基于动量匹配的声光滤波器设计与性能分析

声光滤波技术作为一种新的分光手段在光谱成像等领域有着广阔的应用前景。高性能声光滤波器的设计与制作是声光滤波技术的核心关键。从声光相互作用的基本理论出发,研究了声光作用过程中动量失配量对声光滤波器衍射效率的影响。并进一步分析了声光滤波器的角孔径以及衍射线宽的变化规律。研究结果表明,声光滤波器的调谐关系随入射光角度的变化而变,在确定入射光角度的情况下,衍射光波长和超声波频率一一对应。另外,随着入射光角度的变化,衍射光的波长发生变化的同时,其线宽以及角孔径发生明显变化,通过调整入射光的角度可以相应改变衍射光的线宽,实现窄带的声光滤波,提高声光滤波器的光谱分辨本领,也可以调整入射光的角度获得较大的角孔径,提高滤波器的集光能力。理论的计算结果与实验结果符合的较好。研究结果对高性能声光滤波器的设计提供有意义的借鉴和参考,并推动声光滤波技术更广泛应用。     

ZnGeP2光参变振荡器晶体参数的数值分析

给出了3μm~5μm中红外角度调谐ZnGeP2光参变振荡器晶体参数较完整的理论计算过程,分别计算了其角度调谐曲线、有效非线性系数曲线和光参变增益曲线,确定了光参变振荡器的相位匹配方式和晶体的切割角,同时计算了晶体的走离角和相位匹配允许角,所得结果对于ZnGeP2光参变振荡器的实验研究具有一定的参考价值.     

利用AgGaS2与AgGaSe2晶体差频获得中红外射线的性能研究

根据差频过程中参量光的三波耦合方程,对非线性晶体AgGaSe2和AgGaS2进行了差频光参量理论分析.经过数值模拟计算,得到了在I类和Ⅱ类相位匹配条件下,泵浦波长分别取不同值时差频调谐波长与调谐角度的理论曲线.在I类相位匹配条件下,当PPLN-OPA的泵浦波长为1064nm时,AgGaS2与AgGaSe2的调谐波长范围,分别是4～13μm和4～18μm,其对应的调谐角度范围分别是31.8-37.3和43.4、61.55度.     

超宽带光参量放大器中相位匹配结构的分析和优化

对光参量放大的相位匹配进行了研究,建立了产生超宽增益带宽参量放大相位匹配的一般物理模型,依据这一模型,在只给定抽运光波长和晶体参数的条件下,可以确定超宽带相位匹配结构和信号光匹配波长。以偏硼酸钡(BBO)晶体为例进行了模拟计算,结果表明,非共线相位匹配的两种不同结构有着相差极大的晶体接收角。讨论了如何优化非共线相位匹配结构参数以便得到极大增益带宽和极佳晶体接收角的问题。对BBO晶体光参量放大的光谱相位匹配的计算结果可以为多光束抽运或多阶段光参量放大的设计提供理论依据。     

声光可调谐滤波器(AOTF)在WDM中的应用

基于LiNbO3晶体的声光可调谐滤波器技术已经有了较大的发展,本文介绍了目前重要的声光可调谐滤波器的基本原理,并提出它在WDM系统中实现波长选择的方案。     

锁模光纤激光的倍频及波长调谐实验研究

利用周期性极化铌酸锂（Periodically Poled Lithium Niobate, PPLN）晶体实现了对掺镱锁模光纤激光器输出单横模激光的倍频,产生了532nm波长附近的倍频脉冲光。基于准相位匹配（Quasi Phase Matching, QPM）技术,通过改变基频光到PPLN晶体的入射角,使不同中心波长的基频光达到准相位匹配条件,实现倍频光波长的调谐。对带宽60 nm的锁模激光倍频得到带宽1.5 nm、中心波长532nm的脉冲激光输出。以掺Yb锁模光纤激光作为基频光,调节PPLN晶体角度,获得了中心波长连续变化的倍频激光,入射角度调节范围0°~25°,对应的倍频光波长调谐范围531.8nm~535.6nm。波长变化趋势与理论分析一致。     

GaSe晶体的CO2激光倍频及其色散特性研究

为了研究GaSe晶体的倍频(SHG)及色散性质,采用声光调Q可调谐线偏振CO2脉冲激光器,在250 Hz重频脉冲下以共线oo-e相位匹配方式作用于GaSe晶体,得到CO2激光的可调谐SHG输出。测量了基频波长为9.3、9.6、10.3和10.6μm时的相位匹配角,并通过对比现有文献中色散方程的相位匹配角计算结果和测量结果,确定出最适用于GaSe晶体的色散方程。实验对SHG信号与晶体中光束方位角φ的关系进行测量。本文实验可以作为间接测量晶体色散关系的方法,为GaSe晶体的进一步研究打下基础;同时也可为其它非线性晶体的研究提供参考。     

3～5μm角度调谐LiNbO_3光参量振荡器的理论设计

对 3～ 5 μm角度调谐 Li Nb O3 光参量振荡器给出了完整的理论设计过程 ,用动量和能量守恒分别计算给出了角度调谐曲线、有效非线性系数和参量增益曲线 ,确定了光参量振荡器的相位匹配方式和晶体的切割角 ;根据参量光输出变化范围计算了晶体的接收角和光波走离角 ,提出了光参量振荡器的实验精度要求     

磷化硅镉晶体光学参量振荡角度调谐范围分析

理论计算了泵浦波长1.064μm、1.55μm、1.98μm、2.05μm 和2.50μm 下,CSP 晶体Ⅰ类和Ⅱ类两种匹配方式的角度调谐曲线。分析了 CSP 晶体在不同泵浦波长光学参量振荡下,激光输出波长与相位匹配角之间的对应关系。研究表明：（1）波长1.064μm 泵浦时,CSP晶体Ⅰ类匹配可实现6.0～6.5μm 波长激光输出,角度调谐范围为79.6°～90.0°;（2）波长1.55μm、1.98μm、2.05μm 和2.50μm 泵浦时,CSP 晶体均可实现波长3.0～5.0μm和6.0～9.0μm 激光输出。     

3～5um角度调谐LiNbO3光参量振荡器的理论设计

对3～5um角度调谐LiNbO3光参量振荡器给出了完整的理论设计过程,用动量和能量守恒分别计算给出了角度调谐曲线、有效非线性系数和参量增益曲线,确定了光参量振荡器的相位匹配方式和晶体的切割角;根据参量光输出变化范围计算了晶体的接收角和光波走离角,提出了光参量振荡器的实验精度要求。     

Acoustooptic interaction of two light beams in a paratellurite crystal

Double acoustooptic diffraction of light in a paratellurite crystal is investigated experimentally and theoretically. The anisotropic Bragg interaction with three diffraction maxima is considered in the case when two monochromatic light beams are incident on the crystal simultaneously. For each beam, double diffraction is realized, so that the propagation direction of one of the beams coincides with the propagation direction of the second-order diffracted ray for the other beam. It is shown that the diffraction pattern consists of three diffraction maxima: two of these are formed by the zero- and second-order diffracted rays, while the third maxima is formed by the first-order diffracted rays. The possibility of summation of the radiation intensities at the diffraction maxima is analyzed.     

利用串联双滤波技术改善声光滤波器光谱分辨率的实验研究

考虑旋光性设计 制作了两个非共线型声光可调滤波器(AOTF),通过前后放置对信号光进行两次的级联滤 波。 调节前后两个AOTF所加的超声频率值, 保证前后两个AOTF存在透射光谱的叠加区,从而实现光谱分辨率的提升及调控。实 验结果表明,双滤波技术还可以有效抑制AOTF透射光谱的旁瓣效应,改善透射光 谱的纯度。     

Simple Broadband Circular Polarizer in Oversized Waveguide

In this paper, a possibility is shown to realize a simple waveguide polarizer producing nearly the same circular polarization over a broad frequency range up to an octave. It is based upon the combination of two smoothly squeezed oversized waveguides with different diameters. The principle is similar to an achromatic lens in optics, where two counteracting lenses with differently sloped wavelength dependencies of the refractive index are combined to compensate the dispersion in the desired wavelength range. Consequently, two different wavelengths of light are brought into focus at the same plane. A waveguide for the transmission of microwaves has a similar frequency dependence of the refractive index resulting in a frequency-dependent phase shift between two propagating waves polarized along the symmetry axes of a waveguide with an elliptical cross section. For this reason, an incident wave with a linear polarization between the axes of symmetry can be only converted into a circularly polarized wave over a limited frequency range. However, the diameter and the shape along two counteracting squeezed waveguides can be adjusted in such a way that the frequency dependence of the resultant phase shift is finally canceled out.     

基于液体选择填充光子晶体光纤的波分解复用器研究

设计了一种基于液体选择填充三芯光子晶体光纤的1.31/1.55um波分解复用器。中间为缺失一个空气孔的普通二氧化硅纤芯,左右两纤芯填充了不同折射率的液体材料。根据光纤的消逝场耦合的模式理论,不对称相邻波导存在波长相关耦合。不同填充折射率的两纤芯与中间纤芯分别耦合,构成两个不同响应波长的光滤波器。通过选择合适光纤长度,可实现不同波长光的分离。采用全矢量有限元法分析了光纤的传输特性,讨论了填充不同折射率液体时波导间的模式耦合,得到了其匹配波长与耦合长度。基于光束传播法仿真发现,长度为4.88 mm的光纤能实现1.31/1.55 um波长光的解复用。     

基于AOTF的新型成像光谱系统

声光可调谐滤波器（Acousto-optic Tunable Filter,AOTF）是一种新型电控滤光元件,具有波长任意选择、光谱扫描速度快、体积小、无运动部件、环境适应性好等诸多优点。分析了AOTF的工作原理及多频模式下实现光谱分辨率可编程的方法,介绍了基于AOTF的新型成像光谱系统,给出了初步的实验结果。该系统工作于可见近红外波段,突出特点为光谱扫描波段、各波段光谱分辨率均可通过软件进行配置,因此相比于传统成像光谱系统具有更高的灵活性和数据效率。     

探测光波长对太赫兹波电光取样探测技术的影响

由于太赫兹波电光取样探测技术中电光晶体存在的色散关系, 探测光的波长会直接影响到电光取样的探测带宽和效率.由于该色散关系的存在, 不同的电光晶体在电光取样中响应函数不同.本文研究了两种典型的电光晶体-碲化锌和磷化镓晶体的响应函数, 发现在选取的四种探测激光波长内(600 nm、800 nm、1200 nm、1600 nm), 800 nm的探测激光更合适碲化锌晶体, 1200 nm的激光更合适磷化镓晶体.对于不同厚度的晶体, 存在一个最优化的探测激光波长, 使得该晶体的电光响应函数有最宽的带宽.     

利用平晶谱仪测量谱线波长的新方法

为了满足激光等离子体X射线波长测量的需要,在辅助光阑法的基础上,从理论上提出了一种用平面晶体谱仪确定波长的新方法.发展了改进的辅助光阑法来确定晶体面与记录面的交线到第一条辅助光阑的距离,并且利用某一条谱线的曲率得到记录面与晶体表面的夹角.这两个参量在一般的辅助光阑法中需借用参考谱线得到,而采用新的方法可在不使用任何参考谱线的情况下得到所有光谱线的波长.实际使用中通过增大光阑间的间距,根据不同的波长范围调节晶体与记录面的相对位置,可使波长的测量精度达1×10-3nm.     

不同湿度环境下可见光波段激光偏振特性研究

雾霾天气严重干扰了可见光成像效果,利用可见光偏振特性可以有效提升探测效率。雾霾环境会受到气溶胶颗粒湿度的影响,湿度是雾霾环境重要物理参数。为了获得可见光在雾霾环境的偏振特性规律,分析了环境湿度对偏振特性的影响。在非偏振光气溶胶单粒子散射特性基础上,采用改进蒙特卡罗方法建立了偏振传输模型,对不同湿度水雾环境下可见波段偏振光传输特性进行研究,重点分析水雾环境湿度改变对不同可见光波段偏振光偏振特性的影响情况并建立了接近真实水雾环境,通过室内实验对偏振模型进行验证,对不同湿度环境下的 450、532 、671 nm 线偏振光与圆偏振光的偏振度与偏振态改变进行了比较与分析,仿真模型置信度>60%。研究结果表明:偏振光的偏振度随水雾环境湿度是呈下降趋势。随着波长的增大,偏振度变化趋于平缓,出射偏振度随着波长的增加而变大,当激光波长为 450、532、671 nm 时,偏振度下降点的湿度值分别为 50%、70%、90%;圆偏振光入射,圆偏振光的旋性对于偏振度没有影响,且高于线偏振度值。对于水雾这种容易受湿度影响较大的环境而言,在可见光波段,应该尽量选择较长波长的偏振光进行传输探测,因为湿度对较短波长的影响比较长波长的影响要大,所以,在湿度较大的环境中,较长波长的圆偏振光是偏振保持特性最好的。在湿度较大的环境中,应尽量选取波长较长的偏振光成像,以达到较好的成像效果。     

材料特性对声光可调滤波器光谱分辨率的影响

声光可调谐滤波器(AOTF)是一种利用各向异性介质中的声光作用工作的快速可调谐的分光元件,通过调节所加载的超声波频率可实现对出射光波长进行灵活、快速地调节.光谱分辨率是评价声光可调滤波器性能的主要指标之一.以二氧化碲非共线声光可调滤波器为研究对象,基于声光作用基本原理,系统推导了非共线声光可调滤波器光谱分辨率公式,并分...     

ITD formulation for the currents on a plane angular sector

Approximate high-frequency expressions for the currents induced on a perfectly conducting plane angular sector are derived on the basis of the incremental theory of diffraction (ITD). These currents are represented in terms of those predicted by physical optics (PO) plus fringe contributions excited by singly and doubly diffracted (DD) rays at the two edges of the angular sector. For each of these two contributions, additional currents associated to vertex diffracted rays are introduced that provide continuity at the relevant shadow boundary lines. The transition region of DD rays is described by a transition function involving cylinder parabolic functions. The asymptotic solution presented is constructed in such a way to satisfy far from the vertex the expected edge singularities, which tend to be the same as those predicted by the exact solution of the half plane. Numerical results are compared with the exact solution of the same problem and with moments method results for scattering from polygonal plates