圆形周期介质内艾里光束的传输特性

为了研究无衍射光波在特异材质内的传输特性，实现更优良的光波通信，将传统右手材料和双负折射率材料相结合，提出了一种轴向阶跃变化周期圆形介质结构。基于广义惠更斯-菲涅耳光学积分公式，结合光学传输矩阵，分析了艾里光束在这种传输媒质中出射表面光强分布特性和侧面传输光强分布图；分析了负折射率参量对这类光波演变的影响及其补偿机理；分析了实现输出光波完美还原时，负折射率大小同介质单元长度的定量关系。结果表明，当介质孔径逐渐减小时，有限艾里光束衍射效应越来越严重，并且出射光强外形轮廓逐渐从艾里光束过渡到高斯光束；当双负折射率材料的折射率n_l的绝对值大于右手材料的折射率n_r时，出射表面实现光波完美还原的双负折射率材料单元层越长，反之则越短。该研究对分析周期或准周期轴向阶跃变化的圆形平板介质光波通信是有帮助的。     

积分法减弱温度代表性误差的精度分析

对于野外精密测距而言,现阶段始终无法在测距精度上有更近一步的突破,主要是受限于气象代表性误差这一主要误差来源.而气象代表性误差是很难消除的,理论上应该是测距光波信号在测线沿线上无数个气象元素的积分值,而一般是用测站点和镜站点的两点的温度的平均值来代替整条测线的平均温度,有的甚至是用测站点的温度代替整条测线上的温度,这样求出的大气折射率改正必然与真值存在偏差,文章在这此基础上,根据折射率气象改正公式导出了"积分法"减小气象代表性误差的修正公式,采用该公式可有效提高测量精度.     

阵列艾里光束通过梯度折射率介质的光强演变特性

利用光学传递矩阵和广义惠更斯-菲涅耳积分衍射公式,研究了阵列艾里光束在梯度折射率介质中的演化规律。首先,导出了傍轴近似下,空间域内艾里和阵列艾里光束通过光学系统的传输方程。然后,分析了入射阵列艾里光束的二维光强随指数截断因子和光波束腰半径的变化规律。在此基础上,讨论了阵列艾里光束在梯度折射率介质部分横截面上的光强特征和光波传输的周期性特点,并与单艾里光束的传输规律进行了对比。因为大气的随机抖动和渐变折射率光纤都可以抽象为梯度折射率模型,所以相关结论对阵列光束的传输与通信有一定的理论意义。     

折射率公式对电波折射修正精度的限制

电波折射误差修正精度主要取决于大气折射率剖面精度，而大气折射率是由温度、气压和湿度通过计算得到的。计算大气折射率的公式有两种，一种为常用公式，另一种为改进型公式。由于两种公式是由统计得到的，因此存在一定的误差。假设大气参数的测量是准确的，则经过对两种公式误差引起电波折射误差的计算可知，如果要求距离折射误差精度小于0．1m，则常用大气折射率计算公式不实用，最好采用改进型折射率计算公式，如果要求距离折射误差精度为0．3m，则常用大气折射率计算公式可以使用。如果采用精度较差的59型探空仪测量大气参数，则只用常用公式计算大气折射率剖面即可。     

对633nm波长下湿空气折射率计算公式的精确修正

目前公式法测量空气折射率大多采用Boensch等于1998年提出的改进Edlen公式,其对湿空气的修正系数是基于4个波长(644.0、508.7、480.1、467.9nm)并在19.6℃~20.1℃范围内测得的数据,这与当前光学精密测量多采用633nm He-Ne激光波长且环境温度范围更大的实际情况存在矛盾,从而导致其应用时产生的误差较大。为此,提出了以相移干涉光路为基础的折射率测量实验光路,在较大温度范围内(14.6℃~24.0℃)测得了在633nm波长下对湿空气折射率的修正系数并得到其修正公式。与文献结果比对表明其精度高于Boensch公式。该修正公式可广泛应用于633nm激光精密测量中的空气折射率补偿。     

含负折射率平板介质中艾里高斯光束的传输特性

基于光学传输矩阵,结合柯林斯光学衍射公式,研究了艾里高斯光束在无损和有损含负折射率平板介质中传输时,其侧面光强分布图景演化特征。结果表明,当右手材料和双负材料折射率值恰好相反,并且左、右两侧右手单元长度之和等于双负单元长度时,可以实现输出面光强的完美还原;当双负材料折射率绝对值增大时,实现光强还原所需中间双负单元长度也越长,反之,绝对值减小时,长度越短;对于有损介质,电、磁振荡因子越小,输出光波性能越良好。进一步探究了ζ因子和指数截断因子a对这类光波传输特性的影响,其中,ζ因子不会影响艾里高斯光束的固有性质,但ζ越小,自弯曲特性越明显,并且主、旁瓣的径向尺寸都随ζ的减小而成倍减小;a因子可以调控光波的传输轮廓,使其在a<0.2时为艾里光束,而当a逐渐增大到0.7时,光波的外形轮廓已和高斯光束无异。     

GaN薄膜的椭偏光谱研究

采用椭圆偏振光谱法,在1.50～6.50 eV光谱内,研究了在蓝宝石衬底(0001)面上使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法制备的非掺杂纤锌矿结构GaN薄膜的光学性质。建立GaN表面层/外延层/缓冲层/衬底四层物理结构模型。与Cauchy和Sellmeier色散公式比较后选择了Tanguy Extended色散公式来分析GaN薄膜的光学性质。椭圆偏振光谱拟合结果表明,Tanguy Extended色散公式能更准确、方便地描述GaN薄膜在全波段(特别是带隙及带隙之上波段)的色散关系。提供了GaN薄膜在1.50～6.50 eV光谱范围内的寻常光(o光)和非寻常光(e光)折射率和消光系数色散关系,为定量分析GaN薄膜带边附近各向异性的光学性质提供了依据。     

熔锥型光纤耦合器损耗分析

利用几何光学理论对光纤耦合器的损耗进行分析 ;当环境介质折射率发生变化时光纤耦合器的损耗随之变化 ,理论推导损耗与环境介质折射率的关系公式 ,实验中利用OTDR检测反射光实现环境介质折射率变化的监测 ,利用拉锥机监视损耗的变化 ,得到的实验值与公式计算值基本吻合 ,证实了耦合器锥区环境介质折射率恒定是高质量耦合器的保证     

从折射率椭球方程求双轴晶体中光波的折射率

双轴晶体的倍频与和频效应的应用日趋广泛。在这些晶体非线性光学效应的研究中,要根据晶体的折射率,求出其位相匹配曲面。并根据光波的振动方向,求出其有效非线性系数。以前人们都是用折射率面方程     

气敏薄膜的光学机理研究

本文根据光传输理论导出介导消光系数，折射率与介质电磁参数，光波频率，电偶极子浓度及迁移率等的关系，分析了光激发与增加气敏介质的氧吸附的规律，结合实验说明气敏薄膜的光学变化机制。     

电磁场与微波技术

0441,『1’例Ull.1 2004040511负折射率介质层中光波的相位和传输特性研究/杨立功,黄弼勤,叶辉,顾培夫(浙江大学),{光学学报一2 004,24(3)一388一392针对在理解负折射率材料中光波的传播特性时相位的特殊性质,详细分析推证了负折射率介质中折射率、波矢k的大小和方向、空间坐标     

红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法

红外光学系统中靠近探测器的光学元件通常处于低温环境中,低温环境会使得光学元件表面薄膜的透射光谱发生漂移,进而严重影响红外光学系统的成像质量。研究发现光谱漂移是由于系统中红外光学薄膜的折射率发生了改变。论文针对红外光学薄膜材料折射率温度特性开展了研究,在光学薄膜理论基础上,通过分析几种波长色散模型的特点,提出了一种红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法。该方法基于不同温度测得的透射率光谱,通过光谱反演得到不同温度条件下光学薄膜材料的折射率,并在Cauchy色散模型的基础上,通过数据拟合分析,能够得到红外光学薄膜材料的折射率温度/波长色散公式。采用该方法对PbTe、Ge两种典型红外光学薄膜材料折射率温度特性进行了分析研究,验证了该方法的可行性。     

钠钙玻璃的变温太赫兹色散特性研究

研究钠钙玻璃在不同温度下折射率和消光系数随频率的变化规律。利用时域光谱(TDS)系统测定了钠钙玻璃温度在87~520 K范围内、频率在0.1~1.5 THz范围内的色散曲线。通过使用Cauchy公式拟合不同频率对应的折射率和消光系数,经验证与实验值符合较好。通过添加温度修正项,可以很好地拟合较大范围内的色散曲线。得到一种求解不同温度不同频率下钠钙玻璃折射率和消光系数的方法。     

溅射压力对制备a-GaAs1-xNx 薄膜光学常数的影响

采用反应磁控溅射法在室温条件下制备了a-GaAs_1-xN_x 薄膜。实验测定了薄膜厚度、氮含量、载流子浓度和光学透过率及并研究了其随溅射压的变化。系统研究了溅射压对所制备薄膜的光学带隙、折射率和色散参数的影响。所制备的薄膜为直接带隙材料,利用Cauchy和Wemple模型能够很好地拟合所制备薄膜的折射率色散曲线。     

共面波导电极聚合物电光调制器多层结构研究

提出了两种基于共面波导(CPW)电极的多层聚合物电光调制器模型结构,分别为补偿层型结构和屏蔽层型结构。采用了保角变换的计算方法给出了基于CPW电极结构的多层电光调制器的特性参数的计算结果。与传统调制器结构性比较,补偿层型结构能够有效的减小光波与微波传输有效折射率的差,屏蔽层型结构不仅能够减小光波与微波传输有效折射率的差,而且能够通过优化结构参数,有效地消除了微波与光波之间的折射率差,可实现调制信号速率和调制电极阻抗的同时匹配。     

倒锥透镜型单模光纤端的光学传递特性

倒锥透镜型光纤端由特殊技术加工而成。本文给出了这种光纤端的折射率分布。借助于光纤在球面上的折射公式及光线传输方程,分析了这种新型单模光纤端的光学传递性质。在近轴近似下,给出了这种光纤端的光学传递矩阵。     

1～13μm红外透镜透射比测试

3～13μm热成象透镜材料与可见光波透镜材料的光学特性有若干特殊点.由于透过3～13μm波段的许多光学材料的折射率n很高,例如锗,n≈4,其反射比高达近50％,因此,对这些材料及其组成的光学系统的透射特性,在增镀抗反射膜前后都必须测试.本文首先概括介绍了近年来的测试方法,而后重点描述了已通过鉴定的RXTG-I型透射比测定仪的有关整机部分的一些内容,包括理论关系式,结构原理和技术性能.RXTG-I型透射比测定仪是微机控制自动测试仪,基本特点是在已有方法中发展起来的一种预置透镜光束扫描法,能测量透镜轴向透射比、全口径透射比及其透射比分布.可测量透镜直径达150mm,测量精度不低于1％,还可测量材料的反射和吸收特性。     

GaN基多层结构椭偏测试模型优化和光谱研究

利用椭圆偏振测试仪,对n+AlGaN/n-AlGaN/超晶格(SL)/AlN/蓝宝石多层复杂结构的椭偏测试方法进行了研究,其中SL层为AlGaN/GaN多层量子阱结构,将其简化为单层处理。通过改变测试条件进行多次测量,分析了结构模型、算法模型及不同入射角度对测试结果的影响,得到了最优测试结构模型和算法模型:粗糙度层(有效介质近似EMA模型)/n+AlGaN(柯西Cauchy模型)/n-AlGaN(Cauchy)/SL(EMA)/AlN(Cauchy)/蓝宝石。选择55°为入射角,在300～800nm波长测试得到了各层膜厚和光学常数谱。结果表明,椭偏测试所得各层膜厚度与工艺给出数据相符,但SL层厚度相对而言有较大偏差,这与其结构复杂性有关,尚待进一步研究。各层折射率色散关系正常,n+AlGaN层折射率与n-AlGaN层折射率相比偏小,这与其较高浓度和较大损伤有关。     

电光晶体光学性质的折射率椭球分析法

本文利用折射率椭球一般性地讨论了电光晶体的光学性质,给出了电光晶体光轴方位和折射率分布的普遍公式。根据这些公式,可以很方便地分析一个具体的电光晶体的光学性质。     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学常数的表征

薄膜光学常数的精确测定对于设计和制备多层薄膜具有重要意义。在JGS1型熔融石英基底上,采用热蒸发沉积方法制备了不同厚度的LaF3单层薄膜样品,利用光度法来获取弱吸收薄膜和基底的光学常数,计算得到其在185～450nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。实验结果表明,当膜层厚度较薄时,LaF3薄膜折射率表现出不均匀性现象。随着薄膜厚度的增加,薄膜折射率不均匀性减小。在求解过程中选用不均匀模型后,拟合结果与实际测试光谱曲线吻合得很好,提高了薄膜光学常数的计算精度。