一种新的偏振无关电光调制器

提出一种全新的偏振无关强度调制器设计原理.这种调制器只需要一个电光晶体,不需要辅助偏振片,电极设计和制作相当简单.采用线性电光效应耦合波理论对光在调制器中的传播行为进行详细的研究,经过理论计算,发现光通过调制器后,出射的调制光强不依赖于入射光的偏振状态.最后,以4 mm晶系中的SBN和KNSBN为例,给出调制器在横向应用时电光晶体优化切割方案.     

双轴晶体电光调制器的最优设计

运用新的线性电光效应的耦合波理论，对双轴晶体KTP电光调制器的温度特性进行了理论研究.找到了一个入射光波矢的方向，在该方向上，出射光光强不随温度的变化而变化，而且此方向在一定的角度范围内变动，温度的稳定性是可以保持的.还进一步对晶体的通光长度和外加电场的方向进行了筛选，实现了双轴晶体KTP电光调制器的最优设计. 关键词： 电光效应 耦合波理论 电光调制器 最优设计     

电光调制器的温度特性及其最优化设计

利用线性电光效应的波耦合理论对铌酸锂晶体电光调制器的温度特性进行研究,给出了不同光波波矢和晶体光轴夹角情况下电光效应的温度变化特性,发现可以利用角度调节来克服电光调制器的温度敏感性;在此基础上,进一步对电光调制器进行了最优化设计,得到一个半波电压小(几十伏)、零场泄漏几乎为零(零电压出射光强和入射光强比为0．0027)、消光比达到365．6、温度性能稳定而且不需要透明电极的一个设计。     

基于表面等离子体的角动量探测器

为了精确辨别探测光的角动量,设计了一种基于表面等离子体的角动量探测器.该探测器体积小巧,结构简单,仅通过在一块金膜层上刻蚀设计好的纳米矩孔阵列就能实现对入射光角动量的探测.当入射光照射该探测器时,首先根据表面激发产生的表面等离子体波的耦合方向辨别入射光的偏振方向;之后通过测量出射端口的光强强度与耦合方向端口光强总强度之比,定量计算出-1到+1之间轨道角动量拓扑数的精确值.该微纳结构探测器可以精确识别入射光的角动量,为光学片上系统的设计与开发提供新思路.     

Wollaston式平行分束偏光棱镜的光学特性分析EI北大核心CSCD

根据折射定律结合棱镜的结构特点,推导出了Wollaston式平行分束偏光棱镜所对应的切割角应满足的关系．利用菲涅尔公式和薄膜的光强透射理论,推导出棱镜的光强透射比、光强分束比和两出射光束的平行度表达式．通过Matlab数值模拟,研究并实验测量了棱镜的光强透射比、光强分柬比和出射光平行度随入射角或入射波长的变化关系．结果表明：出射光束的平行度与实验结果符合得非常好,光强透射比规律与理论结果一致．Wollaston式平行分束偏光棱镜的光强透射比和光强分柬比随入射角有微小的起伏变化,当入射光束的入射角在-3°～3°的范围内入射或波长在（400～1100）nm范围内变化时,两光束之间的夹角不超过0．42°,平行度稳定性较好．     

折射型光限幅器中参量的最优化设计研究

以衍射理论为基础,用箝位输出功率表征限幅器的限幅效果,推导了折射型光限幅器出射功率的表达式.数值计算了连续激光照射下,限幅器出射功率、限幅能力和最佳限幅位置的变化规律.结果表明：限幅器的出射功率随入射功率的增加衰减振荡,其振荡周期取决于介质相对于光束焦点的位置;限幅器的限幅能力随入射光束腰半径和光阑孔径的变大而减弱;入射功率范围固定,入射光束腰半径和光阑孔径增大时,介质的最佳限幅位置向入射光束的焦点靠近,但是在某些入射功率范围内会存在多个最佳限幅位置;光限幅器的箝位输出功率随光阑线性透过率的增加存在线性增加和非线性增加两个不同区域,实际应用中应在线性增加区域确定光阑孔径的大小.     

折射型光限幅器中参量的最优化设计研究

以衍射理论为基础,用箝位输出功率表征限幅器的限幅效果,推导了折射型光限幅器出射功率的表达式.数值计算了连续激光照射下,限幅器出射功率、限幅能力和最佳限幅位置的变化规律.结果表明:限幅器的出射功率随入射功率的增加衰减振荡,其振荡周期取决于介质相对于光束焦点的位置;限幅器的限幅能力随入射光束腰半径和光阑孔径的变大而减弱;入射功率范围固定,入射光束腰半径和光阑孔径增大时,介质的最佳限幅位置向入射光束的焦点靠近,但是在某些入射功率范围内会存在多个最佳限幅位置;光限幅器的箝位输出功率随光阑线性透过率的增加存在线性增加和非线性增加两个不同区域,实际应用中应在线性增加区域确定光阑孔径的大小.     

基于PASCO系统的物质折射率测量

设计了基于全反射原理和PASCO系统的角度扫描物质折射率计算机测量方案.用波长650 nm的激光,测量了水和酒精的折射率,与公认的测量结果较为吻合.通过在透射方观察找到全反射现象,且因出射光线与入射光线的方向是在同一方位,所以透射方并无需转动.引入PASCO系统可测量得到总透射率随入射光角位置的变化关系曲线.     

磁旋光增强效应与旋光增强器特性分析

根据法拉第磁光效应的非互易性,分析了旋光反射腔的光强输出特性,表明这种反射腔具有旋光增强效应.在此基础上提出了用于检测微小旋转角的旋光增强法,并对旋光增强器的特性进行了理论分析和仿真计算.给出了测量灵敏度随器件反射率、样品吸收因素及一次旋光角变化的关系,讨论了角度测量工作点、测量范围以及相对灵敏度理论极限问题.旋光增强器有望应用于微流控系统的旋光检测以及实现磁旋光仪器的小型化和微型化. 关键词： 法拉第磁光效应 磁旋光增强 微小旋光角检测 微流控系统     

线性吸收介质非局域线性电光效应的耦合波理论

本文提出了线性吸收介质非局域线性电光效应的耦合波理论,建立了相应的耦合波方程组,并求解了该方程组.由此,可给出在任意方向外加电场的作用下,光在具有空间非局域响应的线性吸收介质中沿任意方向传播时出射光场的表达式.据此,研究了线性吸收是如何改变出射光场的两个偏振分量的振幅、相位和波形的.进一步讨论了线性吸收对电光强度调制的影响,以及如何测量一阶线性和二阶非线性极化率非局域响应的特征长度和介质的线性吸收系数.     

温度不敏感偏振无关电光调制器设计

 利用LiNbO3晶体电光系数之间的关系,提出一种全新的温度不敏感偏振无关电光调制器。该调制器采用2块LiNbO3晶体紧密相贴的结构,2块晶体加同一横向电压,电极设计和制作相当简单,无偏振片,无偏振损耗。采用线性电光效应的耦合波理论对光在调制器中的传播进行研究,理论计算表明：光通过调制器后,其输出强度不依赖于入射光的偏振状态;另外,数值计算结果表明：当温度在-20℃到60℃之间变化时,调制器输出光强的扰动不超过1.5%。     

Wave-coupling theory of linear electro-optic effect for ultrashort laser pulses

A wave-coupling theory of linear electro-optic (EO) effect for ultrashort laser pulses has been developed. As one of its applications, the linear EO effect of ultrashort Gaussian pulses propagating in LiNbO₃ crystal is demonstrated, with the intensity lower than the damage threshold. It is found that the EO effect is sensitive to both the azimuth angle and the polar angle of wave vector of light. And the larger the applied electric field, the shorter the crystal used for optimization of EO coupling is. The numerical results show that, with the duration of input pulse changing from 150 fs to 5 fs, the durations of output pulses are broadened due to the group-velocity dispersion, as well as the first- and second-order refractive dispersion. In addition, when input pulse duration is larger than 20 fs, in contrast with zero chirp, the output durations can be slightly compressed if a positive chirp input pulse is used. The validities of slowly varying amplitude approximation and continuous wave approximation are also discussed. The influence of self-phase modulation and cross-phase modulation on the EO effect is also discussed briefly.     

Wave coupling theory of quadratic electro-optic effect and its applications

Wave coupling theory of quadratic electro-optic effect is developed by considering the third-order nonlinearity as a perturbation in lossless nonmagnetic centrosymmetric medium. A general solution of the resultant equations is given to describe the quadratic electro-optic effect for the electromagnetic wave propagating along an arbitrary direction with applied external electric field. The effect of the polarization state on electro-optic coupling is studied in paraelectric phase KLTN crystals. A novel application of wave coupling theory of quadratic effect is described, namely polarization rotator, which can rotate the polarization of the electromagnetic wave with an arbitrary angle.     

Wave coupling theory of the quadratic electro-optic effect in a linear absorbent medium

Starting from Maxwell's equations and considering the quadratic electro-optic effect as a perturbation, we present a generalized wave coupling theory of quadratic electro-optic effect in linear absorbent centrosymmetric medium. We use a KLTN crystal as an example for studying the influences of linear absorption on the amplitudes and phases of the two electromagnetic wave components of electro-optic modulation.     

光折变晶体中二波耦合光强依赖皮秒光脉冲整形

波长为532nm、主脉冲脉宽为55ps、重复频率为82MHz的激光脉冲列在掺Ce的KNSBN晶体中进行二波耦合.当探测脉冲(倒空脉冲)相对于泵浦脉冲有一定时间延迟时,泵浦脉冲发生整形.整形效果随入射总光强的增大而变得越来越明显.实验结果与理论符合很好.     

温度对铌酸锂电光相位调制特性的影响

利用折射率椭球基本理论对线性电光效应进行了分析,对单轴晶体铌酸锂电光相位调制器的温度特性进行了研究。通过计算机进行数值模拟计算,分析了加电场时光通过LiNbO3电光调制器后出射光的相位变化与温度间的关系,得出在横向和纵向调制中温度对相位改变的影响。研究发现,无论在横向还是在纵向调制下,入射光偏振方向不同但其各自受温度影响的相位变化趋势大体一致,即随着晶体中温度的增加而增大。计算结果表明,LiNbO3电光调制的最佳使用方案为：电场沿x主轴方向施加,入射光偏振方向为感应主轴x’方向,且LiNbO3电光调制器粟用横向相位调制方式。     

基于锥形透镜的光线入射角度测量系统设计与研究

为测量光线入射角度，设计了一种基于锥形透镜的新型光线入射角度测量系统。利用光阑、锥形透镜和图像接收装置，获取待测光线通过光阑射入锥形透镜后经过多次的折射和反射，在图像接收装置上得到的复杂光斑图像，通过图像处理得到光斑图像特征信息，进而求解光线入射角度。采用锥形透镜的测量方案，角度测量范围可达80°，精度最高可达 (1×10?4)″。该方案结构简单、体积小且不需要进行繁琐的安装调试。与现有的单光点测量等方法相比，该方案中锥形透镜具有角度放大作用，可大幅度提高测量精度且具有大视场；图像传感器像素分辨率对测量结果影响较小，系统光通量大，容易获得较高的信噪比。