反射型体光栅高效频谱组束仿真研究

文章建立了光纤激光频谱组束的体光栅参数优化模型。研究结果表明,随着体光栅空间频率和折射率调制量的增大,体光栅所允许的光束谱宽减小,光束发散角增大,得到空间频率和折射率调制量优化选择参数。文章还对所选取的体光栅参数进行频谱组束的效率进行了分析。研究表明,采用优化参数的体光栅的频谱组束效率可提高至95%以上。     

一种产生多光束阵列的新型分束器

介绍一种产生多光束国的二元光学分束器。使用这种分束器时不需附加其他光学元件，便可直接产生会聚的多光束点阵。     

双光栅非相干组束系统单光束耦合效率分析

为了保证组束激光的光束质量,在非相干光纤激光组束系统中再引入一个与之平行的衍射光栅.这种双光栅非相干组束系统的单光束耦合效率是单程耦合腔效率和光栅衍射效率的合成,通过理论分析和数值计算,结果表明在设定的组束参数下双光栅非相干组束系统的单光束耦合效率可以达到75.9%左右.     

复合调制长周期光栅耦合器的研究

从麦克斯韦方程出发,推导了长周期光栅耦合器在折射率、增益、损耗复合调制下完整的耦合理论模型。在此基础上,详细分析了该复合调制长周期光栅耦合器直通与交叉臂间的功率耦合和多波长滤波特性。结果表明,当增益/损耗调制与折射率调制作用相等时,复合调制长周期光栅耦合器具有单向非互易的功率耦合特性,而且随着多波长复用信号输入光纤和输入方向的不同,具有不同的上下话路滤波特性。在增益调制作用下,满足相位匹配条件的信号不仅可有效地耦合到交叉臂下话路输出,还能得到明显的放大;但当损耗调制时,直通与交叉臂中的信号功率均保持各自的初值,而且不再具备波长选择滤波能力。     

一种测量体光栅调制度和有效厚度的新方法

以Kogelnik的体相位光栅耦合波理论为基础,通过测量光折变体光栅的衍射效率与布喇格偏移角的关系曲线,并根据该曲线的3dB带宽和旁瓣峰值的相对大小及其角度偏移量,可计算出光折变体光栅的折射率调制度和有效厚度。对LiNbO3：Fe晶体的实验测量结果很好地验证了该方法的可行性,其测量精度与数字全息术和马赫一曾德干涉仪的方法相当,但测量过程却更加简单。     

具有光束偏转功能的亚波长光栅偏振分束器

针对亚波长光栅偏振分束器无法实现垂直出射光 、集成耦合效率低的问题,本文设计了 一种具有光束偏转功能的亚波长光栅偏振分束器,可实现偏振分束且能获得垂直出射光。器 件上 层采用光栅衍射理论设计了可实现偏振分束的周期亚波长光栅,下层通过严格耦合波法与波 前相 位控制理论设计了具有光束偏转功能的非周期亚波长光栅。基于有限元软件COMSOL对设计 的器 件进行仿真分析,结果表明该器件可分开TE与TM混合偏振光且能实现光束垂直出射,两种 偏振 光的总透射率在1550nm处超过了76.5%,偏振 消光比为14.0 dB。因此通过该偏振分束器不但可 以获得垂直出射的单偏振光,而且能有效提高垂直耦合型器件的工作效率,有望应用在面向 光纤通信的集成光电器件中。     

一种微纳多齿谐振光栅偏振分束器

微纳光学器件是光路集成、片上光电转换和检测的重要基础器件,基于硅基微纳多齿谐振光栅,设计了一种高性能的微纳多齿谐振光栅偏振分束器(PBS),应用光栅对于TE和TM偏振光表现出不同的衍射性质,从而实现偏振分束的目的, 通过严格耦合波理论分析?研究了光栅PBS的性能。结果表明,在1.53 ~ 1.62μｍ(90ｎｍ)的宽带光谱上,该PBS的衍射效率大于97％,消光比(ER)大于16ｄＢ,以及角度带宽为8°等的优越性能。此外,还研究了结构参数对光栅PBS性能的影响,数值分析表明,该装置具有良好的工艺容差,可广泛应用于通信系统的路由和交换设备。     

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.     

光栅常数的一种简便测量方法

本文给出利用Ｈｅ－Ｎｅ激光束通过光栅所产生的夫琅和费衍射，测定光栅常数的一种简便方法。     

高衍射效率凸面闪耀光栅的研制

基于严格耦合波分析,研究凸面闪耀光栅的衍射特性;采用全息光刻-离子束刻蚀法制作中心周期为2.45μm、曲率半径为51.64 mm、口径为17 mm的凸面闪耀光栅,闪耀角为6.4°,顶角为141°。结果表明,在整个可见-近红外波段,所制作光栅的1级衍射效率大于40%,在闪耀波长处1级衍射效率大于75%。     

一种新型有效的侧面抽运耦合技术

抽运耦合技术是获得高功率激光器的关键技术之一.针对国外最新提出的一种利用二元金属衍射光栅进行侧面抽运耦合双包层光纤(DCF)激光器的方法,利用严格的矢量衍射理论,证明了这种二元金属衍射光栅虽然对TM偏振模有近94.4%的衍射效率但是对TE偏振模最大只有35%的衍射效率,因此对入射光存在严重的偏振依赖性.在综合考虑了对不同入射偏振光均具有较高衍射效率以及多层金属衍射光栅的工艺制作难度的前提下,提出了一种新型的三层阶梯状的金属光栅结构,该结构对入射的TE偏振光最大能达到72%的耦合效率,并且对TM偏振也保持较高的耦合效率,而且随着阶梯层数的增加,耦合效率将进一步增大.同时给出了金属衍射光栅的周期与厚度对 1阶和-1阶后向衍射波的衍射效率的影响.     

亚波长光栅的模态特性与衍射效率及其应用

采用模态理论研究了TE偏振与TM偏振入射光在一维亚波长光栅区域的模式特性,分析了不同传播模态的有效折射率及其差值与入射条件、光栅周期、光栅深度及光栅填充比之间的关系,使用干涉法得到了在考虑光栅凹槽深度的情况下两种模态的光栅衍射效率。应用亚波长光栅的模式特性与光栅衍射效率设计了一种偏振分束器,其特性是在利特罗入射的条件下,单色光波在0级衍射处为TM偏振,在-1级处为TE偏振。     

全息分束器

提出一种利用全息复合光栅制作连续变化分束器的方法，这种全息分束器（ＨＢＳ）容易制作，特别适用于大景深全息所需要的多光束照明。     

可见-红外宽光谱的两种分色方法

空间光学遥感仪器的工作光谱往往覆盖从可见到长波红外的宽光谱范围,它们是利用数个甚至二十多个光谱通道获取信息的.因此通常需要一个覆盖全光谱的分色片将光谱一分为二,将不同光谱分配到透射和反射光路中.通过对基片材料、膜层材料、膜系结构的设计和分析,得到可见-红外宽光谱的两种分色方法.利用真空中的光学薄膜沉积技术,制备出了两类性能良好的可见-红外宽光谱分色片,光谱覆盖范围0.4μm～13μm,可见光区透射率大于80%,6μm ～13μm的长波红外反射率大于90%.     

飞秒激光啁啾脉冲放大中压缩光栅的等离子体清洗

在飞秒太瓦激光装置中,高效率的压缩光栅是获得高峰值功率飞秒激光输出的最重要光学元件之一。虽然光栅安装在无油的真空室内,但当光栅受到强激光的辐照时,真空中残存的气态有机物会被碳化并沉积在光栅表面,使得光栅受到"污染",衍射效率大大降低。激光辐照累积的热量会导致光栅结构发生变化,甚至会造成光栅的永久损伤。为此发展了用等离子体来清洗光栅表面污染层的方法,实验结果表明该方法非常有效地清洗了光栅表面的污染,提高了衍射效率并避免了光栅的损伤。该方法简单,易于操作,可以安装在压缩光栅真空室上,在不影响真空室里面的光学元件情况下可以实现实时清洗。     

基于两级偏振分光镜的量子信令纯化方案

为解决量子信令在远距离传输过程中的纯化中继问题,提出了基于两级偏振分光镜的纠缠纯化方案。采用三个偏振分光镜构建方案,第一级含一个偏振分光镜,第二级有两个偏振分光镜,让混合态的量子信令纠缠态通过两级偏振分光镜后,会产生一对新的纠缠态,继而用新的纠缠态来替代原来的混合态,最终实现纯化的目的。对每一种输入态进行分析验证,结果表明,所提出的纠缠纯化方案可以有效的实现量子信令的纯化,具有很好的应用性和操作性。该方案的研究对未来量子通信中信令的传输具有一定的技术参考作用。     

多级位相光栅的设计

本文研究了多级位相光栅的设计原理，给出了几组不同陈列数的多极位相光栅的设计参数。结果表明所设计的光栅各级衍射光强均匀分布且具有较高的衍射效率。     

腐蚀石英光栅为分光元件的激光照明系统研究

利用腐蚀法制作的石英光栅作为分光元件.将其应用拓展到激光景观工程领域中,产生了全新的激光景观效果.给出了一种适用于室外复杂环境用于激光景观照明系统中的光栅分光原理、制作工艺过程等,发展了采用光栅分光元件产生多种不同激光景观照明效果的控制系统,并与利用高速扫描振镜实现的激光照明系统的景观效果进行了比较.     

电子束直写制作低效取样光栅

低效取样光栅是激光取样技术的一种重要元件 ,它可以看成离轴的二相位的菲涅耳波带板。基于菲涅耳波带板的形成原理 ,对取样光栅的变周期环带结构进行了理论分析 ,推导出取样光栅的透过率函数。并在此基础上 ,采用电子束直写加工光栅掩模 ,制作取样光栅。该方法与一般的光学全息方法相比 ,具有设计灵活、重复性好、适于大批量生产等优点。