高分辨率长波红外连续变焦光学系统设计

针对高分辨率640×512元非制冷探测器,设计了一款6×长波红外连续变焦光学系统。该系统由6片透镜构成,工作波长为8~12μm,F数为1~1.1。根据变焦光学系统设计理论,确定了系统的机械补偿式变焦结构并构建了初始结构;对该系统的光学结构参数及凸轮变焦曲线进行了设计和优化。像质评价结果表明该系统在20~120mm焦距范围上实现了连续平滑变焦;在30 lp/mm空间频率处,全焦距范围调制传递函数值大于0.45,接近衍射极限;全焦距范围各视场弥散斑均方根半径小于6.3μm,远小于像元尺寸17μm。实验证明该系统具有高分辨率、高变倍比、大光圈、大视场范围的特点,且像面稳定,变焦平滑,结构紧凑合理,成本相对较低。     

基于频域递推算法的窄带滤光片光束传输特性研究

多腔窄带薄膜滤光片在倾斜入射时中心透射波长会向短波方向移动,由此可制备角度调谐滤波器。但其透射光斑在倾斜入射时会出现明显的斑展宽现象,由此产生的接收端耦合度及干涉级次的降低会导致其透射光谱的插入损耗迅速增大,会限制其有效波长调谐范围。传统的多光束叠加法可以对窄带滤光片斜入射时的透射光斑展宽现象进行仿真,但是在光强分布上与实验结果有着较大的误差。本文基于快速傅里叶变换及菲涅尔公式,提出了一种新颖的频域递推算法来计算光斑的展宽程度及透射光强分布,计算了从0度到60度倾斜入射范围内光斑展宽以及透射率的变化情况。理论计算和实验结果都表明该方法较之传统的多光束叠加算法结果更准确且计算效率高。     

基于等效层理论的薄膜滤光片中心波长消偏振膜系设计

针对薄膜滤光片倾斜入射时产生的偏振光中心波长分离现象和偏振相关损耗,本文利用等效层理论设计了倾斜入射下中心波长消偏振的100GHz信道间隔滤光片膜系结构,实现了薄膜滤光片的角度和波长调谐。首先通过相位关系分析,计算了滤光片间隔层的消偏振等效折射率,实现了不同偏振光中心波长的对准。然后,根据等效层理论,设计三层对称膜层结构实现了对间隔层中心波长消偏振等效折射率的替换。与原有的五层规整低偏振薄膜滤光片相比,本文提出的膜系结构更为简单,对消偏振等效折射率的替换更为精确。仿真和实验结果表明:该膜系结构的薄膜滤光片能实现0~20°倾斜入射的偏振光中心波长对准,偏振光波长偏离度小于0.03nm,波长调谐范围能达到35nm。     

Tunable thin-film filter with low angle sensitivity

Conventional angle-tuned thin-film filters have serious angle sensitivity for their low spacer effective refractive index, and it is difficult to fabricate their angle control system. In this paper, we propose and fabricate a novel 100 GHz angle-tuned thin-film filter stack with low angle sensitivity, which uses the high refractive index material TiO2 as the spacer, and its incident angle can be expanded to 25°. Compared with the traditional Ta2O5-SiO2 thin-film filter stack, the novel stack has fewer layers. Using the polarization beam splitters and the half wave plates, the polarization sensitivity of the angle-tuned filter can also be suppressed. Simulation results and the experiments show that the thin-film filter with low angle sensitivity has an effective tuning range of 33 nm, which can cover the whole C-band, and its angle control system is easy to be fabricated.     

高斯光束斜入射非平行薄膜滤光片的反射光强分布

基于多光束干涉原理,推导了非平行角度调谐薄膜滤光片在斜入射时的高斯光束反射光强表达式。在此基础上研究了高斯光束的入射角以及非平行滤光片两端面间所存在楔角对反射光强分布的影响。计算和实验结果都表明,滤光片的反射光强分布不仅与入射角有关,而且非平行滤光片两端面间楔角的大小和正负特性还会在一定程度上影响斜入射时滤光片的光场分布、反射率和隔离度。要保证滤光片在斜入射时反射率和隔离度的稳定,既可以在切片时提高滤光片的平行度,也可以通过在斜入射时保证楔角为负来实现。     

Rectangular optical filter based on high-order silicon microring resonators

The rectangular optical filter is one of the most important optical switching components in the dense wavelength division multiplexing (DWDM) fiber-optic communication system and the intelligent optical network. The integrated high-order silicon microring resonator (MRR) is one of the best candidates to achieve rectangular filtering spectrum response. In general, the spectrum response rectangular degree of the single MRR is very low, so it cannot be used in the DWDM system. Using the high-order MRRs, the bandwidth of flat-top pass band, the out-of-band rejection degree and the roll-off coefficient of the edge will be improved obviously. In this paper, a rectangular optical filter based on high-order MRRs with uniform couplers is presented and demonstrated. Using 15 coupled race-track MRRs with 10 μm in radius, the 3 dB flat-top pass band of 2 nm, the out-of-band rejection ratio of 30 dB and the rising and falling edges of 48 dB/nm can be realized successfully. This work has been supported by the National Natural Science Foundation of China (No.61205062), the Scientific Research Project of Hubei Education Department (No.B2015191), and the Project of Hubei Province Universities Outstanding Youth Scientific Innovation Team (Nos.T201431 and T201633). E-mail:onlyfish@126.com      

斜入射滤光片的偏振相关损耗抑制技术

多腔窄带薄膜滤光片在倾斜入射时由于偏振光的中心波长会出现分离,会导致其偏振相关损耗迅速增加,严重影响光通信系统的性能.从理论上分析了斜入射时产生偏振相关损耗的原因,并提出了通过优化膜系的方法有效的实现了偏振光中心波长的对准,有效的降低了其通带内的偏振相关损耗.同时还提出了使用偏振分束器的方法,对单偏振光进行调制,在整个透射带内都实现了对偏振相关损耗的抑制.实验结果表明,两种消偏方式都能将窄带滤光片斜入射时的偏振相关损耗减小至0.2dB内,根据实际需要可以应用于不同的场合.     

基于薄膜滤光片的角度调谐系统设计

基于薄膜滤光片角度调谐的基本原理,实现了一种具有较宽波长调谐范围的可调窄带滤光器。通过优化机构装置参量,利用步进电机精确控制滤光片的入射角度。通过对多腔窄带薄膜滤光片的膜系结构及其等效折射率的计算,得到了滤光片透射中心波长与入射角度的关系式。制备了一个包括步进电机及转动机构在内的滤波器角度调谐装置,在1543-1563...     

圈量子引力中面积算符的本征值

首先利用黎曼几何的面积公式,构造了圈量子引力中的量子化面积算符。再把面积算符中的抓作用在自旋网态的腿上,并采用重耦理论的图形公式进行推算,得到了圈量子引力中一种曲面面积的本征值谱。以此本征值谱为基础,并以此种做法为依据,推广到对自旋网态的任意作用形式,进而得到了一种更一般的完备的面积本征值谱,从而使空间中曲面的面积实现了量子化。