光擦除双光束耦合多级光探测器的研究

基于光擦除和双光束耦合的基本原理,提出了一种多级光探测的方法。用带导模型和合波方程建立了理论公式。用三块Ge:KNSBN晶体和He-Ne激光进行了实验演示。理论分析与实验研究均表明所提出的方法是可行的。     

角向偏振涡旋光的紧聚焦特性研究以及超长超分辨光针的实现

系统研究了角向矢量涡旋光的紧聚焦焦斑特性,解释了焦平面自旋角动量局域化分布的形成原因.角向矢量涡旋光可分解为左、右旋圆偏振电场叠加,将分解所得的左、右旋分量分别经大数值孔径透镜聚焦,总聚焦电场可视为左、右旋分量聚焦电场的干涉叠加.经分析研究后发现,左、右旋分量各自聚焦电场的纵向分量大小相等、相位相反,完全干涉相消,使得总聚焦电场的纵向分量消失;而各自聚焦电场的横向分量则完全相反,几乎不发生干涉,总聚焦电场表现为非相干叠加.角向偏振光引入涡旋相位后,使得左、右旋电场分量的轨道角动量的拓扑荷数发生变化,拓扑荷数的绝对值不再相等,而是恒定差值为2.因此左、右旋电场的横向分量由于携带不同的拓扑荷数,分别聚在焦平面的不同位置,而横向分量发生非相干叠加,不相互影响,最终形成了总电场偏振态的局域化分布,即自旋角动量局域化分布的现象.随后,本文横向对比了1阶角向矢量涡旋光和径向偏振矢量光的超分辨焦斑特性,分析了各自的优、缺点以及影响焦斑尺寸的因素.最后,兼顾了超分辨光针的性能和实际实现难度,设计了6环带的二元相位板对1阶角向矢量涡旋光进行了波前调制,实现了横向半高全宽为0.391λ,纵向半高全宽为25...     

光折变透镜

利用光折变Fe:LiNbO3晶体强光伏特效应,本文从理论上讨论用高斯光束入射晶体记录光折变透镜的可能性。并讨论了记录的透焦距与记录光和非相干光光强比之间关系。相对于其它透镜记录方法,利用光伏特效应记录透镜具有不需外加电场的优点,所实现的透镜具有小型化可集成等优点。     

光无线通信端机发射接收光学系统的设计

提出了一种新颖的光无线通信收发光学系统方案。该系统采用了多光束传输链路，提高了通信的容量、能量和可靠性。确定了系统的总体方案，并对其中光源、滤波器、作为合波装置的锥形光纤三个关键器件进行了设计，分析结果表明该方案是可行的。     

高速振幅调制光束在光折变晶体中的耦合理论

通过简化Kukhtarev方程,给出了适于连续光和高速振幅调制光在光折变晶体中的耦合方程.同时,还讨论了简化耦合方程组的适用条件及对调制速度的限制因表.     

光擦除双光束耦合的阈值开关特性

基于光擦除折射率光栅和双光束耦合构成了一种新型的非线性光学器件.用带导模型和耦合波方程建立了理论公式.用KNSBN单晶和Ar~+激光进行了实验演示.理论和实验都表明该器件具有明显的阈值开关特性.     

会聚高斯光束焦点附近的三维光分布状态

根据惠更斯 菲涅耳原理 ,推导出了会聚高斯光束经圆形孔径衍射后焦点附近的三维光分布状态级数表达式 ,并与经典的均匀光波理论进行了比较。讨论了会聚高斯光束焦移与光学系统及高斯光束参数的关系。给出了会聚高斯光束焦点附近的等照度线图。结果表明 ,对于大菲涅耳数系统来说 ,其光强分布具有对称性     

基于有限元的平面光波导粘接热应力分析

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真,分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射,并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗,结果表明若以附加损耗小于0.15dB的标准考察,则必须要求粘胶厚度的理论值在16μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.     

基于有限元的平面光波导粘接热应力分析

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真,分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射,并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗,结果表明若以附加损耗小于0.15 dB的标准考察,则必须要求粘胶厚度的理论值在16 μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.     

利用锯齿光栏获得超高斯型光束

提出了一种超高斯型诱射率锯齿光栏的设计。通过模拟计算研究了它的衍射传输特性光束通过这种光栏，并滤波后得到空间平滑分布的理想超高斯型光束。     

用于高功率密度光束控制的光寻址光阀研制

为解决光寻址液晶光阀在高功率密度光束控制领域的应用限制,介绍一种可用于高功率密度激光系统的光寻址液晶光阀,该光阀开关比不低于140∶1,可在高于2300 W/cm²的连续激光系统中正常工作。同时,所研制的光阀可在高重频吉瓦(GW)级功率密度的fs脉冲激光系统中正常工作,在该系统最大功率密度激光作用下,光阀未见明显温度变化,该脉冲激光系统最大平均功率密度超过300 W/cm²。     

利用纯相位型液晶空间光调制器实现空心光束

为了提高激光系统的整体效率,需要将出射光强整形为空心分布。采用纯相位型液晶空间光调制器整形近高斯分布光强到空心分布。基于能量守恒定律和等光程原理,分析了纯相位型液晶空间光调制器光束整形系统,得出了整形系统所需的相位分布。采用衍射光学方法,数值模拟了整形效果,讨论了入射光束束腰半径和强度分布等因素对整形效果的影响。利用纯相位型液晶空间光调制器实验实现了空心光束,实验测得的转换效率大于99%。     

抽运光对激光束空间分布影响程度的估算方法研究

为便于评价两种光场空间分布之间的偏离程度，引入一个数学参数δ进行研究。将该参数应用到谐振腔内分析了抽运光空间分布对基模振荡光光束质量的影响。这种影响主要表现为：若抽运光在激光介质中引起非均匀的增益分布，基模振荡光将偏离高斯分布。利用δ参数对这种影响的程度进行了定量估算。定量研究表明：δ参数可以直观地反映泵浦光分布对激光器光束质量的影响程度，而且在激光器的设计中δ参数的大小可衡量泵浦光分布的优劣。对于端面泵浦二极管泵浦固体激光器（DPL），稳恒运转下最理想的抽运光分布形式是高斯型抽运光，其半径等于谐振腔的基模高斯振荡光半径。     

基于液晶空间光调制器的光束变换研究

搭建了基于液晶空间光调制器的光束变换光路系统,介绍了一种通过编写程序来实现特定的光束强度分布的方法。利用MATLAB编写了闪耀光栅、菲涅尔透镜、环聚焦透镜、柱面菲涅尔透镜、小孔以及衍射调制板的灰度光栅图,并将其加载于液晶空间光调制器上,成功实现了光束变换。     

影响光折变晶体双光束耦合温度效应的参数理论分析

用单载流子一能级带导模型讨论了光折变晶体双光束耦合的温度特性。全面分析了物理参数对温度特性的影响。提出了热不敏感区的概念。若能使晶体在此区域内工作,则可获得效率高,热噪声小,工作点的温度漂移量小的最佳效果。给出了物理参数同热不敏感区的位置与范围的关系,提出了改进实验效果的具体方法。     

光在类锥形梯度折射率纤维中的传播——波动光学研究

本文从近轴波动方程出发,寻求光在类锥梯度折射率纤维中传播的解析解。研究了在纤维中传播的高斯光束光斑半径、波面曲率半径、光束强度分市的变化规律,并讨论了准锥形近似及准几何光学传播条件。     

掺铒聚合物光波导放大器的数值分析

针对掺铒聚合物光波导放大器(EDWA),提出了一种基于Douglas离散格式改进的有限差光束传播法(FD-BPM)的数值计算方法。对每一传输步长结合多能级速率方程计算出EDWA中光场传输强度分布,及掺铒光波导放大器的增益传输特性。设计并研究了掺铒聚合物通道波导和Y形分束器的放大增益特性。在掺铒聚合物直波导中,Er3 浓度为9.0×1025ions·m-3,输入信号和泵浦光功率分别为1μW和2mW,其增益为1.6dB/cm;在掺铒聚合物Y形分束器中,输出信号光分束比相等,并能实现无损耗分束。     

光信息综合实验中光源的选择和性能改善

在光信息综合实验中,在分析氦氖激光器的优缺点的基础上,阐述了半导体激光器的显著优点以及存在的一些局限性。利用实验室现有的器件,引导学生对半导体激光器进行了光束准直和整形以提高激光器的性能,并用已优化的半导体激光器作为光源进行了全息光栅和全息透镜的制备以及电光调制和液晶光阀等实验。结果表明,性能改善的半导体激光器完全可以取代氦氖激光器,可满足光信息综合实验的要求。在整个设计制作过程中,培养了学生分析问题和解决问题的能力。     

高速调幅光束的光折变两波耦合的理论研究

对高速调幅光束的光折变两波耦合进行了理论研究，给出了复耦合系数为任意值时两波耦合方程的解析解，讨论了耦合系数对高速调幅光束的光折变两波耦合的影响。     

热光效应下的全内反射光束展宽规律以及应用

以热光型器件的热学模型和温度场解析表达式为基础,运用射线法．通过计算位于芯区不同子午面内的光线反射轨迹,对热光效应下光束经全内反射后展宽的原因和规律进行了分析,并且给出了具体光束展宽值的理论计算方法;设计了高反射率的全内反射型有机聚合物热光开关。在设计中应用所提出的规律,理论上计算出了具体的展宽波导宽度、芯区的掩埋深度、扩大的反射区宽度等结构参量。软件的模拟结果表明,该结构在反射态和直通态时的效率分别为82．6％和811．4％,串扰均大于30dB,并且对这些结构参量的模拟优化结果与理论计算结果基本一致。