低串扰的多波长光纤光栅色散补偿器

分析了光纤光栅色散补偿系统中的串扰，并比较了几种常用的多波长光纤光栅色散补偿器的串扰特性，结合串联的窄带光纤光栅和取样光纤光栅的优点，提出一种抑制光纤光栅色散补偿系统串扰的方法.它通过在邻近信道间引入随机时延差，既能改善取样光纤光栅的线性串扰特性，又能抑制交叉相位调制效应和四波混频等非线性串扰.使用该方法可以得到具有低串扰的多波长光纤光栅色散补偿器.     

基于硅基二氧化硅阵列波导光栅宽带低串扰单纤三向器

采用硅基二氧化硅阵列波导光栅设计并制作了宽带低串扰单纤三向器.为使三个波长间隔相差较大的输出谱获得相同的带宽,在输出波导与罗兰圆交界采用了不同结构的多模干涉器.二维有限差分束传播法的模拟结果表明,理论上1310nm、1490nm和1550nm波长的3dB带宽分别达到23nm、23.5nm和25nm,插入损耗均为4dB,1310nm波长的串扰小于-40dB,1490nm与1550nm波长间串扰小于-40dB;采用宽带光源测试结果表明,1550nm波长的3dB带宽为23nm,采用三个独立窄带光源测试结果表明,三个波长的插入损耗均为7dB,1310nm波长的串扰小于-40dB,1490nm与1550nm波长间的串扰小于-39dB,测试与模拟结果基本一致.     

几何法推导斜入射衍射光栅的波长和实验研究

通过直接几何光路法和光栅方程法分析了平行光斜入射衍射光栅时波长测量的理论基础。分析表明,几何光路法是斜入射衍射光栅问题的一种严格解法,光栅方程法是几何法的一级近似。实验中以低压汞灯的绿光为基准,通过分光计测量平行光斜入射衍射光栅时紫光的波长。具体方法是：先让望远镜分划板的竖准线对准平行光正入射时绿光衍射线位置,然后转动光栅使紫光与准线重合,由光栅转过的角度获得转动前后的光程差,从而计算出待测光的波长。当使用绿光为基准光时,用几何法和光栅方程法得到的紫光波长均为434.9nm,与理论值的相对误差均为0.2%。     

软X射线全息平焦场光栅的条纹弯曲现象及其对光谱分辨率的影响

软X射线平焦场光栅光谱仪是等离子体诊断的重要仪器,其核心光学元件全息平焦场光栅通常采用非球面波记录光路制作,因此光栅条纹存在弯曲的现象.光栅条纹的弯曲会影响光谱成像质量,从而影响系统的光谱分辨率.记录光路的优化,只保证光栅子午面的线密度分布,因此优化的记录光路并不是惟一的,所以在保证子午面的线密度分布的同时能制作具有不同弯曲程度条纹的光栅.针对应用于0.8—6 nm的全息平焦场光栅,利用光线追迹方法分析了不同弯曲程度条纹光栅的光谱成像,发现采用柱面反射镜制作的接近于直条纹的光栅具有较好的光谱成像质量.相对于弯曲条纹的光栅,接近于直条纹的光栅理论光谱分辨率有明显的提高,入射波长为3 nm时,光谱分辨率从626提升到953,入射波长为5 nm时,光谱分辨率从635提高到1222.     

基于亚波长二维光栅的入射角不敏感颜色滤光片研究

提出了一种基于二维亚波长光栅的具有非偏振光入射下入射角不敏感特性的反射式颜色滤光片. 采用严格耦合波分析方法详细分析了光栅周期、光栅层厚度以及固定光栅占空比下光栅的结构尺寸对反射率峰值、反射带位置及带宽的影响. 结合入射角不敏感特性, 经过优化设计得到了光栅的最终结构参数, 获得了中心波长424 nm, 峰值反射率56%, 带宽45 nm的反射滤光片.模拟结果表明, 在非偏振光入射下, 此滤光片的反射光谱表现出显著的入射角不敏感特性. 当入射角高达60°时反射带的中心波长偏移6 nm 反射率下降6%带宽增加8 nm 其参数没有较大变化通过调整光栅的结构参数可在400–520 nm范围内调节滤光片的中心波长以获得不同颜色的入射角不敏感滤光片. 关键词： 反射式滤光片 二维亚波长光栅 入射角不敏感 严格耦合波分析     

基于复用体全息光栅的光学相控阵放大级串扰优化

提高各通道输出光信噪比,进行了复用体全息光栅的优化设计研究。推导了适用于角度放大器的多路复用体光栅耦合波理论,并与单路耦合波理论进行了比较。针对复用体光栅中的串扰问题,研究了调整光栅结构参数优化串扰的规律,并进行了实验验证。研究结果表明:当相邻两路体光栅的布拉格角间隔小于二者角度选择半宽之和时,相互间串扰较强,必须使用多路耦合波理论描述复用体光栅中波的衍射行为。调整相邻路体光栅的矢量倾斜角间隔、减小光栅周期和增加光栅厚度都可以降低串扰,其中调整矢量倾斜角和光栅周期优化效果明显但会降低角放大率,增加介质厚度不影响角放大率但需要厚度增加数倍才有效。     

基于复用体全息光栅的光学相控阵放大级串扰优化

提高各通道输出光信噪比,进行了复用体全息光栅的优化设计研究。推导了适用于角度放大器的多路复用体光栅耦合波理论,并与单路耦合波理论进行了比较。针对复用体光栅中的串扰问题,研究了调整光栅结构参数优化串扰的规律,并进行了实验验证。研究结果表明：当相邻两路体光栅的布拉格角间隔小于二者角度选择半宽之和时,相互间串扰较强,必须使用多路耦合波理论描述复用体光栅中波的衍射行为。调整相邻路体光栅的矢量倾斜角间隔、减小光栅周期和增加光栅厚度都可以降低串扰,其中调整矢量倾斜角和光栅周期优化效果明显但会降低角放大率,增加介质厚度不影响角放大率但需要厚度增加数倍才有效。     

基于阵列波导光栅的智能服装人体测温解调系统研究

研究并实现了一种应用于智能服装中人体温度测量的阵列波导光栅解调系统。分析了系统的解调原理,搭建了光纤布拉格光栅解调实验平台,采用了强度法解调出光纤光栅的布拉格波长,完成了光纤光栅传感器串联前后解调的实验。结果表明,系统对光纤布拉格光栅的布拉格波长的解调具有高线性度,波长测量精度可达0.001 nm,光纤布拉格光栅传感器间串扰所造成的解调误差为0.000 5 nm,人体温度的测量误差为±0.16 ℃。该解调系统精度高、串扰低,可适用于智能服装中人体温度的测量。     

基于二维结构薄膜的偏振选择相位光栅的研究

利用二维结构薄膜构建了具有偏振选择特性的新型相位光栅,借助严格耦合波分析(RCWA)方法计算了光栅各级衍射强度随入射光波长及入射角的变化,发现在垂直入射情况下,波长600—640 nm范围内,相位光栅对横向电学(TE)模主要产生0级衍射,而对横向磁学(TM)模产生±1级衍射,在波长633nm处,0级衍射光的偏振消光比为109.8,±1级衍射光的偏振消光比为334.6.利用时域有限差分方法对这种相位光栅的偏振分束现象进行了模拟,偏振分离角在玻璃基板内可以达到10°左右,最后模拟了入射角为23°时光栅对不同偏     

基于啁啾光纤光栅的色散补偿器在超长距离密集波分复用系统中的应用

对啁啾光纤光栅在超长距离多波长传输系统中应用时所存在的问题进行了研究，主要分析了多波长级联的啁啾光纤光栅之间的串扰，并提出了利用相干长度法来抑制不同信道间啁啾光纤光栅串扰的方法.在此基础之上实现了基于光纤光栅色散补偿的8×10Gbit/s,1500km G.652光纤上的传输系统. 关键词： 光纤通信 色散补偿 啁啾光纤光栅     

利用铌酸锂晶体制作体全息光栅的设计性实验

利用双光束干涉,通过控制双光束的记录角度,在铌酸锂晶体中写入光折变体全息布拉格光栅.将该光栅应用于光通信系统中作为滤波器使用,利用ASE光源和光谱仪对其进行测试,在1 548nm波长处获得了峰值半高全宽为4nm,衍射效率为10%的滤波效果.     

一种单色全息平板波导显示系统的研究

设计了一种由耦出线性全息光栅和耦入体全息光栅组成的单色全息平板波导显示系统。该系统的工作原理是微型显示器发出的单色图像光波信息经过准直透镜后,通过耦入体全息光栅和耦出线性光栅把图像光波信息从平板玻璃的一端耦入,另外一端耦出,最终在出瞳位置进入人眼。介绍了全息光栅的特点,利用耦合波理论与K矢量闭合法理论推导全息光栅的视场角,同时介绍了全息光栅的设计方法,该方法是通过分束镜将激光分为物光波和参考光波,且按照一定的入射角度在全息干板上发生干涉来实现。模拟仿真结果表明:该系统显示视场角为18°×14°,出瞳距离为30 mm,传递函数MTF在30 lp/mm时均在0.3以上,满足目视系统的使用要求,可以应用于新一代头盔显示系统中。     

变频全息光栅的研究及其应用

提出了用变频全光栅实现参物光束夹角可调的方法，从理论上分析了它的结构特征，设计了制作全息光栅的三种实验装置，证明了变频全息光栅与透镜结合能产生可变夹角的参物光和大小可变全息光斑。     

Holographic grating recorded by He–Ne laser operating at 632.8 nm in polymer film containing push–pull azo dye

Holographic gratings were optically recorded by two beams from a He–Ne laser operating at 632.8 nm in poly (methyl methacrylate) (PMMA) film containing push–pull azo dye. The holographic characteristics of the recorded gratings were dependent on the polarization direction of the recording beams and the relationship between the diffractive signals and the power density of recording beams was investigated. The formation of holographic gratings accompanied by 532 nm (double-frequency of Nd:YAG laser) irradiation was studied in detail. It was found that the effect of 532 nm laser to the holographic grating lay in two aspects. The acceleration effect of 532 nm laser to the formation of holographic grating is predominant when the power density of 532 nm laser is low. While at relatively high power density of 532 nm laser, the erasure is the main factor to the holographic grating. Moreover, the holographic grating was probed by 532 nm laser at low power density and the dependence of the first order diffractive signal on the recording beam power density was also presented.     

全息光栅制作光路的比较研究

利用两束平行光相干叠加制作全息光栅具有成本低、易实现的优点。平息光栅的制作作为设计件实验具有灵活、多样性,值得推广。本文根据两束相干平行光产生机理,将全息光栅制作分为分振幅法和分波面法两大类型。在分析比较常见的7种不同光路的基础上,又提出了菲涅尔双面镜、杨氏双缝和洛埃镜法三种光路。这些结果对学生实验和实际全息光栅制造具有指导意义。     

非水溶性红敏光致聚合物全息性能的改善及其应用研究

为使非水溶性红敏光致聚合物材料的全息性能得到改善,采用复合光敏增感、复合引发和复合单体的方法反复对比实验,改善后体系的灵敏度为0.02 cm2/mJ,衍射效率高达83%,计算得到材料的最大折射率调制度为4.1×10-3.实验结果和理论分析表明,利用该材料制作的新型全息光栅具有损耗低、通道宽度窄、衍射效率高等优点,适于制作光通信中的波分复用器及各种光学元件.     

软X射线位相型金透射光栅的设计与制作

根据衍射光栅的标量理论,计算并讨论了金透射光栅在软X波段衍射效率对光栅厚度和占宽比的依赖关系.结果表明,选择合适的光栅槽深和占宽比,高达 21.9%的衍射效率可能被获得,远高于振幅型光栅的+1级衍射效率10.14%.通过全息光刻与电镀转移技术制作的位相型金透射光栅由300nm的聚酰亚胺薄膜支撑,光栅槽深200nm,占宽比为0.55,周期为1μm,面积为20mm×5mm.在国家同步辐射装置上,测得其+1级透射衍射效率在波长λ=7.425nm时获得最大值,约为16%. 关键词： 透射位相光栅 全息光刻 电镀     

极紫外平场光栅光谱仪的研制和性能测试

研制了一台高分辨率极紫外光谱仪,用于磁约束等离子体诊断。采用一块具有平场特性的全息球面变线距光栅作为分光元件,光栅公称线密度为1 200 lines·mm-1,掠入射角为3°。一台可深度制冷、背照式面阵CCD作为光谱探测器,用机械快门控制曝光时间。通过CCD在光谱聚焦面的移动,可以记录的光谱范围为5～50 nm。用Penning放电光源测试了光谱仪的性能; 利用光源的标准谱线,进行了波长标定,波长精度为0.003 nm,并计算出系统各参数的实际值;当入缝宽度设置为30 μm时,在20 nm附近,光谱分辨率达0.015 nm,达到设计指标。     

利用平面平晶反射干涉制作低频全息光栅

基于对光栅制作方法优缺点的分析,提出了利用平面平晶双光束干涉原理制作低频全息光栅的方案.在保证光栅质量的前提下,简化了原有全息光栅制作的光路,实验证明简化后的光路是可行的,所制得的全息光栅可用于光学教学实验.