双层交叉叠合式共振亚波长光栅

提出了一种防伪光栅结构-双层交叉叠合式共振亚波长光栅,其特点是可以展宽共振亚波长光栅的共振波长宽度,使得当将其应用于防伪时能得到更佳的光变效果。分析了半峰全宽展宽的原理,指出共振宽度值的大小依赖于耦合到光栅波导层内一级衍射光的能量。优化设计了此种光栅的结构参量。用矢量衍射理论对该结构的共振特性和制作工艺误差进行了研究。研究表明：这种防伪光栅的共振光谱峰值并不随着入射角的改变而降低,共振半峰全宽最大值约为同等条件下基本共振光栅结构的7倍,该结构的共振性能对光栅制作误差不是很敏感,是一种应用价值较高的防伪光栅结构。     

红绿共振互补光变亚波长微结构制作与分析

剖析了双层亚波长光栅微结构的设计及制作原理,提出了一种亚波长微结构设计与制作的新方法,其特点是以矩形亚波长光栅设计微结构,用全息干涉光刻及涂布的方法制作,却不影响设计微结构的共振及光变特性,还能改善反射光的颜色质量。用该方法设计及制作了具有“红绿”共振互补光变效果的亚波长防伪微结构,检验了其共振光变光谱与颜色变化特征。研究表明：制作的全息光栅微结构的共振及光变特征如共振光谱、颜色、光谱峰及峰分裂等与预先设计的相同;矩形亚波长光栅并不是共振的必要条件,其他面形光栅微结构的衍射特性和等效波导若与矩形光栅微结构的相同,则其相关特性相同;用新方法设计及制作亚波长光变微结构的工艺是可行的,既降低了设计微结构的加工难度,又便于用现有的全息生产设备批量生产。     

嵌入式三色光变器设计

为解决目前亚波长二元矩形结构在光学防伪应用方面存在的防伪性能有待提升、制作困难导致性能劣化等问题,提出正弦结构等效矩形结构实现基于嵌入式亚波长一维单周期正弦结构的三色光变器.模拟仿真表明,亚波长正弦结构与原亚波长矩形结构性能相似,可获得优越的三色变换功能.当自然光以45°角入射时,可在方位角0°,58°,90°分别获得相应的蓝光、绿光、红光三色反射峰,反射率分别达到90%,89%,100%.分析并提出了该器件周期、槽深、膜厚以及入射角变化对反射峰的影响规律,探索了运用无掩模的双光束干涉曝光法制作母版的实验过程.提出的正弦结构三色光变器实现了方位角调节的高衍射效率自然光三色光变效果,突破了目前两色光变防伪的局限,同时降低了制作难度,可用通用的全息生产技术制作光栅结构,在光变图像防伪领域有重要应用.     

基于预啁啾控制的极宽带光参量放大

在以飞秒钛宝石放大系统的倍频光为抽运光和超连续白光为信号光的光参量放大中，针对抽运光的宽带特点，分析了一种新的极宽带相位匹配方法.结果表明，10nm的抽运光带宽可得到近400nm的相位匹配带宽，若抽运光带宽达到20nm,相位匹配带宽就能达到近600nm.零色散波长为800nm的光子晶体光纤产生的超连续谱经光纤传输后为二次啁啾，宽带抽运光经棱镜对展宽具有线性啁啾，满足了极宽带相位匹配方法所需要的光谱分布.理论计算了对输入脉冲进行预啁啾控制应选择的光纤长度和棱镜对在光路中的插入量，为实现极宽带光参量放大提供了     

基于预啁啾控制的极宽带光参量放大

在以飞秒钛宝石放大系统的倍频光为抽运光和超连续白光为信号光的光参量放大中,针对抽运光的宽带特点,分析了一种新的极宽带相位匹配方法.结果表明,10nm的抽运光带宽可得到近400nm的相位匹配带宽,若抽运光带宽达到20nm,相位匹配带宽就能达到近600nm.零色散波长为800nm的光子晶体光纤产生的超连续谱经光纤传输后为二次啁啾,宽带抽运光经棱镜对展宽具有线性啁啾,满足了极宽带相位匹配方法所需要的光谱分布.理论计算了对输入脉冲进行预啁啾控制应选择的光纤长度和棱镜对在光路中的插入量,为实现极宽带光参量放大提供了 关键词： 啁啾 极宽带相位匹配 光参量放大 光子晶体光纤     

双层矩形相位光栅的变分束特性

报道了双层矩形相位光栅的变分束特性。发迹入射光照明方向,由同一双层矩形相位光栅获得了光束数分别２、３、４和５,总衍射效率高于７０％的扇出光。     

光谱仪测量窄带宽光源光谱分布的七点修正法

针对光谱仪在测量窄带宽光源的光谱分布时出现的光谱变形现象,提出了一种带宽修正方法—七点修正方法。首先,利用泰勒级数和相关的导数公式,得到了七点修正公式的数学解析式;其次,用光谱线型为正弦函数的模拟光谱对七点修正法进行验证,采用正弦函数来模拟真实光谱,通过光谱仪的带宽函数计算出测量值,然后应用七点修正公式,对测量值进行修正;最后利用中心波长为365 nm的LED光源对七点修正法进行了实验验证,用双光栅单色仪来测量LED光源的光谱辐射照度,光谱仪带宽分别选为5与0.5 nm,将七点修正公式应用于测量值,得到修正值。模拟结果表明： 在选定的模拟条件下,修正后得到的中心波长处的峰值可以达到真实值的99%以上;实验结果表明： 修正后中心波长处的峰值可以达到真实值的95%以上。由模拟结果和实验结果可知,七点修正法与三点修正法和五点修正法相比,修正效果有明显提升,这种带宽修正方法可以广泛应用在光谱测量领域。     

基于SOI的亚波长偏振分束器的研究

运用严格耦合波理论对亚波长光栅的模场分布进行讨论,通过位相匹配方程建立衍射级、光栅矢量和波导传输常数的关系,得到波导光栅实现偏振分束功能时对应的设计参数;针对布拉格反射层良好的反射特性,设计了一种亚波长偏振分束器。为了提高光栅的耦合效率,在基底增加Bragg反射层,将传统偏振分束器的透射光反射,与输入光相干叠加,满足相位匹配条件后耦合输出,使耦合效率大大增加。     

二维亚波长金属光栅多波长透射滤光片EI北大核心CSCD

为实现阵列化、多波长光探测器件的微型化与集成化,设计了一种基于亚波长金属光栅导模共振原理的透射滤光片。利用波导理论分析了二维金属光栅波导对称和非对称两种结构的共振特性,数值仿真分析了光栅各参数如占空比、光栅厚度、侧壁角度等对透射谱线的影响,并给出了结构优化参数范围。研究表明,透射滤光片的峰值波长与半峰全宽（带宽）取决于光栅周期和缓冲层厚度,带宽的调节范围为2~45 nm,最大透射率为81.7%,所设计的滤光片具有偏振无关性,较好地满足了当前微流控芯片、生物传感阵列等微量样品集成化探测的需求。     

长周期光纤光栅光谱控制及其在EDFA增益平坦中的应用

从理论上分析了长周期光纤光栅光谱的控制方法,并且进行了实验研究.结果表明,选择合适周期的振幅模板,通过控制曝光量和光栅长度,可以实现对长周期光纤光栅的中心波长、峰值和带宽的控制.用此技术制作的四个不同中心波长、峰值和带宽的长周期光纤光栅级联,实现了EDFA在35.6 nm范围内增益波动小于±0.6 dB.     

Power penalty of cascaded Bragg gratings in the presence of PMD and PDL

Considering the presence of birefringence in Bragg gratings, the spectral polarization mode dispersion (PMD) and polarization dependent loss (PDL) induced power penalty of eye opening is examined for a network with cascaded Bragg gratings. It is shown that when the birefringence in the grating is less than 10⁻⁵, the induced power penalty is less than 0.1 dB for a network with up to 30 cascaded Bragg gratings. However, when the grating birefringence is on the order of 10⁻⁴, the induced power penalty can be as high as 5.6 dB for a network with 14 cascaded Bragg gratings.     

光频率调制法测量动态光栅瞬态反射谱特性

动态光栅的瞬态特性影响了单纵模掺铒光纤激光器的稳定性. 提出一种利用铒离子瞬态效应,通过对写入光施加快速频率调制测量动态光栅瞬态反射谱的新方法. 测量了线性结构动态光栅的瞬态反射谱,研究了注入光功率与端面反射率 对动态光栅响应特性的影响.结果表明, 3 m长的掺铒光纤形成的动态光栅半带宽为30 MHz, 与稳态理论值符合较好.光栅瞬态反射率相对变化随注入光功率增加和端面反射率增加而减小, 在小注入功率或低端面反射率时,最大的反射率相对变化值约为4%. 光栅建立时间随注入光功率增加而减小,当注入光功率大于4倍饱和功率时,建立时间小于1 ms. 使用双波混频过程可解释这一实验规律.     

Fano resonance sensing based on coupled sub-wavelength dielectric grating and periodic photonic crystal

Based on the diffraction effect of sub-wavelength dielectric grating and the optical property of periodic photonic crystal, a hybrid structure of sub-wavelength grating all-dielectric multilayer thin film containing periodic photonic crystal is proposed. The transmission property of the structure is simulated by finite element method (FEM). The result shows that the discrete state generated by the sub-wavelength waveguide grating will be coupled with the continuous state generated by the photonic crystal cavity and the Fano resonance can be formed. The Fano resonance sensing model based on structural parameters and resonance wavelength are established, the influence of structural parameters on the Fano resonance spectral curve is quantitatively analyzed by numerical simulations, and the dynamic detection of the refractive index of samples is realized. The above structure can realize the optical refractive index sensing with high figure of merit (FOM) value and provide an effective theoretical reference for the formation of Fano resonance in the all-dielectric hybrid structure.     

超短脉冲激光光束在一维反射型体全息光栅中的衍射

基于Kogelnik的耦合波理论,研究了在色散效应的影响下,超短脉冲激光光束在反射型体全息光栅中衍射的性质.研究给出了衍射光及透射光在频谱域及时间域的振幅及强度分布、光栅的光谱宽度及衍射效率随光栅参量及入射条件的变化.数值研究的结果表明,在光栅记录介质色散效应的影响下,衍射光束的光谱宽度减小,脉冲展宽,衍射效率降低.通过适当的选取光栅参量及入射条件,可以控制衍射和透射光束的频谱和时间强度分布,得到满意的衍射和透射光束的带宽和波形,从而可以将其应用于脉冲整形等技术中.     

FDTD analysis of infrared radiative properties of microscale structure aluminum surfaces

Metallic triangular grating structures have a wide range of applications. This study focuses on the radiative properties of triangular grating structures of aluminum in the mid-infrared wavelength to determine if we can tailor the infrared radiative properties by designing special geometrical details into triangular grating surfaces. Fabrication of triangular gratings within the range of micron scale is very difficult. Therefore, the influences of slight geometry modification, generated by fabrication errors, on radiative properties of triangular gratings are mainly investigated. The electromagnetic wave scattering from such surfaces is predicted by solving Maxwell's equations using the finite-difference time-domain (FDTD) method. The results show that the spectral reflectance varies with the dimensions of triangular gratings, which is due to the excitation of surface wave by confirmation of the EM fields. It is found that the spectral reflectance can also be reduced by increasing the height of slight geometry modification. The effect of oblique incident wave state is also investigated. An optical vortex is found due to the coupling of surface waves, the oblique incident wave and the scattering waves. This study helps to gain a better understanding of the radiative properties of metallic triangular gratings with slight geometry modification and will have an impact on triangular grating processing.     

Expansion of the channel number in spectral beam combining of fiber lasers array based on cascaded gratings

Aiming at the problem that the channel number in spectral beam combining (SBC) of fiber lasers array is limited by the narrow spectral selectivity of grating, a new scheme based on cascaded volume Bragg gratings (VBG) is proposed to expand the channel number. A system cascaded by two VBGs is presented and analyzed. A formula used to accurately determine the angle of incidence of all the channels is derived using rigorous coupled-wave analysis (RCWA). The channel number can be multiplied with increasing the number of VBGs. Numerical results show that the system based on cascaded VBGs is a good SBC combiner that has the ability to combine a large number of channels.     

TE0导模干涉刻写周期可调亚波长光栅理论研究

通过棱镜耦合激发非对称金属包覆介质波导结构中的TE₀导波模式, 利用两束TE₀模的干涉从理论上实现了周期可调的亚波长光栅刻写. 分析了TE₀模式的色散关系, 刻写亚波长光栅的周期与激发光源、棱镜折射率、光刻胶薄膜厚度及折射率之间的关系. 用有限元方法数值模拟了金属薄膜、光刻胶薄膜和空气多层结构中TE₀导模的干涉场分布. 研究发现, 激发光源波长越短, TE₀ 模干涉刻写的亚波长光栅周期越小; 光刻胶越厚, 刻写的亚波长光栅周期越小; 高折射率光刻胶有利于更小周期亚波长光栅的刻写. 相较于表面等离子体干涉光刻, 基于TE₀ 模的干涉可在厚光刻胶条件下通过改变激发光源、棱镜折射率、光刻胶材料折射率、特别是光刻胶薄膜的厚度等多种方式实现对亚波长光栅周期的有效调控.     

基于级联光纤Bragg光栅的外腔半导体激光器三波长同时激射

实现了使用3个级联的光纤Bragg光栅外腔半导体激光器3波长同时激射.3条谱线的峰值波长取决于光纤Bragg光栅的峰值反射波长,分别为1 531.5 nm、1 549.4 nm与1 554.8 nm.注入电流为52 mA时,激光器总输出功率为1 mW.该激光器的主要优点包括,由于输出波长被锁定在光纤Bragg光栅的Bragg波长上,因此输出波长稳定,谱线窄,成本低.可应用于多波长干涉测量以及全光通信等领域中.