分析光栅分数塔尔博特效应的一组新方程

对一维开口比为1/M(这里M为大于1的正整数)的短形光栅,建立了一组新 在分数塔尔博特(Talbot)距离上计算其菲涅 法射光场分布的简单方程.在该方程中考虑了光栅结构与分数塔尔博特距离的联系,显然比迭代方程和基于距离的方程更方便地描述分数塔尔博特效应.给出了一种研究光栅分数塔尔博特铲应的新途径.     

基于龙基光栅塔尔博特效应的长焦距测量

提出通过对龙基光栅的塔尔博特效应所产生的莫尔条纹角度的计量来测量长焦距的方法。并在此基础上推导了长焦距的计算公式，分析了这种方法的测量误差。这种长焦距测量方法具有实时测量、精度高的特点。     

基于波长扫描塔尔博特效应的阶高测量理论研究

近年来,多维阶高测量问题倍受关注,两波长或波长扫描方式的塔尔博特效应被应用于多维阶高测量.研究表明,基于塔尔博特(Talbot)效应的阶高测量方法具有仪器结构紧凑、无需机械扫描、稳定性高和测量范围大等优点.因没有光栅或检测器件的任何机械移动,可避免由此导致的相位问题及测量误差.取代相位信息,该方法采用衍射条纹的最大衬比度来判定塔尔博特像,测试中均采用占空比为1:2的龙基(Ronchi)光栅作为周期结构衍射物,利用不同波长塔尔博特像的像距来确定物体阶高.因为测量的是条纹衬比度而非绝对强度,所以阶高测量精度依赖于条纹衬比度,最大衬比度的获取与判定是非常重要的.在分析对比的基础上指出,采用非龙基型光栅,如正弦振幅光栅或相位光栅,能使成像条纹分布更合理,有效地提高成像条纹的衬比度.研究还表明,所采用周期结构衍射物的空间周期越小,分辨率就越高,从而给出了分辨率同衍射物空间周期的定量关系.     

基于X射线塔尔博特效应的纳米光栅制作模拟研究

沿纳米多层膜生长方向切割可制成周期只有几纳米而厚度几十微米的切片多层膜光栅. 基于该切片多层膜光栅塔尔博特自成像效应的X射线光刻是一种新型的纳米图样制作方法. 已有学者用该方法完成了百纳米结构光栅的制作. 采用严格耦合波方法, 本文模拟计算了切片多层膜光栅在满足塔尔博特自成像条件下的后表面光场分布, 详细讨论三个影响光栅后表面成像质量的重要参数:光栅厚度、材料厚度所占比例和多层膜周期. 模拟结果表明, 光栅厚度不仅影响X射线透射率, 还会改变像面条纹衬比度. 材料厚度比的大小直接决定像面是否存在清晰条纹, 选取合适的材料厚度比, 得到了前人实验中近场反常成像现象. 计算还表明, 在一定条件下, 采用周期更小的多层膜光栅有望获得更高分辨率的纳米图形, 这说明使用塔尔博特效应制作更加精细的纳米结构图形具有可行性.     

基于自准直效应的光子晶体异质结偏振分束器

基于光子晶体的自准直效应和禁带特性,提出了一种具有非正交异质结结构的光子晶体偏振分束器.无需引入缺陷或波导,可使光波在该结构中准直无发散地传输并实现分束功能,对制造工艺的要求大大降低.利用Rsoft软件,结合平面波展开法和二维时域有限差分法,对提出的偏振分束器进行了仿真研究.结果表明,该偏振分束器在一个较大的频率范围f=0.275—0.285(a/λ)内可实现横电(TE)和横磁(TM)模的大角度偏振分离,TE和TM模的透过率均在88%以上,偏振消光比分别大于26.57 dB和17.50 dB.该结构可应用到太赫兹波段的传输系统中,a=26μm,尺寸大小为572μm×546μm,在91—95μm波长范围内可实现TE和TM模的分离.利用该结构可设计用于光通信系统(n=3.48)的偏振分束器,a=426.25 nm,结构仅为9.38μm×8.95μm.本方案结构简单,易于集成,有望在集成光路的发展中发挥重要作用.     

基于热膨胀效应的可调光功率分束器设计

可调光功率分束器是集成光子系统中的重要功能器件,其光功率输出具有动态可调控特性,诸多光子系统对其有着广泛需求.本文基于空隙槽型Y分支波导结构,利用热膨胀效应,提出了一种新型可调光功率分束器实现方法,通过调控温度来改变分支处空隙槽的宽度,以实现其分支波导的光功率输出的动态变化.采用有限元方法,对其热膨胀形变和光学性能进行了模拟分析.其模拟结果表明,该器件能实现大范围光分束调控,且对波长和偏振态依赖性低;同时,该器件具有结构简单、易于设计和制作、易于调控等优点,这种新型器件在各种光子系统中具有重要应用前景.     

相干贝塞尔光产生具有塔尔博特效应的局域空心光束

提出一种由轴棱锥产生的贝塞尔光干涉整形得到具有自成像塔尔博特效应的近似无衍射局域空心光束的新方法。详细分析了两束相干同频率贝塞尔光的相互作用原理及其如何控制局域空心光束的空间尺寸。数值模拟了干涉叠加后光场沿传输距离变化的光强分布及一个完整周期内光强的演变和局域空心光束的形成过程,给出了相干贝塞尔光产生局域空心光束的个数及局域空心光束最大无衍射距离的表达式。     

基于分数Talbot效应的棋盘格状阵列照明器北大核心CSCD

基于分数Talbot效应,利用纯位相光栅设计了一种二维棋盘格状阵列照明器。利用菲涅尔衍射理论分析了平面光波照射下纯位相光栅衍射光场,得到位相调制为(0,π/2)的二阶纯位相光栅可以实现压缩比为2的棋盘格状阵列照明。利用二元光学器件制作技术,在光学玻璃基底上制作了位相光栅。在扩束激光光束照射下,在分数Talbot距离处获得了效率为83.2%的棋盘格状明暗相间光斑阵列。实验结果很好地验证了理论分析结论。研究结果对于光互连、光通信、光电混合处理领域中阵列微光束生成和应用都具有较高的理论和实用价值。     

基于Talbot效应的可调位相差二维六角位相阵列器的理论研究和数值模拟

系统研究了基于Talbot效应的光栅阵列器,利用数值模拟方法开展了阵列器的理论研究,对二维振幅型与固定位相差型阵列器进行了分析,通过外加电场调制位相差可以很好的解决二维振幅型与固定位相差型阵列器后z处光强分布不可调节和工作易受温度影响的问题.推导了外加电场调制位相差位相型阵列器实现均匀光强分布的理论模型,并验证了Paturz等人的实验结果,为此种新型阵列器的研究提供了基础.     

基于泰伯效应的高斯光束尺寸测量

光栅用在高斯光束参数测量中的突出优点是方法简单，成本较低，全息光栅由于其制备容易，无周期误差而比一般光栅具有更多的优点。在用光栅进行光斑测量的实验中，观察到由全息光栅引起的泰伯（Ｔａｌｂｏｔ）效应携带有关光斑参数的有用信息，本文提出了一种基于泰伯效应的测量方法，只需测定条纹间隔就能确定高斯光束尺寸，因此降低了对光源或光栅定位精度，电路和光源稳定性的要求，文中聚焦高斯光束照明全息光栅时光场分布，及其     

Talbot Images of an Array Source with Correlated Phase Fluctuation Using the Propagation Law of a Gaussian Beam

Talbot images of a two-dimensional array source such as a surface-emitting array laser are investigated with the help of the propagation law of a Gaussian beam. The effect of the phase fluctuation existing between the elements of the source on the formation of Talbot images is revealed by computer simulation. In the study, the correlation extent of the phase fluctuation is taken into consideration together with its magnitude (standard deviation), and Talbot images of good quality are found to be formed when the correlation extent is larger than the extent of the diffraction of a Gaussian beam in the observation plane. It is further shown that the contrast of Talbot images is governed, in a statistical sense, not by the magnitude of the phase itself but by the phase-fluctuation slope in the array source.     

Efficiency Enhancement of Components Based on Talbot Effect

Two ways to improve efficiency of components based on Talbot effect are considered in the present paper. One way is based on optimization of waveguide wall impedance, another one consists in modification of waveguide cross-section shape. Both methods allow correction of waveguide modes spectrum and lead to efficiency enhancement. For the important application of Talbot effect-remote steering antenna of a wavebeam in plasma-the steering band is expanded by 40–50%.     

Optical Texture Super-Lattices Produced by Talbot Effect at Superimposed Gratings

Fresnel diffraction on periodic gratings results in a two-dimensional periodic distribution of light intensity, also known as the Talbot effect. Here this approach is extended to the family of superimposed structures with translational symmetry, which consist of superposed spatial harmonics. The Talbot effect is demonstrated to be valid for superimposed gratings. The considered superimposed gratings provide a wide range of textures of optical super-lattices. These texture super-lattices represent a Talbot carpets with a complex motif, which can be varied by choosing structure parameters. These results provide a new functionality for structuring optical lattices and can find potential applications in a wide range of light–matter interactions.     

光栅在超短脉冲激光照射下的塔尔博特效应

首先导出了光栅在短脉冲激光照射下的菲涅耳衍射光场的方程 ,利用该方程分析了一个开口比为 1∶4的光栅的衍射光场。数值计算结果表明当激光脉冲的半极大值全宽 (FWHM)Δτ在皮秒数量级时 ,可以得到塔尔博特自成像。当激光脉冲的 Δτ从皮秒逐渐减小时 ,塔尔博特自成像现象逐渐消失。而当激光脉冲的Δτ小于几十个飞秒时在第一个塔尔博特距离处光栅的衍射光强的最大值随Δτ的减小而减小     

Optimization of a Frequency Diplexer Based on the Talbot Effect in Oversized Rectangular Waveguides

Calculations of a rectangular waveguide frequency diplexer for high power applications based on the Talbot effect are presented. For the calculation, a method based on analytical approximations, which is valid in highly oversized waveguides, as well as a more accurate mode analysis method are described. The latter allows the integration into an optimization code, which reduces mode conversion losses while maintaining practicable geometrical dimensions.     

基于Talbot效应的光准直测量方法研究

讨论了一种基于Talbot效应原理的快速检测准直性的方法。通过光束经两光栅形成的莫尔条纹的倾斜角大小来检测光束的准直程度,该法简单、精度高且易于实现自动快速的测量。实验表明,该方法的相对误差可达±0.012%。