基于衍射光学器件的芯片尺度激光冷却原子研究

冷原子系统为量子精密测量过程提供了一种接近于静止的测量介质,从而避免了热原子工作介质中存在的频移和展宽,使得测量结果更加精确。但是目前量子精密测量系统中原子冷却部分体积庞大、结构复杂,不利于实现可分发量子计量标准系统的小型化。为了解决现有磁光阱系统复杂的问题,采取衍射光栅芯片与原子冷却俘获相结合的方案,通过线性光栅对单束入射光波进行相位调制,成功实现芯片尺度下原子的冷却。微小型化磁光阱核心芯片的制备,搭建了光学结构简单的磁光阱系统,为未来进一步实现磁光阱整体系统微小型化奠定了坚实基础。     

反射型阶梯光栅的特性分析

衍射效率是评价二元光学器件质量性能的重要指标之一.针对反射性阶梯光栅,利用几何方法计算出斜入射情况下光束在台阶边缘的光程差的分布情况,根据多缝夫琅和费衍射推导出反射型阶梯光栅的衍射光强表达式.并在此基础上,讨论了台阶数N取2和N趋向于无穷两种极限情况下阶梯光栅光强公式的变化情况,得到区别于一般文献所表达的衍射效率公式.初步试验表明,反射型阶梯光栅的衍射效率与台阶数、蚀刻深度与入射波长的比值均有密切相关.     

２０００年ＮＩＭ铯冷原子喷泉时间频率基准装置研究的进展

本文报导了中国计量科学研究院（ＮＩＭ）研制新一代“激光冷却铯原子喷泉”国家时间频率基准装置的进展,实现了从磁光阱（ＭＯＴ）过渡到光学黏胶（ＯＭ）装载－冷却铯（Ｃs)原子,利用飞行时间（ＴＯＦ）法记录到信噪比优于４０的原子云荧光信号,原子经后冷却达到（１０－２０)uK,用光学黏胶从铯蒸气直接获得了冷原子云,并给出了对实验的讨论。     

冷原子量子真空计量技术研究进展

超高/极高真空度测量技术在宇航科学、半导体制造、表面科学等领域具有广泛的应用。随着超冷原子技术的发展,利用冷原子损失率与气体压力之间的关系测量真空度,逐渐发展成一种新的真空测量方法——冷原子量子真空测量。在该方法中,冷原子损失率仅仅与冷原子和气体的碰撞截面有关,因此基于冷原子量子真空测量的方法有望发展出绝对真空计量技术。首先介绍了激光冷却和囚禁原子的基本概念以及磁光阱的结构和工作原理。其次,论述了冷原子量子真空计量技术的国内外研究现状、技术优势和关键技术。最后展望了冷原子量子真空计量技术的发展趋势。随着冷原子装置的小型化、商业化、普及化,这种新型量子真空计量技术有望应用到诸如航天器等需要高性能、轻量化、微型化装置的领域中。     

NIM铯原子喷泉实现MOT—OM原子云并冷却到10μK

报道了中国计量科学研究院（NIM）研制新一代“激光冷却－铯原子喷泉”国家时间频率基准装置的进展。实现了铯（Cs)原子从磁光阱(MOT)过渡到光学阻尼(OM)装载－冷却，利用飞行时间法记录到信噪比优于40的原子云荧光信号；原子经后冷却达到（10－15）μK；用OM从铯蒸气直接获得了冷原子云。     

基于圆孔阵列调制的“猫眼”目标隐身技术

针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁,在不改变光电装备光学结构以及有限"牺牲"成像质量的前提下,提出利用圆孔阵列的光强调制作用降低光电装备的"猫眼"效应,实现隐身。基于单孔衍射成像原理及空间平移效应,从理论上给出并仿真分析了圆孔阵列远场夫琅和费衍射的光强分布特性,利用实验的方法对圆孔阵列用于"猫眼"目标隐身的效果进行了验证。结果表明,利用圆孔阵列可实现对典型"猫眼"目标回波的光强调制并造成回波损耗,"猫眼"目标隐身效果明显。     

微透镜填充因子快速检测方法

本文提出了一种有效的微透镜阵列填充因子快速检测方法.文章从光的标量衍射理论出发,分析了连续浮雕微透镜阵列的衍射光斑分布与透镜子口径、透镜矢高之间的关系,推导出了微透镜阵列远场衍射光斑的理论模型,用该模型对不同填充因子的微透镜阵列为例进行计算机模拟分析,并且搭建了实验装置来获得实际的衍射光斑.结果表明,模拟光强分布与实际衍射光斑相当接近,在此基础上给出了微透镜衍射光斑分布与填充因子之间的半定量关系,为微透镜阵列的快速检测提供了一种有效手段.这种方法可以实现微透镜阵列的准确、简单、低成本的填充因子检测,极大地提高了生产效率,满足了实际测试的要求.     

浅析光的衍射现象

光的衍射光的衍射指的是光避开其障碍物,不经过直线传播就进入几何的阴影,并且在屏幕上呈现光强不均匀的光学现象。从引言入手,结合光的衍射现象、衍射原理、有关衍射的推导与证明、影响观察光的衍射现象的因素及其光衍射与光干涉的区别,进一步分析光衍射的应用。     

我国锶原子光钟关键技术研究获进展

由中国计量科学研究院等单位共同承担的“高准确度原子光学频率标准仪的研制与开发”课题,顺利通过了国家质检总局组织的专家验收。该课题建立了锶原子塞曼减速器和激光冷却囚禁装置,研制了宽带钛宝石飞秒光梳和铒光纤光梳,完善了多个次级光学频率标准,     

贝塞尔光束的圆孔衍射特性研究

贝塞尔光束由于具有无衍射传输特性和自恢复特性而被广泛应用于粒子捕获和生物光子学等领域.采用柯林斯衍射积分公式研究了贝塞尔光束经过小直径圆孔障碍物后在无衍射传输区域以外的衍射特性,并利用直径为100μm和150μm的圆孔障碍物进行了实验验证.结果表明,在圆孔所确定的无衍射传输区域以外,衍射光斑不再符合贝塞尔结构分布,而是外环较亮、中心较弱,同时存在多个更弱中间圆环的多环结构,环数与圆孔允许通过的贝塞尔光束环数一致,各环尺寸随传播距离线性发散.另外,根据模拟结果,在衍射区域以外的"中空"演化现象随着圆孔障碍物孔径的增大逐渐明显,且各环的光强维持恒定比值,不随传输距离改变.通过对贝塞尔光束过小孔径圆孔障碍物后的衍射特性研究,进一步丰富了当前的贝塞尔光束衍射传输理论,对贝塞尔光束的应用研究具有指导意义.     

冷原子上抛高度的精确计算方法

冷原子的上抛高度是上抛顶点至上抛起点的距离,铯原子喷泉钟实验中,向上光向下光频率失谐形成的移动光学黏胶使冷原子团进行了短暂的加速和匀速向上运动。激光关闭后,冷原子团在重力作用下,上抛至顶点然后自由落体至探测区从而被探测光探测。之前的计算忽略了冷原子团的加速和匀速向上运动过程,存在一定的系统误差。结合原子飞行信号实验数据,还原冷原子的三种不同运动过程,精确计算了冷原子的上抛高度,修正了原有的系统误差。     

激光全息防伪标识参数测量方法

针对激光全息防伪标识的重要光学特性参数中衍射效率和信噪比的测试要求，提出了一种简便、可靠的自动测量方法．通过采用步进电机驱动的丝杠传动带动样品进行一维位移扫描，大光敏面的光电探测器将光强转化为电压信号，计算机采集并获得扫描时的光强分布曲线，通过对该曲线计算分析可得到标识的衍射效率及信嗓比．     

2000年NIM铯冷原子喷泉时间频率基准装置研究的进展

本文报导了中国计量科学研究院(MM)研制新一代"激光冷却铯原子喷泉"国家时间频率基准装置的进展实现了从磁光阱(MOT)过渡到光学黏胶(OM)装载-冷却铯(Cs)原子,利用飞行时间(TOF)法记录到信噪比优于40的原子云荧光信号;原子经后冷却达到(10～20)μK;用光学黏胶从铯蒸气直接获得了冷原子云.并给出了对实验的讨论.     

径各平方贝赛尔函数调制高斯光束的焦移

给出变量为径向平方的贝塞尔函数调制的高斯光束（QBG光束）通过ABCD聚集光学系统的轴上光强分布公式,对QBG光束通过薄秀镜聚集系统的轴上光强分布及焦移进行了研究,得到相对焦移满足的三次方程和解析解,给出详细的数值计算结果并进行了分析讨论。     

NMOB与花生酸的组装多层膜及其非线性光学性质

利用与花生酸交替的方法，制备了2－硝基－5（N－甲基－N－十八烷基）氨基苯甲酸（NMOB）非中心对称多层膜，研究了它的非线性光学性质，结果表明，该多层膜的二次谐波强度与NMOB层数平方基本成正比。X－射线小角衍射测定结果再次表明，多层膜的排列相当有序，NMOB单层膜厚度为2．76nm.NMOB有良好的二阶非线性光学性质和出色的成膜性质，是一种很好的非线光学LB膜材料，可望用于制作光波导。     

单量子阱激光器的结构设计与分析

考虑限制层内的载流子，对两种激射波长相同的匹配单量子阱激光器的载流子溢出和增益特性进行了分析。限制层在提供光学限制的同时，对载流子（主要是导带电子）分布也有影响，阱宽一定时，对光学限制层厚工；而随着限制层厚度的增加，注入到量子阱内的载流子比例减小，小阱宽的量子阱虽然光学限制因子和载流子注入比例都较小，但由于其价带耦合小于宽量子阱，从而具有高的模式增益，说明最子阱的能带结构对其光学特性有决定性的作用     

一种新型近似无衍射栅型结构光及其实现方法

本文提出一种新型的近似无衍射栅型结构光的概念与实现方法.该结构光具有焦深长、线宽细、在一定范围内光场分布稳定,光场光强不变等特点.文中采用精密三角截面棱镜组成的光学系统生成近似无衍射栅型线结构光,用惠更斯一菲涅尔原理及基尔霍夫衍射理论对该系统进行了理论分析和计算,并在无衍射范围内对近似无衍射栅型结构光的光场分布进行了数值仿真.文中对系统进行了实验对比及验证,结果表明,实验数据与理论计算及仿真结果基本一致.应用文中的系统参数,获得了条纹宽度为18 μm,焦深范围为570 cm的近似无衍射栅型结构光,其条纹宽度及光场强度分布不随距离而变化.与传统的光源相比,近似无衍射栅型结构光在三维轮廓测量等应用中具有分辨率高、精度高等优势.     

离子束刻蚀工艺误差对DOE器件的影响

针对衍射光学元件(DOE)的离子束刻蚀工艺,结合掩模套刻过程实例,本文提出了刻蚀误差面形分布的概念.在标量衍射的夫琅和费原理上,进行了误差数值模拟分析及讨论.模拟分析和实验数据结果表明,误差的面形分布在DOE器件的衍射焦斑中心会产生一个明显的光强畸变毛刺亮点,严重破坏了靶场照明的均匀性.     

氮杂并五苯4Cl1NTP分子溶液和薄膜状态的光限幅性能研究

通过Z-扫描技术研究了氮杂并五苯衍生物分子4Cl1NTP溶液和薄膜状态的光限幅性能。结果表明,相比于参考样品富勒烯C_(60),分子4Cl1NTP表现了高稳定性、高性能的光限幅效应,相比于分子TP,通过化学修饰N原子和Cl原子的分子4Cl1NTP具有较高的光限幅性能,化学修饰能够实现非线性光学性能的调控。     

光纤探针型近场光镊光强分布特性的数值模拟

光纤探针型近场光镊是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注,其光纤探针尖端的近场分布特性影响着纳米粒子捕获及操纵的成败探针金属膜外侧电磁场由光波在针尖小孔处衍射而成,根据夫朗和费衍射公式分析了圆形纳米小孔的光波衍射图样,运用时域有限差分法（FDTD）研究了均匀平面波垂直入射于镀膜光纤探针的近场分布,比较了不同锥角、不同出射孔径、不同金属膜厚度及不同入射波长的近场分布情况,并对不同情况下的通光效率进行了分析。通过对各参数的计算与比较,结果表明,当锥角越大、孔径越大、镀合适膜厚并且入射波长越小时,探针尖端的出射光强越大并具有较大的通光效率