基于3×3耦合器的迈克耳孙干涉仪相位特性分析

研究了基于3×3耦合器的非平衡迈克耳孙干涉仪的相位特性.由光纤耦合器的散射矩阵理论,推导出了当3×3耦合器分光比不均匀时,干涉仪三路输出信号相位差的表达式.根据实际使用的3×3耦合器各通道的插入损耗,经计算与修正得到其散射矩阵,并求出干涉仪三路输出信号的相位差分别为120.21°、120.77°和119.02°,与理想值120°的偏差在1°以内.实验测得的干涉仪三路输出信号的相位差随时间随机变化,经分析是由光偏振态随机变化引起的.相位差与理想值120°的偏离均在1°以内,符合理论分析得到的结论.     

光四相相移键控传输系统中相位估计算法研究

在光四相相移键控系统中,相位噪声主要源于激光器的线宽、激光器的相位偏移、同相支路(I路)和正交支路(Q路)相位不匹配、90°混频器的相位不平衡以及光纤和器件等引起的相位变化。这些相位噪声对相干光通信系统性能影响很大。提出一种改进的相位估计算法,采用前向反馈方法对信号取n次方后再取对数。仿真结果显示该方案可以消除7.5 MHz的激光器线宽、30°激光器相位偏移、20°调制器I路/Q路的相位偏移或90°混频器的相位不平衡对系统误码率的影响,并能提高1 dB的光信噪比,显著改善了系统性能。     

用电光采样法测量相对论电子束团长度

介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等。分析表明:测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的［001］方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比。1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比。为实际测量应用提供参考。     

基于单光弹调制器的米勒矩阵测量技术

针对已有米勒矩阵测量方法的不足,提出了一种基于单光弹调制器的米勒矩阵测量技术,给出了米勒矩阵测量优化算法及系统参数两步校准法。该技术通过两步校准法对系统参数进行校准测量,利用优化算法计算得到待测样品的米勒矩阵。实验结果表明,待测1/4波片相位延迟量测量值为90.4185°,误差在标称偏差λ/300以内,快轴方位角测量值为0.2348°,误差在最大旋转误差0.4°以内。同快轴方位角为0°的1/4波片标准米勒矩阵相比,待测1/4波片米勒矩阵各元素最大相对误差的直接测量值和间接测量值分别为1.97%和0.83%,均小于最大相对误差的模拟仿真值2.11%。通过提高旋转台的读数精度和减小相位延迟量的标称偏差,可以进一步减小米勒矩阵各元素的最大相对误差。     

共孔径偏振耦合分光的旋转四分之一波片相位补偿技术

 在地平式折轴望远镜中开展自适应光学激光导星实验，研究了共孔径发射接收信标激光束偏振耦合分光效率随望远镜方位角和天顶角变化的补偿技术。提出了一种由四分之一波片和法拉第旋光器构成的相位补偿器，通过旋转四分之一波片以实时补偿由于望远镜旋转导致的光路相位延迟量的变化。数值计算表明，望远镜处于任意方位角和天顶角位置时，通过1°步长旋转四分之一波片，可使补偿后的偏振分光效率理论上达到99.90％以上。实验从原理上定性地验证了该方法的有效性。只要测量出镜面的相位延迟，便可计算得到望远镜处于不同方位角和天顶角情况下有效补偿所需的四分之一波片旋转角度，据此可建立实用的旋转波片偏振补偿装置。     

半外腔微片Nd：YAG正交偏振激光器及其在精密测角中的应用

设计了一种半外腔微片Nd∶YAG正交偏振双频激光器.把2个1/4波片置于激光谐振腔内,一个静止,一个作360°旋转,旋转引起2个1/4波片快轴之间的角度变化被激光器转化成激光2个频率之差的变化,从而输出可调谐的双频激光.采用琼斯矩阵对光在腔内的本征模进行分析,给出了双频频差的理论解释.讨论了一种体积小、分辨率高和可整周测量的新型Nd∶YAG激光测角仪的潜在前景.     

四分束全Stokes同时偏振成像系统波片快轴装调误差的分析及优化

建立了包含1/2波片(HWP)和1/4波片(QWP)快轴装调误差的Stokes矢量测量误差方程。分析了波片快轴的装调误差对7种典型基态入射光的Stokes矢量测量精度的影响,推导了任意入射光Stokes矢量测量误差的表征方法。仿真结果表明,偏振度越大,偏振测量误差越大,选取入射光偏振度为1时的偏振测量精度评估系统性能。提出了一种波片快轴装调误差的优化方法,当测量矩阵的条件数小于1.84时,选取0.772/0.228的分束比可使波片快轴装调误差对系统偏振测量精度的影响最小。为满足2%的偏振测量精度,HWP的快轴装调误差应在±0.15°内,QWP的快轴装调误差应在±0.52°内。     

确定椭圆偏振光旋转方向的一个简单方法

<正> 通常确定椭圆偏振光的旋转方向都要用1/4波片,而且还要知道1/4波片的快光振动方向。这里介绍一种不用1/4波片而用金属反射来确定椭圆偏振光旋转方向的简单方法。所根据的原理有两点:第一、光以主入射角射到金属表面时,金属的反射作用使光的电矢量垂直于入射面的分量(S分量)在周相上比平行于     

偏光器件的Jones矩阵研究

利用Jones矩阵分析了双λ/4波片对正入射线偏振光的复合效应,结果表明:当入射线偏振光光矢量与第一只λ/4波片的快(慢)轴方向成π/4角时,出射线偏振光光矢量相对入射光光矢量转过的角度只与第二只λ/4波片的快轴与入射光光矢量方向的夹角有关;分析研究了线偏振元件的Jones矩阵,给出了判断偏振态和获得左、右旋圆(或椭圆)偏振光的方法。     

循环频移方法中射频信号的相位偏移对多载波稳定性及平坦度的影响(英文)

为了得到高性能的多载波光源,研究了射频信号中不同相位差对光多载波的影响.通过理论分析可得,随着相位差从90°降至0°,光多载波性能会逐渐变差,但是相位差偏与90°相差不大时,性能不会下降太多.实验中通过移相器改变相位差,使相位差为90°,45°,0°,得到循环前IQ调制器的输出光谱,并对比循环后光多载波性能.实验结果显示,相位差为90°时,循环前IQ调制器输出为较好的单边带光谱,循环后输出50条平坦稳定光多载波;相位差为45°时,光多载波质量变差;相位差为0°时,得不到光多载波.因此,射频信号相位差为90°时,光多载波的性能最佳,随着相位差变小,性能下降,但是相位差为45°时,产生的光多载波仍可应用于光通信.     

腔内倍频多纵模低噪声绿激光器

介绍了一种LD泵浦腔内倍频全固体Nd∶YVO4 KTP多纵模、低噪音、高功率稳定绿激光器在Nd∶YVO4 KTP绿激光器组成的谐振腔内放置厚度约相等的石英晶体λ2波片（HWP）和λ4波片(QWP)，使两波片快轴夹角互呈90°,HWP、QWP与KTP构成复合波片,其作用相当于QWP，此复合波法与各相异性Nd∶YVO4共同作用有效抑制了腔内偏振模耦合，获得多纵模低噪音绿光输出此复合波片相互作用由于抵消了石英晶体波片温度敏感引起的相位延迟量漂移， 所以此激光器在不同功率、不同工作温度下，均能稳定可靠地运转于低噪音状态实验结果为,绿光输出纵模数为3个，噪音小于0.5%（rms%），12 h功率稳定性优小于1%     

Generation and Modulation of Phase Difference of Output Intensities in a Feedback Nd:YAG Laser with an Extracavity Waveplate Rotated

External anisotropic feedback effects on the phase difference behaviour of output intensities in a microchip Nd：YAG laser are presented. By rotating a quarter wave plate placed in the external cavity, the angle between laser initial polarization direction and o-axis of the wave plate is tuned from -45°to 45°, which results in variable extra-cavity birefringence along two orthogonal detection directions. With only one optical path and one wave plate, laser intensities of the two orthogonal directions, both modulated by the external cavity length, are output with a tunable phase difference, which can be continuously changed from zero to twice as large as that of the waveplate. Experimental results as well as a theoretical analysis based on Fabry-Perot cavity equivalent model and the refractive index ellipsoid, are presented. The potential applications of this phenomenon are also discussed.     

2600W偏振耦合高效率半导体激光光源

将两个中心波长为808 nm,输出功率为1500W的半导体激光叠阵,经过快慢轴准直后,利用半波片将其中一个叠阵的偏振方向旋转90°,使用偏振分光平板的耦合功能,将两个偏振方向相互垂直的激光耦合到一个光路.扩束后再通过焦距为100 mm的聚焦镜组聚焦,提高激光器的亮度.在工作电流为75 A时,输出功率达到了2600 W,...     

衍射光学器件光线追迹公式的实验验证

本文介绍了一种衍射光学器件光线追迹的方法，并给出了计算公式。作为验证，在实验室里制作了具有连续相位的体全息器件，将其实际再现光斑与计算点列图进行比较。构造透射体全息片的物光为离轴的球面波，始于轴外点Ａ（０，１３２ｓｉｎ８°，－１３２ｃｏｓ８°），参考光为平面光束，其与Ｚ轴夹角为１７°。激光器采用氩离子激光器（Ｓｐｅｃｔｒａ－ｐｈｙｓｉｃｓＭｏｄｅｌ２０２０），波长４８８ｎｍ；干板感光胶为重铬酸明胶（ＤＣＧ），胶层厚为１５μｍ；通光口径３０ｎｍ。测试时把全息片放在干板的位置。挡住物光，让再现光以和参考光路相同的路径平行入射到全息片上，在全息片后垂直光轴放置毛玻璃片，平行光轴移动毛玻璃片，可观察到－１级衍射光的变化。在距离原点的距离分别为（ａ）４０ｍｍ，（ｂ）７０ｍｍ，（ｃ）８７ｍｍ，（ｄ）９５ｍｍ的地方用ＣＣＤ拍摄了衍射光的形状，与程序计算的点列图在形状和大小上都吻合     

用电光采样法测量相对论电子束团长度

 介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等。分析表明：测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的［001］方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比。1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比。为实际测量应用提供参考。     

偏振显示及椭圆偏振光测量实验

以单束正交线偏振光为光源,利用角向偏振显示器,采用CCD摄像机进行图像采集,利用Matlab软件进行图像处理,设计了一种由He-Ne激光器、角向偏振显示器组成的偏振光偏振方向显示系统,并研究了其角度特性.实验结果表明:系统在起偏器的起偏角分别为0°、90°、180°、270°、360°时,角向偏振显示器偏振显示角度的测量准确度分别为0.480°、0.168°、0.528°、0.421°、0.340°,测量精确度分别为0.208°、0.576°、0.660°、0.603°、0.466°,测量数据拟合曲线的线性相关系数为0.999.结合1/4波片,检偏器和分光比为50:50的分束器,构建了椭圆偏振光测量系统,完成了椭圆偏振光测量实验,椭圆率为0.198.     

Simple method for simultaneous determination of the phase retardation and fast axis of a wave plate

A simple method for simultaneous determination of the phase retardation and fast axis of a wave plate is presented. In this method, double light path compare system is adopted to achieve better accuracy. In the main optical path, laser beam passes successively through a polarizer, a wave plate to be measured, an analyzer, and then is incident on a detector. In the reference optical path, another detector is used to monitor the fluctuation of the light source. With rotation of the wave plate, the maximum and minimum output light intensity, rotation angle of the wave plate are detected in the main light path; corresponding light intensity are simultaneously detected in the reference light path. Based on the light intensity and the rotation angle, the phase retardation and fast axis of the wave plate can be determined simultaneously. The main advantage of this method is its simplicity of apparatus, easy operation, low cost, and high accuracy. We believe that the method reported in this paper should be a useful approach to measure a wave plate without requiring any complex and expensive components.     

新型光学晶体KABO的非线性频率变换特性

简述了新型非线性晶体KABO的光学特性.根据相位匹配角公式、非线性有效系数公式、走离角公式和允许角公式,详细计算了KABO晶体倍频时的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角随波长变化的理论曲线.特别是对LD泵浦掺钕的全固态激光器532 nm输出时,得到了KABO晶体采用I类相位匹配进行四倍频的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角分别为:58.1°、0.254×10^-12m/V、2.8°、1.8233 mrad·mm;并将该晶体与目前可应用于紫外倍频的晶体比较,在考虑走离效应的情况下,研究了四倍频转换效率随KABO晶体长度、基频光光斑半径的变化规律.     

菲涅尔菱体在确定1/4波片快慢轴中的应用

设计了一种新的测定 1/4波片快慢轴的实验。从菲涅尔公式出发 ,根据两次全反射后反射波和入射波各分量的位相变化 ,分析了菲涅尔菱体用于光的偏振态转换的相变理论 ,并提出利用菲涅尔菱体确定 1/4波片快慢轴的新方法。由于菲涅尔菱体的消色散作用 ,从而解决了通常测定 1/4波片快慢轴中的入射光波长受到限制的问题。     

Vertical cavity surface emitting laser transverse mode and polarization control by elliptical holes photonic crystal

The polarization of traditional photonic crystal (PC) vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is uncontrollable, resulting in the bit error increasing easily. Elliptical hole photonic crystal can control the transverse mode and polarization of VCSEL efficiently. We analyze the far field divergence angle, and birefringence of elliptical hole PC VCSEL. When the ratio of minor axis to major axis b/a=0.7, the PC VCSEL can obtain single mode and polarization. According to the simulation results, we fabricate the device successfully. The output power is 1.7 mW, the far field divergence angle is less than 10°, and the side mode suppression ratio is over 30 dB. The output power in the Y direction is 20 times that in the X direction.