基于掺铒光纤中动态粒子数光栅的振动检测

根据动态粒子数光栅形成机理,设计了一种线性双波混频结构的光纤系统。系统中,1490nm波长分布式反馈(DFB)激光器光源发出的连续激光,通过环形器进入一根3m长掺铒光纤作为注入光,被与掺铒光纤另一端光学耦合的压电振动镜反射后形成反射光。掺铒光纤中注入光与后向传播的反射光干涉形成驻波场,通过空间烧孔效应沿光纤纵向形成动态粒子数光栅。压电振动镜对反射光波进行相位调制时,环形器反射端口输出的双波混频(TWM)信号可视作输出光波的强度调制。实验中通过此双波混频系统对压电换能器产生的机械振动进行检测,结果表明:光纤双波混频检测系统具有良好的动态响应特性,能够测量50Hz~10kHz的振动信号,采集到的输出信号频率与压电驱动信号频率很好地吻合。     

混合型双光束干涉全息照相的设计与探究

基于单光束干涉和一般的双光束干涉全息照相实验，本文设计了一种反射透射混合型双光束干涉光路，从理论上分析了两束物光与一束参考光干涉叠加后在全息干板上的强度分布情况，通过对照实验：拍摄只有反射物光的单光束干涉光路、只有透射物光的单光束干涉光路、反射透射混合型双光束干涉光路的全息图，对比分析成像效果，结果表明本文设计的光路拍摄得到的全息图成像更完整、更清晰、层次感更强；并进一步通过控制变量法，改变不同的影响因素，进而提高全息图的成像质量。经过多次探究，结果表明，当使用GS-I型全息干板，使用功率约为2.23mW、波长为632.8nm的氦氖激光器拍摄全息图时，控制曝光时间为15s,反射物光与参考光之间的夹角为25°～35°,透射物光与参考光之间的夹角为20°～30°,反射物光、透射物光与参考光的光强比约为1∶1∶1,全息图整体成像效果最佳。     

基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器

针对基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的特性展开了研究,仿真分析了三路信号的直流分项、交流分项以及相位差对双光束薄膜干涉型光纤传声器输出性能的影响。采用对比法,并通过实验研究了基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的输出特性,实现了灵敏度为193 mV/Pa@1 kHz、频率响应为200 Hz～4 kHz@±3 dB的声信号测量。本研究能够很好地应用于声探测、语音识别等领域。     

棱镜-薄膜耦合结构中光束Goos-H(a)nchen位移的增强

棱镜-薄膜耦合结构是单侧镀电介质膜的双棱镜结构中的一种,在光信号传输方面具有十分重要的作用.利用稳态相位法分析了这种结构中反射和透射光束的Goos-Hanchen位移,研究结果表明,反射和透射光束的Goos-Hanchen位移随薄膜厚度或入射角的增大除出现共振峰外,还存在反射光束的Goos-Hanchen位移共振峰为负值的新现象.在共振点处透射和反射光束的正向或负向位移量最大可达百余波长.这一结构中薄膜和入射角.对光束Goos-Hanchen位移的调制在设计新型光位移调制和光传感器件中具有潜在的应用.     

一种基于反馈环的全光纤干涉型传声器

设计了一种基于光纤反馈环的全光纤干涉型传声器，它直接利用声压作用于光纤时产生的光弹效应对光相位进行调制，并通过3×3耦合器构建的反馈环结构形成干涉效应，从而使得输出光信号经光电转换和放大后可以直接驱动扬声器还原出原输入语音信号。我们从理论和实验上对这种全光纤传声器进行了研究，在该传声器的重要参数测量方面均取得了较好的效果。     

双参量偏振调制光纤传感器输出信号的分离与线性化

分析了用一个传感头实现双参量测量的偏振调制光纤传感器的工作原理，表明该传感器能同时输出两路信号，其中一路利用泡克耳斯效应测电压或利用光弹效应测压力，另一种利用旋光效应测温度。但其输出的两个测量参量之间存在交叉敏感现象，并且其输出呈明显的非线性。因此提出一种基于人工神经网络的双参量偏振调制光纤传感器输出信号分离与线性化方法。以传感器输出作为输入样本，测量参量的实际值作为输出样本，通过训练使神经网络建立传感器输出与其实际感受的测量值之间的复杂非线性关系。计算机仿真与实验结果表明，该方法不仅能在较宽的测量范围内有效地分离两个测量参量，而且能在神经网络的输出端得到理想的线性输出。     

高斯光束斜入射法布里—珀罗干涉仪的透射光强分布

基于多光束干涉原理,研究了高斯光束斜入射法布里—珀罗干涉仪的透射光强分布。结果表明,当以较大角度入射时,输出为一系列空间分离的光斑;当以较小角度入射时,输出尽管为单一光斑,但是与输入相比,其峰值强度位置发生了偏移,且光斑变大。     

基于人工神经网络的大量程光纤实时距离干涉测量仪

提出了一种基于人工神经网络的全光纤化大量程实时距离干涉测量仪.采用双正弦相位调制方法,即通过同时调制半导体激光器的波长和干涉仪的光程差实现外差测量.为了扩大干涉仪的测量范围和消除输出信号中的交叉敏感,采用人工神经网络进行信号处理,把两路经过初步解调的干涉信号作为输入样本,物体距离的实际值作为输出样本,对神经网络进行训练,以使其具有良好的推广能力.实验结果表明神经网络的使用不仅扩大了距离的测量范围而且提高了测量精度.     

电光非线性Michelson光学双稳态装置

将一块电光晶体置于Michelson干涉仪的两臂之一的光路上,以反馈信号调制该臂光束的相位,从而使两臂干涉输出的光强呈现光学双稳性。基于此原理提出了一种集成器件。     

多芯光纤激光器中共相位模式功率的提高

 以七芯光纤激光器为例，提出一种提高多芯光纤激光器总输出光功率中共相位模式所占比例的方法，即把多芯光纤激光器作为种子光源，输出信号光再经过多芯光纤放大器进行放大。基于速率方程组对激光器和放大器中的模式竞争进行了数值分析。计算表明：激光器输出端与放大器输入端之间距离存在一个最佳值，以使得放大器输出信号中低阶模式功率占总输出功率的比例最低，可以下降到小于1%。研究表明：级联放大系统可以有效增强共相位模式同时抑制低阶模式，比传统的塔耳博特腔激光器具有更好的光束质量。     

Reflection and transmission of Laguerre Gaussian beam from uniaxial anisotropic multilayered media

Based on angular spectrum expansion and 4 × 4 matrix theory, the reflection and transmission characteristics of a Laguerre Gaussian(LG) beam from uniaxial anisotropic multilayered media are studied. The reflected and transmitted beam fields of an LG beam are derived. In the case where the principal coordinates of the uniaxial anisotropic media coincide with the global coordinates, the reflected and transmitted beam intensities from a uniaxial anisotropic slab and three-layered media are numerically simulated. It is shown that the reflected intensity components of the incident beam, especially the TM polarized incident beam, are smaller than the transmitted intensity components. The distortion of the reflected intensity component is more evident than that of the transmitted intensity component. The distortion of intensity distribution is greatly affected by the dielectric tensor and the thickness of anisotropic media. We finally extend the application of the method to general anisotropic multilayered media.     

The Hanbury Brown and Twiss experiment with fermions

We realized an equivalent Hanbury Brown and Twiss experiment for a beam of electrons in a two-dimensional electron gas in the quantum Hall regime. A metallic split gate serves as a tunable beam splitter which is used to partition the incident beam into transmitted and reflected partial beams. The current fluctuations in the reflected and transmitted beam are fully anticorrelated demonstrating that fermions tend to exclude each other (anti-bunching). If the occupation probability of the incident beam is lowered by an additional gate, the anticorrelation is reduced and disappears in the classical limit of a highly diluted beam.     

Lateral beam displacements in transmitting layered structures

The lateral shift of both the reflected and the transmitted beams are examined for incidence on layered configurations. In particular, beam displacements are evaluated at a layer placed between two different semi-infinite media. We find that the reflected beam may undergo a large displacement, which occurs in either a forward or a backward direction. The transmitted beam is also substantially displaced, but its shift occurs in a forward direction only.     

Reflection and transmission of an Airy beam in a dielectric slab

The reflection and transmission of a finite-power Airy beam incident on a dielectric slab are investigated by an analytical method. Based on the plane-wave angular spectrum expansion and Fresnel approximation, the analytical expressions of the reflected field, internal field as well as transmitted field in each region are obtained. Through numerical simulations, the intensity distributions of the incident beam, reflected beam, internal beam as well as transmitted beam are presented at oblique incidence. Besides, we also compare the intensity distributions of the geometrical-optics beam field, the first order beam mode field and the actual beam field, which indicates that the contribution of each order beam mode field to the actual beam field is related to the refractive index of the dielectric slab. Meanwhile, the reflection characteristics of the Airy beams in the special cases of Brewster incidence and total reflection are investigated. Finally, the effects of the optical thickness and refractive index of the dielectric slab on the peak intensity distributions and beam shifts of the reflected and transmitted beams are also discussed in detail. The analytical and numerical results will be useful to analyze the propagation dynamics of Airy beam in the dielectric slab and provide some theoretical supports to the design of optical film.     

双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移

当入射角大于全反射临界角时,双棱镜结构中透射和反射光束的古斯-汉欣(Goos-Haenchen)位移具有饱和效应,并且只有波长数量级。利用稳态相位法研究了当入射角小于全反射临界角时双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移。研究表明,传播模式下透射光束的古斯-汉欣位移是空气层厚度、入射角和双棱镜折射率的周期性函数。当透射共振时,透射光束的古斯-汉欣位移可达入射波长的几十倍,与入射角大于全反射临界角的情况相比,透射光束的位移通过边界的相互作用具有共振增强效应;在非共振点处,对称结构中的反射光束具有与透射光束相同的古斯-汉欣位移。共振增强的透射光束的位移在光开关及光耦合器中具有潜在的应用。     

窄光束在掠反射条件下的特性

在掠入射条件下,由于部分平面波分量无法直接入射到反射面,从而不能按照常规方式被反射和透射. 而反射透射模式的逆过程被用来描述非直接入射的这部分平面波分量与反射区的相互作用. 基于这两个模式,采用平面波展开法导出了窄光束掠入射条件下出射光的场分布,理论计算结果与采用BPM方法的模拟值完全一致. 关键词： 掠反射 平面波展开法 导波模式 光波导开关     

四能级原子介质中Goos-Hänchen位移的相干控制

通过外加驱动光场的调控改变腔中四能级原子介质的色散-吸收关系, 从而来调控反射光和透射光的Goos-Hänchen位移. 研究表明介质可同时对探测光场进行放大和吸收,在介质对探测光的吸收和放大相互抵消 (即介质呈现透明特性)的区域附近,对Goos-Hänchen位移的控制比强吸收或强放大特性下要灵敏, 可以实现位移的突变和增强.     

基于时分复用技术的甚多束光脉冲产生系统

提出了一种基于时分复用技术的全光纤、全固化的用于惯性约束聚变驱动器的甚多路光脉冲产生系统.系统中采用单纵模振荡器输出连续激光信号,利用时分复用技术结合高速电光调制技术实现序列脉冲的产生和甚多束脉冲的独立整形.采用偏振无关的声光调制技术实现甚多束脉冲的独立输出.每个序列脉冲包含8个子脉冲,子脉冲间隔设置为120ns,对子脉冲独立整形和选单后将其传输放大至微焦耳量级输出.实验成功验证了采用时分复用技术完全可以实现序列脉冲输出,各子脉冲可以独立任意整形且最后的单束输出能量为1.275μJ.     

四能级原子介质中Goos-Hnchen位移的相干控制

通过外加驱动光场的调控改变腔中四能级原子介质的色散-吸收关系,从而来调控反射光和透射光的Goos-Hanchen位移.研究表明介质可同时对探测光场进行放大和吸收,在介质对探测光的吸收和放大相互抵消(即介质呈现透明特性)的区域附近,对Goos-Hanchen位移的控制比强吸收或强放大特性下要灵敏,可以实现位移的突变和增强.     

非扫描衰减全反射探测法监控光漂白过程

提出了一种基于衰减全反射原理的实时探测方法。其实验框架由半导体激光器、空间滤波器、聚焦透镜、耦合棱镜、CCD接受装置等组成。激光束先经空间滤波器扩束，再由透镜聚焦，以一定角宽度的光束聚焦于耦合棱镜底面，由于棱镜底面的波导结构，在反射光斑中会出现若干条吸收峰，即显示出标志波导模式的一组黑线，若外界条件变化时(如紫外光照射、电极化等)，波导薄膜某些参量会受外界条件的变化而变化，表现为黑线的移动，可根据黑线的移动量，精确测量每一时刻波导薄膜的折射率和膜厚等参量。利用这种技术，可以广泛地用于条波导制作、镀膜监控、薄膜极化监控、工业气体浓度监控等领域。