光功率和畸变几乎没有影响且构架中多个FBG温度传感...     

空间域减法聚类粒子滤波算法

针对粒子滤波计算复杂度高的问题,为降低滤波中所需的样本数目,提出了一种基于减法聚类的粒子滤波算法,算法将样本及对应权重进行映射构成聚类向量,在设定的聚类半径下,采用改进的减法聚类算法对向量进行分类,得到若干在空间中分离的子类中心,然后用子类中心代替整个向量集,并利用产生的新向量集重构样本集和权重.仿真实验表明该算法在保持了粒子滤波估计精度的同时,有效降低了样本数目,提高了计算效率.     

双滚子型动吸振器对倾斜振动系的减振研究(理论计算)

建立了附加双滚子动吸振器时的弹簧-质量-阻尼倾斜振动系的力学模型,并分析了系统的振动特性.双滚子型动吸振器中,一个滚子是参数励振型,而另一个滚子是共振型.这样的构造和配置使动吸振器在倾斜角度小的时候,参数励振型滚子动作;在倾斜角度大的时候,共振型滚子动作.由此,动吸振器在倾斜振动系的任何倾斜角度下都能减振.理论分析和数值计算结果表明,采用双滚子型动吸振器对倾斜振动系的减振效果明显.     

接收机带通滤波器的设计

采用巴特沃思型和贝塞尔函数型2种方法进行接收机带通滤波器设计,借助EDA对该滤波器进行波特图和群延迟特性的比较.仿真结果表明贝塞尔函数设计的滤波器通带起伏小,阻带衰减大,在通带内群延迟特性较好,可以很好满足设计要求.     

位相型横向超分辨光瞳滤波器的优化设计

在给定斯特列耳比S(超分辨模型和爱里模型最大亮度比)的条件下,应用最优化算法设计位相型横向超分辨率光瞳滤波器．给出设计模型及几个实例,与已有的位相型横向超分辨滤波器相比,新设计的滤波器具有较好的超分辨效果．考虑到强烈的旁瓣效应,把位相型滤波器应用于共焦扫描显微系统,可极大地抑制旁瓣．     

颜色光学中薄膜滤光片的研制及应用

本文以薄膜光学和颜色光学为理论基础,讨论了几种薄膜滤光片的研制,及在颜色光学研究中的应用.从理论上讨论了色温转换滤光片的设计公式;从应用上讨论了 CIE D_(65)标准光源滤光片、最佳色滤光片的研制以及光谱三刺激值滤光片的应用.     

用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器

为提高液晶投影机的光能利用率和图像对比度,设计了一种宽角度宽波长的光学薄膜偏振分束器（PBS）.采用多种薄膜材料产生多个Brewster角,通过优化膜层数目和膜层厚度,获得了宽角度宽波长的PBS.以SF57和SF2玻璃作为棱镜材料,采用TiO2、Ta2O5、Al2O3、SiO2作为薄膜材料,基于上述原理采用全自动的Needle设计方法,设计了4种典型膜系,优化后的膜层数目为50～60层,空气中的光束孔径角达到±10.5°,达到的技术指标为：对于P偏振光,在420～460nm和460～680 nm波长范围内,积分透射率分别达到88.0%和93.4%;而对于S偏振光,在420～680nm波长范围内,积分透射率为0.095%.该PBS应用于F/2.8的光学系统中,能够显著提高整个系统的性能.     

一种新型的光纤谐振环辅助MZI型高Q滤波器

针对密集波分复用系统中,对特定波长光信号进行精确选择与提取的需求,本文将光纤谐振环与马赫-曾德尔干涉仪相结合,设计出一种新型的光学滤波器。采用信号流程图理论和光纤谐振环理论推导出滤波器输出端的传递函数,并进行模拟分析。仿真结果表明:通过引入光纤谐振环的反馈调节机制、优化滤波器结构中的耦合系数,在滤波器输出端获得顶部平坦、通带形状接近方形、品质因子达到2.815×103的输出光谱。与其他类型的光纤环辅助MZI滤波器相比,本文提出的新型光纤环辅助MZI滤波器能够获得更大的品质因子,可以在密集波分复用系统中发挥更好地选频滤波功能。