低偏振超宽光谱分色膜设计与制备

可见/红外超宽光谱分色片是星载中分辨率光谱成像仪III 型光学系统中的重要光学薄膜器件。利用诱导透射原理,采用金属-介质膜系结构加非对称等效导纳匹配层,实现了45°入射时0.4~1.05 μm光谱高效透射,1.35~13 μm波段光谱高效反射,从而将入射光束分配到不同的光路。同时通过消偏振控制设计,获得了可见近红外波段低偏振灵敏度（LPS）。所研制的分色片可见近红外波段平均透射率大于85%,LPS小于4%;短波及长波红外波段平均反射率大于90%。     

可见光+1.54μm激光/长波红外分色片的设计和制备

可见+1.54μm激光/长波红外分色片分离可见光、激光和长波红外光,在多通道成像光学系统中起着重要的作用.分析了分色片基板和薄膜材料的选择,优化设计并用电子束蒸发法制备了该分色片,其反射率和透射率都达到了94%以上,已成功应用于实际光学系统.     

偏振和位相调控分光膜的设计与制备

偏振和位相调控分光膜是自由空间量子通信系统中不可缺少的光学元件,其性能直接影响通信质量,决定通信误码率。基于等效层设计理论,采用“介质+金属+介质”的特殊膜系结构,选用Ag金属和SiO₂、Al₂O₃、Ta₂O₅三种介质膜料作为镀膜材料,实现石英衬底45°入射时,1500~1600 nm波段消偏振平均透射/反射比为8.5:91.5,在1530、1540、1550、1560 nm控制位相的分光膜。采用电子束蒸发离子辅助沉积技术,优化沉积工艺,制备了分光膜样品。检测结果表明:在45°入射条件下,1500~1600 nm波段光谱平均透射/反射比为8.53:91.47,在1530、1540、1550、1560 nm处透射光位相差控制在5.02°以内,反射光位相差控制在8.05°以内,满足通信系统分光比及位相控制的要求。此外,该分光膜通过了相应的环境试验测试,满足可靠性要求。     

一种相位编码、偏振检测的量子密钥分发系统

一种基于迈克耳逊干涉仪的单向量子密钥分发系统,采用法拉第旋转镜和四端口偏振分束器的组合,消除了光纤及光学器件的双折射效应,具有自稳定特性.信息编码在光子的相位上,通过检测光子的偏振进而解码出信息.以中心波长1310 nm的单光子脉冲,在50 km的干线光纤中获得了30 dB的消光比.     

近红外波段偏振无关型反射超透镜的设计

近些年，超透镜受到了广泛关注。文中提出了一种基于金材料的近红外波段偏振无关型反射超透镜，该超透镜采用MgF₂材料作为电介质层，利用FDTD软件实现仿真设计。仿真结果表明:超透镜在不同偏振光入射的情况下具有相同的聚焦效果，入射波长在700~850 nm 的范围内，具有较好的聚焦效果。入射波长在750 ~800 nm范围内单焦点聚焦效果最好。当入射波长为800 nm，该超透镜可以分别实现单焦点和多焦点聚焦，其单焦点、双焦点和三个焦点的焦距分别为9.6、6.6 和 4.7 μm。可以利用该超透镜的特点实现不同的聚焦要求。     

基于双偏振调制器的相位编码技术研究

提出了一种新型的基于双偏振调制器(Polm)实现相位编码的方法,不仅可以保证编码信号180°相移,而且可以实现微波编码信号的宽带可调谐。当微波信号加载到第1个Polm时,从第1个Polm输出的信号是两路偏振垂直、相位互补的信号;该信号经过带通滤波器(BPF)滤除下边带,只留下两路偏振正交的载波和上边带,再调谐偏振控制器(PC),使得两路正交的信号进入到第2个Polm里,这时第2个Polm起着光开关的作用;根据加载的射频信号的幅度不同,经过检偏器(Pol)检偏,可以分别实现两路不同的偏振信号输出,由于两路上边带的相位是互补的,最终可以实现可调谐相位编码信号的产生。     

基于双偏振调制器的相位编码技术研究

提出了一种新型的基于双偏振调制器(Polm)实现相位编码的方法,不仅可以保证 编码信号180°相移,而且可以实现微波编码信号的宽带可调谐。当微波信号加载到第1个Polm时, 从第 1个Polm输出的信号是两路偏振垂直、相位互补的信号;该信号经过带通滤波器(BPF)滤除下 边带, 只留下两路偏振正交的载波和上边带,再调谐偏振控制器(PC),使得两路正交的信号进入 到第2个Polm里,这时第2个Polm起着光开关的作用;根据加载的射频信号的幅度不同,经过 检偏器(Pol)检偏, 可以分别实现两路不同的偏振信号输出,由于两路上边带的相位是互补的,最终可以实现 可调谐相位编码信号的产生。     

可见至近红外波段多通道偏振辐射计的研制

设计了一种多通道偏振辐射计,系统采用固定滤光片、旋转偏振片的方法获取目标多波段偏振信息,双集束结构将偏振辐射计的波段范围从可见扩展至近红外和短波红外.重点阐述了系统的结构原理及各个模块的设计与实现方法,给出了偏振辐射计检测积分球直接输出和积分球加起偏器后输出光束的偏振度值,以验证偏振辐射计的偏振测量精度.检测结果表明,该多通道偏振辐射计的偏振测量精度优于2%,基本达到了系统设计要求.     

四态偏振编码解码QKD系统的实验研究

采用一个激光器通过偏振调制器快速偏振编码实现密钥分配,同时用矩阵分析的方法对系统原理进行了理论分析.指出用相位-偏振调制器可以对四种非正交偏振态光子进行编码和解码.在实验室内完成了30 km光纤保密通信,误码率<6%.实验表明该系统可用一个激光器快速编码解码实现密钥分配,具有很高的实用价值.     

X波段双偏振气象雷达差分相位质量控制

气象雷达差分相位的质量控制是通信和遥感遇到的一个基本问题。前向散射引起的差分相位估计的准确性对于测量降水量,反射率的衰减订正具有重要意义,尤其对于X波段的双偏振雷达。而后向差分相位的值则包含了非瑞利散射和降水微物理等有价值的信息,因此需要准确地分离出前向散射引起的差分相位和后向差分相位。但在雷达射线传播路径中可能会存在其他非气象目标的干扰或受到周围某单频点电磁波的干扰,导致接收到的电磁波存在噪声因素,从而使测量得到的总差分相位值不准确,因此还需要考虑对接收得到的差分相位先进行质量控制。本文基于X波段双线偏振多普勒天气雷达,提出了对测量得到的差分相位进行质量控制的方法,有效地减少噪声的影响,再利用处理得到的总差分相位分离前向散射引起的差分相位和后向差分相位。结果表明,该方法可以有效地对非降水回波干扰引起数据的大振幅进行平滑,分离得到的前向散射相位满足理论规律。     

光纤环形器中偏振棱镜系统的实验设计与制作

本文设计了一种新型的偏振棱镜系统,它具有损耗小、隔离度高、结构紧凑、调试方便等诸多优点。该偏振棱镜系统的损耗为0.6dB,隔离度为24dB。以此为基础做成的光纤环形器指标为,波长在1.3μm时,插入损耗(包括光纤对接损耗)∶2.2～2.4dB,隔离度∶20.5～23.1dB。     

自由空间与偏振无关的1×N和N×1光开关设计

基于光开关在全光通信和光互连网络中的重要作用，设计了由偏振光分束器（PBS）、相位型空间光调制器（PSLM）和反射镜构成的1×N和N×1光开关模块，其中N＝2m，m＝1，2，3…。该设计利用PSLM对信号光偏振态的控制，在自由空间实现信号的路由和切换，信号光的P光分量和S光分量同时参与工作，并在输出端口重新会合，因此光开关表现出与信号光偏振态无关的特点。同时，该光开关所用器件少，具有结构简单紧凑、控制方便灵活和操作迅速快捷等特点，而且具有很强的重构与升级能力，对于构建大规模的交换矩阵具有一定的作用。     

Design of a node architecture for logic-calculation Nased all-optical network coding scheme

Network coding brings many benefits for multicast networks. It is necessary to introduce network coding into optical networks. Nevertheless, the traditional network coding scheme is hard to be implemented in optical networks because of the weak operation capability in photonic domain. In the paper, we focused on realizing two-channel network coding in all-optical multicast networks. An optical network coding scheme which can be realized via logic shift and logic XOR operations in photonic domain was proposed. Moreover, to perform the network coding scheme the coding node structure was designed and the operation principle and processes were illustrated in detail. In the end of the paper, the performance and the cost of different all-optical multicast mode were compared and analyzed.     

实时快速偏振控制算法设计

为了有效地解决方向固定-相位可调型偏振控制器偏振盲区问题,同时实现对该偏振控制器输出光束偏振态的快速实时控制,采用三波片级联的偏振控制器,设计了新的偏振控制算法,通过分步逼近算法粗调以及比例-微分算法细调相结合的方法,降低了偏振控制算法的复杂度,提高了偏振控制的速度。结果表明,该偏振算法有效地控制了输出光束的偏振态,使其始终在目标偏振态附近,且该偏振控制器的响应速度在10ms量级。在增加反馈系统的基础上,该偏振控制器达到了实时快速稳定地控制输出偏振态的目的。     

半导体光放大器的增益特性和偏振特性

介绍了半导体光放大器的两个重要特性:增益特性和偏振特性。增益特性中,描述了放大器中增益调制现象和增益饱和现象,并介绍了提高半导体光放大器增益的方法。偏振特性中,分析了半导体光放大器增益偏振敏感产生的原因,并列举了低偏振敏感度放大器的实现方法。最后报道了近几年才被注意的半导体光放大器相位偏振敏感特性。     

旋磁基片DC-10GHz微波功率电阻器设计制作

基于旋磁基片设计并通过光刻工艺制作DC-10 GHz微波电阻器。通过HFSS仿真设计制作DC-10 GHz电阻器,采用磁控反应溅射制作TaN薄膜,电压驻波比VSWR均小于1.25。旋磁基片微波电阻器相对于应用广泛的氧化铝基片微波电阻器,可直接集成于同样以旋磁为基片的结环行器中,从而能制作出更加小型化的微波隔离器,有效减小器件体积,符合现代通信产品小型化、集成化的发展要求。     

冰洲石-玻璃组合双反射平行分束偏光镜设计

为了节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料,实现两束偏振光的平行输出,采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法,给出了一种新型双反射平行分束偏光镜的设计。该棱镜前后半块分别为ZBaF3玻璃、冰洲石,并用溴代萘胶合。由理论分析可知,选择合适的结构角,可以实现电矢量振动方向相互垂直的两束光分别在胶合面、后端面发生全反射,并垂直上端面平行出射。结果表明,棱镜的透射比高于80%,o光消光比优于10-5,e光消光比优于10-3。该设计在节约晶体前提下,保证了较高的消光比和透射比,具有较好的应用前景。     

中波红外无热化镜头的设计与制造

无热化技术是保证工作在非设计温度下光学仪器性能的关键所在。与主动无热化技术和光学被动无热化技术相比,机械被动无热化技术在红外光学系统消热设计中具有一定的优势。在光学、机械仿真的基础上,镜头采用高膨胀系数的塑形材料以及合理的结构设计实现了无热化设计与制造。测试与试验表明,该镜头在-40 ℃~+60 ℃工作温度范围内具有良好的成像质量。