新型含偶氮聚合物薄膜表面微结构的刻写研究

基于偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性,开展了双偶氮苯功能化聚合物薄膜表面微结构的"刻写"研究.利用两束相干光照射,在样品表面"刻写"出了亚微米量级的光栅结构;利用分步法在样品表面制作出了清晰的"三角格子"等花样微结构,证明了双偶氮苯功能化聚合物对于表面微结构的制作有较强的可操作性.通过对比单偶氮和双偶氮材料的实验结果,证明了双偶氮聚合物具有响应时间快、衍射效率高等特点,并由此讨论了偶氮苯聚合物薄膜表面微结构的形成机理及其偏振选择性.     

利用偏振全息记录可重复擦写的偶氮相位光栅

利用偏振全息技术在偶氮苯侧链聚合物薄膜上进行了记录全息相位光栅的研究.从理论和实验两方面分析了不同的偏振全息模式、偶氮高分子聚合物材料和全息曝光时间对相位光栅生成的影响.通过实验比较,确定了最佳的实验条件,在形成折射率相位光栅的同时,最大限度的避免了由于大分子运动而导致的表面起伏对相位光栅的破坏,并在此基础上,记录了可重复擦写的全息相位光栅.这种全息光栅制作比较方便,光栅系数可以方便的调整,在室温下非常稳定并且能用圆偏振光完全擦除后重复写入.     

在一种新的聚合物材料上刻写正弦相位波导光栅及其特性研究

用双光束干涉法在一种新的聚合物材料IAC-4上刻写正弦相位型光栅,实现了光栅耦合光波导,并研究了该光波导对不同偏振态的入射光的传播特性,对光栅的形成进行了理论分析,对光波导的传播常数进行了数值计算,并对该波导光栅在导光的光强调制和方向控制及其在集成光学方面的应用进行了讨论,最后对任意入射角的光栅方程进行了理论探讨. 关键词： 波导光栅 有机聚合物 平板光波导 集成光学     

偶氮液晶聚合物薄膜的二维偏振全息记录

利用偏振全息记录的方法在一种含偶氮侧链的液晶聚合物薄膜中写入了二维偏振光栅.实验采用两束正交偏振的532 nm线偏光作为写入光,在样品同一点上分别记录了相互垂直的两个一维偏振光栅,继而对所构成的二维偏振光栅的特性进行了研究.实验结果表明：二维光栅的衍射效率比一维光栅低,其偏振特性是两个一维光栅元特性的叠加;二维光栅衍射效率对入射光偏振态的依赖性和光栅的偏振转换性质来源于材料中线双折射和圆双折射的共同作用. 关键词： 偏振全息 二维光栅 偶氮液晶聚合物     

偶氮苯聚合物全息光栅衍射效率和偏振特性研究

研究了不同偏振全息模式下基于交联偶氮苯聚合物薄膜的相位光栅的形成机理、衍射效率和偏振特性.利用琼斯矢量表征了正交线偏振(SP)和半行线偏振(SS)干涉模式下的偏振干涉场.基于SP和SS两种模式,制作了无明显表成起伏的纯折射率光栅和有表面起伏的浮雕光栅.偏光显微镜(POM)观测说明纯折射率光栅具有周期性的折射率分布;近场光学显微镜(SNOM)探测说明纯折射率光栅和浮雕光栅的表而起伏在5 nm以下和 85.23 nm.实验表明.当探测光为水平偏振时,纯折射率光栅的衍射效率达到22.2%.浮雕光栅只能达到1.65%.纯折射率光栅的0、 1级衍射光分别为水平和竖直线偏振光,偏振度达到0.9969和0.9963;浮雕光栅的0, 1级衍射光均为水平线偏振光.     

透射式矩形相位光栅的衍射光谱分析

提出了一种计算透射式矩形相位光栅衍射场的简便方法,计算并分析了透射式矩形相位光栅的衍射光谱,给出了相位光栅的衍射光谱与光栅材料的折射率、光栅厚度和入射波长的关系,得到了把衍射光能量集中到1级光谱的条件;并在相位光栅的应用方面作了探讨.     

光纤光栅制作中波长拉力控制技术的研究

介绍了在相位掩模板法制作光纤光栅的过程中,通过测量和调节光纤在拉直状态下所承受的拉力,从而精确控制光栅布拉格波长的光纤光栅制作方法。利用此方法,可使光纤光栅的波长制作误差控制在±0.05nm以内,并利用一定周期的相位掩模板制作5nm波长范围内的任意波长的光纤光栅,极大地提高了相位掩模板法制作技术的效率和灵活性。同时,提出了利用扫描曝光技术,在光纤光栅刻写过程中持续改变光纤拉力,制作啁啾光纤光栅的新方法。     

相位掩模板干涉场及其对光纤光栅损耗的影响

理论分析了紫外准分子激光相位掩模法刻写光纤布拉格光栅时相位掩模板干涉场的形式以及对比度特征,并结合干涉光场对比度与光纤光栅折射率调制度的关系,通过实验证明了随着光纤与相位掩模板距离的增加,相位掩模板形成的干涉光场对比度会越来越低,这种对比度的降低导致了光纤布拉格光栅损耗的增加。进一步的分析显示:非±1级衍射能量的增加、紫外光束斜入射角度增加、紫外激光时空相干性的恶化等因素也会导致干涉场对比度降低,因此实验上要尽量避免这些不利因素的影响。该研究结果对高功率FBG刻写装置的光源、相位掩模板的选择以及光路调试等具有重要的指导意义。     

光诱导液晶中偶氮聚合物形成相光栅的研究

报道了一种新型偶氮聚合物掺杂液晶的复合体系.该体系中的偶氮聚合物在光诱导下发生顺反式异构形成与液晶分离的相光栅.通过建立多指数模型研究该相光栅在He-Ne光的辐照下折射率的变化情况,并且通过对聚合物掺杂液晶的样品加上连续变化的电压来研究其对电场的响应过程.同时研究了聚合物的单体掺杂液晶后随光场和电场的变化情况.结果表明,光诱导下聚合物掺杂液晶的样品折射率改变值经45s达到饱和,弛豫时间为10min;单体掺杂时,饱和时间与弛豫时间分别为0.17s和0.9s.外加电场在1.0V、1.4V、2.6V和4.0V时光栅的衍射效率会突然下降,而单体在变化的外电场下衍射无明显变化.     

在聚合物表面刻写方格子的新方法及理论研究

为了提高制作偶氮苯微结构的实验技术,在偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性的基础上,利用两激光束的新实验方案,运用比较简便的分步制作的方法,成功的在偶氮苯功能化聚合物薄膜表面“刻写”出二维的正方格子结构。提出了一个新的光异构取向场理论：在两束偏振方向互相垂直的偏振光照射下,偶氮苯聚合物表面光栅的形成是光异构取向场的干涉的结果,并对实验现象进行了解释。用计算机对实验结果进行了模拟,将模拟结果与实验结果进行了比较,结果表明计算机模拟将会更加有利于偶氮苯聚合物微结构的设计和制作。     

Frequency comb-referenced narrow line width diode laser system for coherent molecular spectroscopy

We analyze in detail the frequency noise properties of a grating enhanced external cavity diode laser (GEECDL). This system merges two diode laser concepts, the grating stabilized diode laser and the diode laser with resonant optical feedback, thus combining a large tuning range with an excellent short-term frequency stability. We compare the frequency noise spectrum of a GEECDL to that of a grating stabilized diode laser and demonstrate a 10-fold reduction of the frequency noise linear spectral density. The GEECDL is phase locked to a similar laser and to a fs-frequency comb with a servo loop providing an open-loop unity-gain frequency of only 237 kHz, which is a tenth of the bandwidth typically required for grating stabilized diode lasers. We achieve a residual rms phase error as small as 72 mrad (≈ 200 mrad) for stabilization to a similar laser (to the fs-frequency comb). We demonstrate that the novel diode laser can phase-coherently track a stable optical reference with an instability of 1.8×10^-16 at 1 s. This laser system is well suited for applications that require phase locking to a low-power optical reference under noisy conditions. It may also be considered for the implementation of optical clock lasers. PACS 42.55.Px; 42.60.Jf; 42.50.Gy     

Dual-wavelength distributed Bragg reflector semiconductor laser based on composite resonant cavity

We report a monolithic integrated dual-wavelength laser diode based on a distributed Bragg reflector (DBR) composite resonant cavity. The device consists of three sections, a DBR grating section, a passive phase section, and an active gain section. The gain section facet is cleaved to work as a laser cavity mirror. The other laser mirror is the DBR grating, which also functions as a wavelength filter and can control the number of wavelengths involved in the laser action. The reflection bandwidth of the DBR grating is fabricated to have an appropriate value to make the device work at the dual-wavelength lasing state. We adopt the quantum well intermixing (QWI) technique to provide low-absorption loss grating and passive phase section in the fabrication process. By tuning the injection currents on the DBR and the gain sections, the device can generate 0.596 nm-spaced dual-wavelength lasing at room temperature.     

利用严格模式理论分析光栅透镜的衍射特性

光栅透镜因其独特的光学性能而具有广泛的应用.根据光栅透镜的线宽和间距微小渐变的特点,建立了光栅透镜的物理模型,并利用严格模式理论对其衍射特性进行分析.该方法物理概念清晰、公式简洁.对光栅透镜实现谐波分离、聚焦功能时的衍射效率与槽深关系的计算结果表明,其计算速度快、数值计算结果准确可靠.并对加工误差的影响进行了模拟计算,说明了在当前的微细加工的工艺水平条件下,能够制作出满足ICF系统要求的光栅透镜.实验上制作了尺寸为100 mm的大面积光栅透镜,其衍射效率的实验测试结果与理论计算结果一致.     

Dual-wavelength distributed Bragg reflector semiconductor laser based on a composite resonant cavity

We report a monolithic integrated dual-wavelength laser diode based on a distributed Bragg reflector (DBR) composite resonant cavity. The device consists of three sections, a DBR grating section, a passive phase section, and an active gain section. The gain section facet is cleaved to work as a laser cavity mirror. The other laser mirror is the DBR grating, which also functions as a wavelength filter and can control the number of wavelengths involved in the laser action. The reflection bandwidth of the DBR grating is fabricated to have an appropriate value to make the device work at the dual-wavelength lasing state. We adopt the quantum well intermixing (QWI) technique to provide low-absorption loss grating and passive phase section in the fabrication process. By tuning the injection currents on the DBR and the gain sections, the device can generate 0.596 nm-spaced dual-wavelength lasing at room temperature.     

多层介质膜脉冲压缩光栅近场光学特性分析

利用傅里叶模式理论分析了TE波自准直角入射的使用条件下，多层介质膜光栅的光栅区和多层膜区电场分布的特点.分别讨论了HfO₂和SiO₂为顶层光栅材料时，光栅结构参数对光栅脊峰值电场的影响，结果表明，对于不同膜厚的顶层材料，存在一个最佳膜厚度，使光栅脊峰值电场最小，并且当膜厚增大时，设计大高宽比的光栅可以降低该电场峰值.最后，在大角度条件下使用多层膜光栅也可以降低光栅脊处的峰值电场. 关键词： 衍射光学 多层介质膜光栅 模式理论 损伤阈值     

基于波导相位调制器的光谱色散平滑技术实验研究

利用波导相位调制器产生的正弦调频脉冲进行了光谱色散平滑技术实验研究.结果表明该铌酸锂波导相位调制器可以容易地将DFB振荡器产生的单纵模信号展宽到0.1—1.5 nm,远场分析表明焦斑扫动规律与理论计算一致,近场分析表明SSD对近场百微米尺度的调制有显著改善.本研究为高功率激光装置束匀滑方案的优化提供了参考. 关键词： 远场 近场 光谱色散平滑 惯性约束聚变     

Polarization holographic and surface-relief gratings at 257 nm in an amorphous azobenzene polyester

Polarization holographic and surface-relief gratings have been recorded in an amorphous azobenzene polyester by use of a frequency-doubled argon-ion laser beam at 257 nm. Higher excited states of azobenzene in the trans and cis configurations contribute to the formation of a diffraction grating in this experiment. A combination of right and left circularly polarized writing beams has been found to give the highest diffraction efficiency. The contributions to the total phase difference that arise from anisotropy and surface relief have been separated experimentally, and it is shown that the surface-relief grating contributes a larger phase difference than that which is due to anisotropy.     

平面全息光栅曝光系统中的分光器件特性分析

分光器件是全息光栅曝光系统中的关键光学元件,它将入射激光光束分成两束,两相干光束叠加后形成干涉条纹。曝光系统的稳定性不但影响干涉条纹对比度,还影响光栅衍射波前像差、杂散光水平以及光栅掩模刻槽质量。为了提高曝光系统的稳定性,分析入射光束角度偏离与两相干光束夹角(2θ)的关系,并结合干涉条纹周期公式,分别导出了以光栅和棱镜作为分光器件时入射激光束角度偏离量与待制作光栅空间相位差的解析表达式,据此分析了光栅和棱镜曝光系统的稳定性。结果表明,采用光栅分光的曝光系统的稳定性比棱镜分光曝光系统稳定性提高5~6个数量级,这对长时间曝光制作全息光栅具有实际意义。     

一种光纤光栅水听器灵敏度校准技术研究

为了校准光纤光栅水听器的灵敏度,开展了光纤光栅水听器灵敏度校准技术研究.本文首先介绍了光纤光栅水听器的工作原理;其次,采用可调谐激光器和带工作点控制的强度调制法,实现了光纤光栅水听器的信号解调和稳态测量;在此基础上,利用比较法建立了一种光纤光栅水听器校准系统,校准频率范围为20 Hz~10 kHz;最后,在该频率范围内对采用等效相移布喇格光栅研制的一只光纤光栅水听器的灵敏度进行了校准,对系统的测量不确定度进行了估算.结果表明,该系统可准确校准光纤光栅水听器的灵敏度,扩展不确定度为0.9 dB(k=2).