色散、群速与群折射率

本文讨论了群折射率存在的物理意义,指出群折射率不仅包含了折射率概念而且还体现了折射率的色散性质,同样能作为材料本身的光学性质参量.接着指出在折射率的白光干涉法测量中存在着忽视色散作用而导致的将群折射率误认为折射率的情况.将群折射率与折射率区别开来,不仅可以消除折射率测量中所存在的错误,而且可以突出色散现象在光传播时间特性上的意义.为此建立了折射率与群折射率的相互变换关系,通过对于典型物质的折射率与群折射率变换关系的计算,说明二者在数值上的差别甚至对于气体介质来说也是不能忽略的.     

用光学相关识别方法测量单模光纤的折射率分布和色散

介绍了一种测量单模光纤剖面折射率分布和色散的新方法－－光学相关识别方法。应用计算全息制作高斯－拉盖尔模的匹配滤波器，根据光学相关识别原理测出单模光纤场分布的展开系数，由此推得剖面折射率分布和色散，给出了实际测量结果。     

红外光学材料折射率温度系数测量装置

本文介绍一台红外光学材料折射率温度系数测量装置。该装置是由温控系统、精密测角系统、光学系统和电器控制系统等组成的一台高精度全自动化测量系统，采用改进的自准直法测量折射率温度系数值。该装置达到的主要技术指标：工作波长为2～12μm，温度范围为-50～150℃，测量不确定度为3%，可满足各种红外光学材料折射率温度系数测量的要求。利用该装置对红外材料锗折射率温度系数值进行了测量，并对测量数据进行了报道。     

分光计实验中棱镜折射率色散 研究的实验拓展

在分光计实验教学过程中,在完成自准法测量三棱镜的顶角的基础上,让学生把实验中能够清晰观察到的汞灯棱镜光谱中不同波长谱线对应的折射率利用最小偏向角法进行测量,再利用正常色散的柯西经验公式对数据进行拟合,作出n-λ曲线并求出所用材料(三棱镜)的系数A、B、C。通过上述实验内容的拓展,不仅让学生进一步熟悉了最小偏向角法测量三棱镜玻璃折射率的实验操作方法,而且让学生对棱镜玻璃波长色散的物理含义有了定量上的深入理解。     

云母晶体双折射率色散特性的研究

针对云母晶体材料本身性质所决定的双折射率色散关系不一致性,给波片设计带来非常不利的影响,提出偏光干涉法研究云母的色散特性.即由分光光度计测量出云母晶体的偏光干涉谱,通过对干涉谱极值点所对应波长的精确判断,准确计算出极值点的最大双折射率,获得从紫外至近红外光波段云母晶体的双折射率色散曲线,经多项式拟合数据处理,得到任意波长的双折射率色散公式.为求解不同温度任意波长的云母晶体双折射率提供了一种精确简单的方法,对云母晶体器件的设计与使用有重要的理论依据和参考价值.     

用阶跃有效折射率模型研究光子晶体光纤色散特性

在采用阶跃有效折射率模型研究光子晶体光纤的可行性方面，提出了将普通单模光纤、色散位移光纤、色散平坦光纤作为一定极限条件下的折射率引导型光子晶体光纤特例的观点.通过编程计算，并与文献报道的实验数据对比，表明应用本模型可以揭示光子晶体光纤所具有的奇异的色散机理.特别是应用本模型具有更快的计算速度.还用本模型分析了空气孔直径、周期及芯径对色散特性的影响. 关键词： 折射率引导型光子晶体光纤 阶跃有效折射率模型 色散     

等效折射率模型研究光子晶体光纤的色散特性

应用等效折射率模型对折射率导模光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详细的讨论。由于光子晶体光纤由单一材料(SiO2)制成,光纤的波导色散决定了总色散,因此讨论中将群速度色散分解为波导色散和材料色散,研究了波导色散与光子晶体光纤的结构参量孔距∧、相对孔径f的关系。分析表明,在f一定的情况下,光子晶体光纤的波导色散与孔距∧的关系符合麦克斯韦方程的比例性质;而在孔距∧确定的情况下,光子晶体光纤的波导色散的零点、极小值点位置与f在所讨论的波长范围内存在线性关系。最后举例说明了通过调整光子晶体光纤的结构参量,可以灵活地设计其色散特性。     

红外光学材料折射率测试仪

介绍一种可测锗、硅等红外光学材料折射率的测试仪器。对国产锗、硅及锗砷硒玻璃等红外材料的折射率进行了测量并分析测量结果。     

周期结构薄膜在折射率色散下反射区特性研究

周期性结构是光学薄膜设计的基本物理模型,给出了反射区中心波长的一般性条件,研究了在膜层材料存在折射率色散情况下,等厚周期结构和非等厚周期结构的薄膜反射区中心波长与带宽特性.研究结果表明:在等厚和非等厚周期结构中,考虑膜层材料折射率色散与忽略色散情况相比,中心波长向长波方向移动,反射级次与相对波数的线性关系偏离;在薄膜光学厚度一定的非等厚周期结构中,高折射率层光学厚度大于低折射率层时,反射级次与相对波数的线性关系偏离度高;非等厚周期结构薄膜的带宽在低反射级次上小于等厚周期结构,同时膜层的色散对反射带宽影响不大.     

Refractive index dispersion measurement on nonlinear optical polymer using V-prism refractometer

By using V-prism refractometer, the refractive indices of a polyetherketone (PEK-c) guest–host polymer system were measured with the polymer in solutions. The Lorenz–Lorentz local field formalism was used in the calculation of the refractive indices of the polymers from the measured indices of the polymer solutions and the pure solvent by using V-prism refractometer. The refractive index dispersions of the polymers were obtained by fitting the measured indices of the polymers to Sellmeyer equation. The method allows for an accuracy in index of 0.7% in the determination of the polymer indices. In addition, a large difference between the indices of the polymer and the solvent, and a higher polymer volume fraction in the measured polymer solution are favorable for a high accuracy.     

二次彩虹法测量高折射率玻璃微珠折射率研究

基于米氏散射理论解释了激光照明下玻璃微珠的二次彩虹精细结构的成因,发现折射率的差异将直接影响二次彩虹精细结构的位置.对于实验中玻璃微珠半径变化引起二次彩虹精细结构间距变化的现象亦用米氏散射理论进行了模拟分析和实验研究.利用米氏散射的近似理论——艾里理论对玻璃微珠的折射率进行了测量.在对玻璃微珠二次彩虹精细结构所计算得到的折射率的统计分析基础上,通过校正测量误差后得到了玻璃微珠折射率的准确数据.     

Simultaneous Measurement of Refractive Index and Thickness by Low Coherence Interferometry Considering Chromatic Dispersion of Index

Low coherence interferometry can provide simultaneous measurement of refractive index n and thickness t of a transparent plate, as reported recently by some research groups. Precise measurement of n and t is impossible unless chromatic dispersion of index is taken into account. We then proposed and demonstrated a unique technique for simultaneous measurement of phase index n_p, group index n_g and thickness t using a special sample holder. This paper describes a novel technique for simultaneous measurement of n_p, n_g and t using an approximate expression of the chromatic dispersion in terms of n_p. The approximate expression of chromatic dispersion does not require use of the special sample holder, and n_p, n_g and t are determined from two measurable quantities with an accuracy of 0.3% or less, for the sample thickness was around 1 mm. In addition, it is possible to shorten the measurement time compared with the above method.     

汞光谱色散规律的实验研究

在分光计实验中,低压汞灯发出五种不同波长的单色光经玻璃三棱镜后发生色散现象,实验研究表明玻璃三棱镜对汞光源光谱折射率是随波长增大而减小的变化的规律,其中对黄光折射率最小,紫光折射率最大,这种色散属于正常色散,通过这个实验进一步说明了科希公式的正确性.     

基于光纤气泡级联的高灵敏度马赫曾德干涉液体折射率传感器

通过化学腐蚀方法制作了一种基于光纤气泡级联马赫曾德干涉液体折射率传感器.在细芯光纤两端熔接切割端面被腐蚀的单模光纤,构成气泡-细芯光纤-气泡结构,该结构中两个气泡耦合光场,细芯光纤作为传感臂,构成光纤马赫曾德干涉仪.对该传感器的干涉谱能量随折射率的变化规律进行了研究,结果表明:干涉谱的能量与环境折射率之间存在较好的线性关系,同时波长变化对环境折射率变化不敏感;当外界折射率变化范围在1.345~1.389时,传感器的灵敏度为-216.21dB/RIU.该传感器在生物化学领域有较好的应用前景.     

不同衬底折射率的多模干涉耦合器

设计了一种具有不同衬底折射率的新型多模干涉耦合器,在多模波导区引入了更强的光场限制,激发更高阶的导模,从而提高映像质量.采用二维有限差分波束传播方法模拟了这种新型的结构,结果表明:与传统结构相比,以功率均衡性和附加损耗为衡量标准的映像质量有了明显提高.这种结构可以应用于三维SOI脊形波导中.     

Refractive index dispersion properties of collagen for microscopic second-harmonic generation

We theoretically simulate second-harmonic generation (SHG) in collagen under linearly polarized focused laser beam. With this model, the effects of numerical aperture (NA) and refractive index dispersion on SHG emission have been investigated. Dispersion properties of collagen are significant under incident wavelength in the visible range. Our results show that the efficient SHG is obtained by controlling the NA, and the higher NA is a necessity when the dispersion effect is considered. Our theoretical simulation results provide useful clues for experimental study of microscopic SHG emission in collagen excited by focused beam.     

任意折射率分布多量子阱波导的色散方程

利用转移矩阵技术，在建立波导芯区域等效折射率的基础上，导出任意折射率多量子阱波导的色散方程，该方程的数值精度与量子阱数的多少无关。