二维光子晶体的特殊色散特性研究

为了研究光场在二维光子晶体中的传播特性,本文应用平面波展开法,得到了二维三角晶格光子晶体的能带结构,在此基础上,运用时域有限差分法,分析了在一定入射角度下,特定频率的光束在光子晶体中的负折射现象,由于应用光子晶体的自准直效应,光束束腰在传播过程中展宽较小。研究了由于能带交折、重叠而产生的特殊色散特性和超棱镜效应,给出了光子晶体内外的磁场强度的分布,得到了极高的角色散度。文章的研究结果对研究基于光子晶体超棱镜效应的波分复用器,具有指导意义。     

非线性光子晶体中光敏超棱镜现象的研究

基于非线性时域有限差分法,模拟了克尔非线性光子晶体中的光敏超棱镜现象.结果发现,当光强变化230 W/μm时,两束光在空间上能被分开10°,选取较大的基本功率将有助于提高其光强分辨率. 而且,当自抽运光较强时,光子晶体中光波的波矢方向将会发生转动. 此外,光束在非线性光子晶体中长距离传播时,透过率的变化将经历几个不同的阶段,分别对应于不同原因所造成的光强损耗. 关键词： 光子晶体 超棱镜 克尔非线性效应     

基于铜离子沉积石墨烯涂层锥形光子晶体光纤的硫化氢传感器

提出一种基于铜沉积石墨烯涂层光子晶体光纤马赫-曾德干涉的硫化氢气敏传感器.将45mm光子晶体光纤两端与单模光纤进行拉锥熔接,使得光子晶体光纤的空气孔熔接时形成塌陷层,更好地激发包层模式,形成基于马赫-曾德结构的干涉仪.采用单层石墨烯粉体,加入异丙醇分散液,反复浸涂至光子晶体光纤包层表面形成石墨烯涂层,并沉积铜纳米颗粒,使传感器对硫化氢气体具有高的响应度.实验结果表明,在硫化氢气体浓度为0~60ppm范围内,随着被测气体浓度不断增大,其输出光谱呈现明显蓝移,传感器灵敏度为0.042 03nm/ppm,且线性度良好.该传感器成本低、灵敏度高、结构简单,适用于低浓度硫化氢气体的在线监测.     

基于超连续谱的光子晶体光纤表面等离子体效应

 提出了利用光子晶体光纤空气孔塌缩技术制作光子晶体光纤表面等离子体共振传感器,构建了空气孔完全塌缩的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器模型,并模拟计算了其中的表面等离子体共振效应。制作了全光纤化的波长检测型的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器,利用超连续谱光源进行了相关实验。实验结果表明:以空气为待测环境介质时,对应的共振波长为465 nm,与理论计算相符合。     

基于超连续谱的光子晶体光纤表面等离子体效应

提出了利用光子晶体光纤空气孔塌缩技术制作光子晶体光纤表面等离子体共振传感器,构建了空气孔完全塌缩的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器模型,并模拟计算了其中的表面等离子体共振效应。制作了全光纤化的波长检测型的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器,利用超连续谱光源进行了相关实验。实验结果表明:以空气为待测环境介质时,对应的共振波长为465 nm,与理论计算相符合。     

基于预啁啾控制的极宽带光参量放大

在以飞秒钛宝石放大系统的倍频光为抽运光和超连续白光为信号光的光参量放大中,针对抽运光的宽带特点,分析了一种新的极宽带相位匹配方法.结果表明,10nm的抽运光带宽可得到近400nm的相位匹配带宽,若抽运光带宽达到20nm,相位匹配带宽就能达到近600nm.零色散波长为800nm的光子晶体光纤产生的超连续谱经光纤传输后为二次啁啾,宽带抽运光经棱镜对展宽具有线性啁啾,满足了极宽带相位匹配方法所需要的光谱分布.理论计算了对输入脉冲进行预啁啾控制应选择的光纤长度和棱镜对在光路中的插入量,为实现极宽带光参量放大提供了 关键词： 啁啾 极宽带相位匹配 光参量放大 光子晶体光纤     

若干新型微纳光子学器件研究

光子晶体和纳米光纤是两种重要的微纳光子学材料,各自具有非常独特的控制光子传输状态的功能,是研究微纳尺度下光与物质相互作用的重要平台,也是实现新型微纳光子学器件的重要基础.文章简要介绍了超快速低功率光子晶体全光开关、纳米光纤传感器、干涉器和介质-金属纳米线复合结构器件的研究进展.     

应用于液压传感的光子晶体光纤特性

为实现结构紧凑、高灵敏度的光纤压力(液压)传感器,提出了一种应用于液压传感的边孔结构光子晶体光纤.基于全矢量有限元方法,研究了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤的有效折射、模式等特性以及在液压情况下的应力和应力特性.根据光弹效应给出了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤在液压情况下的折射率变化特性.模拟结果表明边孔结构光子晶体光纤可以获得更大的液压传感灵敏度,增大边孔半径可以提高液压传感灵敏度,因此结构优化的边孔结构光子晶体光纤可以实现高灵敏度的光纤压力(液压)压力传感器.     

若干新型微纳光子学器件研究

光子晶体和纳米光纤是两种重要的微纳光子学材料,各自具有非常独特的控制光子传输状态的功能,是研究微纳尺度下光与物质相互作用的重要平台,也是实现新型微纳光子学器件的重要基础.文章简要介绍了超快速低功率光子晶体全光开关、纳米光纤传感器、干涉器和介质-金属纳米线复合结构器件的研究进展.     

应用于液压传感的光子晶体光纤特性

为实现结构紧凑、高灵敏度的光纤压力(液压)传感器,提出了一种应用于液压传感的边孔结构光子晶体光纤.基于全矢量有限元方法,研究了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤的有效折射、模式等特性以及在液压情况下的应力和应力特性.根据光弹效应给出了传统光子晶体光纤和边孔结构光子晶体光纤在液压情况下的折射率变化特性.模拟结果表明边孔结构光子晶体光纤可以获得更大的液压传感灵敏度,增大边孔半径可以提高液压传感灵敏度,因此结构优化的边孔结构光子晶体光纤可以实现高灵敏度的光纤压力(液压)压力传感器.     

High-accuracy surface position sensor based on a two-lens system

Two optical lenses are used to compose a surface position measuring system. A measurand is positioned near the front focal point of the first lens. At the output end of the other lens, a beam splitter is used to split the beam into two paths. One photodetector is positioned before the focal point of the lens in one path and another after the focal point in the other so that the intensities falling onto the two detectors can be adjusted to be equal when the first lens is in focus. This device provides a compact and high-accuracy surface sensor. In this paper, the design and experimental study of the sensor system is described. It is shown that such a sensor embodiment can lead to a resolution of 1 μm.     

一种新颖的表面光波导型原子(或分子)分束器

提出了一种采用二元π位相板与柱面透镜组合而构成表面光波导型原子（或分子）分束器及其Mach-Zehnder干涉仪与X-分束器列阵的新方案，介绍了本方案的物理思想与基本原理，导出了光强分布、强度梯度、分束距离和分束路径的宽度与光学系统参数间的解析关系，并分析和讨论了本方案的潜在应用及其可行性. 研究表明，本方案设计新颖、光路简单，便于与其他元件组合构成具有表面微结构的集成原子（或分子）光学元器件及其全光型原子（或分子）芯片. 关键词： 原子（或分子）光波导 原子（或分子）分束器 原子（或分子）芯片 二元π位相板     

Performance analysis of field-of-view shifted Shack–Hartmann wavefront sensor based on splitter

We report on a field-of-view shifted Shack–Hartmann wavefront sensor based on a splitter designed to measure the wavefront information of object light with strong background. The analysis results indicate that increasing the ratio of the signal beam intensity to the incoming beam intensity and reducing the sampling frequency of CCD₂ (detecting the pure background light) can properly enhance the SNR (signal-to-noise ratio) of the object light. A special noise removing algorithm was presented to enhance the centroid measuring accuracy, and it was proved to be effective against the residual noises caused by the differences between the two beam paths. The experimental results indicate that the field-of-view shifted Shack–Hartmann wavefront sensor based on a splitter can exactly measure the wavefront information from the object with strong background. PACS 42.68.Bz; 47.50.Ef; 42.30.Wb     

傅里叶变换光谱仪多次反射杂光对调制度的影响分析

为满足遥感探测领域对高光谱干涉探测仪的高信噪比和高光谱分辨率的要求,针对我国目前在研高光谱分辨率傅里叶变换光谱仪,详细分析了采用分束器及补偿器分光方案的迈克尔逊干涉仪中,增透面上多次反射杂光对光谱仪调制度的影响。分析表明增透面透过率越低,光谱仪调制度越低。理论分析发现,引入分束器和补偿器的楔角和倾斜角可以实现正常光斑与多次反射光斑分离,从而减弱甚至消除多次反射杂光的影响。通过理论计算给出了二次反射杂光与正常光路夹角与楔角和倾斜角的关系式,并依据光斑分离要求确定了楔角和倾斜角优化方法。由于干涉仪结构参数的相互关联特性,在优化楔角和倾斜角后,需要对入射角进行调整,使得反射光路与透射光路关于分束面对称,以消除其对光谱分辨率的影响;需要对补偿器厚度进行调整匹配,消除由于角度调整引入的正常光路光程差改变导致的调制度下降。按此步骤进行设计优化,在保持原有高精度设计指标的前提下,可消除干涉仪多次反射杂光的影响,该干涉仪优化设计步骤及结构参数调整方法适用于采用分束器补偿器分光方案的傅里叶变换光谱仪。     

偏振分束器对光学电流传感器稳定性的影响

采用偏振光学理论,详细分析了光学电流传感器中偏振分束器消光比的变化对传感器性能的影响,得到了偏振分束器消光比与传感器输出的关系式,并用系统实验进行了验证.理论及实验结果的吻合证明了光学电流传感器稳定性直接受偏振分束器两路消光比影响的结论.     

多用途、模块化哈特曼波前传感器的研制

分析了哈特曼传感器的主要设计指标,介绍了设计研制的一种多用途、模块化哈特曼传感器,通过将传感器的主要部件,包括光源、准直镜、分光棱镜、缩束光路、微透镜阵列及相机等进行模块化设计,根据不同需求,对各模块增减或更换,实现了一套传感器多种用途的应用.并用该传感器进行了系统波像差及光学元件面形检测实验,通过与Zygo干涉仪的测...     

Broad band beam splitter based on the double-groove fused silica grating

In this paper, we propose a broad band 1 × 3 beam splitter operating in the telecommunication wavelength band under normal incidence, this device consisting of a double-groove fused silica grating layer is designed with using the inverse mathematical method and rigorous vector diffraction theory. It is shown from our calculations that the device presents excellent beam splitter ability for TE polarization light with the average diffraction efficiencies is more than 95% over ∼100 nm wavelength range, moreover, the uniformity of our beam splitter is better than 2% in the whole wavelength band. Furthermore, the physical understanding of the diffraction behaviors taking place inside the beam splitter gratings can be explained by the modal method.     

多棱镜分光系统的多光束光轴平行度校准

闪电场景模拟系统中需要不同强度分布的光轴平行的多路光束,多棱镜分光系统能够实现平行光束增宽和强度分布调制。为获取彼此平行的多路光束,采用五棱镜扫描法完成等间隔分布的四棱镜分光系统的多光束光轴平行度检测,通过ＣＣＤ采集返回的与特定光轴位置信息有关的光点光强分布,并编制相关的软件计算质心偏差,为分光棱镜的定位装校提供直观准确的反馈信息,装校装置具有简单方便的特点。装校后的四棱镜分光系统在x、y、z 3个方向上的光轴匹配精度分别小于３、４和４．５,4束平行光的光强之比约为８∶４∶２∶１。进一步提高ＣＣＤ分辨率和增大成像物镜Ｌ的焦距后,光轴的匹配精度可以达到秒量级。     

Steering the propagation of photovoltaic solitons by spatial phase modulation

A simple scheme is presented to steer the propagation of a spatial photovoltaic soliton in a photovoltaic crystal. The basic idea is to impose a sinusoidal phase modulation on the light beam before entering the crystal. It is found that the self-deflection, soliton-like propagation, annihilation and splitting of this spatial-phase-modulated (SPM) beam can be realized by choosing appropriate modulation parameters; besides, a SPM beam can produce a waveguide with strong stability to steer a non-phase-modulated beam. These unique properties would have potential applications in the optical switch, splitter, modulator, and waveguide, etc.     

Representation of the coherent state for a beam splitter operator and its applications

A beam splitter operator is a very important linear device in the field of quantum optics and quantum information. It can not only be used to prepare complete representations of quantum mechanics, entangled state representation, but it can also be used to simulate the dissipative environment of quantum systems. In this paper, by combining the transform relation of the beam splitter operator and the technique of integration within the product of the operator, we present the coherent state representation of the operator and the corresponding normal ordering form. Based on this, we consider the applications of the coherent state representation of the beam splitter operator, such as deriving some operator identities and entangled state representation preparation with continuous-discrete variables. Furthermore, we extend our investigation to two single and two-mode cascaded beam splitter operators, giving the corresponding coherent state representation and its normal ordering form. In addition, the application of a beam splitter to prepare entangled states in quantum teleportation is further investigated, and the fidelity is discussed. The above results provide good theoretical value in the fields of quantum optics and quantum information.