利用强度周期性变化的光信号测量光速与介质的折射率

介绍了一种利用强度周期性变化的光信号来测量光速与介质折射率的方法,可以精确测量出光传播距离改变cm数量级时光传播时间的改变.如果在光路中放入介质,用这种方法可以很精确地测量出由此引入的光程差,并给出了一个测量介质折射率的新方法.     

用于实现散射介质中时间反演的数字相位共轭的相干性

抑制散射介质对光的散射,调控光在散射介质中的传输,是光通信、生物光子学、光镊等领域的重要课题.设计并实现了基于宽谱光源和数字相位共轭的可调控光在散射介质中传输的时间反演实验系统.实验获取了不同相干长度下物光和参考光束之间的光程差与干涉图样、相位图及时间反演信号之间的关系,分析了光源相干性对调控光在散射介质中传输的影响.实验结果表明,基于宽谱光源的相干特性和数字相位共轭技术,通过调节光程差能选择性获取同一散射角度及相同传输路径的光束的相对相位,再利用空间光调制器对参考光束进行调控,实现光束的反向传播,从而选择性实现对同一散射角度及相同传输路径的光的时间反演.     

光程在光学教学中的作用

从光在单轴晶体中的传播方向引出等光程问题，为求薄膜干涉光程差、棱镜折射率等开拓了一种新思路．     

蔗糖溶液折射率与浓度关系的理论和实验探究

光在介质中的传播遵循费马原理.在均匀介质中光沿直线传播,非均匀介质中,光的传播轨迹比较复杂.本文以蔗糖溶液为研究对象,设计了光在非均匀介质中传播实验,建立了相关模型,理论分析了溶液折射率随深度(浓度)变化的关系.进行了数据拟合,得出溶液折射率随液体深度变化的表达式.     

电磁诱导透明介质中探测场量子噪声特性的实验研究

利用平衡零拍探测测量电磁诱导透明(EIT)介质中探测场的正交振幅和正交相位噪声谱。在平衡零拍探测系统中通过调节压电陶瓷来改变本振光的光程从而改变本振光与探测光的相对相位,进而测量不同相位对应的探测光的噪声分量。实验中电磁诱导透明介质中探测光与耦合光耦合导致探测光噪声的增大,发现在耦合光不同失谐下对探测光不同正交分量引入的额外噪声是不同的,同时得到了探测光噪声与耦合光功率及分析频率的关系。     

改型Wollaston棱镜的光程差及其特性分析

简述了改型Wollaston棱镜的偏光结构和分光机理;应用波法线追迹法分析了光在棱镜中的传播规律与波矢轨迹;推导出了任意入射面内、以任意角入射时光在棱镜中的传播方向及出射点坐标;给出了改型Wollaston棱镜中o光和e光光程差的理论表达公式;采用计算机模拟,给出了光程差随入射角、入射面与棱镜主截面的夹角、棱镜结构角及波长的变化曲线,并对其变化特性进行了深入的分析. 该研究对偏光棱镜的理论研究具有普遍的指导意义,为偏振分光器件及干涉成像光谱仪的研制和应用提供了重要的理论依据和实践指导. 关键词： 改型Wollaston棱镜 波法线追迹法 光程差     

基于组合Wollaston棱镜成像光谱仪的视场扩大原理分析

论述了视场扩大型成像光谱仪的核心部件——组合Wollaston棱镜的结构和分光机理;应用波法线追迹法分析了光在任意方位入射面内,以任意角入射时组合Wollaston棱镜中的波矢传播规律;推导出了光在棱镜中的传播方向及出射点坐标;给出了传播过程中e光和o光之间光程差的理论表达式;采用计算机模拟,给出了光程差随入射角和入射面方位角的变化曲线;在此基础上对组合Wollaston棱镜扩大光谱仪视场的原理进行了深入分析和讨论.上述研究对偏振干涉成像光谱技术的理论研究与技术创新,对自行设计的稳态大视场偏振干涉成像光谱 关键词： Wollaston棱镜 偏振干涉成像光谱仪 波法线追迹法 视场扩大原理     

一种聚焦的光学纤维透镜

在本世纪六十年代末期,国际上出现了一种聚焦的光学纤维[1、2],命名为自聚焦纤维(Selfoc),它和普通的光学纤维结构不同,没有外套层,它的折射率分布自轴沿半径方向逐渐变小,所以它的传光原理也不是光的全反射.这种纤维的传光效率高,能够聚光、成像,类似于光学系统的透镜.透镜是用改变厚度的方法来改变光程,使传播的光线曲折,而自聚焦纤维则是用改变折射率的方法来改变光程,同样使传播的光线曲折(图1),这两种结构不同的光学元件都能使物象之间的对应点达到等光程,所以它们的作用是基本相同的. 一、光线在纤维中的轨迹 自聚焦纤维的折射率分布…     

一种用激光干涉测量光波波长的新方法

提出了一种利用激光干涉仪测量光波波长的方法。通过改变在光的传播路径上垂直放置的透明玻璃与光传播方向的角度,使相干光的光程差发生变化;利用干涉条纹与转过角度、透明玻璃厚度之间的关系,通过激光干涉实验能准确测量出光波的波长。     

基于微梯形弹光晶体的大光程差PEM研究

针对目前基于弹光调制器(photoelastic modulator,PEM)的傅里叶变换光谱测量技术(PEM-FTS)的光谱分辨率低,并且PEM调制光程差有限、多次反射对入射光斑大小要求高且光能利用率低等缺点。提出一种基于微梯形八角结构弹光晶体的大光程差PEM方法。通过改进弹光晶体结构,使其为微梯形八角结构,两个通光面略微成一定夹角,该结构PEM不仅可以有效提高PEM调制的最大光程差,而且对入射光斑要求较小。理论推导分析了该PEM的最大调制光程差,并推导得出任意角、任意位置入射时PEM的最大调制光程差公式;通过多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics 4.3a对PEM的振动模态和应力分布进行分析;结合PEM的最大调制光程差和光能利用率,分析了寻找最佳入射角的方法。设计加工该PEM,其中弹光晶体选用硒化锌晶体,压电晶体选用压电石英晶体。采用波长为632.8 nm的氦氖激光进行实验分析,实验结果显示,在相同驱动电压下,该PEM的最大调制光程差是普通PEM的19.25倍,与理论仿真的相对误差为1.3%。     

铯蒸汽中的光存储现象的研究

光存储(light storage)现象在最近一段时间内受到了越来越多的关注.由于光子作为信息的载体有着天然的优越性,例如,传播速度快,信息量大等.所以各国科学家都在不断地寻找各种方法去操控光子.这其中电磁感应透明现象(EIT)的发现给我们提供了一个新的方法.电磁感应现象是指当两束相干光(通常被称为耦合光和探测光)进入到共振介质中时,由于量子相干效应使探测光可以在其中无吸收地传播.更引人瞩目的是与此伴随着介质表现出很强的群速度色散性质(如图1).我们可以利用这个性质来改变光脉冲在介质中的传播的群速度,最终把光脉冲存储下来.这在未来的全光通信和量子信息领域有着重要的意义.     

一种新型密集波分复用滤波器的调谐特性分析

研究了一种新型模拟双折射结构DWDM滤波器的中心频率和带宽的可调谐特性.研究表明：当给定满足一定平坦化要求的光谱透射率所需的各模拟波片中偏振旋转器的旋转角时,通过模拟波片中楔形介质对的相对位移来调节光在各模拟波片中的光程差,同时保持光程差仍满足特定的比例关系,可实现中心频率及带宽的调谐.当光在各模拟波片中的光程差变化较小时,可实现中心频率的调谐,此时带宽的改变很小,可忽略不计；随着光程差变化的不断增大,带宽的改变则不能忽略.     

基于空芯光纤的集成式全光纤法-珀干涉式湿度传感器

利用空芯光纤制作的法布里-珀罗(Fabry-Pérot,F-P)干涉传感器具有较低的温度敏感性,由于传感器干涉光光程差与空芯光纤制作的F-P干涉腔腔内介质折射率有直接依赖关系,提出在空芯F-P干涉传感器的腔内填充一种具有较强吸水性的新型纳米复合水凝胶从而构成一种温度低敏感的微型湿度计。当水凝胶通过吸收空气中的水蒸汽而使自身的折射率发生变化时,就会导致F-P腔干涉光的光程差发生变化,通过检测这一光程差的变化就可实现对环境相对湿度的测量。实验结果表明,填充自制的水凝胶,在38%～98%的相对湿度变化范围内,传感器的光程差从608.7180μm变化到了604.0488μm,在水凝胶折射率变化范围内,其光程差与相对湿度的灵敏度为77.82nm/(1%)。     

光脉冲在激光放大介质中的非线性传播

 在考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应和群速度色散以及活性粒子的增益分布后，导出了光脉冲在激光放大介质中传播的基本方程。并在光脉冲中心频率与介质增益峰值频率时重合时，对皮秒超高斯光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播的脉冲形状进行了分析讨论。     

二维梯度折射率光波导中线光畸形波的传播控制

非均匀非线性波导中光脉冲的传播由(2+1)维变系数非线性薛定谔方程描述。采用相似变换方法求解了(2+1)维变系数非线性薛定谔方程的精确畸形波解,并讨论了带有外势项的非线性薛定谔方程控制的线光畸形波在波导放大器中的传播问题。给出了操控线光学畸形波解传播的控制条件,发现线光畸形波的特性,如振幅和位置等,在非线性光学介质中是可以控制的。在可控参数条件下,讨论了可控光畸形波在非线性介质中的传播行为,包括延迟激发、抑制和保持。研究结果在理论和实际应用上都具有重要意义。     

高斯光脉冲在非线性增益介质中的孤子特性

本文从理论上分析了高斯光脉冲在非线性增益介质中的传播特性,从而解释高斯光脉冲的压缩及展宽和形成光孤子的机理。用计算机模拟了不同参数的高斯光脉冲在非线性增益介质中的传播过程,并获得了脉宽沿传播方向变化的定量关系。结果表明,以不同能量向增益介质中注入高斯脉冲,有可能产生各阶光孤子,但由于增益的存在,光孤子的传输距离受到限制。     

托马斯·杨、菲涅耳与光的干涉原理--记光学史上的一段佳话

1800年,著名物理学家光的波动学说的奠基人之一,托马斯·杨(Thomas Young,1773～1829)在英国皇家学会上宣读了<关于光和声的实验与研究提纲>的论文,文中指出光与声都是波,光是以太介质中传播的纵振动;不同颜色的光与不同频率的声音是相类似的.     

物质透明性质的分析

本文从经典电磁场理论出发,利用多层垂直入射的方法计算光在理想介质中的传播,进而探讨光在有损介质和金属中的传播情况,分析出电导率是导致上述介质传播光存在差异的重要原因,又从微观角度探究影响电导率的因素,得出文章结论.     

半波损失和薄膜干涉问题的讨论——兼评以往此两问题讨论的不足

“一平行介质膜放入另一种介质中,用一束平面单色光波(电磁波)照射,在不超过布儒斯特角的前提下,不论入射角的大小,光在第一表面和第二表面反射过程中,各振动分量的变化恰恰是彼此相反的,且两束反射光波的传播方向相同,波面平行,因而它们的合振动矢量方向也恰恰相反,这相当于加上了附加光程差.在好多《电动力学》、《光学》课本,甚至有的《量子力学》课本上都有这样的结论,有的杂志上也刊登有关文章作过论证.果真如此吗?不妨作一具体分析. 我们从与之有密切联系的半波损失问题开始分析. 半波损失 我们知道.对千波动方程分别为的两束初始位相…     

光在非均匀介质中传播规律的演示

光在介质中的传播规律遵循费马原理,如：在均匀介质中,光沿直线传播．在非均匀介质中,光的传播轨迹比较复杂,与非均匀介质的状态有密切关系．尽管海市蜃楼和沙漠幻影是大自然中能够看到的光在非均匀介质中的传播现象,但只有在一定条件下才能出现,不是随时可以看到的．为了能在光学教学中让学生能够看到光在非均匀介质中的传播,本文利用白糖溶液和水之间扩散形成的浓度非均匀区域,实现了光线的非直线传播．通过光线实际传播的路径,计算了非均匀区域液体折射率的相对变化．这一演示实验取材简单,容易实现,对学生思维训练具有一定的借鉴意义．