基于动态全息的面内微振动测量系统

为了实时测量高频、微小面内振动,利用硅酸铋（BSO）晶体的光折变特性搭建了基于动态全息的面内微振动测量系统。通过粗糙表面的散射信号光携带面内振动信息,与参考光在晶体内干涉形成动态全息并实时衍射,参考光的衍射光和信号光的透射光之间形成新的干涉,通过光电探测器对干涉信号进行解时域或频域的探测,即可得到振动信息。以剪切式压电陶瓷驱动的散射片为被测物,实验测量了0.5～240 kHz的亚微米量级的面内振动。     

在粗糙表面上用液晶空间光调制器进行振动测量

为实现在一段时间内连续实时观测振动物体的全息干涉图形,采用覆盖铝箔的喇叭作为振动物体,利用铝箔原有未经特殊处理表面反射的漫反射光成像,并用光寻址液晶空间光调制器(Liquid crystal-sparial lightmodulator,LC-SLM)作为全息记录载体,来实现振动测量。实验中采用时间平均干涉测量法,得到了不同振动频率下物体的干涉图形。同时在连续改变振动物体的振动频率时,可以清晰地观察到物体振动全息干涉图形的变化过程,即近实时的全息干涉图形。     

外差干涉仪中声光调制器特性对测量精度的影响

提出并论证了混合型声光调制器衍射光的衍射级次混叠特性, 它使衍射光强中存在着驱动频率的谐波项, 此外入射光束的漂移将引起衍射光的频率漂移。分析了在外差干涉仪中应用它们对测量精度的影响, 提出了消除这些因素影响的方法： 利用双声光调制器外差干涉, 并在干涉仪的内部提取测量的参考信号。用双声光调制器的外差干涉仪可以实现纳米测量。     

外并干涉仪中声光调制器特性对测量精度的影响

提出并论证了混合型声光调制器衍射光的笛射级次混叠特性,它使衍射光强中存在着驱动射频率的谐波项,此外入射光束的漂移将引起衍射光的频率漂移。分析了在外差干涉仪中应用它们对精度的影响,提出了消除这些因素影响的方法;利用双声光调制器外差干涉,并在干涉仪的内部提取测量的参考信号。用双声光调制器的外差干涉仪可以纳米测量。     

光纤干涉成像阵列全息相位校正研究

针对光纤传输和干涉成像阵列中的相位误差, 提出了一种基于特殊光子晶体的全息相位校正方法。首先分析了光纤干涉阵列成像的基本原理和相位信息的传输过程, 以一维线性阵列建立成像系统相位误差模型, 通过对参考光束和探测器前的快门交替打开和闭合, 来分别实现在晶体上写入由光纤阵列的出射光束与参考光束干涉形成的含有相位误差的光栅函数, 和光纤中出射光束被该光栅衍射和相位偏移以消除相位误差, 从理论上分析了上述基于光子晶体的全息法相位校正原理。最后采用所建立的含有相位误差的干涉阵列进行成像仿真, 对未加校正、采用本文方法和采用冗余基线校正的结果进行了对比分析。     

利用铌酸锂晶体制作体全息光栅的设计性实验

利用双光束干涉,通过控制双光束的记录角度,在铌酸锂晶体中写入光折变体全息布拉格光栅.将该光栅应用于光通信系统中作为滤波器使用,利用ASE光源和光谱仪对其进行测试,在1 548nm波长处获得了峰值半高全宽为4nm,衍射效率为10%的滤波效果.     

基于数字全息及复用技术的全场偏振态测试方法

提出了一种在数字全息记录系统中利用偏振和角分复用技术对光场进行偏振态检测的方法. 将全息系统中的一束参考光分为偏振方向相互正交、初相位相同的两束光, 并分别与物光相同偏振方向的两个分量干涉, 形成两幅子全息图, 同时记录在一帧画面中. 为了分开记录到的物光两个分量, 系统中利用了角分复用技术, 即在两束参考光中引入不同载频, 使物光两分量的频谱位于全息图频谱面的不同区域. 通过滤波、逆傅里叶变换和衍射计算, 获取距离全息图不同位置处物光两正交分量复振幅信息. 利用复振幅信息, 可以构建被测物光的斯托克斯参量和琼斯矢量, 从而表征物光的偏振态. 实验中, 通过对一束椭圆偏振光进行偏振态测量以及对该光束在不同空间位置处的偏振态进行表征, 表明该方法可以实现光束偏振态全场测试, 并且具有较高的可靠性. 关键词： 数字全息 偏振态 琼斯矢量 斯托克斯参量     

碱性品红光致聚合物薄膜的光致光衍射

本文研究了全息存储实验中以波长532 nm的半导体激光器作为记录和读出光源,碱性品红作为光敏剂的丙烯酰胺基光致聚合物薄膜的光致光衍射现 象.它可以考虑为透过全息干涉条纹的原始入射光和反射光,与来自光聚物中未曝光的不均匀表面和内部的散射光四波混频的结果.根据简并四波混频理论中的位相匹配条件对双光束全息写入时产生的衍射光锥,以及单光束辐照复现时产生的衍射光锥现象分别做出了理论解释;并且利用全息散射理论结合三角学知识对入射光的入射角与衍射光锥的锥角的依赖关系进行了深入讨论. 关键词： 全息 光致聚合物 衍射光锥 碱性品红     

平面波导阵列布喇格光栅及其光辐照制作方法

本文提出了一种新的平面波导阵列布喇格光栅结构,并给出了在光敏感材料中制作这种波导光栅结构的全息光辐照方法.以LiNbO3:Fe晶体作为光敏感材料,用不同空间频率的双光束干涉条纹辐照后,通过数字全息技术对晶体的光致折射率分布测量和进行的导波衍射测试结果表明,利用这种光辐照方法在光敏感材料中制作平面波导阵列全息布喇格光栅是完全可行的.其显著的导波衍射现象表明,如果在平面波导阵列中制作多重布喇格光栅,有可能使其成为超密集波分复用（UDWDM）系统中波长复用/解复用的核心器件.     

反射型体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质

在光栅记录介质色散效应的影响下,拓展Kogelnik的耦合波理论研究了反射型体全息光栅对偏振方向垂直和平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的性质。结果表明对于记录在LiNbO3光折变晶体中的体全息光栅,在色散效应、光栅参量和入射条件的共同影响下,光栅对偏振方向垂直于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽大于对偏振方向平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽,在不考虑光栅介质色散效应的影响时,它们都变大。进一步给出了衍射光的光谱带宽及光栅的衍射效率随入射脉冲的光谱带宽与光栅的光谱带宽比值的变化情况。     

A robust method for frequency stabilization of 556-nm laser operating at the intercombination transition of ytterbium

A frequency-stabilized 556-nm laser is an essential tool for experimental studies associated with 1 S 0-3 P 1 intercombination transition of ytterbium (Yb) atoms.A 556-nm laser light using a single-pass second harmonic generation (SHG) is obtained in a periodically poled MgO:LiNbO 3 (PPLN) crystal pumped by a fiber laser at 1111.6 nm.A robust frequency stabilization method which facilitates the control of laser frequency with an accuracy better than the natural linewidth (187 kHz) of the intercombination line is developed.The short-term frequency jitter is reduced to less than 100 kHz by locking the laser to a home-made reference cavity.A slow frequency drift is sensed by the 556-nm fluorescence signal of an Yb atomic beam excited by one probe beam and is reduced to less than 50-kHz by a computer-controlled servo system.The laser can be stably locked for more than 5 h.This frequency stabilization method can be extended to other alkaline-earth-like atoms with similar weak intercombination lines.     

基于量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪的低频信号测量

利用低频光通信波段真空压缩态光场可实现基于光纤的量子精密测量.本文利用简并光学参量振荡器实验制备出1550 nm低频真空压缩态光场.在分析频段10—500 kHz范围内压缩态光场的压缩度均达3 dB.用实验制备的1550 nm真空压缩态光场填补光纤马赫-曾德尔干涉仪的真空通道,实现了量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪,完成了突破标准量子极限的相位调制频率为500 kHz的低频信号测量.与光纤马赫-曾德尔干涉仪相比,测量信噪比提高了2 dB.     

Application of the Gyrotron FU II Submillimeter Wave Radiation Source to Plasma Scattering Measurements

Gyrotron FU II has been successfully applied as a submillimeter wave radiation source to plasma scattering measurements on the Compact Helical System (CHS) in National Institute for Fusion Science (NIFS) in Japan. The gyrotron operates in a long pulse mode (the pulse width is about 600 ms) at a frequency of about 350 GHz (the corresponding wavelength is 0.85 mm). The output power is about 110 W. The output power is transmitted along a circular waveguide system and converted to a Gaussian-like beam by a quasi-optical antenna. After that, the beam is directed onto the CHS plasma and the scattered signal is detected by a homodyne detection system. The frequency and the wave number of the scattered signal are analyzed. The results suggest that a broad band low frequency (several tens to several hundreds kHz) density fluctuation is excited in the CHS plasma only during neutral beam injection (NBI) or ion cyclotron resonance (ICR) heating.     

变光外差为电外差的双频激光探测

演示一种双频激光位移探测系统,阐述光载波激光雷达的概念。由单块非平面环形腔固体激光器和声光调制器产生100MHz载波频率的双频激光束,作为探测光束,经过光路收发系统,探测位于电动导轨上目标的位移变化,信号处理部分采用高速光电探测器响应后信号的电子外差解调方式,位移量的获得通过高频锁相放大器解算参考光束与信号光束的相位差并计算获得。通过双频激光把光学外差探测变为了电子外差探测,系统重复误差小于3%。系统在利用无线电雷达信号处理方式的同时,保留了激光探测的优点,位移测量系统具有良好的重复性。     

Submicron External Electro-optic Measuring System Based on an Electro-optic Solid Immersion Lens

In this paper, all electro-optic solid immersion lens (EOSIL) is introduced, which is made of GaAs. A reflecting external electro-optic measuring system based on the EOSIL is built. With a hemispherical GaAs EOSIL used as the external probe, 0.7 µm spot size is obtained when the wavelength of the probing beam from a laser diode is 1.3 µm and a microscope objective with 0.3 numerical aperture is used. The principle of the measuring system is analyzed by Jones matrix. By using the system, the electrical signals propagating on a microstrip transmission line are successfully measured. The voltage sensitivity about 5 mV/ is measured when 10 kHz sinusoidal electric signal is applied on the microstrip line.     

Ce∶KNSBN晶体两波耦合中的光扇效应

采用两波耦合非同时读出实验装置 ,测量了掺铈钾钠铌酸锶钡 (Ce∶KNSBN)晶体两波耦合过程中的信号光和抽运光非同时打开条件下两波耦合增益的时间变化规律 ,讨论了光扇的入射光强阈值及光扇效应对两波耦合动态过程的影响。结果表明 :6 32 .8nmHe Ne激光在Ce∶KNSBN晶体中写入体光栅时 ,光扇效应存在明显的写入光强阈值特性 ,当入射光强大于 30mW /cm2 时 ,才存在强烈的光扇效应。利用修正耦合波方程对Ce∶KNSBN晶体中的两波耦合动态过程、增益随着信号光和抽运光打开时间间隔Δt的变化进行了模拟计算 ,理论模拟结果与实验测量结果基本一致     

HL-2A装置中性束发射光谱 诊断系统的研制与测试

在HL-2A装置上完成了一套32通道束发射诊断系统(BES)，可对径向r=12~44cm, 极向-7.5~+7.5cm二维空间范围内的长波长()电子密度扰动信息进行测量，其时间分辨率达到0.5ms，空间分辨率1~2cm。系统由内置于真空室的非对称镜头组、传输光纤、高性能探测器模块以及辅助的冷却和真空设备构成。系统的噪声在低频时(f<100kHz)主要由散粒噪声贡献，在较高频率时由散粒噪声和e噪声共同决定。在典型的HL-2A装置放电模式中，对于200kHz以下的扰动，该系统的信噪比(SNR)均大于3。     

Optical parametric oscillator pumped by relaxation oscillation pulses of a mechanically Q-switched Nd:YAG laser

We report the generation of mid-infrared pulsed radiation between 2.2 and 3 μm range using a singly-resonant optical parametric oscillator (SR-OPO) based on a 40-mm-long crystal of periodically-poled LiNbO₃ (PPLN) pumped by mechanically Q-switched pulses from a Nd:YAG laser, obtained by chopping the beam inside the laser resonator over a 1–10 kHz duty cycle. An appreciable reduction in pulse width as well as the number of relaxation oscillation pulses of the Nd:YAG pump laser is observed when the frequency of the Q-switch chopper is increased up to 10 kHz. Sub-nanosecond relaxation oscillation pulses of about 170–210 ns duration are generated under the width of the idler envelope varying from 4.6 to 8.55 μs. The same behavior is observed for the signal wave. A maximum extraction efficiency of 22 % is obtained for the idler, corresponding to 785 mW of output power at 10 kHz. The tuning of the signal and idler beams were performed by temperature variation of the PPLN crystal within 100–200 °C range.     

物光参考光同光轴的体全息存储光学系统设计

将两块漫射板分别置于输入面的两侧,使物光和参考光同光轴,可以使体全息存储傅里叶变换光学系统更为紧凑。然而,在这种全息存储光学系统中,物光和参考光的总数值孔径较物光数值孔径大很多。分析这种体全息存储光学系统物光和参考光光路的设计要求和光学参量的确定;采用多重结构方法对物光正向光路、逆向光路和参考光光路同时优化设计,实现对物光光路二对物像共扼位置控制像差,并满足参考光光路的要求;给出前后组焦距分别为33 mm和30 mm的物光和参考光同光轴,前工作距为30 mm,物光和参考光总数值孔径为0.53的全息存储光学系统的设计结果。系统的波像差小于0.071λ,达到衍射极限。     

基于KNSBN:Cu晶体的光折变联合变换相关器

给出基于KNSBN:Cu晶体的光折变二波耦合联合变换相关器(TBJTC).以KNSBN:Cu晶体作为平方律转换器,将强度较大且携带参考图象和待识别图象联合频谱的信号光波与一强度较弱的相干平面参考光波同时输入于KNSBN:Cu晶体,通过光折变二波耦合过程的非线性能量转移,实现功率谱转换,进而实现相关识别.理论分析和实验结果表明,除输入输出外,该光学相关器无需CCD、LCLV等器件和相应的数字处理,是一个全光光学相关器.