硅光子晶体TE模式光下路分束器设计

设计了基于自准直效应的硅光子晶体TE模式13和12光下路分束器。13光下路分束器由4个分束镜组成,而12下路分束器由3个分束镜和1个反射镜组成。利用多光束干涉原理推导出光下路分束器各个出口的透射谱理论公式。通过选择合适的分束镜,可以得到不同分束比例的光下路分束器。对于13光下路分束器,设计了1∶1∶1和1∶2∶3两种分束比例;对于12光下路分束器,设计了1∶1和1∶2两种分束比例。再利用时域有限差分软件数值模拟了透射谱,其结果与理论设计一致。当下路波长为1550 nm时,13和12两种光下路分束器的大小均约为10 m 10 m,自由光谱区为36 nm,覆盖了整个光通信C波段。     

外加电场调制二维六角位相阵列光分束器的研究

本文建立了外加电场调制二维六角位相阵列光分束器的倒格矢理论模型, 利用数值模拟方法开展了阵列光分束器的理论研究, 对可调位相差阵列光分束器进行了分析, 得到了不同分数泰伯距离以及外加电场条件下的光强分布图. 实验设计与制备了铌酸锂二维六角位相阵列光分束器, 并对其进行了Talbot衍射光分束实验研究, 当外加电压为0.5 kV(电场为1 kV/mm)时, 观测到了Talbot衍射光分束现象, 随着外加调制电场的增大, 其衍射光分束图像越清晰, 该实验结果和理论研究结果相符.     

一种新颖的表面光波导型原子(或分子)分束器

提出了一种采用二元π位相板与柱面透镜组合而构成表面光波导型原子（或分子）分束器及其Mach-Zehnder干涉仪与X-分束器列阵的新方案，介绍了本方案的物理思想与基本原理，导出了光强分布、强度梯度、分束距离和分束路径的宽度与光学系统参数间的解析关系，并分析和讨论了本方案的潜在应用及其可行性. 研究表明，本方案设计新颖、光路简单，便于与其他元件组合构成具有表面微结构的集成原子（或分子）光学元器件及其全光型原子（或分子）芯片. 关键词： 原子（或分子）光波导 原子（或分子）分束器 原子（或分子）芯片 二元π位相板     

基于U-型载流导体的原子分束器

本文详细地从势场的分布和导引中心的轨迹两个方面分析、讨论了采用U-型载流导体的原子分束器的分束机制.本文提出了利用外加一小横向偏置均匀稳恒磁场来实现可控分束比的新方法,该偏置磁场的大小及方向决定了分束器两输出端的分束比,且在该偏置磁场足够大的情况下,该分束器可以作为原子束开关.通过经典Monte-Carlo数值模拟,本文讨论了U-型载流导体中电流的大小和分束效率的关系以及分束比和偏置磁场的关系,验证了该原子分束器的可行性.而且,本文在数值模拟的基础上讨论了分束过程中的原子束的横向动力学机制及原子束在传播和分束过程中发生的横向绝热压缩(加热)和绝热膨胀(冷却)现象,得到了一些有趣的结果,并给出了简单的理论解释.     

一种激光平行分束器的设计

为满足波面剪切干涉和双细光束干涉曲反射表面非接触精密测量、台阶高度测量以及其他平行分光需要,利用双折射晶体特性,研究并设计了一种单一平板激光平行分束器。当一束激光入射到双折射晶体时,它的2个相互正交的的偏振分量将有不同的折射特性,因此特定晶轴方向和厚度的晶体平行平板可以实现入射光束的平行分束。描述了双折射晶体平行平板的分束原理,推导了分束距离与光轴方向、晶体厚度、入射角的关系,分析了分束距离随主要设计参数的变化规律。采用设计的晶体激光分束器进行了实验测试,验证了分析与实测结果的一致性。     

基于偏振分束组件的同时偏振探测精度分析

偏振分束组件是偏振探测系统的核心组成部分,组件中关键偏振光学元件的加工和装调误差直接影响偏振测量精度。通过分析入射光与组件中偏振光学元件相互作用,推导了组件中部分偏振分束器的最佳分束比,其理论值为78.9/21.1;在假定部分偏振分束器的分束比误差为±2%时,分析了入射光偏振测量误差随入射光偏振角的变化情况,求解了偏振分束组件中1/2波片及1/4波片的安装角度误差对入射光偏振探测精度的影响。理论分析表明,为满足±2%的偏振测量精度需求,部分偏振分束器的分束比误差应控制在±0.5%,1/2波片的安装角度误差应控制在±0.5°。1/4波片的安装角度误差在±2°时,对偏振测量精度的影响可被忽略。     

计算机模拟双层矩形位相光栅的实时变分束特征

双层矩形光栅随入射角的不同可得到不同数目的光束。基于这一现象，通过改变双层光栅的入射角，并对其进行优化就可得到效率高且光强分布均匀的光束。对利用双层矩形相位光栅实时变分束特征制作新型分束器的方法进行了理论探讨，并对2束、3束、4束光分束分别进行了分析。通过计算机模拟，从理论上求出了优化参数，并对结果进行了讨论。理论分析表明， 通过对入射角进行优化可以得到衍射效率高且光强分布均匀的分束器。该研究为制作方便实用、造价低廉的分束器提供了理论基础。     

基于超薄金属薄膜的超宽频太赫兹分束器

提出了一种以聚酯薄膜作为支撑的超薄金属薄膜太赫兹分束器结构,建立了该结构的基于传输矩阵理论的分束模型,分析了不同厚度金属Cr膜和聚酯薄膜对超宽频段太赫兹分束器的反射率、透射率和分束比的影响.理论结果表明,太赫兹分束器的分束性能受金属Cr膜厚度的影响较大,而受聚酯薄膜厚度的影响较小.在此基础上,制备了不同厚度金属Cr膜的太赫兹分束器件,并进行了分束实验,获得了与理论分析一致的实验结果,确定了1∶1分束比下的器件结构参数.     

基于非球面透镜的光分束器设计

 针对目前532 nm波长光的分束技术在光电测控系统（如激光干涉测速）等领域的广泛应用,提出一种光分束器的设计方法,此分束器可将光纤入射的532 nm绿光分成接近等比的多束光（包括一分二、一分三、一分四）。此系统首先用非球面透镜将光纤入射的光束准直,再通过分光片分光后用同样的透镜将光束耦合进光纤,达到了77%的通光效率,附加损耗约1 dB。详细介绍了非球面透镜的设计、分束器的结构、装配及其实验结果,并对实验结果以及研制过程中影响分束器效率的各种因素进行分析。     

具有调制功能的多模干涉型1×3分束器

提出了利用量子约束斯塔克(Stark)效应制作具有调制功能的多模干涉型1×3分束器的设计思想,并详细分析了这种光分束器的工作原理。根据理论计算结果,制作了具有调制功能的多模干涉型1×3分束器。分束器的脊型多模波导长度为275μm,宽度为10μm,波导层采用GaAs/AlGaAs多量子阱结构,厚度约为0.2μm;电极采用共面波导结构。首先用有限差分光束传播法模拟了器件的光波传播特性,然后进行了初步的实验验证。理论模拟和实验结果表明,波长为0.86μm的高斯光束对称入射到多模波导的中心,器件实现了3分束功能;施加3 V的直流偏压,器件的调制深度达90%以上、调制带宽为2 GHz,实现了电吸收调制功能。     

Beam splitter for guided polar molecules with a Y-shaped charged wire

We propose a beam splitter for cold polar molecules in weak-field-seeking states that uses a Y-shaped charged wire half embedded in a substrate and sandwiched by a charged metallic parallel-plate capacitor. We demonstrate our molecular-beam splitter and study its dynamic beam-splitting process for the guided cold molecules by using Monte Carlo simulation. Our study shows that cold polar molecules from a supersonic beam source with a mean velocity of a few hundred meters per second can be split with a fixed 0.5/0.5 splitting ratio, and an adjustable splitting ratio of about 0.03-0.97 can be realized by introducing a small alteration to the scheme.     

A spatial electrostatic beam splitter for polar molecules in weak-field-seeking states

A spatial electrostatic beam splitter composed of six charged poles for polar molecules in weak-field-seeking states is proposed. First, the schematic diagram is given. With the help of finite element software the spatial distribution of the electrical field is calculated. The dynamic process of the loading and splitting polar molecules is simulated using the classical Monte Carlo method. The influences of the longitudinal velocity of the incident molecular beam and the voltages on the loading efficiency are studied. Two output arms of the beam splitter can be cut off at a certain position to adjust the splitting ratio of the molecular beam. Then the influences of the voltages and cutting positions on the splitting ratio are investigated. The results indicate that the splitting ratio can be manipulated conveniently from 0% to 100%.     

Experimental demonstration of a controllable electrostatic molecular beam splitter

We experimentally demonstrate a controllable electrostatic beam splitter for guided ND3 molecules with a single Y-shaped charged wire and a homogeneous bias field generated by a charged metallic parallel-plate capacitor. We study the dependences of the splitting ratio R of the guided ND3 beam and its relative guiding efficiency η on the voltage difference between two output arms of the splitter. The influences of the molecular velocity v and the cutting position L on the splitting ratio R are investigated as well, and the guiding and splitting dynamic processes of cold molecules are simulated. Our study shows that the splitting ratio R of our splitter can be conveniently adjusted from 10% to 90% by changing ΔU from -6 kV to +6 kV, and the simulated results are consistent with our experimental ones.     

Dispersion-based beam splitter in photonic crystals

A novel implementation of a dispersion-based beam splitter in a photonic crystal (PhC) is proposed. The beam splitter consists of two periodic structures: a nonchannel dispersion-guiding region and a splitting structure operating inside the photonic bandgap. The dispersion-guiding PhC structure is used to route the optical wave by exploiting the dispersion properties of the lattice. An arbitrary power ratio between the output beams can be achieved by varying the parameters of the splitting structure. Within the studied range of splitting structures, high output power was observed and verified experimentally.     

Effects of light intensity on reflective ghost imaging

In this letter, we analyze the effects of light intensity find that the brightness of reflective ghost image can on reflective ghost imaging with thermal source. We be changed by modulating the light intensity of the source and the splitting ratio of the beam splitter. The signal-to-noise ratio will be improved by increa.sing the light intensity of the source. More important, we can obtain the reflective ghost image with high image quality by adopting a low light intensity signal beam and a high light intensity reference beam, which is better than the classical optical imaging, because it can reduce the effects of light on the object.     

Polarization Beam Splitter Based on Self-Collimation Effect in Two-Dimensional Photonics Crystal

A photonic crystal polarization beam splitter based on the self-collimation effect is proposed. By means of the plane wave expansion method and the finite-difference time-domain method, we analyse the splitting mechanism in two alternative ways： performing a band gap structure analysis and simulating the field distribution. The results indicate that two beams of different polarizations can be split with an extinction ratio of nearly 20 dB in a wavelength range of POnm. The splitter may have practical applications in integrated photonic circuits.     

分束量可调的等光程平行分束技术

基于厚波片平行分束特性,提出了一种分束量可调的等光程平行分束技术,给出透射式和反射式两种平行分束光路.透射式平行分束光路由厚波片和1/2波片组成,反射式平行分束光路由分束镜、厚波片、1/4波片和反射镜组成.通过旋转厚波片可实现分束量的调节.实验结果和理论值相吻合,验证了该技术的有效性.     

分束量可调的等光程平行分束技术

基于厚波片平行分束特性,提出了一种分束量可调的等光程平行分束技术,给出透射式和反射式两种平行分束光路.透射式平行分束光路由厚波片和1/2波片组成,反射式平行分束光路由分束镜、厚波片、1/4波片和反射镜组成.通过旋转厚波片可实现分束量的调节.实验结果和理论值相吻合,验证了该技术的有效性.     

一种亚波长偏振分波/合波器的研制

针对传统偏振分束器窄波段、窄角度范围的不足,研制了一种在宽波段宽角度范围内具有180°分光功能的偏振分束器/耦合器。该器件基于线栅偏振器和亚波长光栅结构原理设计,利用半导体工艺的刻蚀技术制作。利用一维金属线栅对入射电磁波的偏振响应和亚波长光栅仅存在零级衍射的特性,实现了较宽的通带宽度与可接受角度范围、极大的分光角度、高消光比和低插入损耗。实验测得透射、反射消光比均大于20 dB,插入损耗小于0.5dB。通过自行搭建的微结构测试平台,测量了p、s光的透射率、反射率随入射角度变化的曲线,和严格耦合波理论模拟结果符合。深入分析了制作中的过刻蚀对性能产生的影响。