光的偏振与色散

O436.3 2004010009 一种新型偏振分光棱镜的设计和应用=Design on a novelpolarization beam splitting prism and its applications[刊,中]/张晟(华中科技大学光电子系.湖北,武汉(430074)),黄德修…∥光电工程.—2003.30(1)—46-49 设计了一种新型的偏振分光棱镜结构,实现了将偏振态相互垂直的光以不同的角度输入后台为一束的功能,尤其能与双光纤准直器配合使用。通过计算机说明     

染料激光腔内双扩束棱镜系统的特性

本文推导了双扩束棱镜系统的角色散公式,从理论上证明了一个不带标准具的、由双棱镜扩束系统组成的调谐腔,能够达到GHz量级(～10~(-2)(?))的窄带可调谐激光,且经实验验证获得了小于4GHz的激光输出,为采用多棱镜系统以获得小于1GHz的窄带激光提供了理论依据.此外,还分析了这种系统具有反射损耗小、偏振运转和调整容易等优点,表明双(多)棱镜扩束系统是一种比较理想的光扩束、滤波、调谐多功能的光学元件.     

与偏振无关的1×4光开关

提出了一种基于折射棱镜与偏振无关的 1×4 光开关的设计及应用,主要介绍了该器件的结构、原理及误差分析,该器件采用一个单光纤准直器和两个双光纤准直器对光路进行耦合,并利用继电器带动折射棱镜灵活切换光路。该器件主要用于光网络系统之间的互联和光网络的保护、备份上,实验结果表明具有体积小、插损低、可靠性好等特点。     

板条固体激光器用新型棱镜腔的偏振特性

从对正三棱锥和其它偏振元件的分析出发，对板条固体激光器用两类新型棱镜腔，即共轴复式全内反射棱镜－半反／全反阴阳镜腔和复式全内反射棱镜－正三棱锥－阴阳镜折迭腔的偏振特性作了详细的理论和实验研究。     

双LD调制宽光束准直法

在激光准直技术中,减少光束漂移、降低大气扰动对光束的影响尤为重要。本文介绍一种双半导体激光器（ＬＤ）交替调制宽光束准直方法。它用棱镜的两反射面将光束分成对称的两部分,对棱镜的棱线形成的光束分界线作为准直基准。与传统的Ｈｅ－Ｎｅ激光细光束准直法相比,这种方法受大气扰动的影响小,光束漂移小,准直基线的稳定性好。     

双旋光双反射结构的温度-辐射自稳定性原理和实验研究

推导了双旋光双反射结构的反射光偏振态方程,仿真了在环境影响下的反射光偏振态变化情况,发现双旋光双反射结构的偏振无关反射自稳定性.从温度和辐射两个方面实验验证了双旋光双反射结构的偏振无关反射自稳定性.实验结果表明,当温度在–45℃—85℃之间变化时,双旋光双反射结构反射光的平均偏振保持度都能够达到99.77%;当对光学元件进行400 Gy的辐照后,平均偏振保持度也能够达到99.35%.双旋光双反射结构能够在辐射和高低温环境的影响下依靠这种自稳定性保持较高的偏振无关反射能力,有可能成为星基光学通信系统保偏反射元件的新选择.     

用于冷原子制备的激光扩束准直器的研制

针对现有的冷原子实验用的多数保偏光纤输入型扩束准直器不能对输入激光束的偏振进行精确调节的缺陷,提出了一种全长度为135mm,输出圆形光斑有效直径为20mm的紧凑型偏振可调激光扩束准直器.该扩束准直器中的偏振棱镜和波片偏振轴均可独立调节,能对单模保偏光纤输入光束的偏振态进行精确调节和保持.所研制的激光扩束准直器在三维磁光阱冷原子实验中制备出了满足冷原子干涉实验要求的冷原子团,冷原子团原子数为5×108,温度约为10μK,并获得了最大上抛高度为1.156m的原子喷泉飞行时间信号.     

Optical design and analysis of illumination system based on augmented reality北大核心CSCD

照明系统是增强现实光学系统的重要组成部分,其体积、照度均匀性、能量利用率直接影响增强现实照明系统的质量,因此在照明系统中对光源二次配光非常重要。针对增强现实系统的自由曲面透镜形式和照明系统开展研究,重点分析准直系统集光角度与体积的对应关系,在对光源准直系统的面型构建详细分析基础上,对中心透射边缘反射的折反射式准直系统的面型进行求解,结合偏微分方程法和划分网格法,设计了自由曲面透镜,该系统与偏振分光棱镜共同组成硅基液晶（liquid crystal on silicon,LCoS）照明系统。仿真分析结果表明:系统照度均匀性达到91.96%,若不计偏振影响,照明系统光学效率达到66.6%。该系统具有结构简单紧凑、体积小、质量轻、照度均匀性高等特点,满足增强现实眼镜的需求。     

道威棱镜的角度公差

<正> 道威棱镜(有时也称半速棱镜)广泛地应用在光学仪器当中。这种棱镜产生倒象而不改变瞄准线的方向。从几何形状来看,道威棱镜有两个45°的底角,截去该棱镜的棱角使其平行于底面,这样就保证了底面反射是属于完全内反射。这种几何形状使得道威棱镜尺寸缩小并且也减少了光能的反射损失。在光学设计中,通常的做法是根据出射光束与入射光束的光轴偏角给定道威棱镜的设计     

偏振无关的旋光双反射结构的实验研究

完成了偏振无关双旋光晶体双反射结构的实验研究. 根据其偏振补偿特点对双旋光晶体双反射结构进行简化, 提出了一种偏振无关的单旋光晶体双反射结构. 实验表明, 两种反射结构的偏振保持度均能达到99.97%以上. 作为对比, 分别测试了单个反射镜反射90°和两个反射镜反射90°时的输出光偏振态. 该条件下, 无保偏处理的反射镜的偏振保持度分别只有92.1%和76.2%. 关键词： 偏振态 偏振无关反射 旋光晶体     

折叠式角锥棱镜谐振腔的偏振特性理论与实验研究

建立了角锥棱镜的偏振模型,分析了角锥棱镜对入射线偏振光的偏振态的影响,分析表明角锥棱镜的单个入射区域存在特殊的偏振方向,该方向的线偏振光被角锥棱镜反射后仍然是线偏振光。利用角锥棱镜的该特性设计了腔内存在线偏振光振荡的角锥棱镜激光谐振腔,能够使用电光开关调Q,在振动环境中具有较好的抗失调稳定性。研制了激光器样机并进行了实验,在重复频率为10 Hz时,输出激光单脉冲能量大于300 mJ,光束质量因子β值在2左右,实验结果也表明角锥棱镜的棱和顶点并不影响输出激光的光束质量。     

立方棱镜二向色分光膜消倍频反射峰的设计

立方棱镜二向色分光镜是实现多光谱共光路的重要器件.立方棱镜二向色分光镜因偏振效应而在高级次倍频处出现高反射峰,严重影响了短波区的透过率.利用虚设层概念,设计出了400 nm～900 nm波段高透过、1 064 nm激光波段高反射的立方棱镜二向色分光镜.给出了消除倍频反射峰的有效方法,并成功制作出光学性能优良的样品.采用这种设计方法获得的膜系结构简单,膜层数量少,材料选择广泛,对工艺要求简单,便于工艺实现,可重复性好.     

基于旋光-双反射结构的星载量子密钥分发精跟踪系统控制算法研究

研究了旋光-双反射结构作为星载量子密钥分发终端的精跟踪系统时的反射光偏振态保持情况,分析了反射光面(由入射光和反射光适量确定)不一致导致的反射光子偏振态变化情况,并计算了此时可能引入的量子误码率。根据双反射结构的特点,给出了两个反射镜法线方向与入射光、出射光矢量之间的关系,并据此提出了旋光-双反射结构的卫星精跟踪系统控制算法。     

基于内反射效应的可变光学衰减器

提出一种基于内反射原理的可变光学衰减器，这种利用一加长的棱镜和涂于棱镜上下两底面的SiO2薄膜的简单结构，使随入射角变化的反射光实现弱偏振相关和大动态范围的衰减。     

光波导技术同步测量棱镜及波导薄膜参数

依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。     

分时偏振成像系统中光束偏离的补偿方法研究

分时偏振成像系统需要通过旋转检偏器获取场景的偏振信息(I, Q, U), 检偏器的前后表面间不平行(也称为楔角)将导致成像光束发生偏离且随检偏器旋转而旋转, 这将降低偏振成像系统的空间分辨率和偏振测量精度. 本文提出调整检偏器相对于入射主光轴倾斜角的方法来补偿上述光束偏离. 以格兰棱镜作为检偏器, 根据几何光学理论, 推导了分时偏振成像系统光束偏离的一阶近似补偿模型, 获得倾斜角与格兰棱镜楔角之间的函数关系, 并通过仿真模拟验证了该补偿方法的可行性和有效性. 研究结果表明, 将格兰棱镜置于汇聚光路中, 光束偏离的一阶误差可以通过调节格兰棱镜的倾斜角有效补偿; 倾斜角大小与棱镜折射率、楔角及棱镜距电荷耦合元件靶面的距离成正比, 与棱镜厚度成反比. 该结果为研制高精度分时偏振成像系统提供了切实可行的理论依据.     

微小光学间隙的测量

<正> 该装置可测量基片与遮板间的光学间隙,以及大规模集成电路的关键尺寸和电路的金属版印刷的控制。在这种用点光源照明(如软X射线)系统中,间隙的变化可用图象放大显示。同样,调整遮板与基片来减小间隙失调。棱镜(或纤维光缆)可把准直He-Ne激光光束的能量聚焦在遮板上且成一点。在棱镜的     

基于斯托克斯矢量的偏振成像仪器及其进展

偏振成像技术将景物的偏振信息转化为二维图像信息,从而可以和灰度图像一样对目标景物进行场景特征分析。介绍了基于斯托克斯矢量的偏振成像原理。按照获取斯托克斯矢量方法的不同,分别介绍了偏振片起偏、偏振棱镜分光和可变延迟波片调制三类分时偏振成像方式,分振幅、分孔径、分焦平面三种同时偏振成像方式。结合我国的制造水平,设计了双CCD渥拉斯顿棱镜同时偏振成像实验系统,并采集了实验图像。分析了各种偏振成像方式的优缺点。指出了偏振激光照明主动偏振成像、光谱偏振成像是偏振成像仪器进一步的发展方向。     

电介质膜对受抑全内反射结构中古斯-汉欣位移的增强

受抑全反射结构中,反射光束和透射光束的古斯汉欣(Goos-Hanchen)位移同时存在,对称双棱镜结构的受抑全反射古斯汉欣位移通常只有波长量级,在实验中很难测量。计算了在入射角大于棱镜与空气界面的临界角小于棱镜与薄膜界面临界角时,镀有电介质膜的对称双棱镜的受抑全反射过程中入射光束的反射系数和透射系数的复数表达式。利用稳态相位法计算得出透射光束和全反射光束的古斯汉欣位移。结果表明,反射光束和透射光束古斯汉欣位移量相同,与入射角大小、薄膜厚度以及空气层厚度有关。在入射角小于但接近棱镜与薄膜界面的临界角,薄膜厚度和空气层厚度一定时,古斯汉欣位移量共振增强达到波长的数百倍。     

宽入射角度偏振不敏感高效异常反射梯度超表面

偏振不敏感超表面在实际应用中具有重要意义, 本文提出了一种光通信波段的、对偏振不敏感的异常反射式梯度超表面, 这种超表面对于x-偏振和y-偏振入射光都能够实现高效率的异常反射, 表现出偏振不敏感特性, 为解决传统反射式超表面的偏振敏感性问题提供了一种新途径. 它采用金属(Au)-绝缘层(SiO₂)-金属(Au)结构, 超表面的超晶胞由五个各向同性的、尺寸不同的十字形基本结构单元组成. 仿真结果表明, 这种超表面结构对不同线偏振入射平面光波有几乎相同的相位和振幅响应; 合理的选取五个基本结构单元的尺寸, 在一个超晶胞内实现了2πup 相位的覆盖, 反射光波阵面畸变小, 而且反射光都集中到异常反射级次, 在工作波长1480 nm处具有较高的异常反射率(～ 70%). 此外, 这种结构的超表面在-30°–0°的宽入射角度范围内都具有偏振不敏感的异常反射特性. 在光通信、光信号处理、显示成像等领域具有潜在的应用前景.