基于增强型CCD光场高阶相干度的测量

光场的高阶关联特性是揭示光的统计行为的重要特征。采用传统的HBT(Hanbury-Brown and Twiss)实验模型测量多光子高阶关联时,会受到单光子探测器和分束器数量的限制,测量起来比较复杂。提出了一种利用增强型电荷耦合器件(ICCD)快速测量光场高阶关联的方法。通过改变曝光时间和光照强度(计数率)对赝热光场和相干光场的高阶相干度进行测量和分析。结果表明:在适当的条件下,可以确定光场的高阶相干度。当曝光时间为600 ns、计数率为5.12×10~8 s~(-1)时,实测赝热光场的2阶和3阶相干度分别为g~((2))_T(0)=1.79±0.20,g~((3))_T(0)=4.94±0.59。对多达4阶的光场相干度进行了测量,该结果能在理论上得到较好的解释。该实验方法有望应用于某些光源的高阶相干性测量和研究方面,对揭示光场的高阶关联行为具有一定意义。     

基于空间调制的星体观测张角强度关联干涉测量

强度关联干涉测量利用光场的高阶关联特性获取星体空间角度信息,有望实现脉冲星角位置的高精度测量。然而常规的强度关联测量需要满足相干探测条件,这对探测器的时间分辨提出了极高的要求。提出基于空间调制的星体观测张角强度关联干涉测量方法,在探测器前放置调制屏以对光场进行空间调制,通过旋转调制屏获取二阶干涉条纹。理论推导了当两条光路的调制屏存在角度差时二阶关联函数的表达式,并基于理论推导结果设计双反射镜实验方案并进行相关可见光实验验证,所得实验结果与理论分析结果相符。该方法大幅降低了探测器的时间分辨要求,对于我国未来实现航天器的自主导航具有重要意义。     

光学相干性测试实验

光的干涉现象和理论是大学光学教学中的重要内容之一,一般是用杨氏双孔或双缝实验来演示光的干涉现象和规律.为了进一步说明光源所发出的光场的相干性,则需要改变双缝间距来观察光程差较小处干涉条纹清晰程度的变化,以说明光源的空间相干     

独立伪热光源的双光子干涉

自Dirac提出一个光子只能与自己干涉之后，Mandel等人用两个独立的激光器实现一阶干涉实验，引发了人们对于独立光源干涉问题的更多关注和探讨。我们首次以两个独立的伪热光源观察到二阶关联亚波长干涉现象。在实验中发现当两个独立的光源偏振相同时，固定一个单光子探测器扫描另一个探测器，通过符合探测能够探测到类经典的一阶干涉；在反对称的方向（x，-x）同时扫描两个探测器，能够探测到亚波长干涉条纹。用经典的理论方法也可对此现象作简单的解释。当光源的偏振互相垂直时，则无法探测到类经典的一阶干涉或亚波长干涉。这些实验现象将有助于人们理解双光子干涉的本质；热光因其双光子特性有可能有些特殊的应用。     

一个为验证光场空间相干性而设计的双缝干涉新实验

通过我们设计的实验装置，能将通常双缝干涉实验中的ｄ值从１ｍｍ加宽到５ｍｍ，论证了ｂβ〈λ判据，验证了光场的空间相干性，并通过实验论证了“看不到”不等干涉条纹不存在。本实验通过衍射光栅的知识和实验现象，可以间接“看到”干涉条纹的存在。它能帮助学生理解光场的空间相干性，对教学有很好的启发作用。     

随机电磁光束的广义斯托克斯参数实验测量

利用杨氏双缝和马赫曾德干涉提出一种检测随机电磁光束的广义斯托克斯参数的实验方法.部分相干光通过杨氏双缝后,用光阑、半波片和偏振片组成的马赫曾德干涉光路进行处理,检测干涉条纹的相干度和单个缝的光场强度,得到光束的交叉谱密度矩阵,进而得到光束的广义斯托克斯参数.实验结果表明,同方向偏振的光分量的空间相干度高于正交偏振方向的光分量.该方法可用于研究光束传播过程中的偏振特性和相干特性的变化.     

关于双光束干涉条纹形状的讨论

用分波阵面法获得干涉条纹,以杨氏双缝干涉实验为代表双光束干涉条纹,一般在干涉屏上得到的为平行等间隔直线条纹.关于两相干点光源形成光束间的干涉条纹,其分布规律如何,本文将对此进行讨论.     

基于两点光源的迈克耳孙实验分析

迈克耳孙实验是大学物理中的一个重要实验.本文从迈克耳孙实验出发,讨论两个点光源在空间光场中产生的非定域干涉和承接光屏放在不同方位上所显示的干涉条纹,用Matlab软件做出干涉条纹图样,并对条纹的形状和光屏位置的关系进行分析,进而通过条纹的形状判断出光源的位置.同时,解释实验中的一些现象,由此加深了对干涉原理和迈克耳孙实验的理解,为下一步更好地学习打下基础.     

非单色性光源对杨氏干涉条纹可见度的影响

光源的单色性影响其相干性. 任何实际的波列都有一定的谱线宽度, 谱线宽度表示了光源单色性的好 坏, 直接影响了干涉条纹的可见度. 对非单色性光源通过典型杨氏双缝干涉装置产生干涉条纹的理论进行分析和 仿真, 得出谱线宽度与干涉条纹的可见度的关系. 结论与实验相吻合. 其结果对于干涉法工程测量具有现实意义     

光折变光子晶格中空间二次谐波的产生

用干涉法在自散焦光折变晶体 LiNbO₃：Fe中写入光子晶格的动态过程中，发现了双光束干涉条纹一分为二，四光束干涉点阵一分为四的分裂现象. 研究证明：这是干涉条纹空间频率的倍频现象，是入射的干涉光场与写入的光子晶格之间相互作用的结果. 本实验说明利用光折变效应可以容易地实现干涉光场空间频率的倍频和空间高次谐波的产生，并可利用产生的空间谐波感应出二倍频和高倍频的光折变光子晶格. 关键词： 光折变晶体 光子晶格 空间谐波     

Interference from nonlocal double-slit with pseudo-thermal light

We perform an interference experiment in which a pseudo-thermal light beam illuminates two spatially separated apertures, whose superposition at the same place forms a double-slit. The experimental result exhibits a typical double-slit interference fringe in the intensity correlation measurement, in agreement with the theoretical analysis by means of the property of the second-order spatial correlation of field of the thermal light.     

Spatial coherence of an optical turbulent beam in a biased photorefractive crystal due to the spatiotemporal modulation instability

We report the experimental observation of the dynamic pattern formation of a broad coherent light beam in a biased photorefractive crystal due to the spatiotemporal modulation instability. When the nonlinearity exceeds a specific threshold, the coherent light beam not only breaks up into light spots due to the modulation instability but also fast fluctuates both spatially and temporally, forming an optical turbulent beam, which behaves as a quasi-homogeneous speckled beam or a partially incoherent beam. We investigate the spatial coherence property of an optical turbulent beam from the visibility of the averaged double-slit interference fringe. We also numerically demonstrate the visibility variation of the instantaneous interference fringe of an optical turbulent beam.     

A genetic optical interferometric inspection on micro-deformation

This paper describes a feasibility study of an optical method for measuring nanoscale deformation of micro-components that are commonly employed in the field of microelectromechanical systems (MEMS). Both theoretical and experimental results demonstrate that an optical interference fringe pattern resulted from an air gap consisting of two surfaces (object and reference surfaces) is a simple function of the deformation of the micro-component. A microscopic system incorporating a coaxial monochromatic light illumination and a high resolution CCD sensor is utilized to record the interference fringe pattern. The experimental results on different micro-components show that the proposed technique is applicable to the deformation measurement on micro-components of MEMS devices.     

激光主动干涉条纹间距识别光学目标口径

利用物理光学相关知识及Collins衍射积分公式和硬边光阑的复高斯函数分解法,推导得到目标处干涉图样条纹间距与光学目标反射光时间分布关系的解析表达式.从原理分析、仿真计算和实验研究等方面研究了干涉场的条纹间距、光学目标口径参数和反射光时间分布包络的峰峰数、峰峰间距和峰峰比之间定量关系.结果表明,当条纹间距的大小约为目标的口径尺寸时,反射光时间分布包络的峰峰数由单峰向多峰过渡,峰峰间距和峰峰比曲线会出现极大值,根据这一变化规律可以估测出光学目标的口径参数,其估测精度受条纹间距可调节范围的影响.     

双色场驱动下高次谐波的径向量子轨道干涉

研究了双色场驱动下的高次谐波量子轨道的相位匹配特性. 通过调整激光束腰优化双色场空间分布, 可以有效地增加长轨道的径向相位匹配区域, 使得长轨道和短轨道在近轴处和离轴处都同时相位匹配.通过选取合适的近场空间过滤片, 可以获得清晰的径向干涉条纹. 这些结果在分辨不同的干涉现象以及更高精度的观察高阶轨道方面有很大的潜在应用价值. 关键词： 高次谐波 量子轨道 干涉     

Hanbury-Brown and Twiss type double-slit interference with photorefractive fanning light

This paper reports that when an intense extraordinary-polarized laser beam illuminates a photorefractive BaTiO₃ crystal, the dynamic beam fanning light is formed to be a thermal-like light source with a long correlation time and wide spectral bandwidth. The experimental results of the first- and second-order double-slit interference with such photorefractive fanning light source, can be understood with the theoretical simulation in terms of Hanbury-Brown and Twiss effect.     

一种光学频率梳绝对测距的新方法

采用光学频率梳的高精度绝对距离测量技术在航空航天、科学研究和工业生产等领域都发挥着重要作用.提出一种利用光学频率梳技术,通过检测光强实现绝对距离测量的新方法,研究了光学频率梳发出脉冲的时间相干性,分析了光强与被测距离之间的关系、干涉条纹峰值点位置与被测距离之间的关系.建立了基于Michelson干涉原理的测距系统,通过测量光强信息得到被测距离.以高精度纳米位移平台的位移量作为长度基准进行了绝对测距实验,在每个被测距离点都重复进行了10次实验,将10次实验测得的光强值取平均后用于距离的计算.实验结果表明,该方法可以实现绝对距离测量,在10μm测量范围内,最大误差为47 nm.因此,该方法可以应用于大尺寸高精度的绝对距离测量.     

Improvement for optical mechanics method of coherent gradient sensing

Coherent gradient sensing (CGS) is double grating lateral-shearing interferometric technique with the simplicity of the optical set-up, non-contact, real-time, full-field optical information and variable resolution, which has shown many applications in the study of quasi-static as well as dynamic crack-tip field in both homogeneous and composite materials. It can be used both in a reflection mode (for opaque materials) and in a transmission mode (for transparent materials). The accuracy of the fringe order in the CGS interference image will deeply influence the precision of experimental study. Because of the difference in the optical principle from other optical methods, the fringe order of CGS cannot be obtained through the phase-shift technology. In this paper, a kind of modified CGS method is introduced and analyzed, which can accurately obtain the fringe order of random position in the CGS interference image. This method does not need additional optical set-up and complicated image processing techniques, but only needs several (greater than two) CGS interference images under different loadings. Static fracture experiments show that this method can evidently improve the precision of the CGS method.