用于制作光纤光栅的Talbot干涉仪的分析与建模

对用于制作光纤光栅的Talbot干涉仪进行了分析.当考虑准分子激光器的空间相干性和时间相干性时,几何光学中的光线法并不能给出Talbot干涉仪干涉场的真实强度分布情况,而通过光的电磁理论,则可以提供对干涉场的详细描述.基于电磁理论,建立了一个Talbot干涉仪干涉场计算模型,并首次将Talbot干涉仪的反射镜转角作为模型计算参数加以考虑,随后进行了一系列的计算.计算结果显示了干涉场的分布,同时表明空间相干性对Talbot干涉仪的近场干涉和远场干涉影响都很大,其中远场干涉对空间相干性的要求更严格,且对于远场干涉,反射镜转角的影响不可忽视.     

浅海矢量声场干涉结构形成机理及试验研究

浅海低频声场的微观结构特征在于具有可用波导不变量表征的 稳定空间-频率干涉结构.声场兼具标量场和矢量场, 波导条件下二者联合决定声场的全部特性. 本文研究浅海声场空频干涉结构的矢量场特征. 理论分析了声压谱、动能密度谱、声强流谱等矢量场干涉结构的形成机理, 探讨了矢量场干涉结构的波导不变量表征, 数值仿真研究了Pekeris波导中能量和能流密度的干涉特性, 进行了宽带声源辐射矢量声场干涉特性及表征的海上试验.实测结果与理论、仿真分析有较好的一致性. 研究结果表明: 中近程和中远程声场均能模态相干, 有稳定的空频干涉结构, 并且矢量声场空频干涉结构存在多种形式, 除各种能量和能流密度谱图外, 相干系数谱也呈现干涉特征, 这些形式的空频干涉结构均可用波导不变量理论有效表征. 关键词： 矢量声场 干涉结构 波导不变量 浅海低频声场     

计算全息检测非球面干涉场的理论分析与实验结果

本文应用光学全息术及傅里叶光学的理论对计算全息图干涉检测非球面面形的光路及干涉场进行了理论分析,提出了其干涉场为不定域干涉的观点,并在实验中予以证实.     

杨氏双缝干涉实验的光谱变化

从理论和实验上研究了当部分相干光照射在双缝上时,杨氏双缝干涉实验干涉场中的光谱变化.指出干涉场中的归一化光谱在某些空间点处出现了蓝移,在另外一些空间点处出现了红移,而在这些空间点的中间,光谱分裂为等值的两条,出现了光谱开关现象.发现当观察点从轴上向轴外移动的过程中,在很多空间观察点处都出现了光谱开关现象.此外,研究结果还表明光谱相干度将对光谱的移动和光谱开关现象产生重要的影响.     

反向旋转双色椭偏场中原子隧穿电离电子的全息干涉

利用数值求解含时薛定谔方程和强场近似理论研究了反向旋转双色椭偏光场中氩原子隧穿电离电子的干涉.固定两脉冲的椭偏率均为0.3,当两椭偏场的相对相位为0.25π时,光电子动量谱中周期内干涉、叉状全息干涉和弧形全息干涉相互重叠.当两椭偏场的相对相位为0时,光电子动量谱中弧形全息干涉消除,并且周期内干涉和叉状全息干涉被彻底分离到动量谱的左右部分,从而得到一个在空间上独立的叉状全息干涉条纹.进一步研究表明,通过改变两椭偏光场的椭偏率还可以增强或抑制该独立叉状全息干涉条纹.这为干涉条纹的控制和分离提供了一个有效的手段,同时也有利于从全息干涉条纹中提取靶材结构信息和电子超快动力学信息.     

激光超声检测中干涉特征提取算法的研究

为了有效地检测结构中的损伤位置及其形状,开展了基于超声导波干涉特征提取算法的损伤成像技术研究。在波场可视化的基础上,从波场历程中进一步分析了损伤对超声导波传播的影响;为了提取损伤附近超声导波干涉的能量,采用时间与空间域上的傅里叶变换对波场中的入射波和反射波进行分离,并根据计算出的干涉能量分布完成了损伤的成像;由于损伤产生的干涉能量在空间上的分布较广,为了减少损伤区域外的干涉能量,提高图像中损伤形状的分辨率,利用实Morlet小波分析的方法对宽频信号进行处理,提取窄带信号分量再进行干涉能量计算,提高了损伤成像的信噪比。     

无衍射光的干涉实验与理论分析

分析了两束无衍射光的干涉场分布形式和干涉条纹轨迹。将一束单色光入射两小孔产生的两束相干光照射轴锥镜,在轴锥镜后将产生两束无衍射光。根据单束倾斜光入射轴锥镜的无衍射理论,分析出这两束无衍射光产生的干涉场为每束无衍射光的无衍射场的线性叠加。利用零阶贝塞尔函数的零点公式,推导出两束无衍射光的干涉条纹的轨迹为双曲线。计算结果表明,干涉场中两中心的间距与两孔实际的间距和干涉场距轴锥镜的距离成正比。实验结果与理论仿真相一致。     

双相干点光源干涉的一般分析

讨论了双相干点光源的三维空间干涉场的一般数学描述,分析了3个不同截面处的干涉强度的空间分布情况,并给出了相干相长点的计算机模拟图样.该结果也适用于其他类型波的相干叠加场分布.     

部分相干厄米-高斯光束杨氏实验中的光强分布

将杨氏干涉实验作为双缝衍射现象处理,以部分相干厄米-高斯(H-G)光束为例,研究分析了多模部分相干光的杨氏双缝干涉光强和干涉条纹可见度的空间分布。数值计算说明,多模部分相干光束的空间相干参数、模阶数和缝遮拦比对衍射场中光强的空间分布(干涉花样)都有影响。当多模部分相干光的阶数为奇数时,轴上光强与光束的相干性会出现相消干涉;当多模部分相干光的阶数为偶数时,轴上光强与光束的相干性会出现相长干涉等。     

空间调制型傅里叶变换光谱仪光场的均匀性研究

基于多级微反射镜的空间调制型傅里叶变换光谱仪在光场的横向空间同时采集所有光程差的干涉图信息,所以光场能量的空间分布特性影响着系统的性能。文章将空间分布函数引入到光谱仪系统中,通过仿真实验得到,分布函数调制后的干涉图对比度下降,同时复原光谱中出现边频谱线。理论分析表明,干涉图调制度下降来源于调制度函数对光程差采样空间的周期性变化;而边频谱线则是光源的单色谱线对调制度函数的空间频谱进行频率搬移的结果。最后,提出了平场校正的差影算法与反向恢复算法。仿真结果表明,反向恢复算法可以更好的复原出干涉图和光谱。     

Formation of nonclassical states of light in media with a three-photon resonance

The process of simultaneous absorption of three photons in a medium subjected to a three-photon parametric perturbation is considered. It is shown that in such a medium one can observe the formation of the radiation field states, which are the quantum superposition of three coherent components. One-photon and twophoton absorption processes in the medium also destroy the interference between the components of the superposition state. The states being formed are investigated in both the temporal development (numerically) and the stationary limit (numerically and analytically); the Wigner functions, as well as the quantum entropy, are calculated for a whole series of initial states. It is shown that depending on the initial state of the radiation field, the interference between the three-component superposition states being formed can lead, for example, to the almost total localization of the system in a two-component state or to the destruction of the interference between different coherent components.     

静态偏振风成像干涉仪光传输特性和光通量改善

静态偏振风成像干涉仪利用偏振光束来获得干涉图, 光束在偏振元件中的传输特性成为分析研究的关键. Jones矩阵用于分析系统的光学传输特性和偏振态变化过程, 形式简洁,计算方便,容易得出光学元件对系统性能的影响.本文用Jones矩阵对静态偏振风成像干涉仪系统进行了描述, 推导出了适用于普遍情况的系统矩阵表达式,计算出核心偏振元件的偏振化方向和波片方位角对应于系统光通量和干涉调制度的关系,确定了系统中各偏振元件的最佳偏振化方向和波片的最佳方位角; 并通过视场展宽技术和提高四面角锥棱镜的透光率对光通量加以改善,利用光线追迹软件仿真, 对视场展宽前后的干涉强度作了对比,达到预期的效果.为静态偏振干涉成像光谱仪的设计、 研制和工程化提供重要理论和实践指导.     

高能电子辐照对束测量系统的影响

在直线感应加速器束参数测量系统实验的基础上,给出了束参数测量系统的实验布局和特点,分析高能电子辐照对直线感应加速器中测量系统电子器件介电性能的影响和变化规律;进一步探讨电子器件介电性能受高能电子辐照后的抑制措施。针对电磁空间干扰情况,主要通过采用光纤传输控制信号的措施,能很好地传输窄脉冲,信号延时抖动小,达到了高速信号的可靠传输要求,利用紧凑嵌入式方法,提高了抗电磁干扰的能力,这样可以更好保护束参数测量电子器件。     

Interference properties of two-component matter wave solitons

Wave properties of solitons in a two-component Bose-Einstein condensate are investigated in detail.We demonstrate that dark solitons in one of components admit interference and tunneling behavior,in sharp contrast to the scalar dark solitons and vector dark solitons.Analytic analyses of interference properties show that spatial interference patterns are determined by the relative velocity of solitons,while temporal interference patterns depend on the velocities and widths of two solitons,differing from the interference properties of scalar bright solitons.Especially,for an attractive interactions system,we show that interference effects between the two dark solitons can induce some short-time density humps(whose densities are higher than background density).Moreover,the maximum hump value is remarkably sensitive to the variation of the solitons' parameters.For a repulsive interactions system,the temporal-spatial interference periods of dark-bright solitons have lower limits.Numerical simulation results suggest that interference patterns for the dark-bright solitons are more robust against noises than bright-dark solitons.These explicit interference properties can be used to measure the velocities and widths of solitons.It is expected that these interference behaviors can be observed experimentally and can be used to design matter wave soliton interferometer in vector systems.     

Extracting the interference components of normal modes in shallow water waveguide using singular value decomposition method

The normal mode interference characteristic in shallow water waveguide is a valuable topic in the fields of underwater acoustic.A method for extracting the interference components of normal modes from broadband acoustic propagation data recorded by a single hydrophone without any prior information is present in this paper.First,a Hermitian matrix is formed by the power spectral density.Second,a singular value decomposition(SVD) is performed on the Hermitian matrix to obtain the orthonormal eigenvectors,which are proportional to the interference components of normal modes.The fundamental equations of the new extracting method are derived based on normal mode and waveguide invariant theory.And the validity of the present method is verified by the numerical simulation and experimental results.In addition,the extracted results of normal-mode interference components are intended to be used for passive ranging of broadband sources.     

基于弹光调制的红外光谱吸收法在室内VOC检测中的研究

为了保证静态干涉系统在气体定性定最分析方面稳定性高、抗干扰能力强的特点,设计了基于弹光调制实现光程静态扫描的干涉检测系统.系统由红外激光器、起偏器、弹光调制器、检偏器及CCD组成.通过弹光调制器使弹光晶体的主折射率随调制信号周期性的变化,从而产生周期性变化的光程差.通过对调制相位变化的计算,可知得到调制度随晶体长度、调...     

一种新型静态成像光谱系统的研究

静态干涉系统具有稳定性好、抗干扰能力强的优势，但其缺点是光谱分辨率低并且光谱测试范围不易调整。针对静态干涉型成像光谱系统光谱分辨率低且不可调等问题，设计了一种新型静态成像光谱系统。系统由光束整形模块、新型静态干涉调制模块以及成像模块构成。光束整形模块将入射光缩束并整形为平行光，进而保证入射干涉具后可以获得较好的干涉效果；新型静态干涉调制模块对入射光进行相干处理。在双折射干涉结构的基础上进行了改进，在不改变原有静态干涉具尺寸的基础上提高了系统的光谱分辨率，并实现了光谱分辨率的静态调制；成像模块完成对目标区域二维可见光图像的采集。系统核心部件由两组光轴相互正交的Wollaston棱镜作为分光器件，在两棱镜间放置电光调制模块，实现光程的静态扫描。分析了新型静态成像光谱系统的工作原理，给出了入射角、折射角等主要参数的函数表达式，并构建了系统的数据模型。通过绘制系统光线追迹图的方式，得到了该系统横向剪切量的函数方程，并对影响横向剪切量的各个参数进行了分析与讨论。通过仿真计算了改变结构角、晶体厚度以及调制度等参数对横向剪切量的影响程度，并定量计算了两个参数对系统光谱分辨率的影响程度。由仿真分析结果可知，增大结构角与加宽调制晶体厚度都可以为系统提供更大的光程差。故通过电光调制的方式实现横向剪切量的静态扫描是可行的，可以实现静态光谱图像的获取。在实验中对660 nm激光进行了测试。新型静态干涉模块采用孔径20 mm×20 mm，厚度10 mm的两块光轴相反的Wollaston棱镜与厚度10 mm的电光调制晶体构成。当调制度分别是0.000 2和0.000 6时，成像模块采集得到干涉条纹具有明显差异。当调制度增大时，其干涉条纹密度增大，说明采用越大的调制度，系统对应的光谱静态扫描能力越强，对光谱分辨率的控制越好。由此可见，本静态成像光谱系统在控制电光晶体调制度的条件下具有光谱分辨率可调的特性，验证了系统的可行性。     

新型双通道差分偏振干涉成像系统

针对Wollaston棱镜和Savart偏光镜(SP)组合的差分成像光谱系统存在光线溢出和无法改变系统光程等问题,设计了一种新型双通道差分偏振干涉成像系统.此系统不仅可获取正交偏振图像,还可以通过调整Savart偏光镜的厚度来改变系统光程.介绍了该系统的结构、理论原理,并利用琼斯矩阵推导出四束偏振光线的复振幅及其相干光干涉强度表达式.分析了宽视场Savart偏光镜(WSP)和可调光程的Savart偏光镜(MSP)的分束特性,得出WSP相较于SP具有更好的剪切能力和WSP可优化系统光路的结论.获得了不同楔形结构角下MSP的光程差、横向剪切量随楔形移动量的变化曲线.通过实验验证,获取了不同剪切量下的干涉图像和复色光下平行、垂直分量的空间图像,进而获得了总的强度图像和差分强度图像.得出差分强度图像相较于偏振强度图像具有较高对比度的结论.研究结果对双通道成像光谱系统的性能优化具有一定的参考意义.     

Modal noise in single-mode fiber-optic systems with closely spaced splices

Modal noise can be a problem in single-mode fiber-optic systems when short lengths of fiber are spliced into the system. Previous analyses have dealt only with lengths greater than 1 m. With very short lengths (< < 1 m), noise is not a problem, but modal interference can still manifest itself in the form of a time-invariant attenuation. Modal interference must be considered in the design of components that utilize very short pieces of fiber.     

Y波导调制器残余强度调制研究

为提高Y波导调制器调制性能从而提高光纤陀螺的整体性能，分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器残余强度调制产生的机理，即存在波导缺陷以及基底杂散光反射；阐述了残余强度调制对光纤陀螺系统特性的影响，残余强度调制主要影响光纤陀螺的标度因素；测试了不同Y波导残余强度调制的波形特性和它的线性分量及干涉分量大小，不同Y波导残余强度调制大小差异较大，性能好的Y波导残余强度调制大小可以控制在1‰以内；测试了温度对残余强度调制波形特性的影响，残余强度调制受温度影响较大，极端温差下残余强度调制大小波动可达20%；根据残余强度调制的产生机理和线性干涉分量比的大小，提出改进Y波导制作工艺的措施，以期提高Y波导的调制性能。