电光晶体在MSLM中的应用

本文利用MSLM电光调制理论对几种实用电光晶体的综合电光性能进行了理论分析和比较。讨论了材料固有的铁电相变及自然双折射等特性与器件制作工艺的兼容性问题。结果指出LiNbO₃、LiTaO₃、BSO是目前可以利用的三种各具特点的电光晶体。     

硅酸铋晶体内电光、磁光相互作用的耦合波分析及其传感应用

通过建立并求解硅酸铋(BSO)晶体内电光、磁光相互作用的耦合波方程,得到了BSO晶体的偏振传递函数,由此分析了BSO晶体内偏振光的周期性变化规律,并给出直接描述外加电场、磁场对偏振光作用的琼斯矩阵和米勒矩阵.最后设计了一种基于BSO晶体的电压、电流同时传感系统.     

利用BSO晶体的电控自聚焦效应实现的一种新型电光调制

BSO(硅酸铋)晶体除了具有热自聚焦效应外¹,还具有电控自聚焦效应²,基于电控自聚焦效应,又进一步对高斯光束经BSO晶体自聚焦后的远场光斑中心处的光强与加在晶体通光方向上的电压和入射光功率的关系进行了理论和实验研究,提出一种新的电光调制方法。理论与实验相符,进一步验证了文献1、2的结论.     

BSO晶体旋光效应对空间光调制器性能的影响分析

对BSO晶体的旋光效应特性及BSO基光寻址空间光调制器的结构及工作原理的研究表明晶体旋光效应会影响空间光调制器的图像转换质量.根据不同波长和不同掺杂条件下BSO晶体的旋光效应发现,在630 nm波长附近,BSO晶体旋光率为21.2°.在实验中通过对检偏器的调节来避免其对空间光调制器的影响,然后对空间光调制器的结构和制作工艺进行研究,通过实验测量得到空间光调制器的完整输出图像.     

BSO晶体中的两波相互作用

本文从实验发现的BSO晶体存在与光强有关的吸收机制出发,考虑到自衍射与光栅记录的相互作用,推导了描述BSO晶体内两波相互作用的非线性耦合波方程.根据动态相互作用的模型,提出了方程数值求解的方法.计算结果成功地解释了目前理论与实验的偏离.文章对不同物理条件下两波相互作用的规律进行了计算,并用实验验证.     

在电光光学双稳中一种降低晶体半波电压的方法

本文采用非线性晶体调制函数曲线平移的计算方法和计算方程，并在实验上作了检证，绘制出电光晶体半波电压工作曲线、测试不同条件下的各种调制函数曲线和滞后回线。结果证明：电光晶体调制函数曲线平移法是一种有效制做非线性晶体半波电压Ｖｎ的光学方法。     

利用石英晶体的线性电光和电致旋光强度调制

提出并实验研究了利用石英晶体自身特性产生光学偏置的线性电光调制器。利用某些电光晶体的自然旋光性和自然双折射,并合理设计晶体尺寸及其晶轴与光传播方向之间的夹角,可以提供所需要的光学偏置以实现大动态范围的线性电光调制。对于兼有电光和电致旋光效应的晶体,例如石英晶体,应考虑综合利用这两种效应对电光调制的贡献。实验研究了一块石英晶体的电光强度调制特性,在27V～4.5kV工频调制电压范围内,调制输出信号与调制电压之间的线性相关系数大于0.9999。     

电光与磁光效应的互补特性及其传感应用

研究了兼有电光效应和磁光效应的晶体内电光与磁光效应的互补特性及其传感应用. 在光强度调制条件下, 晶体中偏振光波的电光调制与磁光调制具有互相补偿的效果, 从而能够使输出光强度保持为一个固定值. 基于这种互补特性, 提出了一种利用单块闪烁锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂, BGO)晶体的电光补偿型光学电流(磁场)传感器, 其光学传感单元由两个偏振器和一块平行四边形BGO晶体组成. 该晶体自身能够产生π/2的光学相位偏置, 同时兼用作电流传感和电光补偿元件, 通过控制BGO晶体的外加电压, 能够实时补偿被测电流(磁场)变化引起的磁光旋转角和输出光强度的变化, 从而实现电流(磁场)的闭环光学测量. 实验测量了5.0 A范围内的工频交流电流, 所需要的电光补偿电压约为21.2 V/A, 补偿电压与被测电流之间具有良好的线性关系, 其非线性误差低于1.7%.     

非线性有机材料DAST的研究及应用

随着光通信、光信息处理技术等的快速发展,非线性光学材料越来越受到学术界与工业的关注。与无机非线性光学材料相比,有机非线性光学材料具有响应时间短、易于加工和高非线性系数等优点。其中,4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)是人工设计的一种具有非中心对称性和较强极化率的有机非线性材料。大量理论和实验结果表明,DAST具有高二阶光学非线性系数、高电光系数、大双折射率差和低介电常数等特性,能够产生更快、更强的光学非线性响应,还具有优异的太赫兹波发射及吸收性能,是目前综合性能最优、应用最广、最具研究价值的非线性有机材料。近年光谱研究显示,DAST还表现出各向异性的太赫兹光谱特性。文章系统地总结了DAST晶体在太赫兹波发射、二次谐波产生、电光探测和电光调制等众多领域的国内外研究成果,还概括了我们团队近期在DAST基薄膜、太赫兹光谱、光电特性、超材料等新领域的研究进展。此外,还提出将准相位匹配法用于DAST晶体研究、利用电场或自组装膜诱导生长DAST晶体等新思路。对DAST成果的总结和梳理,将促进非线性DAST有机材料在电光调制器、频率转换器、THz探测器等重要领域的应用与理论研究,使其能够更加广泛地应用在光通信、光信息处理、军事技术等重要领域。     

一种新型晶体GdCa4O(BO3)3的非线性光学性能研究

计算和测量了ＧＣＯＢ晶体的相位匹配曲线,理论计算与实验测量结果符合的很好。用电光调Ｑ的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器对５ｍｍ和匠ＧＣＯＢ晶体进行了倍频研究,得到了２６．７％的倍频转换效率。并与同样长度的ＢＢＯ晶体进行比较,得出了ＧＣＯＢ晶体的有效非线性光学系数接近ＢＢＯ晶体的有效非线性光学系数的结论。     

Photon echoes in an amplifying rare-earth-ion-doped crystal

We report what we believe is the first experimental demonstration of photon echoes in an amplifying rare-earth-ion-doped crystal. Population inversion is achieved by optical pumping, which yields high-power photon echoes, with an energy gain of as much as a factor of 5. Effects of the pump on the photon echo process highlight the advantages of an amplifying crystal. New questions concerning the optical dephasing mechanisms in Er3+:YSO have arisen.     

晶体CsMgCl3:Ni2+的局部结构、光谱和EPR谱的理论研究

本文采用半自洽场(semi-SCF) 自由Ni2+的3d轨道波函数、点电荷-偶极子模型和Ni2+-6X-(X=F,Cl,Br,I)络合物的μ-κ-α模型,建立了结构参数与光谱、EPR谱之间的定量关系,利用完全对角化方法,由光谱和电子顺磁共振(EPR)谱,确定了CsMgCl3:Ni2+晶体的局部结构参数,统一解释了CsMgCl3:Ni2+晶体的吸收光谱和EPR 谱.此外,还讨论了高阶微扰方法、参量拟合方法等问题.理论计算结果与实验值符合得很好.     

表面液晶-垂直腔面发射激光器阵列的热特性

液晶与垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)阵列结合可实现波长可调谐、偏振精确控制等,同时液晶的引入也会改变垂直腔面发射半导体激光器阵列的热特性,本文设计了表面液晶-垂直腔面发射激光器阵列结构,并开展了阵列的热特性实验研究.对比分析了向列相液晶层对VCSEL阵列热特性的影响,实验结果表明,1×1,2×2,3×3三种表面液晶-VCSEL阵列的阈值电流温度变化率最高可降低23.6%,热阻降低26.75%;同时,激光器阵列各发光单元之间的温度均匀性显著提高,出光孔与周围温差小于0.5℃.综上所述,VCSEL阵列中液晶层的引入不仅大大加速激光器阵列单元热量扩散,而且降低了有源区结温,提高了VCSELs激光器阵列热特性,为实现高光束质量的单偏振波长可控VCSEL激光器阵列打下了良好的理论和实验基础.     

Optical phase conjugation in the hybrid polymer liquid crystal panel

In this paper, we present experimental results of the optical phase conjugation (PC) process in nematic liquid crystal cell with a photoconducting polymer layer (PVK doped with TNF). We analyze and discuss the influence of a few parameters (applied voltage, power of the laser beams, and geometry of an experiment) on conjugation efficiency. We also present experimental results showing possible application of the optical phase conjugation phenomenon in correction of phase distortion and aberration.     

Experimental demonstration of joule-level non-collinear optical parametric chirped-pulse amplification in yttrium calcium oxyborate

In this Letter, we report on what is, to our knowledge, the first experimental demonstration of yttrium calcium oxyborate (YCOB) for joule-level and broadband non-collinear optical parametric chirped-pulse amplification centered at 800 nm. Based on a Ti:sapphire chirped-pulse amplification front end, an amplified signal energy of 3.36 J was generated with a pump of 35 J in the crystal. Compressed pulse duration of 44.3 fs, with a bandwidth of 49 nm, was achieved. The results confirm that YCOB crystal is another potential alternative as a final amplifier besides Ti:sapphire in a petawatt laser at 800 nm.     

Experimental Research on Focusing Property of Radially Polarized Beam Based on Solid Immersion Lens

Realization of a near-field optical virtual probe based on an evanescent Bessel beam is strongly dependent on a radially polarized beam; this makes it essential to study the focusing property of the beam. In this paper, two experimental setups based on a fiber device and a liquid crystal device, respectively, are built to generate a radially polarized beam. This beam and an annular radially polarized beam are focused by means of a high numerical aperture objective and a solid immersion lens (SIL). Near-field distribution of the focus spot, the evanescent Bessel field, is experimentally measured with a scanning near-field optical microscope (SNOM). The full width at half maximum (FWHM) of the central peak of the evanescent Bessel field is about 200 nm in the close vicinity of the bottom surface of SIL. This has potential for use as a near-field optical virtual probe.     

基于1/4波片晶体电光调制输出特性的理论分析

根据铌酸锂晶体电光调制原理,推导了电光调制器透光率与1/4波片光轴方位的数学通式,通过数值计算分析了基于1/4波片晶体电光调制的输出特性.结果表明,波片每旋转π/4,周期性依次出现线性调制、非倍频失真和倍频失真,与实验结果相符.     

晶体X射线劳厄衍射分束特性研究

本文基于X射线衍射动力学分析了劳厄晶体的分束特性,模拟了晶体吸收和入射光角发散对于透射光和衍射光摇摆曲线的影响,定量给出晶体衍射面内角调节范围和晶体加工厚度对于劳厄衍射分束比的调制.在实验中,采用分析晶体和分束晶体的消色散配置限制入射光角发散的影响,实现300μm厚Si(220)晶体面内角调节劳厄衍射分束的精确测量,并得到300μm, 400μm和500μm厚度Si晶体分束比的调节范围,实现了透射光和衍射光强度的定量调制.     

光纤电压传感器设计原理

报道了利用钛酸钡晶体压电效应及多模光导纤维法布里-珀罗型干涉仪来测量电压的原理,装置设计及其实验结果,并讨论了在光学测量中光纤的具体参数及其它因素对测量结果及信噪比的影响.     

Multiple image encryption using an aperture-modulated optical system

A multiple image cryptosystem based on different apertures in an optical set-up under a holographic arrangement is proposed. The system is a security architecture that uses different pupil aperture mask in the encoding lens to encrypt different images. Based on this approach multiple encryption is achieved by changing the pupil aperture arrangement of the optical system among exposures. In addition to the classical speckle phase mask, the geometrical parameters characterizing the apertures are introduced to increase the system security. Even when an illegal user steals the speckle phase mask, the system cannot be broken into without the correct pupil geometrical parameters. The experimental set-up is based on a volume photorefractive BSO crystal as storing device. Information retrieval is done via a phase conjugation operation. We also have to stress that the multiple storage under this scheme, is only possible with the help of the aperture mask. Simulation and experimental results are further introduced to verify the proposed method.