顺电相KTN中反射型全息相位栅的衍射效率分析

在顺电相光折变晶体中存储全息相位光栅是研制新型电控全息光开关的有效途径。为了提高光栅的衍射效率,将Kogelnik耦合波理论与Kukhtarev方程相结合,得出了顺电相钽铌酸钾晶体中反射型相位栅衍射效率的解析式,对影响光栅衍射效率的各因素进行了计算分析。结果表明,使写入光的入射角远离45°、增加晶体厚度和增大外加电场等措施都可以使反射型全息相位栅的衍射效率提高。45°入射角附近出现较宽的低衍射区。衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感,其中任一个参量的较小改变都可以引起衍射效率的较大变化。晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。分析结果有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。     

读出光偏振态控制的Ce：KNSBN光折变开关

理论分析了以读出光偏振态控制Ce：KNSBN晶体衍射光强从而实现光折变光开关操作的基本原理：在o光和e光读出条件下实验测量了o光两波耦合写入体光栅的衍射效率与写入光光强比的关系。结果表明，e光读出时最大光栅衍射效率为o光读出的13．6倍；e光读出与o光读出衍射效率之比随写入光强比的变化近似为一常数；Ce：KNSBN晶体具有良好的开关性能。     

激光波长对Ce:KNSBN晶体非线性特性的影响

采用非同时读出条件下晶体两波耦合实验装置,在相同的入射光参量下,研究了激光波长(λ)对Ce:KNSBN晶体两波耦合增益系数(r)、衍射效率(n)、响应时间及光扇效应入射光强度阈值的影响.结果显示,激光波长不同时,r、n,响应时间随光入射角2θ的演化趋势相同,但不同波长光入射时,对应相同的2θ,r、n及响应时间不同;激光波长不同时,Ce:KNSBN晶体中光扇效应的入射光强度阈值不同,λ为532nm时,阈值为38mW/cm2,λ为632.8nm时,阈值为26mW/cm2.     

LiNbO3晶体中光折变光栅的各向异性衍射

光折变晶体中光栅的各向异性衍射可用来提高光折变存储器读出信号的信噪比。本文通过极化率张量对LiNbO3晶体中光栅形成和衍射的偏振特性进行了理论分析,并关重对光栅矢量与晶体光轴共面的情形进行了实验研究。观察到的各向异性衍射读出角度的测量结果与理论计算相符。     

斜入射液晶空间光调制器的特性

用读出光斜入射到液晶空间光调制器(LC-SLM)的读出面,是一种有效的提高空间光调制器(SLM)读出效率的方法。测量了读出光以不同角度入射到液晶空间光调制器的读出面上时,相位调制深度与写入光强的关系、衍射效率与二值光栅对比度的关系。得到随着入射角度的增加,最大相位调制深度减小,而衍射效率变化并不明显。在45°时有最大相位调制深度2.0936π和35.4%的正一级衍射效率。     

光学自增强效应与衍射效率的提高

利用含时光折变双光耦合方程数字模拟计算了掺铁铌酸锂晶体中双光耦合的动态过程,分析了空间电荷场及其位相、光折变光栅位相等光折变参量的变化过程,解释了光折变自增强效应,提出了提高光折变光栅衍射效率的有效方法．     

组合外加电场提高Fe∶LiNbO_3中90°记录体全息的衍射效率

针对90°全息记录结构的特殊性,在记录和读出阶段分别施加不同极性的外加电场,实现了Fe∶LiNbO3晶体中高衍射效率的全息记录和读出。在库赫塔列夫(Kukhtarev)方程基础上引入两维耦合波理论,对组合外加电场提高掺铁铌酸锂晶体光折变特性的机理进行了探讨。实验和理论计算结果都表明这种分别在记录和读出过程施加不同极性组合的外加电场是在Fe∶LiNbO3中实现高衍射效率90°记录结构体全息的有效技术方案。     

组合外加电场提高Fe:LiNbO3中90°记录体全息的衍射效率

针对90°全息记录结构的特殊性,在记录和读出阶段分别施加不同极性的外加电场,实现了Fe:LiNbO3晶体中高衍射效率的全息记录和读出.在库赫塔列夫(Kukhtarev)方程基础上引入两维耦合波理论,对组合外加电场提高掺铁铌酸锂晶体光折变特性的机理进行了探讨.实验和理论计算结果都表明这种分别在记录和读出过程施加不同极性组合的外加电场是在Fe:LiNbO3中实现高衍射效率90°记录结构体全息的有效技术方案.     

Ar~+激光器泵浦的连续光学参量振荡器的环形腔设计

对Ar 激光器产生的514.5nm连续光泵浦的光学参量振荡器(CW-OPO)做了理论分析,从几个方面对非线性晶体KTP、LBO、BBO做了分析比较.最后选择KTP作为参量振荡晶体,采用Ⅱ类非临界相位匹配,可以减少走离效应,并针对所设计的条件计算了KTP晶体的泵浦阈值.为了进一步提高参量光的输出转换效率,采用环形腔进行腔型优化,并合理设计腔内各个器件的参数,理论上可以输出1029nm左右的参量光.     

光学自增强效应与衍射效率的提高

利用含时光折交双光耦合方程数字模拟计算了掺铁铌酸锂晶体中双光耦合的动态过程,分析了空间电荷场及其位相、光折交光栅位相等光折交参量的变化过程,解释了光折变自增强效应,提出了提高光折交光栅衍射效率的有效方法．     

斜入射下液晶偏振光栅衍射特性研究

为了表征光束倾斜入射下液晶偏振光栅的衍射特性，提出了液晶偏振光栅斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型建模方法。该方法利用吉布斯自由能方程，求解液晶分子指向矢，得到驱动电压与液晶分子倾斜角的表达式，推导出斜入射角度与相位延迟量之间的关系，结合扩展琼斯矩阵表征不同入射角度下液晶偏振光栅的透过率，通过矢量衍射理论，建立了斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型。该模型不仅可以定量求解不同斜入射角度下液晶偏振光栅衍射效率，而且能够实现衍射效率最优时驱动电压的标定。通过仿真分析和实验对该模型的有效性进行了验证，结果表明:光束入射角度从0°倾斜到10°时，最优驱动电压由2.2 V降低到2.0 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到78%；光束入射角度从0°倾斜到?10°时，最优驱动电压由2.2 V升高到2.4 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到74%。     

Sinc切趾反射体布拉格光栅衍射特性分析

基于sinc切趾反射体布拉格光栅的谱合成技术是获得高功率谱合成输出的有效方法。考虑到入射单色平面波光束的偏振状态,采用传输矩阵法,分析了光栅参数对衍射效率、波长选择性和角度选择性的影响。计算结果表明,入射角度对不同偏振状态入射光束的衍射效率影响较大。sinc切趾反射体布拉格光栅的衍射效率近似由光栅厚度和折射率调制幅值的乘积决定,当折射率调制幅值与光栅厚度的乘积大于1.7028×10-6时,不同偏振态在小角度入射时的衍射效率高于99%。sinc切趾反射体布拉格光栅的波长选择性带宽和角度选择性带宽随折射率调制幅值的增加而增大,随衍射效率的增加而减小。通过优化光栅参数,利用sinc切趾体布拉格光栅可实现光谱间距低于200 pm的多光束谱合成。     

全息光栅的可擦除存储性能研究

本文制备了高衍射效率的全息光栅,并对其进行了图像的可擦除存储性能研究。选用五官能度的二季戊四醇羟基五丙烯酸酯、二官能度的邻苯二甲酸二甘醇二丙烯酸酯以及向列相液晶TEB30A作为存储材料,将其置于全息干涉场中记录图像;采用He-Ne激光器实现图像的再现,并通过对全息光栅施加电场来改变光栅内液晶分子的取向,降低光栅的折射率调制度,从而使图像消失;最终得到了衍射效率为85.6%的全息光栅,通过He-Ne激光器实现了图像的再现,并在外加电场为50V时使图像基本消失,实现了图像的可擦除存储功能。     

光致折变晶体中相位光栅的相位移动的物理作用

在光致折变晶体(如SBN,BaTiO_3等)中发生两波混频及能量耦合是由于晶体干涉场内产生了相对于干涉场有相位移动的折射率光栅(相位光栅),这已被实验和理论证实。如果仅有两波混频产生的相位光栅,而此光栅相对于干涉场并无相位移动,或相位移动量较小(不足π/2),此时不会发生波能量耦合或耦合极微弱。1981年A.Yariv用耦合波方程从数学上解决了这个问题。     

基于透射体布拉格光栅频谱组束的研究

分析了透射体布拉格光栅实现两束不同波长光束频谱组束的条件.基于耦合波理论,推导了透射体布拉格光栅的衍射效率方程,获得了优化的组束设计条件,提出了使用凸透镜控制光束入射角的方法.建立了组束的理论模型,分析了光栅参数对衍射效率的影响.结果表明:最佳组束时,不同的光栅厚度须选择不同的光栅参数;在折射率调制和空间频率不变的情况下,随着光栅厚度的减小,谱选择性逐渐增大;随着光束发散的增大,光栅的衍射效率逐渐减小.     

体布拉格光栅光谱滤波器特性研究

高透过率、窄光谱带宽、高抑制比的滤波器件是提升光学系统光谱纯度的核心部件，也是近年来新型光学器件领域研究的热门方向。传统的滤波器件不能够同时满足透过率、光谱带宽以及带外抑制的要求，而文中研究的体光栅作为一种新型的光栅，衍射效率大于90%，光谱带宽在100 pm左右，并且拥有一定的角度滤波特性。依据耦合波理论，理论仿真了各个光栅参数（光栅厚度、折射率调制度、光栅周期、光栅倾角）对光栅衍射效率及光谱带宽的影响，定量地给出了参数影响的大小，为体光栅的设计提供了理论指导。设计了体光栅测试系统，通过实验验证了体光栅的衍射效率、光谱带宽、角度选择性，实验结果与理论较为符合，为体光栅的实际应用提供了实验数据支持。     

1×3光栅光阀式光开关分析与设计

文章结合光栅光阀响应时间短和反射光栅衍射效率高的特点,设计了一种光栅光阀式1×3微型光开关.理论计算和对比实验表明,在波长为1.3 μm,闪耀角和入射角分别为5.4 °和0 °的情况下,开关时间为微秒级.与同类光开关相比,这种开关具有开关时间短、衍射效率高和工作电压低的优点.     

一种波分解复用技术的实验研究

文章提出一种基于光折变晶体LiNbO3的波分解复用技术实验研究方法,研究了影响光栅衍射效率的重要因素.实验采用o光写入e光读出,写入光强比为1∶1.通过在同一位置由红光和绿光先后写入光栅(两光栅夹角为0.18°时不会发生串扰),并用耦合光读出,成功地进行了解复用实验.