空间相位调制对强非局域空间光孤子的影响

利用空间相位调制技术和数值分析的方法，讨论了高斯光束在强非局域非线性平板波导中的传输问题，发现只要介质的响应具有对称性,光束就会有相同的演化规律，可控的空间相位调制参数不仅能让光束自偏转还能实现分束，其全新特性在全光开关及分光器上有潜在的应用价值. 关键词： 强非局域空间光孤子 空间相位调制 光偏转 光开关     

空间相位调制对光伏孤子传播的影响

利用空间相位调制技术控制高斯光束在光伏晶体中的传播.数值分析结果表明，适当地选择各调制参数，可以使光束以类孤子的形式传播，或使光束发生自偏转、分束、发散.还进一步就中心光强、半高全宽的大小对相位调制的影响作了定性的分析. 关键词： 空间光学孤子 空间相位调制 光开关 光偏转 光分束     

非局域克尔介质中空间光孤子的相互作用

研究了强非局域克尔介质中光束的演化规律，通过相位分析得到了空间孤子相互作用所满足 的非局域非线性薛定谔方程的简化近似模型，并获得了双光束传输的解析解.结果表明在传 输过程中相互作用的高斯光束的相位决定于它们的输入总功率.以振幅一强一弱共同传输的 高斯光束为例进行了具体研究，得到了强光和弱光的解析式，相位分析显示弱光在相当短的 传输距离之内能产生大的相移，可以通过对强光能量的调控来实现对弱光的相位调制. 关键词： 非局域克尔介质 空间光孤子 孤子相互作用 相位调制     

基于强非局域空间光孤子特性的光子开关和光子逻辑门

利用(1+1)维Snyder-Mitchell模型讨论了由强非局域介质构成的平面介质波导中同频率和同极化的双光束和三光束同向共同传输的相互作用过程，得到了任意斜入射双光束和三光束相互作用的精确解析解.强非局域空间光孤子的相互作用过程是其特殊情况.基于强非局域空间光孤子的相互作用原理， 提出了实现光子开关、光子“同”(XNOR)和“或非”(NOR)逻辑的新理论方案，并讨论这些基本光子信息处理器件的优化设计问题. 关键词： 强非局域非线性介质 空间光孤子的相互作用 光子开关和光子逻辑     

强非局域光晶格中空间孤子的脉动传播

根据强非局域结构中空间孤子的演化方程——非局域非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法,对一维强非局域光晶格结构中空间孤子的脉动传播进行数值研究.分析了孤子的初始光束能量、非局域程度、光晶格调制强度、光晶格周期以及线性折射率的纵向调制率与空间孤子的脉动传播周期之间的关系,并对影响脉动传播的内在物理机制进行了讨论.同时,还研究了在线性折射率纵向调制情况下强非局域光晶格结构中空间孤子传输的开关行为. 关键词： 非局域非线性薛定谔方程 光晶格 空间孤子 光开关     

高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的演化

研究了高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的演化,结果表明,在不同的外加调制电场作用下高斯光束的光场分布会随着外电场变化而被调制。重点研究了同相位和反相位以及相位差为π/2的高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的相互作用,在外加空间分布线性增加电场作用下出现了许多新的实用特性,通过调整外加电场分布,可以让两同相位相干光靠得更近而不发生融合,也可以让两靠得很近的反相位光束可控偏转,还可以控制相位差为π/2的两相干光束进行能量转移。这种连续变化的电场可以用阶梯分布的电场替代,为工程实现提供了可能。     

受激旋转拉曼散射效应对基频光光束质量的影响

 采用瞬态受激旋转拉曼散射(SRRS)和空间相位扰动模型，定量分析了泵浦光强度和脉冲宽度对基频光在空气长程传输过程中产生的SRRS效应的阈值距离和转换效率的影响，讨论了泵浦光空间相位畸变对长程传输后的基频光光束质量的影响。研究结果表明：SRRS效应的阈值距离随着泵浦光强度和脉宽的增大而变短；空间相位畸变对斯托克斯光和泵浦光的光强分布存在一定影响，对斯托克斯光相位分布的影响比对泵浦光相位的影响大；SRRS效应的存在将导致基频光光束质量明显变差，对谐波转换效率产生明显影响。     

幂指数相位涡旋光束用于微粒操控

实验验证了一种利用幂指数相位涡旋光束(PEPV)操控微粒的方法。该方法基于幂指数相位涡旋光束理论,产生不同拓扑荷数与方位角幂指数大于1的涡旋光场的相位全息图,并将该全息片经计算机输入到空间光调制器(SLM)上用于调制入射激光光束。利用透镜对被调制光束进行傅里叶变换,利用光阑在频域对衍射光斑进行筛选和过滤,并利用倒置高倍光学显微镜将光束成像于载物台样品上。利用该幂指数相位涡旋光束对微米级粒子实现了定向光学输运。研究结果表明,该光束在粒子的定向输送与收集方面有独特的功能,将进一步拓展光学涡旋光束的实际应用范围。     

基于全息聚焦机理空间光孤子的相互作用势函数

利用变分法讨论了反向传输的基于全息聚焦机理空间光孤子的相互作用,导出了相干和非相 干相互作用的势函数.当孤子间的相对相位不随传输距离变化或相对相位对传输距离的偏导 数与孤子间距无关时,相干和非相干相互作用势函数都与孤子间的相对相位无关,出现孤子间 反常相互作用,这正好是近期文献的结果. 关键词： 空间光孤子 相互作用 变分原理     

(1+2)维强非局域空间光孤子的相互作用

强非局域空间光孤子是指满足强非局域条件的空间孤子.在Snyder和Mitchell工作的基础上，获得了不共面对称斜入射(1+2)维强非局域空间光孤子对相互作用问题的精确解析解.结果表明，光束初始中心距离在大范围尺度内变化时，双孤子的演化都能形成类似DNA结构的稳定缠绕，这种稳定缠绕的结构与双孤子的初始相位差无关；光束中心在横截面上的投影轨迹一般是一个斜椭圆，通过改变两光束的初始中心距离和倾斜度可以控制该椭圆轨迹的变化.指出了利用(1+2)维强非局域空间光孤子的相互作用特性实现平面全光开关和全光互联的潜在可能性. 关键词： (1+2)维非局域非线性介质 空间光孤子的相互作用 全光开关 全光互联     

Modulation instability of quasi-plane-wave optical beams in biased photorefractive-photovoltaic crystals

We investigate the modulation instability of quasi-plane-wave optical beams in biased photorefractive－photovoltaic crystals by globally treating the space-charge field. The modulation instability growth rate is obtained, which depends on the external bias field, on the bulk photovoltaic effect, and on the ratio of the optical beam's intensity to that of the dark irradiance. Our analysis indicates that this modulation instability growth rate is identical to the modulation instability growth rate studied previously in biased photorefractive－nonphotovoltaic crystals when the bulk photovoltaic effect is negligible for shorted circuits, and predicts the modulation instability growth rate in open- and closed-circuit photorefractive－photovoltaic crystals when the external bias field is absent.     

强非局域空间光孤子大相移的理论研究以及应用方案设计

本文发展了郭旗等人的唯像理论,发现在铅玻璃中,孤子随着本身功率或者抽运光孤子功率几十个毫瓦的变化,就会出现π的附加相移.基于抽运光孤子功率对弱信号光孤子相位有着高调制灵敏度的结论,提出了一种较可行的光开关实现方案. 关键词： 强非局域 空间光孤子 大相移     

Ground-to-Satellite Optical Communication Link Performance with Spatial Diversity in Weak Atmospheric Turbulence

Abstract

In this article, performance improvement of a free-space optical communication link with spatial diversity is evaluated for coherent (sub-carrier BPSK and sub-carrier QPSK) and non-coherent (OOK and Q-PPM) modulation schemes in an atmospheric turbulence fading channel. Based on Kolmogorov's theory, the link performance characterized by the signal-to-noise ratio or bit error rate is evaluated for both modulation schemes. It is observed that there is performance improvement with the increase in the order of transmit diversity for all the modulation schemes. Sub-carrier BPSK modulation outperforms the other modulation schemes in terms of the minimum signal-to-noise ratio requirement for a given bit error rate. Also, the effect of correlation among different transmitting antenna beams on the link performance is analyzed.     

无衍射特殊光束的产生与三维表征

无衍射光束(如贝塞尔光束、艾里光束)因具有无衍射、自愈合的特性, 在很多领域都有广泛的应用. 本文提出使用纯相位型空间光调制器对光场的复振幅进行调控, 从而可以产生多种复杂模式的无衍射光束, 如强度可独立调控的多个零阶贝塞尔光束, 两个高阶贝塞尔光束干涉生成的花瓣状无衍射光束, 具有多个主瓣的加速光束等特殊的无衍射光束. 通过在待测焦场附近放置一个平面反射镜, 使其沿光轴快速扫描光场, 并由数字相机同步拍摄反射回来的一系列二维光场强度分布信息, 可实现对无衍射光束三维光场强度分布的快速测量和表征. 本实验方法和技术可以快速产生各种复杂的特殊光场并获得其精确的三维可视化重建效果, 在光学显微、光学俘获、光学微加工等领域有潜在的应用价值.     

4pi聚焦系统中振幅和相位调制的径向偏振涡旋光束聚焦特性的研究

基于Richards-Wolf矢量衍射积分公式, 研究了径向偏振涡旋光束在振幅和相位调制下的4pi聚焦特性.振幅调制是通过振幅滤波实现, 即改变入射光束起始积分值达到调节,相位调制是通过添加相位延迟角δ 的液晶相位延迟器来改变入射光束的偏振态.模拟结果显示,随着振幅的减小, 4pi聚焦系统焦点附近的光轴上呈现出多光球结构; 而相位调制对焦点附近的光强分布产生拉伸作用, 即调节入射光束的拓扑核m和相位延迟器的延迟角δ,可以得到特殊的光强分布. 随着相位δ增大, m=0产生的多光球结构慢慢向光链结构转变,最终变成暗通道;而m=1产生的光链结构慢慢变成光球结构; m=2产生的暗通道变成光球和光链叠加的结构, 这种特殊聚焦光束在光学微操纵领域具有潜在的应用价值. 关键词： 物理光学 偏振 光链 4pi聚焦系统     

光致异构聚合物中相互作用光学空间孤子对的垂直光调控

采用数值法研究了在具有光致异构非线性的聚合物中平行传播的光学空间孤子对(信号光)被另一束垂直入射光调控的情况.调节调控光和信号光的初始相位差、调控光入射位置等可以使信号光孤子产生合成、分开等现象，对此给出了物理解释.这种相互作用的空间光孤子被垂直光调控的现象可望应用于光合成、光互联、光波导等方面. 关键词： 光学空间孤子对 相互作用 垂直光调控 光致异构     

基于光学全息的任意矢量光的生成方法

基于光学全息的角度复用特性, 根据空间光调制器对光场的相位和振幅调制原理, 通过加载产生任意矢量光所需要的相位分布, 设计了一种生成任意矢量光的方法. 该方法首先利用光学全息技术记录空间光调制器加载的相位, 从而制作一个全息光栅; 再现过程中, 两束具有相同入射角度的参考光照射全息光栅, 使得两束再现光相干叠加, 进而获得可调控的任意矢量光. 该方法能够避免复杂偏振态的出现, 并且具有生成光路简单、方便操作、生成矢量光的偏振纯度高等优势. 通过计算机模拟生成了任意矢量光, 获得了很好的效果.     

Nonlinear All-Optical Switching Device by Using the Spatial Soliton Collision

We propose a new nonlinear all-optical switching device by using the spatial solitons collision. This is 1 × N switching device controlled by two control beams. The numerical results show that this device could really function as a 1 × N all-optical switching device. This device is a potential key component in the application of optical signal processing and optical computing systems.