用于染料敏化太阳能电池的聚醚型聚氨酯凝胶电解质的研究

以聚乙二醇(PEG)和异氰酸酯为单体,添加由1,4-丁内酯溶解(C4H9)4NI/I2配制的液态电解质,形成一系列的聚醚型聚氨酯凝胶电解质。通过动态机械热分析(DMTA)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射(XRD)等方法对聚氨酯凝胶电解质结构进行表征,测试结果表明此类电解质具有良好的热稳定性和非晶相结构。同时,研究了PEG分子量、异氰酸酯单体的改变对聚氨酯凝胶电解质电导率的影响,发现PEG分子量的增大使聚氨酯凝胶电解质的电导率先增加后降低,当PEG分子量为10000时,所合成凝胶电解质的电导率达到最大,为6.13mS/cm,而异氰酸酯单体的改变对电解质的电导率影响不大。扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明这可能与聚氨酯中形成的不同网状结构有关。在100mW/cm2的入射光强下,不同分子量PEG制备的聚氨酯凝胶电解质组装的染料敏化太阳能电池(DSSCs)的光电性能不同,其中PEG分子量为10000合成的聚氨酯凝胶电解质组装的电池的光电转化效率最高,为4.29%。     

高频采样下人眼波像差特性研究

为提高自适应光学人眼波像差校正和视网膜成像效果,研究了人眼动态波像差的特性。利用采样频率为300Hz、曝光时间为3ms的哈特曼传感器,搭建波像差探测系统。误差分析和模拟人眼实验表明,该系统对动态波像差的测量误差均方根(RMS)均值仅为0.01λ。人眼波像差探测结果表明,人眼存在150Hz以上的波像差,可能对自适应波像差校正造成影响。这种影响可通过延长探测和成像曝光时间的方法来抑制。为了达到衍射极限,对于稳定盯视状态下的人眼,3ms探测曝光、探测校正周期不超过45ms的自适应系统,其校正残差均方根在λ/14以下;当曝光时间增加到6ms时,该周期可放宽至62ms。研究了倾斜像差的波动对成像的影响,确定了高分辨率人眼眼底成像中,成像曝光时间最长不能超过9ms。上述结果表明,将自适应光学视网膜成像的探测曝光与成像曝光时间均定在6ms左右,可获得更好的校正和成像效果。     

极紫外光刻投影物镜中多层膜分析模型的建立及应用

极紫外光刻投影系统中高反膜厚度一般约300nm,远大于13.5nm的工作波长,光能并不能完全穿透膜层入射到基底,从而引入数倍于波长的额外光程差,降低系统成像质量。从能量调制的角度提出了一种基于能量守恒定律的多层膜等效工作界面模型,将光学薄膜中复杂的物理光学过程等效地转换为简单直观的几何光学过程,获取可被常用光学设计软件识别的数据,进而实现对有膜光学系统的分析。利用该模型对不同系统进行了分析优化,获得了一套可实现衍射受限成像的有膜系统方案,证明了基于能量守恒的等效工作界面的有效性,指导后续系统的装调,为多次反射系统的分析提供了一种方法。     

全正色散高阶谐波锁模掺Yb光纤激光器

在全正色散(ANDi)系统中,报道了最高为21阶的被动谐波锁模(HML)掺Yb光纤激光器。利用级联长周期光纤光栅(C-LPFG)作为全光纤结构的光谱滤波器,以非线性偏振演化(NPE)效应作为锁模机理,得到了重复频率可调谐的被动谐波锁模掺Yb激光输出,实现输出脉冲重复频率1.544~32.42MHz的可调谐。并进一步论证了谐波阶次的提高不仅与抽运功率有关,而且与光纤的长度有关。     

利用恒星闪烁测量等晕角的研究

利用恒星闪烁测等晕角是目前应用最广泛的等晕角测量方法。基于理论分析,引入了更准确的计算公式,通过公式推导、数值计算,得出最佳探测孔径直径与菲涅耳尺度相当,分析了复色光的闪烁等效波长及湍流路径长度变化范围的问题,讨论了等晕角与闪烁的比例系数C的计算问题。菲涅耳数在范围0.5~1.1时,比例系数随菲涅耳数的变化可用三次多项式进行拟合,比例系数不能简单地取波长位于500nm时的固定值,需根据应用实际利用拟合的三次多项式来计算。     

利用四元数方法研究各态遍历偏振态发生器

各态遍历偏振态发生器(PSG)是偏振测量不可或缺的基本设备,偏振态和偏振器件的描述对于编写偏振态发生器的控制算法是至关重要的。采用四元数来描述和分析各态遍历偏振态发生器中偏振态与偏振控制器,导出了三级偏振控制器的四元数公式,得到了描述其旋转轴与旋转角度的公式。实验测量了单级偏振控制器的四元数,得到了普通单模光纤受挤压时对应的应力四元数公式以及改变电压时的四元数公式,利用该公式编制的算法,实现了各态遍历的偏振态发生器。     

光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响

为研究光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响,选取常用的单模光纤、保偏光纤、光子晶体光纤及保偏光子晶体光纤为研究对象,建立了光纤弯曲与光纤陀螺性能的相关理论模型。以高精度光纤陀螺应用为背景,选取掺铒超荧光光纤光源,改变光纤弯曲半径,测出了经过光纤样品后的光功率、平均波长、光谱宽度的变化和平均波长波动,在此基础上分析了弯曲半径对光纤陀螺标度因数和随机游走系数的影响。理论分析和实验结果表明,采用光子晶体光纤时,光纤弯曲对光纤陀螺性能几乎没有影响,采用其他光纤时,需要严格控制光路中的光纤弯曲半径。     

自由曲面机载头盔显示器光学系统设计

为了解决传统头盔显示器大出瞳距、大视场与轻型化、小型化间的矛盾,采用径向基函数表征自由曲面设计了一款头盔显示器光学系统。详细论述了径向基函数表征自由曲面的原理,分析了光学系统像差校正方法。在设计中,尝试了一种方法来快速地确定优化起点,分析了该光学系统的成像质量。该光学系统的视场为45°×32°,出瞳大小为15mm,出瞳距为50mm。在奈奎斯特频率处,全视场的调制传输函数(MTF)值大于0.6。在(-22.5°,16°)视场处有最大畸变值-1.54%。系统尺寸56mm×128mm,重量136g。优化设计结果表明,该全息头盔显示光学系统像差小,可以较好地为使用者提供清晰的字符信息或者视频图像。该头盔显示光学系统成像质量好,体积小重量轻,可以应用于新一代机载头盔显示技术。     

《光学学报》投稿须知

正《光学学报》是由中国光学学会和中国科学院上海光学精密机械研究所共同主办,《中国激光》杂志社出版,国内外公开发行的光学类中文学术期刊。反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。为我国光学科技工作者与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论,为发展我国光学事业服务。     

一种倍频光电振荡器的实现方法

提出了一种利用电光调制器的非线性效应实现光电振荡器倍频输出的方法,通过在光电振荡环路中引入微波分频器,使得利用低频率的电光调制器有可能产生高频率的微波倍频信号输出,从而降低了振荡频率对调制器工作频率的要求。理论和实验研究表明,在微波信号输入功率较低时,调制器将引入较大的附加噪声,会严重恶化光电振荡器输出的倍频微波信号的相位噪声。通过在振荡反馈环路中增加一个微波放大器,减小附加噪声,能够极大地改善倍频信号的相位噪声。当环路光纤为1km时,产生的9GHz倍频信号相位噪声在10kHz频率偏移时达到-104dBc/Hz,比典型光电振荡环路恶化了6dB,同时,保持了较高的输出功率。实验结果与理论分析基本一致,证明了该倍频输出光电振荡器的可行性。