纤维光学 光纤器件

TN2532006054334一种新型光纤准直器的研究=Study on a newtype of fibercolli mator[刊,中]/杨群(安徽大学安徽省信息材料与器件重点实验室.安徽,合肥(230039)),易佑民…//安徽大学学报(自然科学版).—2006,30(2).—59-63研究用球对称梯度折射率微球透镜制作光纤耦合用准直器的可能。通过理论计算证明了在适当的技术参数下,用球对称梯度折射率微球透镜制作的光纤准直器有望达到较高的耦合效率;试用实验室制备的梯度折射率聚合物微球透镜制作了这种新型准直器,测试了它的光学性能。图5表4参6(杨妹清)TN2532006054335光纤传感器的分类及其…     

介质微球超分辨成像薄膜

针对现有基于微球的超分辨成像系统中液体浸没方式的不稳定性和繁琐性,提出采用介质层来替代液体层,制成含有单层密排微球的薄膜.研究折射率较低的二氧化硅微球和折射率较高的钛酸钡微球浸没在三种不同液体中时的成像特性,设计并制备了一种由单层密排的钛酸钡微球和聚二甲基硅氧烷(PDMS)软膜构成的薄膜,并开展了相应的超分辨成像实验.结果表明:当液体折射率在1.33~1.548之间时,二氧化硅微球只有在半浸没时才能分辨出小于衍射极限的样品特征,而钛酸钡微球则需要全浸没才能实现超分辨成像.在600nm中心波长的照明下,利用该薄膜可以清晰地分辨出周期为278nm,占空比为1:1的硅结构光栅.     

基于环形反射面的全光纤法-珀干涉式折射率传感器

通过在单模光纤后依次熔接一段大芯径空芯光纤和一段小芯径空芯光纤,制作了一种由小芯径空芯光纤形成环形反射面的全光纤法-珀腔。由于这种环形反射面结构的中间通孔适合气体或低粘度液体进出,因此可将其应用于气体或低粘度液体的折射率测量。分析了这种结构形成光纤法-珀腔的机理,并实验研究了这种基于环形反射面的干涉式折射率传感器,得到了这种传感器用于折射率测量时的分辨率约为1.652×10-6。可以预见这种具有环形反射面的法-珀干涉式折射率传感器在有毒、易燃、易爆的气体以及低粘度液体的折射率或含量检测中具有极大的潜在应用价值。     

聚焦光场俘获微球的FDTD分析

基于动量守恒原理,采用2维时域有限差分方法(2D FDTD)建立了激光场对微米量级微球的作用力模型,讨论了入射高斯光场的波长、束腰半径、微球的折射率和半径等对聚焦光场俘获力的影响.结果表明：位于聚焦光场中特定位置的微球可被俘获,当离轴距离增加,俘获力减小.微球所受到的俘获力与微球的折射率有关,当小于环境折射率时(如汽泡),不能形成俘获,而被推离光场.模拟结果与其他文献中报道的实验结果一致. 关键词： 光镊 俘获力 时域差分有限方法(FDTD) 动量守恒     

微球透镜亚波长显微成像远场特性实验研究

利用低折射率的二氧化硅和高折射率的钛酸钡微球透镜对蓝光刻录光碟的亚波长表面结构进行了显微成像实验,观察了两类微球在空间上与样品表面分离时的成像特性.实验结果表明:在微球透镜与样品表面分离0～6μm的空间范围内,微球透镜对亚波长纳米结构仍具有分辨能力,且放大作用明显.通过实验比较,发现在浸没方式、放大率大小、成像尺度范围...     

聚合物梯度折射率微球透镜的研制

选取高分子单体组合,用悬浮扩散共聚法研制具有球对称梯度折射率(Gradient Refractive Index,GRIN)的微型聚合物球透镜.用剪切干涉法测定微透镜试样的折射率剖面,根据分布曲线的特征调整、优化制备工艺条件,成功获得直径0.3～1.4 mm、透明、在半径的全程范围具有球对称折射率梯度,折射率差ΔN为0.006～0.014的微型聚合物球透镜.     

改进的油浸法测量聚硅氧烷微球的折射率

在传统的油浸法基础上,引入透光率指标来判断粉体与浸液折射率的差异,测量了聚硅氧烷微球粉体的折射率.该方法将传统油浸法的适用范围扩展至超细粉体甚至纳米粉体的折射率测量.     

SiO2��ĭ΢���ܶȾ��ܼ�⼼���о�

根据垂直扫描干涉技术结合样品折射率与密度间的依赖关系,建立了低密度SiO2泡沫微球密度的检测方法,用Lorentz-Lorenz和Gladstone-Dale公式分析了SiO2泡沫微球折射率与密度间的依赖关系。实验结果和测量误差估计表明,利用垂直扫描干涉技术并结合Gladstone-Dale分析方法,可实现对低密度SiO2泡沫微球密度的精密检测,其测量误差好于5%。     

六角形孔径平面微透镜阵列的制作及基本特性研究

采用光刻离子交换工艺制作了六角形孔径平面微透镜阵列.离子交换后的变折射率区域有微小重叠,填充系数可达95%以上.对制作的六角形孔径平面微透镜进行了折射率分布、数值孔径和像差等光学特性测试,得到的六角形孔径平面微透镜阵列光学性能均匀,成像质量较好的结果.该透镜阵列的研制成功为制作高质量高填充系数透镜阵列及模拟生物复眼光学系统奠定了基础.     

梯度折射率球透镜的制备及其光线轨迹测试

自麦克斯韦鱼眼透镜理论模型提出后,长期以来学术界一直以为它只是一种绝对光学仪器,在实践中并没有应用的可能。但通过对麦克斯韦鱼眼微球透镜的理论研究表明,在一定条件下,它具有良好的成像性能和耦合效率。根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数。并且熔制了含Li+硅酸盐玻璃和采用槽沉法以及Na+/Li+离子交换法制备直径为0.3—3.0mm的梯度折射率球透镜。通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,并研究了光线通过梯度折射率球透镜的轨迹。研究结果表明:在590℃,离子扩散系数为3.07×10-6mm2/s;所制备的梯度折射率球透镜的折射率分布是抛物线分布,并且和理论分析相吻合;梯度折射率球透镜的光线轨迹满足椭圆方程。     

Photonic Jet by a Near‐Unity‐Refractive‐Index Sphere on a Dielectric Substrate with High Index Contrast

Photonic jets are normally generated in transmission mode and are represented as a spatially localized high‐intensity region on the shadow side of a particle‐lens, with a background to medium refractive index contrast of 1.3–1.7 while illuminated by a plane wave. Here, a photonic jet is discovered in the opposing plane wave propagation direction and lies in the area in the upper boundary of a near‐unity refractive index sphere on a high refractive index dielectric substrate. The redistribution of the power flow is inhibited during the reflected wave passing the near‐unity refractive index sphere. This has led to a unique effect on the focus position and shape of the produced photonic jet in reflection mode which can be maximally maintained near the sphere regardless of the modulation of the refractive index for the dielectric substrate material.     

负折射率材料用于表面波传感的特性分析

利用严格电磁理论分析了负折射材料界面上激励表面波的相关特性,证明两种偏振入射都能在负折射材料与正折射材料界面上激发表面波,并推导出了相应表面波的传播波矢和激发条件.针对负折射材料在表面波传感方面的应用,对膜厚选择,偏振态,测量范围,线性度等性能参量进行了具体分析,与传统的金属表面等离子波传感器相比,使用负折射材料在灵敏度相当的情况下,能有效提高线性度,增大测量范围,提高信噪比.     

基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜

研究基于蜷曲空间结构的近零折射率声聚焦透镜.根据近零折射率材料的声波方向选择机理,采用蜷曲空间结构为基本单元进行排列,设计具有特定入射与出射界面的几何结构,对透射声波的出射方向进行调控,实现了平面声波与柱面声波的聚焦效应,并深入讨论了透镜内部刚性散射体对声聚焦性能的影响.在此基础上,改变近零折射率透镜的出射界面,可以精确调控声波阵面的形状与方向.该类型透镜具有单一的单元结构、高聚焦性能及高鲁棒性等优点.研究结果为设计新型近零折射率声聚焦透镜提供了理论指导与实验参考,同时也为研究声波阵面的调控提供了新思路.     

Characteristics of photonic nanojets from two-layer dielectric hemisphere

The properties of the photonic nanojet generated by a two-layer dielectric microsphere are studied. Simulation results indicate that this novel structure can generate a photonic nanojet outside its volume when the refractive index contrast relative to the background medium is higher than 2:1 in the condition of plane wave incidence. When the refractive index is smaller than 2, we show that an ultralong nanojet generated by the two-layer hemisphere has an extension of 28.2 wavelengths, and compared with the homogeneous dielectric hemisphere, it has superior performance in jet length and focal distance. Its dependence on the configuration and refractive index is investigated numerically. According to the simulation of the two-layer dielectric microsphere, a photonic nanojet with a full width at half maximum(FWHM) less than 1/2 wavelength is obtained and the tunable behaviors of the photonic nanojet are demonstrated by changing the reflective indices of the material or radius contrast ratio.     

电光材料调制误差对平行光束干涉投影的影响

为研究电光材料调制误差对干涉条纹质量的影响,建立了电光晶体对干涉条纹的成像模型,分析了晶体折射率、平面度与波前调制的关系及其非理想情况下的条纹成像特征。实验表明,晶体折射率的畸变会使干涉条纹变形,折射率离散化阶数直接造成投影条纹的高次谐波成分,甚至使投影条纹严重失真;在折射率线性增长的情况下,晶体平面度在0.1 μm的范围内也会引起干涉条纹畸变。     

高功率激光器窗口三维温度场分析及其热透镜研究

对高功率激光器输出耦合镜的受热情况进行了分析,在实际工作模型下 设定了圆柱坐标下的热传导方程边界条件。对高功率激光器输出耦合镜所处的物理状态进行了符合实际情况的简化,求得了热传导方程的解析解。对GaAs窗口材料分析了高功率激光器输出耦合镜内部温度分布,在考虑了材料折射率与线膨胀系数随温度变化的因素后,计算了等效光程变化及其引起的热透镜效应。     

基于传输矩阵法讨论光疏介质表面的全反射

探究了光在光密介质与超薄光疏介质界面处的全反射,通过在光密介质中嵌入一光疏介质薄层,利用传输矩阵法,定量地分析了入射角度以及光疏介质的厚度对反射率的影响.数值模拟结果表明,当光疏介质的厚度小于约一个波长时,即使入射角大于全反射的临界角,反射率也不一定会达到1,也就是说,光学隧道效应将会出现.     

聚合物自写入光波导的时域有限差分模拟

利用时域有限差分方法,对非线性光学聚合物SU-8环氧树脂在激光作用下,其折射率会升高的过程进行了数值模拟与分析,得到SU-8薄膜与激光作用一定时间之后,其内部折射率的分布。分别对表面是平面及表面带有微透镜的SU-8薄膜进行了模拟。结果表明,利用折射率升高引起的自聚焦效应,可以在SU-8薄膜内自写入波导;写入的波导以自聚焦焦点为分界点,分为锥形波导和柱形波导。写入的波导长度随着与激光作用时间的增加而增长;在与激光相同的作用时间里,表面带有微透镜的SU-8薄膜,与表面是平面的SU-8薄膜相比,锥形波导的旁瓣更收敛,写入的波导长度更长;在微透镜底面半径保持不变以及曝光时间一定时,微透镜冠高与底面半径比例为0.08时比比例为0.24时写入的波导长度要长12.2%,其中锥形波导部分要长19.2%。     

小入射角条件下气动光学成像偏移

针对超声速飞行器在大气中飞行时由于气动光学效应产生的成像偏移,推导了光线偏折角和流场折射率梯度之间的关系,给出了小入射角情况下,离散折射率场光线偏折角的一种计算方法;利用不同流场的计算流体力学数据计算出对应的折射率场;使用光线追迹法得到光线通过不同流场后的偏折角和传播路径上的折射率梯度分布。仿真结果表明,新的偏折角计算方法所得结果在入射角小于30°时与Runge-Kutta和Snell光线追迹法具有很好的一致性;同一高度下小入射角时,光线的偏折角并不随着飞行速度的增加而增加,而是基本保持稳定;光线通过流场的偏折是正负折射率梯度区域共同作用的结果,负的折射率梯度区域可以减少光线偏折,起到部分"校正"作用。     

A desktop X‐ray monochromator for synchrotron radiation based on refraction in mosaic prism lenses

Focusing planar refractive mosaic lenses based on triangular prism microstructures have been used as an alternative approach for wide‐bandpass monochromatization of high‐energy X‐rays. The strong energy dependence of the refractive index of the lens material leads to an analogous energy dependence of the focal length of the lens. The refractive mosaic lens, in comparison with the refractive lens of continuous parabolic profile, is characterized by a higher aperture because of reduced passive material. In combination with a well defined pinhole aperture in the focal plane, the transmittance of photons of an appropriate energy can be relatively high and photons of deviating energy can be efficiently suppressed. The photon energy can be tuned by translating the pinhole along the optical axis, and the bandwidth changed by selecting appropriate pinhole aperture and beam stop. This method of monochromatization was realised at the ANKA FLUO beamline using a mosaic lens together with a 20 µm pinhole and beam stop. An energy resolution of 2.0% at 16 keV has been achieved.