高效产生任意矢量光场的一种方法

提出一种高效产生任意矢量光场的方法.利用两个光束偏移器分别对两个正交线偏振分量进行分束与合束,将传统激光模式转化为任意矢量光场.所产生矢量光场的偏振态和相位分布通过相位型空间光调制器(SLM)加载相应的相位实时调控.由于光路系统中不涉及任何衍射光学元件和振幅分光元件,光场转换效率高,仅取决于SLM的反射率,并且光路系统结构紧凑、稳定,同轴性易于调节.实验结果显示,采用反射率为79%的相位型SLM产生矢量光场的转换效率可达到58%.     

用于等离子体三维重建的光场反卷积方法

目前常用的光学诊断大部分局限于二维成像,而基于层析成像的三维重建方法受限于空间和时间分辨率,无法实现等离子体边界的三维实时重建。提出一种基于光学分层理论的光场反卷积算法,利用光场重聚焦特性,结合聚焦测距法和刃边法,建立了光场深度与现实深度的关系,计算出点扩散函数,实现了单相机零调焦情况下的等离子体边界重建。为验证所提方法的可行性,以火焰为成像对象进行实验,其结果表明所提方法能够去除火焰分层图像中的离焦模糊,复原分层图像的原始结构。     

不同偏振态光镊三维光阱刚度的比较研究

为了研究激光偏振态对光阱刚度的影响,本文比较了四种不同偏振态光场(方位角偏振光、径向偏振光、线偏振光、圆偏振光)捕获不同尺寸SiO_2微粒的三维光阱刚度.研究结果表明:当SiO_2微粒的尺寸和激光波长相近时,圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度大于径向偏振光和方位角偏振光的三维光阱刚度;而随着SiO_2微粒尺寸的增加,方位角偏振光和径向偏振光的三维光阱刚度大于圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度.此外,实验也表明:使用浸油物镜捕获微粒时,物镜匹配油的折射率和水的折射率不一致引起的球差,会降低系统对物镜数值孔径的利用.通过这些研究工作,可以为不同偏振态光场的测力研究提供一定的指导和参考.     

紧聚焦轴对称矢量光场波前调控及应用

作为光波最重要的本征物理属性之一,光场偏振态在研究光与物质相互作用中占有重要地位。矢量光场的波前调控为其聚焦场提供了更加复杂、更加灵活可控的振幅、相位以及偏振态分布,丰富了光与物质相互作用的手段,为材料表征提供了传统线偏振、圆偏振光场所不可替代的研究方法,具有重要的物理意义和实际应用价值。本文将综述矢量光场最新的研究进展,详细介绍矢量光场的偏振态特性、产生方法,以及紧聚焦轴对称矢量光场波前调控在远场小尺度光斑的产生、磁光记录、单分子/颗粒取向探测、任意三维偏振态的产生、高密度数据存储、信息加密以及矢量光场波前重构等方面的重要应用。     

多模态矢量光场的三维空域调控(特邀)

作为表征光具有振动偏向性的本征参量,一直以来偏振都是光场空域调控中重要的研究对象.相较于传统标量光场,具有偏振非均匀分布的矢量光场强调了这种振动偏向性会存在空间差异.早期研究者对矢量光场的调控研究仅限于单个二维平面,主要实现单一偏振参量的模式控制;在此基础上研究人员又对其振幅与相位进行控制,实现了涵盖三个基本调控自由度...     

半导体中相干控制光电流对光场的偏振依赖性

采用黄金定则方法和Kane六能带模型，分析了半导体中的量子干涉控制光生电流效应.计算了不同偏振光场下载流子在动量空间的初始布居分布，从微观上阐明了相干电流对光场的偏振依赖特性.在平行线偏振情况下，相干电流方向沿光场的偏振方向；而在正交线偏振情况下，电流方向与倍频光的偏振方向相同.还证明了只有当单光子跃迁和双光子跃迁相平衡时才能获得最大的电流注入效率. 关键词： 量子干涉 光电流 线偏振光     

光场纵向调控研究进展(特邀)

得益于特殊的空间结构,振幅、相位、偏振态面内调控的光场在传输及与物质相互作用过程中展现了诸多引人瞩目的新效应和新现象.随着空间结构光场的深入研究和广泛应用,沿着传输方向的光场调控也逐渐引起注意,由此发展出了一系列具有新颖传播特性,以及空间三维结构的调控光场.本文综述了针对传输方向的光场调控研究进展,包括光场强度沿纵向的...     

基于OFI椭圆偏振光场等离子体中电离电子能量分布的研究

在准静态隧道电离理论模型和准经典阈上电离理论模型的基础上,建立了一个描述基于光场感生电离的椭圆偏振光场电离电子能量分布的简单模型,推导出了既易于理解又相对简单适用的描述椭圆偏振光场的电子能量分布函数解析表达式.利用此式数值计算了不同偏振参量下的椭圆偏振光场中类钯氙系统的电子能量分布曲线,计算结果表明在相同的激光功率密度下,偏振参量对基于OFI电子碰撞机制的X射线辐射强度是有影响的,并与报道的实验结果一致 关键词： 椭圆偏振光场 电子能量分布 类钯氙系统 电子碰撞机制     

单量子点在连续外场激发下发射光子性质的理论研究

用最近所发展的产生函数(generatingfunction)理论方法研究了单量子点在连续外场作用下光子发射的性质:光子发射强度,MandelQ参数以及X与Y偏振光子之间的关联〈NxNy〉在不同激发场强下随激发光场偏振方向的变化性质:在弱场激发下,激发场的强度决定了发射光子的特性;在强光场激发下,发射光子,MandelQ参数和X偏振以及Y偏振光子的关联〈NxNy〉都表现出比较复杂的非线性现象.     

基于光控取向技术的液晶元器件研究

从液晶取向技术展开,介绍了液晶几何相位的基本原理和光控取向液晶元器件的制作工艺,通过实验制备了液晶透镜和液晶双焦点透镜样品,并在衍射光路中演示了其效果.相比于传统光学透镜,制备的液晶透镜和双焦点透镜的焦距和焦点位置可以按需预设在液晶样品中,其中双焦点透镜可实现焦距相等和焦距不相等的情况.此外,本实验制备的液晶样品还具备偏振控制的功能,通过调节入射光的偏振态可以切换目标光场的分布.     

基于菌紫质薄膜的相移器及其应用

设计了一种基于菌紫质光致各向异性的相移器,并把它用于相移干涉计量。取向随机分布的极性菌紫质分子对线偏振诱导光的选择性吸收导致分子取向分布不均匀,使其呈现宏观的各向异性,这种各向异性与诱导光的偏振特性密切相关,圆偏振光经过各向异性的菌紫质薄膜后,出射光的偏振特性完全由偏振诱导光决定。基于上述原理设计了一种新型的相移器,用琼斯矩阵法推导了基于相移器的相移干涉原理。该相移器在工作过程中不需要移动Mach-Zender干涉仪内部的任何器件,仅需要改变外部控制光路中诱导光的偏振取向就可以控制参考光的相位,有助于提高设备的抗振能力。用最小二乘法对相移干涉结果进行重建,得到了和实际相位一致的结果,验证了相移器的可行性。     

与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP).设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑.对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算.实验中采用半峰全宽为0.13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2.6%,消偏器的插入损耗为0.6 dB,损耗起伏小于0.11 dB.实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点.     

与人射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP)。设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑。对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算。实验中采用半峰全宽为0．13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2．6%,消偏器的插入损耗为0．6 dB,损耗起伏小于0．11 dB。实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点。     

Role of Light Polarization in the Optothermal Effect

It is shown that the highest optothermal effect in low-intensity irradiation is attained on chromophores of stationary orientation exposed to irradiation by a linearly polarized light. For chromophores with stochastization of orientation between the events of light absorption, the magnitude of the optothermal effect is independent of polarization and is three times lower than in stationary orientation. In anisotropic media, an optimally oriented linearly polarized light is more efficient.     

Circularly polarized localized near-field radiation at the nanoscale

Diffraction-limited circularly polarized electromagnetic radiation has been widely used in the literature for various applications at both optical and microwave frequencies. With advances in nanotechnology, emerging plasmonic nano-optical applications, such as all-optical magnetic recording, require circularly polarized electromagnetic radiation beyond the diffraction limit. In this study, a plasmonic cross-dipole nano-antenna is investigated to obtain a circularly polarized near-field optical spot with a size smaller than the diffraction limit of light. A cross-dipole nano-antenna is composed of four metallic nano-rods placed at a perpendicular orientation with respect to each other. The performance of the nano-antenna is investigated through numerical simulations. In the first part of this study, the nano-antenna is illuminated with a diffraction-limited circularly polarized radiation. An optimal antenna geometry is specified to obtain an intense optical spot that satisfies two necessary conditions for circular polarization: a phase difference of 90° and a unit amplitude ratio between the electric field components in the vicinity of the antenna gap. In the second part of this study, the nano-antenna is illuminated with diffraction-limited linearly polarized radiation. It is shown that the phase difference between the electric field components can be adjusted by selecting either different antenna lengths or different gap distances in the vertical and horizontal directions. Due to the relatively short wavelength of surface plasma waves on the antenna, it is demonstrated that the phase difference can be sufficient to obtain circularly polarized light. An optimal physical configuration for the nano-antenna and the polarization angle of the incident light is identified to obtain a circularly polarized optical spot beyond the diffraction limit from diffraction-limited linearly polarized radiation.     

利用表面散射光偏振差异的目标识别技术

 分析了不同物体散射场偏振特性的差异，依据消光定理的矢量微扰解方法将物体散射场分为零阶和高阶解，零阶反射光可完全保持入射光的偏振度，高阶散射则会导致偏振度的降低，因而总散射光的偏振度依赖于散射表面的粗糙程度。提出了利用斯托克斯-穆勒体系测量物体消偏特性的方法并通过实验对一些物体作了测量，实验结果表明：光滑表面可以较好地保留入射光偏振度，而粗糙表面则有很强的消偏作用，因此偏振成像方法可有效地提高目标探测和识别效率。     

Longitudinal conductivity in ABC-stacked trilayer graphene under irradiating of linearly polarized light

We study the effect of linearly polarized light on the band structure and longitudinal conductivity in ABC-stacked trilayer graphene. The linearly polarized light can induce a pair of additional points in ABC-stacked trilayer graphene, where conduct and valence bands touch. The locations of these points are determined by the amplitude of the light. Furthermore, the layer pseudospin polarization can be controlled by the light. When the Fermi energy locates at Dirac points, i.e., E_f=0, the longitudinal conductivity shows resonance phenomena when the light is present. Away from the Dirac points, the longitudinal conductivity is unchanged as varying E_f for weak light field at larger Fermi energy, and the amplitude of longitudinal conductivity can be controlled by tuning the light field amplitude. Moreover, the effect of linearly polarized light on resonance phenomena in k-cubic Rashba-Dresselhaus system under the irradiating of linearly polarized light is discussed.     

不同波长的散射介质后向散射光偏振度特性

基于Stockes矢量,通过测量以线偏振光和圆偏振光入射时脂肪乳剂后向散射光的偏振度,研究了532nm、650nm和780nm三个波长的光与散射粒子粒径为325nm的脂肪乳剂溶液作用后,其后向散射光的偏振度特性.研究结果表明,对于入射线偏振光,780nm波长后向散射光中的线偏振光成分多于圆偏振光成分,而532nm波长则相反;对于入射圆偏振光,三个波长后向散射光中的圆偏振光成分均多于线偏振光成分;532nm波长的总偏振度高于650nm和780nm两个波长各自的总偏振度;线偏振光的保偏性优于圆偏振光的保偏性,但偏振光在散射介质中的穿透深度较小.因此,后向散射成像技术适用于物体表层成像,而且选择波长略大于粒径的线偏振光可以提高成像质量.     

基于Sagnac/双Mach-Zehnder原理的分布式光纤传感系统的偏振态分析

运用琼斯矩阵分析法,建立了该分布式传感器系统在传感光纤双折射和外部事件共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数影响的数学模型.仿真分析了在传感光纤线性双折射和圆双折射共同作用下,传输光的偏振态对系统功率传输系数的影响,并提出了利用偏振控制器对输入偏振态进行控制,从而改善干涉信号输出的方法.     

An approach to remove the background light based on linearly polarized light in the inter-satellite optical communications

In the inter-satellite optical communications, background light is an important factor that worsens the acquisition performance and tracking precision of the system. In general, optical filters are applied in eliminating background light. But the bandwidth of the optical filter is a bottleneck for improving the performance of the optical system further. We propose a new method for decreasing background light, in which linearly polarized light is employed as the beacon light. The theoretical model of acquisition probability is derived. Contrastive analysis is performed, among the system with the pure optical filter, the system using the linearly polarized light and the system with the circularly polarized light. Numerical simulations and experimental verification lead to the conclusion that acquisition probability of the system with linearly polarized light is greater than that of the other systems, and this approach is effective. This work can benefit the design of inter-satellite optical communication system.