A Simple Model for Measuring Refractive Index of a Liquid Based upon Fresnel Equations

Due to many experimental data required and a lot of calculations involved, it is very complex and cumbersome to model prism-based liquid-refractive-index-measuring methods. We develop a new method of mathematical modelling for measuring refractive index of a liquid based upon the Fresnel formula and prism internal reflection at an incident angle less than the critical angle. With this method, only two different concentrations measurements for a kind of solution can lead to the determination of computational model. Measurements are performed to examine the validity of the theoretical model. Experimental results indicate the feasibility of the theoretical model with an error of 1%. The method is also capable of measuring even smaller changes in the optical refractive index of the material on a metal surface by the surface plasma resonance sensing techniques.     

基于管状声学超透镜的近场点声源成像研究

在局域共振型声子晶体和负折射理论的相关基础上,结合声透镜发展现状和声成像的需要,提出了一种新型的管状声学超透镜结构并建立了模型;通过层多散射法分析了该透镜内声波的传输过程,然后利用COMSOL Multiphysics软件模拟了近场点声源通过不同厚度的管状声学超透镜后的声波传输和聚焦情况,得到了透射率和反射率的关系曲线,确定了最佳成像效果时透镜的厚度;在此厚度下,观察到入射波和出射波的波形基本接近,弥散现象很弱,很好的验证了该透镜可以实现对近场点声源的高分辨率成像。     

光在激活光纤中的传输

本文推导了连续光及宽脉冲在激活光纤中的运动方程,采用激活物质极化的量子理论,在零级近似及一级近似情况下,对其运动方程进行了求解,并讨论了激活物质对脉冲群速度的影响,定量地描述了连续光及宽脉冲的振幅与位相及群速度在激活光纤中的变化行为。     

异质三周期光子晶体的光子带隙特性

利用传输矩阵法研究了由TiO₂和SiO₂两种材料构成的异质三周期一维光子晶体的传光特性,发现该结构能在波长为200~ 2 000 nm的范围内形成7处比较明显的光子带隙,并且波长越大,带隙的宽度越大。重点研究了这种结构的光子晶体的透射谱线与入射角度、介质层数及介质层厚度的关系,发现该结构形成的光子带隙的大小和位置对介质层的循环周期数不敏感,但对入射角度和介质层的厚度很敏感。     

异质镜像光子晶体的光子带隙研究

对异质镜像结构光子晶体(ABCCBA)^N进行了研究。首先,利用一维介电体系中处理光传播的方法--传输矩阵法,详细推导了异质镜像光子晶体透射率的计算公式;然后,采用Matlab软件编程仿真并分析了光子带隙形成与镜像周期数目、光子带隙数目与光子晶体薄层厚度、光子带隙位置与入射角大小等的关系。结果表明:光子带隙的形成及变化主要受光子晶体薄层厚度及入射角大小变化的影响。通过改变影响光子晶体光子带隙的参数,可得到不同频段的光子带隙,用来制作高质量反射镜、滤波器和发光二极管等。     

异质双周期结构光子晶体光学特性

利用传输矩阵法研究了异质双周期结构一维光子晶体的带隙结构和光学传输特性。此光子晶体能形成512~960 nm的含5个极窄透射峰的光子带隙。重点研究了一种材料为复折射率时的光学传输特性,以及当结构发生轴向应变时的"介观压光效应"。结果表明:当复折射率虚部为负时,透射峰随虚部绝对值的增大先增大后减小,甚至出现衰减;虚部为正时,发生吸收现象。当光子晶体发生轴向应变时,透射峰随应变量的增加呈现近似L形变化,应变量很小时透射率几乎线性减小,波长越大透射峰变化越缓慢。     

多量子斜阱构造及相应激子峰红移

文章研究了利用应变超晶格多量子阱材料中压电场来构造多量子斜阱，给出了斜率的定量描述，讨论了过临界厚度时的应变及压电场的大小，提出了可以通过调制压电场的方法到与外场调制量子斜阱中激子峰红移量同样的效果。     

LCVR和AOTF的光谱偏振测量新策略

现有利用液晶相位可变延迟器(LCVR)和声光可调谐滤光器(AOTF)的偏振测量方法较为繁琐,故提出了一种光谱偏振测量新策略,去除了机械运动,并且相位延迟量的选取从四组减少为两组。采用两个LCVR和一个AOTF,通过两个相同型号探测器分别测量±1级衍射光,实现光谱偏振测量。电脑控制LCVR和AOTF的驱动系统分别实现所需相位延迟量和波长选择,通过扫描射频驱动整个频段得到被测光的光谱信息。叙述了方法的具体原理,分析了AOTF的偏振模型,通过理论计算LCVR和AOTF的Muller矩阵,推导出了相应的斯托克斯(Stokes)矢量中的I,Q,U的测量公式。分析并仿真了相位延迟量微小偏差对整个系统测量误差的影响,结果显示相位延迟量在±π/100范围内相对误差3%。实验验证了测量系统的可行性和准确性,测量误差总体6%。为偏振测量提供了一种简单可行且精度较高的新方法,具有重要的应用价值。     

A Novel Method for Enhancing Goos-Hänchen Shift in Total Internal Reflection

Due to the tiny shift in order of optical wavelength for Goos-Hǎnchen （GH） shift, it is very difficult to directly measure and apply the GH shift. We develop a new method for enhancing GH shift of both TE and TM polarized waves. The method is based on a total reflection prism made of BK9 glass combined with a precise measurement of the resulting spatial displacement with a one-dimensional charge coupled device （CCD）. Measurements are performed to examine the validity of the method. Experimental and theoretical results indicate the feasibility of the method with an enhancement in optical wavelenghth shift at millimetre scale. The method is advantageous to application the GH shift in the optical domain, and is also meaningful for measuring even smaller changes in the refractive index of a liquid.     

基于双AOTF的新型成像光谱偏振探测系统

声光可调谐滤波器(AOTF)具有体积小、波长稳定性好、扫描范围宽、调制速度快等优点,在光谱成像中被广泛应用,但单独采用AOTF的成像光谱偏振探测还较少。为此提出只采用两个AOTF的成像光谱偏振探测新方法。该方法首先通过分束镜将入射光分成两束,两束光分别通过两个AOTF,而两个AOTF的正一级衍射光的偏振方向互成45°,由于AOTF的正一级衍射光的偏振方向互相垂直,因此两个AOTF的正负一级分别可得到0°,45°,90°和135°的光强,在测量中需保持两个AOTF的滤光所对应的波长完全相等。最后通过对两个AOTF的正负一级衍射成像,最终得到Stokes偏振信息中S0(0°和90°光强和)、S_1(0°和90°光强差)和S_2(45°和135°光强差),结合相应的理论公式对被测目标的线偏振度(DoLP)和线偏振角(AoLP)实现成像。再通过对AOTF的射频驱动进行扫频,实现对被测目标不同波长偏振成像,最终实现成像光谱偏振探测。并通过对500,550和600nm偏振成像进行实验验证。该方法具有无运动部件、无需转动、一次测量同时获得成像光谱偏振信息的优点。