光在双轴晶体表面的反射与折射

介绍了光在双轴晶体表面反射、折射问题的求解方法.用该方法可以方便精确地计算晶体任意取向下光从任意方向入射时折射光的折射率、偏振态、波矢方向、能流方向. 推导了反射光、折射光的振幅和能量的计算公式. 并以KTP晶体为例，给出了数值计算的结果. 关键词： 双轴晶体 双折射 菲涅耳公式 布儒斯特角     

利用可变光阑实现双轴晶体动态外锥折射

介绍了一种获得晶体动态外锥折射的方法.用全固态绿光激光器和双轴晶体kNbO_3,通过改变位于已消球差的双胶合透镜后表面处可变光阑的通光孔径,即改变入射光束的会聚角度,来实现入射光会聚角对外锥折射锥角的调制,由此得出双轴晶体kNbO_3外锥折射的锥角表达式.实验结果表明,周期性改变孔径光阑通光孔径的大小(入射光束的会聚角度)时,外锥折射锥角也同步地发生周期性的改变;外锥折射锥角等于入射于双轴晶体端面上的光线的会聚角.利用可变光阑可实现双轴晶体动态外锥折射并获得可控激光环,实验所测锥角角度与理论计算符合较好.     

正入射时双轴晶体中偏振光出射点随晶体取向而变化的轨迹

单色光波正入射到任意取向的双轴晶体上的情况,求得了双轴晶体中偏振光的传播方向及相应入射分量的折反系数的计算公式,并得出了偏振光的振动方向恒在折射面内、两折射面恒正交的重要结论。最后就NaNO₂晶体的相应计算数据,画出晶体中偏振光出射点随晶体取向而变化的轨迹图及反射系数变化图予以讨论。这些结果为应用新的方法测量双轴晶体光学参量提供了可能性。 关键词：     

平面波在各向异性晶体中的菲涅耳公式

当各向异性晶体介电主轴坐标系与入射光波所在平面坐标系取向不同时,讨论折射光波场强E的问题变得比较复杂,但是这种情形对于许多双轴晶体的非线性光学现象具有重要影响.在上述两坐标系任意取向的前提下,讨论了平面波从各向同性介质入射到各向异性晶体后,其折射光波电场强度E的大小和方向的一般表达式,证明了折射光波电场强度的方向和大小可以通过求解一元四次方程和电磁场边界条件而得到.对于一些特殊的入射光波方向和具有特殊对称性的晶体,折射光波电场强度E的方向与光波法线方向垂直,也就此特殊情况进行了讨论.利用所得结果,可以讨论两束折射光波能量的分配关系.     

光轴平行晶体表面时的锥光干涉图

针对光轴平行晶体表面时的锥光干涉图,提出了计算干涉场中振幅和相位分布的方法,据此绘制完整的干涉图,方便地显示出晶体参数改变时锥光干涉图的变化规律．用CCD摄像机拍摄了铌酸锂晶体的锥光干涉图,结果与理论完全一致。     

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     

作图法分析光波在两个单轴晶体分界面上的双反射和双折射

通过几何作图法,分析了光轴取向任意时,光波在两个单轴晶体分界面上的双反射和双折射.考虑到入射光波、反射光波、折射光波在界面上相位相等和晶体折射率面的定义,采用斯涅尔作图法,直接在图上得到了两条反射光波和两条折射光波.根据晶体的光学各向异性,进一步讨论了各光波对应的光线方向和振动方向,并通过几何分析,给出了各反射光波、折射光波、反射光线和折射光线位置的一般表达式.斯涅尔作图法简单直观,可以直接获得光波的方向,结果具有普遍性.     

高功率KTP晶体光参量振荡器热效应

采用有限元分析方法对KTP晶体内部3维温度分布情况进行了精确计算。根据参量过程满足的能量守恒条件和动量守恒条件,利用KTP晶体的热光色散方程计算了参量过程中温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。结果表明:晶体内温度分布不均匀;在沿着通光方向上晶体截面温度分布不同;加强晶体表面冷却效果,可有效降低温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。     

基于电子散斑干涉与数字剪切散斑干涉法的悬臂薄板振动分析

基于激光光路的光波随机相位扰动,分析了电子散斑干涉实时图像相减时模态条纹图的形成机理,提出了一种振幅涨落测量法。搭建了用于离面振动分析的电子散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量系统,并对完整和含狭缝的悬臂铝板的振动特性进行了实验研究。实验结果表明,实时图像相减模式获得的模态条纹图对比度明显优于其他方法,得到的前10阶模态条纹图与有限元法计算结果具有良好的一致性。相比于电子散斑干涉法,数字剪切散斑干涉法对试样局部的刚度变化和缺陷更敏感。     

双轴晶体内外偏振光传播方向的普遍计算

就任意方向的光线入射到任意取向的双轴晶体上的情况,求得了晶体内外偏振光传播方向的普遍计算公式,并就过渡到单轴晶体的情况,折射线在入射面内以及锥形折射情况作了研究。最后,就冰洲石、结晶硫的相应计算数据,画出了晶体转动时晶体中偏振光的方位曲线,加以讨论。本文结果为研究新的晶体光学元件、新的晶体常数测量方法提供了一个理论依据。     

Interference of conoscopic pictures of optical crystals

Nonconventional conoscopic pictures in poorly passing bunches of light, localized in a plane of uni-axial optical crystal are received. At usage of two crystal slabs with the optical axes oriented at angle to the plane of slab the interference conoscopic pictures are observed. The model explaining interference of conoscopic pictures is presented.     

单轴晶体中光折射的图解计算及会聚偏振光干涉的定量分析

介绍了用单根入射光线图解各向同性和各向异性介质中折射线的作图法,该方法可直接求得非寻常光的波法线方向,从而为利用（通常）折射率计算光程提供方便,作为实例,分析计算了单轴晶体中会聚偏振光的干涉,得到了比已有文献更为精确和简明的结果。     

两圆偏振光以及线偏振光和圆偏振光干涉图样的衬比度

考察了两束圆偏振光之间以及线偏振光与圆偏振光之间干涉所形成图样的衬比度,并与两束线偏振光之间干涉图样的衬比度进行了比较．指出在非共面多光束干涉中有可能利用圆偏振光以改善干涉图样的整体衬比度,并简要介绍了它在光子晶体制备中的应用．     

定向凝固单晶冰的取向确定与选晶

基于六方冰晶偏振光学特性,定义了用于确定冰晶晶体取向的三个参数:光轴倾角α,消光角β和与冰晶基面(0001)面内晶体学择优方向1120与温度梯度的夹角γ,提出了定量判定冰晶晶体取向的理论基础,并在定向凝固平台上采用偏光显微镜成功实现了冰晶晶体取向的精确主动控制,获得了任意取向的单晶冰.本文成功解决了冰晶的定向凝固晶体取向确定和选择的难题,为冰晶生长过程中相关理论问题的研究提供了有效的途径.     

Electro-optic modulation of light propagating near the optic axis with any polarization in uniaxial crystals

The electro-optic effect in uniaxial crystals for light propagating near the optic axis with any polarization has been analyzed. The passive and the electrically induced birefringences and the rotation of polarization direction in crystals have been calculated, and the conoscopic interference figures under orthogonal polariscopes for different polarizer directions have been plotted. The extinction areas caused by the rotation of polarization direction in crystals change with the polarizer direction, but the two heads of the induced optical axes do not vary, which are always on the induced principal axis with bigger refractive index. The directions of polariscopes are always extinction, and the ±45° directions with polarizer are always complete transmission. The conoscopic interference figures for LiNbO₃ crystals have been demonstrated experimentally by rotating polariscopes directions, which accord with the theoretically calculating plots.     

Optical homogeneity,defects, and photorefractive properties of stoichiometric,congruent, and zinc-doped lithium niobate crystals

Using the laser-conoscopy method, the photorefractive light-scattering method, and the Raman light-scattering method, we have studied the structural and optical homogeneities and photorefractive properties of (i) stoichiometric lithium niobate crystals (LiNbO₃(stoich)), which were grown from a melt with 58.6 mol % of Li₂O; (ii) congruent crystals (LiNbO₃(congr)); and (iii) congruent crystals that were doped with Zn²⁺ cations (LiNbO₃:Zn; [Zn] = 0.03–1.59 mol %). We have shown that the speckle-structure of the photorefractive light scattering in all the crystals is three-layer. The shapes of the second and third layers repeat in general the shape of the first layer. We have shown that the differences that are observed between the Raman spectra, the photorefractive light scattering, and the conoscopic patterns of the examined crystals are caused by the fact that defects are distributed inhomogeneously over the volume of these crystals and that Zn²⁺ cations are incorporated inhomogeneously into the lattice. This leads to the appearance of local changes in the elastic characteristics of the crystal and to the appearance of mechanical stresses, which locally change the optical indicatrix and, correspondingly, the conoscopic pattern and the Raman spectrum.     

The interference enhancement of light polarization conversion from structures with a quantum well

The optical activity of crystals leads to the occurrence of ellipticity at the reflection of light which is linearly polarized in the interface plane or normally to it. The effect experimentally discovered in the investigated structures with quantum wells is due to a spin-orbit interaction and birefringence. The qualitative dependence of the effect on the change in the orientation of the linear polarization of the incident light has been revealed. A sharp increase in the degree of the polarization conversion in a narrow range of incidence angles for light polarized in the incidence plane has been detected. The latter is due to the influence of the interference of the reflected wave on the structure thickness.     

旋光晶体在偏光干涉实验中电光效应的研究

研究了旋光晶体在偏光干涉实验中的电光效应，给出了旋光晶体在偏光干涉实验中出射光强与晶体旋光性之间关系的表达式I—Ao^2cos^2[β-（π/λ）（n1-nr)l]，以及与旋光晶体电光效应之间关系的表达式I—Ao^2cos^2[β-（π/λ）（n1-nr)l (π/λ）（n2-n1)l]。根据这些表达式给出的关系，将典型的旋光晶体La3Ga5SiO14制作成了电光Q开关，像那些用无旋光性晶体制作的Q开关一样工作良好。在中等功率输出的激光器中，La3Ga5SiO14晶体电光Q开关有可能取代氘化磷酸二氢钾(DKDP)晶体电光Q开关。     

光控液晶光子晶体微腔全光开关

设计了一种缺陷模迁移光子晶体微腔全光开关. 两条二维三角晶格空气孔光子晶体波导由一个光子晶体微腔连接, 在微腔的点缺陷中填充掺有少量偶氮聚合物的苯乙炔类液晶. 通过调节控制光的偏振态, 使偶氮聚合物发生顺-反异构化反应, 带动液晶分子重新取向, 从而改变光子晶体微腔的谐振波长, 进而实现光的通过与截止. 运用时域有限差分法和平面波展开法分析 了二维光控液晶光子晶体微腔全光开关的光学特性. 数值计算结果表明: 对于1.55 μ通信波段通过外界偏振光控制所填充的向列相液晶 的折射率可以实现对光波的导通与截止. 分析结果显示, 此开关具有阈值低, 消光比较大, 体积小等优点. 关键词： 二维光子晶体微腔 波导 时域有限差分(FDTD) 液晶