光栅型光谱波分复用可见光通信光学天线

针对多光谱通信的需求,设计了一种光栅型光谱波分复用可见光通信光学天线。相比同类多光谱通信光学系统,该光学天线具有信道数多、增益大、效率高等优点。经过理论分析,提出了采用双柱面镜结合反射式光栅的天线结构,在光谱维保持较高的光谱分辨率,增加信道数,提高系统的通信速率;同时缩小光斑空间维的大小,提高系统的增益。仿真分析表明,该光学天线可以同时高效地对8个不同的单光谱信号进行探测接收,视场角高达18°×0.4°,增益为12.6,信噪比高达48.28 d B,天线尺寸为9 cm×12 cm。最后,根据设计仿真制作了原理样机,实验结果显示该光学天线可以清晰地分开多光谱信号并实现探测接收,信号间没有产生串扰,信噪比较高,适用于多光谱波分复用通信系统。     

90°全息记录衍射效率分析与提高

对光折变全息记录特别是双中心全息记录中90°记录结构下较低的衍射效率进行了研究,采用局域衍射理论对90°记录结构的衍射进行了分析,表明在同样的折射率变化和2 mm的光束宽度的情况下,只有当折射率光栅振幅大于10~(-4)时,90°记录结构衍射效率才能够与小角度透射记录结构的衍射效率大致相当。针对环境干扰导致的干涉条纹振动影响光栅记录,提出了有效调制度概念,根据分析90°记录结构的干涉条纹间距很小,容易受外界环境干扰而导致低的折射率变化率,因此应采用主动条纹锁定系统。此外在双中心全息记录中,微观光学参量的优化对衍射效率影响也很重要。     

变波长读出条件下光折变局域体全息光栅的衍射性质

利用二维耦合波理论,研究了用短波长记录全息光栅而用通讯波段内的长波长读出时,用于90°结构垂直读出平板型的光折变局域体全息光栅的衍射性质.讨论了局域体全息光栅的几何尺寸对其衍射效率及光栅布喇格选择性的影响.结果表明,随着光栅的纵向和横向尺寸的增加,光栅的衍射效率也逐渐增加.当光栅的纵向和横向尺寸发生改变但光栅的总面积不变时,光栅衍射效率保持不变.此外,随着光栅尺寸的增加光栅的布喇格选择性越好.在利用短波长记录全息光栅而用长波长读出的光学器件设计过程中,为了获得最佳的衍射效率及其布喇格选择特性,应当根据要求合理地设计光栅的几何尺寸.     

多层衍射光学元件斜入射衍射效率的测量

为了验证多层衍射光学元件的衍射效率随入射角度的理论变化关系,设计并制作了一个含有多层衍射光学元件(MLDOEs)的光学系统。当次级衍射光通过孔径光阑由探测器接收时,为保证衍射效率的测量精度,提出了一级衍射能量的修正方法。利用搭建的双光路装置,在0°~30.6°范围内对该多层衍射光学元件进行了衍射效率的测量。针对设计波长532nm,选取7个入射角度测量衍射效率,并对测量结果进行了模拟和分析。由于存在一定的加工误差,在不同入射角度状态下实际测量得到的衍射效率比理论分析的结果低,但是实测与理论分析结果均表明,多层衍射光学元件的衍射效率随入射角的增大而下降。     

中波红外微型静态傅里叶变换光谱仪的设计与分析

提出一种基于微光学元件的空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪,通过引入红外微结构衍射光学元件、多级微反射镜和微透镜阵列,实现仪器的微型化.介绍了微型傅里叶变换红外光谱仪的结构及基本原理,分析了微型准直系统和聚焦耦合光学系统的设计理论,研究了单片折衍混合准直透镜的残存像差、衍射面的衍射效率、多级微反射镜的衍射、微透镜阵列的孔径衍射和中继系统的轴向装配误差对光谱复原的影响.最后,对中波红外微型傅里叶变换光谱仪进行了建模仿真,得到的复原光谱与理想的光谱曲线比较符合,实际的光谱复原误差为2.89%.该中波红外微型静态傅里叶变换光谱仪无可动部件,且采用了微光学元件取代了传统的红外镜头,不仅稳定性良好,而且体积小、重量轻,有利于在线监测应用.     

全息透镜的原理及应用

一、全息光学元件发展简史 光学仪器大部分是依据光的反射和折射成象的。把不同的透镜、棱镜和反射镜有机组合,使彼此的象差相互补偿,就构成各种各样的光学仪器。它们基本上能够满足现代科学技术的要求。但是,光除了具有反射和折射性质外还有衍射性质。最早利用光的衍射性质做成的光学元件有菲涅耳波带片,其作用与一块普通的透镜相当,由于它的衍射效率很低,未能实际应用。但激光和全息术的发展,赋予具有较高衍射效率的全息光学元件以新的生命力。全息光学元件与普通透镜一样,能起成象作用。使用这类产品,不仅可获得三维再现图象,还可作为艺术品供人欣赏,更重要的是在某些光学特性方面有着普通光学仪器无法媲美的优越性。例如:美国鹰式战斗机和大黄蜂号强击机上的光学瞄准器,于1980年更新为全息光学系统的平视显示器,这种显示器使战斗机的战术技术性能有了明显的提高。1982年英国、意大利和西德联合研制的旋风战斗机上的瞄准设备,使驾驶员很容易看准敌机和击中目标。英国研制出的另一个全息产品是头盔夜视仪,利用这种仪器在微弱的星光下能够看清一公里远     

体全息光学元件布拉格偏移特性的研究及其应用

本文研究了体全息光学元件的布拉格(Bragg)偏移及补偿特性,得出了在某些调制度下,在偏移布拉格条件下仍可以得到较高的衍射效率的结论.文中也讨论了体全息光学元件布拉格偏移的容忍性并分别讨论了体全息元件布拉格偏移所允许的角度偏移和再现波波长偏移的性质,得出了在大调制度下体全息光学元件的布拉格偏移容忍性大的结论.同时指出实现体全息光学元件高衍射效率的变波长再现的途径,并给出相应的实验结果.     

全息波导显示构型设计(英文)

针对全息波导显示系统中输入光栅、转折光栅和输出光栅的光栅参量不一致,导致系统设计和光栅制作难度增大的问题.对比正常配置和锥形配置下的光栅方程,可得全息波导显示系统中全息光栅具有相同周期需要满足转向光栅60°锥形配置.由此提出波导侧面装有反射镜的三光栅单波导板显示构型,其中三个光栅周期完全相同,输入光栅和转向光栅条纹走向一致.使用光学设计软件CODE V对该构型进行仿真,验证了该构型的可行性.与传统全息波导显示构型相比,侧面反射镜的光路折叠作用使得该构型系统无效显示面积和耦合效率损失减小;三个光栅周期相同且输入光栅和转向光栅条纹走向一致,可以降低系统设计和全息光栅制作难度.该构型可以用于虚拟现实显示或者头戴式显示.     

入射角对双层衍射光学元件衍射效率的影响

基于单层衍射二元光学元件的相位延迟表达式,将双层衍射光学元件的衍射面用二元光学元件的台阶表面近似模拟,推导出光束斜入射时双层衍射光学元件的衍射面产生的相位延迟,揭示出含有斜入射角度的双层衍射光学元件衍射效率表达式.实例分析结果表明,双层衍射光学元件衍射效率仅在一定角度范围内对入射角的变化不敏感,当入射角度持续增大时,衍射效率随入射角的增加快速下降.当入射角从0°增大到4.5°时,衍射效率几乎没有下降;当入射角从4.5°增大到6.7°时,衍射效率开始缓慢下降到95%;当入射角从6.7°增大到9.5°时,衍射效率明显下降到80%;当入射角从9.5°增大到18°时,衍射效率快速下降到0.     

用二元光学技术制作计算全息波面变换元件

基于计算全息原理与二元光学技术设计制作了应用于机载平视显示器（HUD）中的计算全息波面变换元件,该元件具有较高的衍射效率,一块二元相位型计算全息元件的衍射效率比一般计算全息图的衍射效率提高了四倍,并能产生传统光学元件不能实现的光学波面,如非球面,环状面和锥面等,制作工艺简单,复制简便。     

体全息光栅衍射特性的相位迭加分析

本文简要介绍了相位迭加方法,并用该方法分析了反射式体全息光栅的衍射特性,角度选择性和波长选择性,对分析得出的结果进行了数值模拟,并将此方法与经典的耦合波理论进行了对比分析。     

非单色激光场与同位素原子体系相互作用

本文研究了多模激光场与同位素原子体系相互作用动力学问题。采用混沌模型描述多模激光场，用Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程方法，导出了有限带宽混沌场与同位素原子体系相互作用动力学方程。分析了激光线宽对同位素原子激发电离效率和选择性因子的影响。     

30MeV/u 40 Ar+112,124Sn反应后角能谱温度的同位旋效应

在30MeV/u^40Ar 112,124Sn反应中用平行板雪崩计数器实现了前冲余核的测量，在不同的线性动量转移下用运动源模型拟合了后角的3He,α和^6He能谱，发现^3He的能谱斜率温度在^124Sn系统中高于^112Sn系数，而^6He的温度在^112Sn系统中更高，a粒子在两个系统中没有明显差别，用热核粒子蒸发过程衰变道的选择对这种同位旋相关性进行了解释，GEMINI的计算不能重视实验结果。     

以球面波为参考光的体全息图衍射特性研究

研究以球面波为参考光时体全息图的相对衍射效率问题，从理论计算中发现，当以球面波为参考光时，体全息图的串扰（ｃｒｏｓｓ－ｔａｌｋ）性能比用平面波时要略好一些，文章对此进行了分析解释并给出了实验验证。根据分析及实际读出的存储图像，发现球面参考光相对于平面参考光也不引起像质退化。这些特性表明了体全息存储器对于参考光平行度调节的要求并不十分严格。此外，文章还给出了以球面波为参考光时体全息图相对衍射效率的近似解析计算公式。     

NiAg Catalysts for Selective Hydrogenolysis of the Lignin C–O Bond

Several bimetallic NiAg catalysts for the lignin hydrogenolysis reaction are evaluated. NiAg catalysts are either prepared by wet chemical reduction, in which a mixture of AgNO₃ and Ni(NO₃)₂ or a mixture of AgOAc and Ni(OAc)₂ is reduced by NaBH₄ and stabilized by polyvinylpyrrolidone in water, or by the decomposition–precipitation method to obtain NiAg/SiO₂. These three catalysts exhibit distinct performances in hydrogenolysis of a lignin β‐O‐4 model compound. For colloidal catalyst from co‐reduction of AgOAc and Ni(OAc)₂, separate growths of Ag and Ni nanoparticles (NPs) are observed, and the system exhibits an undesired selectivity of 31.5% toward dimer products. On the other hand, NiAg NPs are dominant after the reduction of nitrate precursors, although the NP size is not sufficiently small (6.7 nm), resulting in high selectivity but a low reaction rate (12.6% conversion with 12.1% monomers yield). Bimetallic NiAg active phase with excellent dispersion (≈1.5 nm) is obtained on NiAg/SiO₂, which enables 72.7% substrate conversion and 65.6% yield of target monomer compounds. From these results, NiAg bimetallic catalyst is indeed superior to monometallic Ni in lignin hydrogenolysis, however, the formation of bimetallic NiAg catalyst is highly sensitive to the preparation conditions—proper selection of precursors, reductant, and support/stabilizer are all crucial.     

Mode selectivity of multisegment composite-cavity semiconductor lasers

The single longitudinal mode (SLM) characteristics of narrow linewidth long-external-cavity semiconductor lasers has been improved significantly by using a multisegment composite-cavity configuration. In this paper, the mode selectivities of two-segment, three-segment and four-segment cavity semiconductor lasers have been analysed and compared. In experiments, a four-segment composite cavity laser exhibits SLM oscillation with side-mode suppression ratio of 30 dB even for total external cavity length of 75 cm. The oscillation linewidth is less than 200 kHz.     

厚原子蒸气介质中原子选择性光电离的理论研究

激光在厚原子蒸气介质中传播时会产生脉冲形变和延迟现象,这会直接影响原子多步光电离过程中的电离率和选择性.从原子蒸气激光同位素分离的实际出发,对厚原子蒸气介质中的原子光电离过程进行了研究,利用密度矩阵方法描述原子的光电离过程,利用Maxwell方程描述激光在厚介质中的传播,建立了介质中同时存在两种同位素的激光传播电离方程组,考察了原子蒸气参数和激光参数对厚介质中平均电离率和平均选择性的影响.研究结果表明:对于较厚的原子蒸气介质,激光功率的增加使平均电离率升高,平均选择性下降;对于相对较薄的介质,适当地降低激光功率可以同时提高平均电离率和平均选择性.存在一个正的激光延时使原子蒸气中目标同位素的平均电离率达到最大.尽量延长激光脉冲的宽度不仅可以同时提高目标同位素的平均电离率和平均选择性,还可以降低对激光脉冲之间相对延时的控制精度.     

Transverse-mode selectivity in possible nitride vertical-cavity surface-emitting lasers

Excitation of various transverse modes in possible nitride vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) is investigated and compared using the effective frequency optical model. In the comparative analysis of laser mode selectivity, two distinctly different configurations of possible nitride VCSELs are considered: the traditional VCSEL design with both (n-side and p-side) ring contacts as well as the uniform-current-injection (UCI) VCSEL design. Our simulation reveals that, during the continuous-wave device operation at room temperature, a multi-mode operation dominated by higher-order transverse modes is typical for traditional nitride VCSEL configurations whereas a desirable single-mode (based on the fundamental LP₀₁ mode) operation turns out to be characteristic for the wide current range in UCI ones. The above different threshold device behaviours are an immediate consequence of essentially different current-spreading phenomena in both VCSEL designs, resulting in completely different not only gain profiles but also temperature distributions within the laser active regions of both VCSELs. Seemingly similar behaviour has been also reported in arsenide VCSELs but it is expected to be much more severe in the case of nitride ones as a result of much higher both electrical resistivities of p-type nitrides and their temperature derivatives of refractive indices.     

Preparation and Recognition Behavior Characterization of a Moncrotophos Molecularly Imprinted Polymer

In this study, a novel functionalized material was synthesized using moncrotophos as template molecule, methacrylic acid as functional monomer, and ethylene glycol dimethacrylate as cross-linker. The adsorption ability of the imprinted polymer toward moncrotophos was characterized by static adsorption experiments; the results showed that it had higher adsorption capacity than the non-imprinted polymer. Scatchard analysis indicated that the specific binding sites in the prepared material were heterogeneous and could be classified into two distinct groups. For the saturated adsorption capacity, (Q_max1) was 18.76 mg/g due to the high affinity binding sites, and the other saturated adsorption capacity (Q_max2) was 4.66 mg/g due to the low affinity binding sites. The prepared material also offered fast kinetics for adsorption and desorption of moncrotophos. After shaking for 90 min, an adsorption capacity of 4.48 mg/g was obtained. The material exhibited higher selective recognition properties toward moncrotophos than toward structurally related compounds. Thus, it had the potential to be used as a selective sorbent in solid-phase extraction.