基于折线形手征负折射介质结构的设计与仿真

分别设计和仿真了一种新型的工作在微波段和光波段的折线形手征介质结构.利用仿真得到的透射系数和反射系数反演计算了该结构的旋光角、椭偏度、相对介电常数、相对磁导率、手征参数以及折射率等参数.结果表明该结构在这两种波段下都显示出极大的旋光角和椭偏度,且因具有大的手征参数,而不再需要介电常数和磁导率同时为负就可实现左旋圆极化波(LCP)和右旋圆极化波(RCP)的负折射率. 关键词： 手征介质 旋光角 椭偏度 负折射率     

太赫兹波段双频带手征性超表面的设计

提出一种具有巨旋光性和负折射特性的双频带手征性超表面结构,该手征性超表面由中间介质层和双层共轭卍字形周期排列而成;通过研究面电流密度分布,解释了巨旋光性和负折射率产生的原因;研究了手征性超表面单元结构的连续圆金属贴片半径和介质层厚度对该结构旋光性和负折射特性的影响。数值模拟结果表明:该结构在0.1～2 THz频率范围内有4个谐振频点,在谐振频点附近,平均折射率均为负值,实部幅值最大为-3.7;该结构在谐振频点附近显示了巨旋光性以及双频带的左旋圆偏振波和右旋圆偏振波负折射特性,最大偏振旋转角达到了122°,右旋圆偏振波折射率实部幅值可达-12.74。     

双层金属线平面手征结构的强旋光性和负折射率研究

提出一种由四重对称的金属线构成的双层平面手征结构,并对两层金属线之间旋转角θ和介质层厚度h进行了优化. 数值模拟结果显示,在一定的θ和h下,该结构在近红外波段具有极强的旋光性和大的手征参数,且在一定的波段范围内具有负折射率. 关键词： 手征介质 旋光性 手征参数 负折射率     

圆偏振光在手征负折射材料表面的反射和极化特性研究

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.     

旋转共轭希腊十字型手征结构特性研究

提出了一种新型的纳米级旋转共轭希腊十字型手征结构,并对该结构上下两层希腊十字的旋转角度进行了优化;数值模拟了该结构对不同频率入射波的透射和反射响应,发现透射谱在频率为145和300 THz处存在两个明显的谐振点.通过对透射反射谱的反演,计算了结构的圆二色性、旋光角,得出该结构在谐振频率附近具有很强的旋光性,最大旋光角达...     

石英晶体右旋光与左旋光折射率差的温度特性

利用Jones矩阵,从理论上分析了石英晶体的旋光特性。在-10～60℃的温度范围内,实验测试了石英晶体的旋光角随温度的变化关系,并得出了石英晶体右旋圆偏振光与左旋圆偏振光折射率差随温度的变化关系。结果表明,对单色光来说,石英晶体右旋光与左旋光折射率差随温度的升高而增加,也就是说,石英晶体的旋光率随温度变化的这一特性是由晶体的右旋圆偏振光与左旋圆偏振光的折射率差随温度的变化引起的。     

线偏振光在手征负折射材料表面的传输特性研究

从理论上研究了手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化的反射透射功率与入射角之间的关系曲线.当入射波分别为垂直和平行极化波(TE和TM波)时,得到了发生负折射时的布儒斯特角和全内反射角随手征参数和材料折射率的变化关系.手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,其功率流方向与波矢方向相反.     

一种最小化薄膜光学参数表征偏差的椭偏测量系统误差处理技术

基于对椭偏测量数据中难以消除的系统误差的作用机理分析,提出了一种新型的薄膜光学参数表征误差处理技术。建议选取薄膜椭偏角关于折射率和几何厚度的一阶偏导数,对大部分测量入射角满足符号相反或只有其中一个为零的条件的波段,剔除偏导数对全部测量入射角满足符号相同或同时为零的条件的奇点波长附近波段,作为反演表征用的椭偏测量数据采集区域,以最小化椭偏测量系统误差引起的薄膜光学参数反演表征值相对真实值的偏差大小。其本质是通过一阶偏导数筛选测量数据,来最小化椭偏测量系统误差对薄膜光学参数表征的误差传递作用。通过数值模拟实验,对比研究了该技术对不同测量入射角范围的适用性及实施技巧,以可复现的数值实验数据和合理的理论解释支持和验证了这种误差处理技术的可靠性,为薄膜在线表征和镀膜监控提供了一定的参考价值。     

偏振光的χ矢量表示及应用

从Jones矢量的定义中引入了χ矢量,利用该矢量的定义给出了偏振光的χ矢量复平面表示,在该二维复平面上,确定了各个点与偏振光的态势相对应的关系.同时证明了与Jones矢阵的本征态有关的几个重要的结论:任何光学系统的Jones矩阵都有两个本征态;旋光介质的两个本征态是左旋和右旋圆偏振光;偏振器的本征态是两个正交的线偏振光;双折射介质的两个本征态是分别沿快、慢轴方向的线偏振光.     

椭圆波束对非均匀手征分层粒子的俘获特性研究

非均匀手征分层粒子的俘获特性研究在化学工程、生物医药、光镊、微纳米加工等领域都有着重要的应用.为了有效地俘获及操控手征分层球形粒子,本文对椭圆高斯波束照射下手征分层球形粒子的辐射俘获力展开研究.从广义米理论出发,将入射椭圆高斯波束用矢量球谐函数展开,根据波束散射理论及电磁场动量守恒定理,得出椭圆高斯波束对手征分层球形粒子辐射俘获力的级数表达式,并对椭圆高斯波束入射分层手征细胞时的轴向及横向俘获力进行了数值模拟,讨论了手征参数、极化状态、束腰宽度、损耗以及最外层厚度对俘获情况的影响.研究表明:手征参数的引入会降低非均匀手征粒子的轴向俘获特性,但是选择合适的极化态入射时,可以有效地实现对非均匀手征粒子的稳定俘获.对于内层损耗小的手征多层球形粒子,当内层折射率大于最外层时,最外层厚度大的非均匀手征粒子在光轴上更容易俘获;反之内层折射率小于最外层时,最外层厚度小的粒子在光轴上有更强的束缚;同时与传统圆高斯波束相比,椭圆高斯波束的强会聚性更容易实现对非均匀手征分层细胞的三维俘获,具有良好的应用前景.     

Optical Filters Using Optical Multi-Layer Structures for Optical Communication Systems

Abstract

In this article, light reflection spectrums for different one-dimensional multi-layer structures are obtained. Optical reflectivities for periodic, superperiodic, and quasiperiodic structures have been calculated using the transfer matrix method. PBGs of each structure have been obtained using the optical reflectivity pattern. From a comparison of reflectivity and standard dense wavelength division multiplexing grids, it is demonstrated that narrow and dense band filters can be built from generalized Fibonacci quasiperiodic structures. Reflectivity of these structures contains bands that meet the ITU-T dense wavelength division multiplexing standard. Reflectivity of other multi-layer structures has poor or less potential to be used in dense wavelength division multiplexing systems.     

Optical Devices for Optical Access Networks Recent Progress in Semiconductor Optical Devices and Optical Modules

Cost-effectiveness is essential in developing optical access network systems. To reduce system costs, both improved system and component technologies are required. Reducing the costs of optical devices and modules in an optical network unit is especially necessary. In this paper, the requirements for optical devices in optical access networks and modules are clarified. Moreover, we also review the recent progress in technologies for semiconductor optical devices and hybrid integration for low-cost optical modules in access networks.     

振镜扫描光学多道谱仪

以平面光栅单色仪和光学扫描振镜为基础研制一套具有高时间分辨能力的光学多道分析系统,并利用计算机进行实时控制与数据采集。实验表明：本系统在保持谱分辨的同时,时间分辨率达到１０ｍｓ以内。     

无线光通信系统中的光接收机设计

介绍了无线光通信的特点，比较了光电检测器、光纤接收模块、自聚焦透镜和多模光纤接收机耦合三种设计方案，提出了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计是最优方案。详细讨论了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计和电信号处理过程。试验证明，采用该方案后系统输出信号的信噪比显著提高，完全可以满足通信系统的要求。     

光网络中的关键器件

光器件是光网中的基础单元之一。介绍了光网络中一些关键器件的重要特性及进展情况,讨论了光器件发展趋势。     

Diffractive Optical Elements for Dynamic Optical Coupling

Diffractive optical elements such as the complementary Dammann gratings are incorporated for dynamic optical fiber splitting and combining. Experimental results of 1′8 dynamic optical couplings are presented.     

光学材料光学均匀性检测方法分析

光学均匀性是光学材料的重要指标,直接影响到透射光学系统的波面质量,改变系统的波相差。惯性约束聚变（Inertial Confine Fusion,ICF）激光驱动器的研制要求对材料的光学均匀性进行高精度的检测,同时兼顾洁净度要求。实验中利用斐索干涉仪实现了大口径光学材料光学均匀性的检测,并与国外检测数据进行了对比,对检测过程中的影响因素主要包括样品的厚度测量偏差及折射系数偏差进行了分析。结果表明,样品的厚度测量偏差及折射系数偏差对结果的影响较小,可以忽略。同时用两种干涉仪专用软件对大量样品测量数据进行处理,对比了不同干涉仪光学均匀性的计算结果,表明这两种情况下对光学均匀性的处理结果相符,解决了大口径光学坯件光学均匀性的检测问题。     

基于半导体光放大器的光脉冲压缩方案的研究

对一种基于半导体光放大器(SOA)和普通单模光纤的光脉冲压缩方案进行了理论分析和实验验证.建立了该方案的理论分析模型,并在此基础上数值模拟了光脉冲的传播过程.计算结果表明,通过合理选取单模光纤的长度,可使50 ps光脉冲压缩到5 ps.实验表明利用普通单模光纤群速度色散导致的脉冲啁啾抵消SOA自相位调制引起的脉冲啁啾,实现了色散补偿及脉冲压缩.     

基于光学相干层析术的组织光学性质测量

通过在光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)模型中考虑多重散射的影响,提出了一种提取出不同深度处的组织光学性质,包括散射系数和各向异性因子的算法.当把吸收系数作为算法中的第三个拟合参量时,能减少算法拟合过程中由于吸收作用的影响而带来的误差.基于包含吸收因子的OCT扩展模型,改进的算法也能够提取出吸收系数.这些算法的有效性通过对聚苯乙烯微球溶液样品的测量实验得到验证.