双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移

当入射角大于全反射临界角时,双棱镜结构中透射和反射光束的古斯-汉欣(Goos-Haenchen)位移具有饱和效应,并且只有波长数量级。利用稳态相位法研究了当入射角小于全反射临界角时双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移。研究表明,传播模式下透射光束的古斯-汉欣位移是空气层厚度、入射角和双棱镜折射率的周期性函数。当透射共振时,透射光束的古斯-汉欣位移可达入射波长的几十倍,与入射角大于全反射临界角的情况相比,透射光束的位移通过边界的相互作用具有共振增强效应;在非共振点处,对称结构中的反射光束具有与透射光束相同的古斯-汉欣位移。共振增强的透射光束的位移在光开关及光耦合器中具有潜在的应用。     

格兰-汤普森棱镜透射光强扰动的温度效应

线偏振光正入射的情况下,格兰汤普森棱镜的透射光强随入射光方位角的变化出现周期性增强的扰动,影响了透射偏振光的质量.为了尽可能的减小扰动带来的不利影响,以保证棱镜使用过程中透射偏振光的质量,通过对不同温度下扰动因子的变化分析得到了:透射光强对入射角敏感的依赖关系.实验中,格兰汤普森棱镜的振动引起入射角在棱镜的结构角大小附近作微小变化,从而导致了透射光强的扰动,选取合适的结构角可以减小扰动.对于特定波长的入射光而言,应在允许范围内尽量减小胶合层厚度;当温度在一定范围内变化时,选取结构角为平均值温度所对应的极大值点也可以减小扰动所造成的影响.     

空气隙偏光镜对单模高斯光束光强分布影响的分析

根据光在格兰泰勒棱镜和格兰傅科棱镜空气隙胶合层中的干涉效应,分析了空气隙偏光棱镜对单模高斯光束光强分布的影响;结果表明:对于某一波长的入射光,当空气隙的厚度一定时,透射光强随光在空气隙介面上入射角的变化作周期性振荡;当入射角一定时,透射光强随空气隙厚度的变化作周期性变化;且透射高斯光束的形状也随光的入射角以及空气隙厚度的改变发生变化;且无论是透射光强的周期性振荡,还是透射高斯光束的形状的变化,格兰泰勒棱镜的影响均小于格兰傅科棱镜;这说明前者的综合性能优于后者。     

空气隙厚度对格兰-泰勒棱镜透射光强扰动影响的理论分析

以格兰–泰勒棱镜为例,根据实验现象对透射光强随旋转角扰动的原因进行了理论分析。通过泰勒棱镜的单色偏振光束在空气隙处发生多束光的干涉,使得透射光强依赖于入射角的大小。实验中棱镜振动引起入射角的微小扰动,导致了透射光强的扰动。着重分析了泰勒棱镜空气隙的厚度对于扰动的影响,并在此基础上讨论了减小扰动的方法,通过选取合适的空气隙厚度以及对棱镜的结构角做相应的调整可有效地减小扰动。     

BaTiO3晶体自泵浦相位共轭中的透射效应

从BaTiO_3晶体自泵浦相位共轭透射光束的出射角随泵浦光束入射角的变化,相位共轭透射光束在晶体中的光路,以及相位共轭透射光束的透射率随泵浦光束和晶体c轴夹角的变化等几方面研究了BaTiO_3晶体自泵浦相位共轭中的透射效应,根据实验结果肯定了自泵浦相位共轭中透射现象的存在.     

布儒斯特角切割LiNbO3晶体的偏振态分析

基于琼斯矩阵和菲涅耳公式,建立了偏振光透过LiNbO3晶体的分析模型,研究了入射光偏振态、晶压等参数对输出光偏振态和p偏振态、s偏振态透射率的影响规律。搭建了分别含单块LiNbO3晶体、LiNbO3晶体和薄片、两块串联LiNbO3晶体的Ho,Tm,Cr:YAG激光电光调Q实验装置,并测得了输出激光的偏振态、输出能量等随晶压的变化关系曲线。     

偏光棱镜调制器调制光强扰动的理论分析

以格兰-泰勒棱镜为例，根据实验现象对透射光强随旋转角扰动的原因进行了理论分析。实验中发现，透射光强曲线随着入射角的微小变化而偏离马吕斯定律，出现了周期性扰动。通过格兰-泰勒棱镜的单色偏振光束产生的干涉，再加上晶体-空气隙界面处反射比的因素，使得出射光强依赖于入射角。引入了扰动因子的概念，并系统讨论了扰动因子所造成的影响，从而得出了减小扰动的方法。理论研究结果与实验符合较好。为偏光棱镜的优化设计、生产及使用提供了理论基础。     

Subwavelength polarization rotators via double-layer metal hole arrays

We show that the polarization of linearly polarized light can be rotated an arbitrary angle by double-layer metal hole array structures in a subwavelength regime. The transmitted light with the rotated polarization, however, remains of nearly the same strength as the incident field at particular frequencies. The mechanism can be attributed to the subwavelength feature of the rectangular holes, and the tangential guiding modes between layers modulated by the orientation of the holes. The structures have potential applications as polarization rotators in a broad frequency range covering from terahertz (THz) to infrared frequencies.     

Consequences of the Kramers-Kronig relations for light diffraction on thick gratings

Diffraction of monochromatic light on a grating leads to the attenuation of the transmitted beam of diffraction order zero. In the case of a thick grating the diffraction efficiency, and hence the effective attenuation coefficient, is a fast-varying function of the Bragg mismatch angle. According to Kramers-Kronig theory, the transmitted beam encounters a phase shift that also depends on the mismatch angle. This phase shift is measured for holographic gratings in a photoaddressable block copolymer and compared with analytical calculations.     

空气隙间隔格兰型棱镜偏光器透射光强扰动的温度效应

线偏振光正入射的情况下，空气隙间隔格兰型棱镜的透射光强随旋转角出现周期性增强的扰 动.扰动的出现影响了透射偏振光的质量.研究表明，透射光强对入射角有着敏感的依赖关系 .实验中空气隙间隔格兰型棱镜的振动引起入射角在棱镜的结构角附近作微小变化，从而导 致了透射光强的扰动.讨论了温度的变化对扰动大小的影响.给出了减小扰动的有效方法. 关键词： 偏光棱镜 热光效应 干涉 扰动     

法拉第调制技术在微小旋转角检测中的应用

在外磁场中的碱金属原子蒸汽在光泵浦的作用下变成非线性介质,线偏振光经过这种介质时会变成椭圆偏振光,且椭偏光的主轴相对于入射偏振光的偏振面会产生一个微小的旋转。分析了碱金属原子能级结构和在光泵浦下产生的二向色性及其对探测偏振激光的偏振面旋转情况,并介绍了法拉第调制技术对这种旋转的测量方法,得到探测光强与旋转角的关系表达式,可以实现10^-7 rad量级的小角度检测。     

Optical-transmission modulation in CdS caused by acoustoelectric domain propagating along c-axis

When an acoustoelectric domain in a piezoelectric semiconductor traverses the monochromatic light near the intrinsic absorption edge, absorbed and transmitted optical modulations are observed. In order to reveal the mechanisms, we apply an electric field parallel to the c-axis of the CdS single crystal. In this case the electric field dependences of the off-axis angle are different for a high field domain and an acoustic domain. Comparing the electric field dependence of the off-axis angle of the optical modulation with that of the high field domain or the acoustic domain, we conclude that the transmitted and absorbed optical modulations are caused by the acoustic domain. Further, in order to establish the nature and mechanism of the optical modulation in case of E||c, we observe the spectral dependences of the absorbed optical modulation and find that there are two kinds of light absorption; one is due to pure shift in the absorption edge and the other is due to broad tail for low energy side. In case of e||c (e: polarization of incident light) both types of modulation exist at the same time and in case of e⊥c only the latter exists.And it is speculated that the transmitted optical modulation is due to the effect of induced birefringence caused by acoustic strain.     

蒙特卡罗模拟光通过大气后的时间分布

采用蒙特卡罗方法模拟了光通过光学特性参数不同的大气后透射光时间分布.分析了大气的散射系数、吸收系数、不对称因子及折射率对透射光时间分布的影响.结果表明:透射光时间分布曲线存在两个峰,分别对应子弹光与漫射光.各光学参数界定了子弹光、蛇形光、漫射光的大小和时间范围,并从统计模拟的角度解释了折射率大的大气中难以成像的因为.     

偏振光在非球形气溶胶中传输特性的Monte Carlo仿真

非球形气溶胶是影响辐射传输的重要因素. 系统给出了矢量辐射传输Monte Carlo模型, 并验证了其准确度; 考虑入射光偏振态, 讨论了不同方向漫射光Stokes矢量对气溶胶形状的敏感性; 分析了气溶胶形状、入射光偏振状态对光波退偏振度、透过率及反射率的影响. 模拟仿真结果表明, 对于不同偏振态的入射光, 不同方向的Stokes矢量对气溶胶形状变化的灵敏程度并不一致, 而在天顶角0°方向区域,Q, U及V分量对形状的灵敏程度普遍不高; 气溶胶形状对反射漫射光退偏程度的影响强于透射漫射光, 入射光偏振态不同, 漫射光退偏程度也存在较大差异. 气溶胶形状对光波整体透过率与反射率影响显著, 且该影响随传播距离增大而增大; 入射光偏振态对透过率与反射率影响相对较小, 与自然光相比, 水平偏振光透过率略偏小, 反射率略偏大, 垂直偏振光反之, 圆偏振光与自然光的模拟结果相当.     

Lyot型单色光退偏器设计与研究

为了实现单色线偏振光的退偏,在Lyot型退偏器的基础上,设计了一种新型退偏器。该器件由2个慢轴夹角为45的1/4波片组成,通过对透射光的叠加分析,发现该退偏器可将任意振动方位角的线偏振光转化为强度稳定的圆偏振光,并得到其退偏度表达式。针对633 nm波段,精选2个1/4波片制作样品,并测试其退偏度。测试结果表明:对不同方位角的线偏振光,退偏器退偏度超过94%,当微调入射角时,退偏度则达到97%以上。     

Laser-beam smoothing induced by stimulated brillouin scattering in an inhomogeneous plasma

We present results of two-dimensional simulations of the stimulated Brillouin scattering (SBS) of an optically smoothed laser beam propagating in an expanding plasma. In the weak damping limit, both backscattered and transmitted light waves exhibit an additional spatiotemporal incoherence, which is shown to be induced by SBS taking place in an inhomogeneous plasma. This mechanism is not related to laser-beam self-focusing and is thus complementary to plasma-induced smoothing [A. J. Schmitt and B. B. Afeyan, Phys. Plasmas 5, 503 (1998)]. The incoherence induced by SBS in the entrance part of the plasma could reduce the growth of parametric instabilities developing further inside the plasma and is able to significantly enlarge the spreading angle of the transmitted light. The angular width of the backscattered light is also found to be significantly larger than the aperture angle of the incident beam.     

High-efficiency frequency-modulation non-redundant scanning of a light beam in a half space

It is shown that a large fraction of the energy of the impinging light beam on a parallel plate grating can be injected into only one transmitted order, which is not the zeroth transmitted order, when the incident angle of the beam and the refractive indices of the lossless dielectric bounding media satisfy the condition of total reflection. This signififies that non-redundant scanning of the radiation transmitted through the grafting can be obtained by varying the frequency of the incident radiation with little of the incident energy being scattered into the reflected orders.     

偶氮材料——乙基橙的光致双折射特性

将偶氮化合物乙基橙样品置于一对正交的偏振片之间，用一束激发光照射该样品，分别测量 在激发光的不同强度和不同偏振方向下探测光的透射功率，研究样品的双折射特性.实验表 明，透射光的饱和值和稳定值与激发光强成正比，且与激发光偏振方向有关，探测光与激发 光振动方向的夹角(θ)为45°时，其值最大；若θ不太小（>10°），sin²2θ 与透射光的饱和值、稳定值成线性关系.同时，利用巴俾涅补偿器对样品的双折射率差进 行了测量，分别得到了绿光激发前后的准确数值为1.11×10^-3和3.57×10 ^-3. 关键词： 偶氮 双折射 测量     

低能Cl^-在Al2O3绝缘微孔膜中的输运过程

研究了10 keV Cl^-离子穿越Al2O3绝缘微孔膜的物理过程,发现穿越的Cl^-其分布中心在初束中心即0°附近,Cl^-离子穿透率下降与几何穿透一致,这是典型的直接几何穿越有一定角发散的微孔导致的结果;而出射的Cl0和Cl^+以微孔轴向为中心分布,Cl^+和Cl0穿透率下降慢于几何穿透.模拟计算发现沉积电荷会使出射粒子中Cl^-占主要成分,并使出射Cl^-角分布中心移动到微孔轴向方向而随微孔膜倾角移动;而在不考虑沉积电荷的情况下,计算结果较好地符合了实验结果.通过分析在不同倾角下散射过程对出射粒子的角分布和电荷态分布的影响,发现绝大部分的Cl0是通过一次和两次散射出射的,其中一次散射出射的Cl0占主要成分,从而导致出射的Cl0沿微孔轴向出射而Cl^+主要是经过一次碰撞出射.这导致了随倾角增大,出射的Cl0穿透率下降速度比Cl^+小,Cl0所占比例相对增大较快,从而导致观测到的Cl^+/Cl0的比例下降.本文结果更仔细地描述了低能离子穿越绝缘体微孔的物理机理,印证了之前实验和理论工作的结果,发现在10 keV以上能区的Cl^-离子穿越绝缘微孔膜的过程中,沉积电荷并未起到主要作用,其主要穿透特征是散射过程造成的.     

胶质红外量子点薄膜入射角对荧光特性的影响分析

胶质红外量子点优异的光学性能使其荧光特性具有广泛的应用前景,在实际应用中通常需要封装成薄膜形态以保持稳定的荧光特性。然而,分散形式的改变可能会导致量子点荧光效率降低以及荧光角度特性变化。因此,建立了红外量子点荧光强度探测系统,对胶质红外量子点薄膜在不同角度激发光入射时产生的荧光分布情况进行研究。实验及分析结果表明,激发光与样品表面夹角大小在10°～170°之间的较大范围内入射时,在反射及透射荧光区域均可探测到荧光峰值强度70%～80%以上的荧光出射,在这一范围内的反射荧光与透射荧光强度差异和荧光强度随激发光入射角度的变化规律分别与样品中量子点的浓度以及分布形态有关。同时,随着入射激光能量的增强,样品出射荧光强度对于入射角度变化的“平坦”范围进一步扩大。