亚波长光栅的偏振闪耀特性

 使用琼斯矩阵的方法推导了连续结构亚波长光栅的衍射方程,给出了光栅衍射效率表达式,对偏振特性与衍射特性进行了研究。发现连续结构亚波长光栅仅存在３个衍射级,总衍射效率为100%,且衍射效率可在衍射级间任意分配,0级的偏振态与入射光的偏振态相同,±1级衍射光偏振态与入射光无关,－1级为左旋圆偏振光,＋1级为右旋圆偏振光。通过设置入射光偏振态与光栅相位延迟等参数,可使光栅具有闪耀特性,据此可用于设计高效偏振光分束器和偏振光开关。     

光的偏振与色散

O436.3 2004064046 用多级台阶量化相位光栅分离偏振光=Polarization demultiplexing with multilevel phase grating[刊,中]/张耀举(温州师范学院物理与电子信息科学系.浙江,温州(325027)),白建平…∥光学技术.—2004.30(4).—495-497,501 构造了三角形轮廓多级台阶量化相位光栅模型,用傅里叶光学方法详细推导了光栅衍射场强的解析表达式。分析了这种光栅对偏振光的分离和聚焦特性,并优化设计了两个光栅。数值模拟和分析表明,模型光栅能     

偏振控制的光折变开关

提出了两种模式偏振控制的光折变开关，推导了用非常偏振和寻常偏振光读出时的全息光栅的衍射效率比公式，该公式表明全息的衍射效率与偏振有关，衍射效率比可达８０％～９０％，利用这种特性可以实现光开关。     

菌紫质同线偏振全息记录时再现光偏振方向对衍射效率的调制

当用相同偏振方向的物光和参考光在菌紫质薄膜上记录光栅时,再现光的偏振方向会影响其衍射效率.采用琼斯矩阵方法对此进行了理论分析,结果显示,再现光的偏振方向对衍射光的光强产生余弦调制;当再现光的偏振方向平行或垂直于记录光的偏振方向时,衍射光仍为线偏振光,其他情况下衍射光均变成椭圆偏振光.再现光偏振方向对衍射效率峰值的调制为正向余弦调制,对衍射效率稳定值的调制为反向余弦调制(与前者在相位上相差π).加入辅助紫光可抑制光栅的饱和,从而使得再现光偏振对衍射效率稳定值的调制由反向余弦调制变为正向余弦调制,并且提高了衍 关键词： 菌紫质 光致各向异性 衍射效率 琼斯矩阵     

C60掺杂向列相液晶中光栅衍射选择性的分析

利用琼斯矩阵(Jones matrix) 方法对C60掺杂向列相液晶中光栅衍射选择性进行分析.给出两束p 偏振光在液晶样品中产生相位全息光栅的透射矩阵,通过探测光的矢量和光栅透射矩阵的琼斯矩阵运算,可以探测衍射光束的偏振态与入射光偏振态的关系.分析发现对于p 偏振的探测光,透射光和正、负一阶衍射光的偏振态均为p 偏振,且正、负一阶衍射效率相同;对于s 偏振的探测光只有透射光存在,可见记录的相位光栅表现出光栅衍射的选择性.     

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.     

用衍射相位元件分离并聚焦偏振光

通过相位恢复的原理,设计了在平行光的照明下单轴双折射晶体做成的衍射相位元件以实现分离并聚焦ｏ偏振光和ｅ偏振光,讨论了相位量化对结果的影响。理论计算表明：这种方法可成功地实现偏振光的分离和聚焦。     

偏振敏感材料中具有圆各向异性的偏振全息光栅

在向列相液晶中掺杂质量分数约0.2%的偶氮侧链型聚合物制成偏振敏感材料,使用正交圆偏振光记录了具有圆各向异性的一维偏振全息光栅,用线偏振光探测偏振全息光栅,得到正,负一级衍射光也为线偏振光,且偏振态与探测光和零级偏振态相互正交,可以运用琼斯矩阵理论加以解释.偏振全息光栅可由外加电场控制衍射级的变化,即在外加电场作用下,正、负一级衍射产生了90°的相位差.在频率6.05 Hz、电压2.2 V的外场作用下,衍射级的极值振荡变化.     

紫光诱导菌紫质中同圆偏振光栅的衍射调制特性

基于琼斯矩阵和菌紫质分子光循环的简化光循环模型,建立了紫光诱导同圆偏振记录光栅的理论模型,采用四波耦合光路测量菌紫质光栅的衍射效率.理论模拟和实验结果表明:加入线偏振的辅助紫光,线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互平行时,菌紫质光栅的衍射效率最大;线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互垂直时,菌紫质光栅的衍射效率最小;菌紫质薄膜中同圆偏振记录光栅的稳态衍射效率随线偏振再现光偏振方向和线偏振辅助紫光偏振方向之间的夹角按余弦规律变化.线偏振紫光能诱导同圆偏振记录光栅由非偏振光栅转化为偏振光栅.     

高密度相位光栅的偏振选择性

高密度光栅具有与传统光栅不同的性质,其衍射特性往往是偏振相关的。本文针对1550nm波长TE/TM偏振入射光和0.5的光栅占空比,利用严格耦合波分析数值计算了不同光栅周期下0级及-1级的衍射效率。研究表明,相比周期为1550nm的光栅,当周期为1200nm时,偏振相关衍射效应明显增强,当光栅周期为890nm时,TE偏振光的衍射效率随着光栅深度呈正余弦变化,而TM偏振光的衍射效率始终集中在0级,具有偏振选择性。通过模式方法,利用模式中的有效折射率概念,研究了不同周期下被入射光所激发的两种光波模式通过光栅区域传播所累积的相位差;基于双光束干涉,模拟了0级和-1级的衍射效率。结果表明,利用严格耦合波分析的数值计算结果符合模式方法的理论预期,对于高密度相位光栅的偏振选择性给予了合理的物理机制解释。     

布儒斯特角附近的透射光栅传输特性

 减小光栅表面的反射率以得到更高的衍射效率是目前光栅设计与制造中需要解决的重要问题之一。提出利用偏振光沿布儒斯特角入射时具有的特性来实现降低光栅表面反射率的方案,介绍了这种方案的物理模型,并利用严格耦合波分析法进行了模拟计算。计算结果显示,对入射光为TM偏振,波长0.35 μm,当光栅周期较长为2.80 μm时,以布儒斯特角入射的光波,它的表面反射被大大抑制;当光栅周期较短为0.21 μm时也有类似的结论,并且透射光的一级衍射效率极大值出现在刻槽深度为3.50 μm处附近,衍射效率大于95%。     

单轴晶体内表面入射e光线的双反射

基于光线遵从的Fermat原理,从几何学的角度讨论和分析了在单轴晶体中入射的e光线在界面上的双反射,得到了确定光线反射方向的一般公式,并对几种特殊情况进行了讨论.指出了上述结果与由电磁波的边界条件计算所得结果是一致的.     

A birefringent prism with a multiplicity of light-ray positions

Conclusions The accuracy of prism setting at which the o-ray and the e-ray images coincide is comparable to the accuracy of the autocollimation method, which can be useful for optical sighting and locating purposes. By varying angle , on the other hand, one can control the deviation of the e-ray. An application for this may be found in coherent-light optical information processing systems.The results of this study were presented at the Scientific-Technical Conference at the V. I. Ulyanov (Lenin) Institute of Electrical Engineering in Leningrad on April 16, 1970.Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii Fizika, No. 7, pp. 151–153, July, 1971.The author thanks Professor V. I. Vinokurov for his support in this work.     

Self-modulation of light in piezoelectric crystals

Spectroscopic measurements were used to monitor the optical interference of ordinary (o-ray) waves with extraordinary (e-ray) waves by incidence of plane-polarized light and transmission through piezoelectriccrystals (alpha-quartz, LiNbO3, and LiTaO3). This observation confirms that the rotations of the vibration planes of the o- and e-ray waves originate from the dynamic gratings induced by the electric field of the incident light. This is a self-modulation process of the polarized incident light in piezoelectric crystals.     

LiNbO3晶体中光伏亮孤子实验研究

从理论上分析了具有不同Glass常数的背景光在晶体折射率空间分布相对变化中的作用,得到了折射率改变为负的晶体中形成亮、暗光伏孤子的条件. 以此为基础,用532nm的e光作信号光、488nm的o光作背景光并不断变化背景光和信号光的功率,首次在实验上观察到了LiNbO₃∶Fe晶体中亮光伏孤子的形成. 关键词： 亮光伏孤子 自散焦 自聚焦 光生伏打效应     

Rotations of eigenvibration direction in anisotropic crystals

The electric field of incident light induces dipoles in anisotropic media, vibrating in two perpendicular directions of the principal axes. Because of the tensor property of the dielectric constant, an induced dipole is subject to a torque, tending to rotate it about the axis parallel to the propagation direction. The directions of eigenvibration of the ordinary (o-ray) and extraordinary (e-ray) waves are no longer perpendicular in this sense. We propose here the relationships to describe the rotation of the induced dipole in the perpendicular electric fields. The rotation angles are found to increase with increasing dielectric constants and electric field strength of the incident light, exhibiting large values near the resonance frequencies in the infrared range at the azimuth angle /4 of the polarized incident light. Piezoelectric and ferroelectric crystals have a large value of the dielectric constant in the infrared frequency range. Rotations of the vibration direction of the o-ray and the e-ray waves are shown in the infrared transmission spectra recorded by incidence of the polarized light and transmission through piezoelectric and ferroelectric crystals (-quartz, LiNbO₃, and LiTaO₃). Interference of the o-ray and the e-ray waves transmitted through the crystals confirms the rotations of the vibration directions, a self-modulation effect of light in piezoelectric and ferroelectric crystals induced by the electric field of the propagating light.     

共振域矩形介质光栅的逆向设计

采用模态法研究了共振域光栅分束器及闪耀光栅等光学器件的设计原理及逆向设计方法,给出了-1级非偏振闪耀光栅的典型设计示例。研究表明,自准直角入射时,光束在光栅内传输将激发产生离散模,通过调节离散模透过光栅传输时的累积相位差,可对衍射光进行调控,实现偏振(非偏振)分束、偏振(非偏振)闪耀等功能。采用严格耦合波法对基于模态法逆向设计的-1级非偏振石英闪耀光栅的几何参数进行验证,计算结果显示两者非常吻合,证明了该方法的正确性。     

Coherence-polarization mixing in resonance gratings

We show, using rigorous diffraction theory, that resonance gratings can be used to transfer partial spatial correlation to partial polarization even if the incident light beam is fully polarized. The phenomenon is based on the fact that either of the two orthogonal polarization components can be coupled into the leaky waveguide mode, leading to a strong phase delay, while the other one is reflected without being coupled into the grating. Numerical demonstrations are based on a Gaussian Schell-model beam and a grating analysis performed by rigorous Fourier modal method.     

双频氦氖激光回馈位移测量系统的实验与应用研究

研究了一种全新的纳米尺度位移测量系统。将双折射元件插入He-Ne激光器谐振腔内产生频率分裂效应，使原本单模谐振的激光器输出变成了频差可调的2个正交偏振频率（o光和e光），而形成双频激光器。在激光谐振腔外放置沿激光轴线位移的反射表面，将输出的激光束反射回腔内，以便对激光的光强进行调制，可实现高分辨率非接触式可判向位移测量。提出了一种细分方法，该方法突破了传统干涉系统的衍射极限（1/2波长）。对于633nm波长He-Ne激光，本系统的理想分辨率为1/8波长（约为79nm）。