石英晶体温度效应对四频差动激光陀螺中光场偏振特性的影响

为研究石英晶体温度效应对四频差动激光陀螺的影响,从陀螺的自再现传播矩阵出发,结合石英晶体旋光率随温度变化的经验公式,利用琼斯矩阵求本征模的方法,得出了四频差动激光陀螺腔内光场本征偏振态与温度的关系并进行了数值分析,得到椭圆度和左右旋差损随温度变化的曲线。结果表明,石英晶体温度效应对偏振特性的影响与反射镜片的振幅反射率和反射相移有密切关系,对于典型陀螺参量,在-60℃～60℃范围内石英晶体温度效应导致左右旋差损从0增加至10-6量级, 椭圆度从0.122增至0.138。     

微型太阳敏感器光学掩模的镀膜设计

太阳敏感器是空间飞行器进行姿态确定和方位测定的重要器件，传统太阳敏感器大而重，无法应用到微小卫星特别是皮纳卫星上。介绍了基于CMOS APS探测器的微型太阳敏感器的工作原理，基于黑体辐射理论和太阳光谱特性，结合CMOS APS探测器工作特性，分析给出了这种敏感器像元表面产生光电子数的计算方法，并采用Matlab软件，编程计算了地球表面太阳垂直入射条件下，探测器像元表面产生的光电子数。采用光学薄膜设计方法，分析设计了掩模表面光学薄膜的膜系结构，计算了各膜层的透射特性。在此基础上，得到了基于CMOS APS探测器微型太阳敏感器光学掩模的光学薄膜的设计方法，最后给出了设计结果。     

基于电子信号处理的四频激光陀螺信号读出研究

针对当前四频差动激光陀螺(DLG)读出系统结构复杂、易受温度影响等问题,对现有读出系统进行了改进,设计了使用电子信号处理代替光学信号处理来分离左、右旋陀螺信号的新型读出系统。通过对一个DLG同时使用新旧两套不同的读出系统进行测试,得到了相同的测试结果,表明电子信号处理和光学信号处理在分离左、右旋陀螺信号方面是等效的。在此基础上,首先使用模数转换器对DLG的光电转换信号进行采样,然后进行了数字信号处理,并研制出了全数字化读出系统。新型读出系统不使用四分之一波片和偏振片等光学元件,具有温度稳定性好、结构简单、全数字化等优点,有利于四频陀螺性能的提高和批量生产。     

Considerations on material composition for low-loss hollow-core integrated optical waveguides

The role of cladding bilayer material compositions to obtain low-loss hollow-core integrated optical waveguides was studied. Using the simple Fresnel reflection formulae, the optimal material composition was determined. It is shown that using bilayers with higher index-contrast does not always lead to a lower loss for (quasi-)linearly polarized modes. Based on that knowledge, structures that exhibit very low leakage loss for quasi-TE₀₀ mode are proposed and designed using Si-compatible materials.     

Effects of transverse mode coupling and optical confinement factor on gallium-nitride based laser diode

We have investigated the transverse mode pattern and the optical field confinement factor of gallium nitride （GaN） laser diodes （LDs） theoretically. For the particular LD structure, composed of approximate 4 μm thick n-GaN substrate layer, the maximum optical confinement factor was found to be corresponding to the 5^th order transverse mode, the so-called lasing mode. Moreover, the value of the maximum confinement factor varies periodically when increasing the n-side GaN layer thickness, which simultaneously changes and increases the oscillation mode order of the GaN LD caused by the effects of mode coupling. The effects of the thickness and the average composition of Al in the AlGaN/GaN superlat.tice on the optical confinement factor are also presented. Finally, the mode coupling and optimization of the layers in the GaN-based LD are discussed.     

Confocal three-dimensional micro X-ray fluorescence based on synchrotron radiation for mineral analysis

The confocal three-dimensional micro X-ray fluorescence using polycapillary optics and a synchrotron radiation was applied to nondestructively analyze elemental compositions of minerals, and thereby obtain the three-dimensional distributions of elements in the minerals. Such confocal micro X-ray fluorescence had potential applications in the mineral prospecting, identification of jades, differentiation of stones.     

基于纳米孔径激光器的近场光存储的最新发展

近几年发展起来的近场光学原理和方法为实现超高密度光学数据存储开辟了新的技术途径。基于近扬光学方法的最小信息记录单元尺寸突破了经典光学分辨率的衍射极限 ,理论存储密度高达 1 0 0 0Gb/平方英寸 ,受到了研究人员和工业界的广泛关注。着重介绍了用于近场光学存储的纳米孔径激光器的原理、结构、优点 ,对它的实现方法和发展状况作了详细的阐述 ,并对其在近场光存储领域未来的发展趋势进行了展望     

微流控光学器件与系统的研究进展

微流控技术作为微全分析系统的关键与核心,一直是MEMS领域中的一个研究重点。随着微流控技术水平的不断提高以及与其它学科的不断渗透与融合,近年来已经涌现出一批令人注目的研究热点,其中微流控光学器件就是其典型代表。微流控技术与光学器件的融合,为传统光学器件的微型化、阵列化、低成本化以及高精度控制提供了可能。叙述了一些基于微流控技术的可变焦光透镜、显示器件、光开关、以及可调光纤光栅等新型光学器件的近期研究成果和应用背景。     

基于热光学技术的空间光学系统热设计

为了验证空间光学系统热设计的合理性,利用光-机-热集成的热光学分析技术论证了空间光学系统的热设计方案。首先,阐述了热光学技术的一般方法以及热光学技术与热设计的关系,同时根据空间光学遥感器所处的空间环境和结构特点,应用被动和主动热控技术对空间光学系统进行了热设计。然后,利用有限元方法对热控后的温度场和热弹性变形进行了分析,得出该温度载荷条件下光学元件表面的变形量及刚体位移量,利用Zemike多项式进行了波面拟合。最后,用CodeV光学设计软件计算了热载荷作用下光学系统的传递函数。结果表明,各种工况下全视场范围内光学系统分辨率为50lp时,传递函数均超过0．5,成像良好,能够满足光学设计指标,热设计方案合理可行。     

基于菲涅耳微透镜的光学加速度传感器原理研究

目前航空业惯性导航系统中广泛采用的加速度传感器存在抗电磁干扰（EMI）和电磁冲击（EMP）能力差等缺陷，针对此提出了一种基于菲涅耳衍射微透镜的光学加速度传感器，它能够有效地解决上述问题。该传感器的传感原理是把一个反光膜平行地置于微透镜的后方，根据微透镜前方汇聚点处光强的变化来敏感加速度的大小。通过Fresnel-Kirchhoff衍射公式详细推导了传感器的光学原理，并且对光纤的偏移对光强的影响进行了计算机模拟分析。结果表明：光纤接收的光强对反光膜的位置具有纳米级的灵敏度，并且对光纤沿微透镜焦平面方向的偏移极其敏感，当此偏移超过2μm，光强就会下降至不足理想情况下的50%。验证性实验结果表明这种传感器的原理是正确的。     

基于量子点半导体光放大器全光波长变换特性

从光电集成电路的角度出发,根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了QD-SOA等效电路模型,并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析;利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40Gbps、100Gbps和160Gbps时的波长转换特性,并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响,其转换速率可达到100Gbps,消光比ER约为10dB,Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

基于光学参量振荡器的可调谐红外激光的强度噪声特性

红外激光光源在微量气体、高分辨率光谱分析和量子光学研究等领域具有重要的应用.本文利用锁定单共振光学参量振荡器内腔标准具的方案获得了无跳模连续调谐的红外激光输出,理论和实验研究了红外激光的强度噪声特性,分析了影响强度噪声的因素.通过控制非线性晶体的温度和标准具调制信号实现了对红外激光强度噪声的抑制.当控制非线性晶体工作温度为60℃,内腔标准具调制信号为8 kHz时,单共振光学参量振荡器输出信号光和闲置光的强度噪声分别降低了11和8 dB.     

Line width analysis of a tunable optical filter based on free-space optics

The line width of a tunable optical filter based on free-space optics was analyzed. The relationship between the line width and the Gaussian beam waist was theoretically derived and experimentally verified. The experimental results meet the theoretical analysis well, which is beneficial for the design of a tunable optical filter based on free-space optics.     

基于ZEMAX的LED光源与光纤的耦合系统设计

在原有金属卤化物光源与光纤耦合结构的基础上,提出了一种新的光纤耦合方案,为了满足光供电系统的光功率需求,根据几何光学的理论,提出一种新的LED光源阵列排布方案。在对LED的发光特性研究的基础上,设计了一种新的光学准直方法,运用ZEMAX软件进行仿真,并对透镜参数进行了优化,准直结果角度控制在了±4°范围内。针对光束尺寸与光纤的匹配问题,进行了聚焦耦合设计,弥散斑的RMS尺寸大小为7.410μm,GEO点尺寸为16.091μm,光学系统95%以上的能量集中在20μm范围之内,达到了很好的耦合效果。     

Robust optical systems for nondestructive testing based on laser diodes and diffractiveoptical elements

Two robust systems for vibration measurements are presented. Both systems are based on low-cost laser diodes. The stability of the optical systems is achieved by implementing the optical system as a holographic optical element (HOE) while using a common-path interferometer concept for the measurement scheme. The former system facilitates real-time simultaneous tracking of vibrations about two axes perpendicular to the optical axis. The latter system is an electronic speckle interferometer working in a differential mode providing whole-field information on the angular deformation about one axis between two states of the object. It will be argued that these concepts will provide compact, self-aligning systems for industrial use due to the inherent possibility of mass fabrication.     

基于四叉树的光学小波滤波器轴心定位的研究

精度问题制约了光学小波变换的广泛应用。若要扩展其应用领域,必须提高变换精度。在二维光学小波变换4f系统中,小波滤波器轴心的精确定位至关重要。提出了一种基于四叉树搜索方法的光学小波滤波器轴心定位方法。所用的加载滤波器载体为空间光调制器(SLM),定位精度可达到SLM的一个像素大小。为加快搜索速度,提出了一种基于四灰度级并行处理的改进方法。     

光隔离器法抑制Michelson干涉型光纤水听器中的SBS

光纤水听器是利用光的干涉信号进行探测的,但随着入射光功率的增加,易发生受激布里渊散射（stimulated Brillouin scattering,SBS）效应,并因而产生噪声,限制入射光功率的增加,极大地影响探测信号。为了抑制SBS效应,提高光纤水听器性能,以Michelson型光纤水听器为例,从实验和理论上研究了SBS及其阈值特性。根据阈值公式分析了提高阈值的方法,着重讨论了光隔离器法对SBS的抑制。最后利用时域有限差分方法对光纤内的入射光、Stokes光和声波的时空分布进行了分析。只要给出初始条件及光纤参数即可得出光纤内各波的时空分布。通过开展抑制此效应的研究,不仅为可调谐相干光的产生提供一个新途径,而且可作为一种有效手段来研究各种光纤系统中的散射特性。     

Optimization of regenerator based on semiconductor optical amplifier for degraded differential phase shift keying signal

Real time phase regeneration is necessary for degraded phase modulation format optical communication systems.A regenerator based on the discrimitive gain effect of a semiconductor optical amplifier was proposed in recent years.In this paper,for this type of regenerator,its optimal working condition is found by solving the dynamic equations which describe the variance of the optical field and carrier density in the semiconductor optical amplifier by the finite difference method.The results show that the optimal improvement of signal Q factor can reach more than 2.2 dB.     

An all optical approach for developing a system involving Kerr material based switches for cryptographic encoding of binary data depending on the input parity

Optics is a highly potential candidate in super fast data computation and communication because of its strong inherent parallelism. Several all optical logic, arithmetic and data processing systems have been proposed in the last few decades. Many all optical digital encoders and decoders are also reported. In this paper we propose a new and alternative concept of using optics for encrypting a binary number to a suitable binary code to achieve a secured optical communication. This binary number can bear the supporting alphabets and numerals in communication of data. In this process an encrypted data is checked by necessary parity bit to ensure a secure communication. The result is verified using proper simulation.     

基于共焦法透镜中心厚度检测的光学系统设计

光学透镜的中心厚度是光学系统中的一个重要参数,其加工质量的好坏对光学系统的成像质量具有很大的影响。提出了一种基于共焦原理的非接触在线检测技术。系统的测量范围可达到9.8mm,测量精度可达到14.7μm。