棱镜-漏波导耦合器的理论分析

根据多光束干涉原理,理论上分析了棱镜-漏波导耦合器,且与棱镜-波导耦合器作了比较,给出正确使用这两种耦合器的判据.分析结果表明,在强耦合条件下,棱镜-漏波导耦合器可用于薄膜参数测量和光波导输入-输出耦合;对于弱耦合,本文的结果与Tien和Ulrich的理论一致.     

一种基于哈特曼传感器的角锥棱镜检测方法

在使用角锥棱镜前对其进行检测,选取误差较小的棱镜是一项关系到整个测量工作结果的重要任务。因此,提出一种用哈特曼波前传感器全面检测角锥棱镜角度误差和面形误差的技术方案,从理论上分析了哈特曼法的测量原理,深入研究了光经过角锥棱镜后的波面重建,给出了波面特征与角锥棱镜误差参量之间的关系。在试验中验证了这种方法的正确性和可行性。     

用准对称波导法测量薄膜参数

本文指出了在棱镜耦合状态下降低平板波导基模截止厚度的途径,用文中提出的准对称波导法测量了薄的MgO膜的折射率和厚度,并给出了测量结果.     

影响CCD调制传递函数因素研究

从理论上以光学系统的MTF的评价方法分析了不同条件下各种因素对CCD调制传递函数的影响,模拟结果显示了各种因素影响的不同程度;同时给出了一组实际的测量结果来证明CCD的性能对其调制传递函数的影响.     

角锥棱镜的偏振效应

分析了实心角锥棱镜对任意方向入射光的偏振态的影响,同时考虑振幅的变化,给出角锥棱镜的琼斯矩阵表达式,文中计算了当光线平行于角锥棱镜对角线方向入射时角锥棱镜的琼斯矩阵的具体数据,同时对不平行的一些典型的情况也进行了计算,所有结果均在实验中得到证实.     

五角棱镜光学平行差的理论分析

利用矩阵光学方法,计算得出五角棱镜两种光学平行差的解析表达式,分析五角棱镜光学平行差与工作面法向矢量夹角的矩阵关系.基于Agilent激光干涉仪角度测量系统和DHC三维转台搭建实验装置,测量了Thorlabs五角棱镜的两种光学平行差.实验和解析式计算结果偏离度不超过4%.五角棱镜滚动角、偏摆角的变化等效于五角棱镜光学平行差的变化.通过坐标系变换,五角棱镜的自身误差和系统在线测量误差可以被同时标定.该研究对五角棱镜的实际加工、测量系统标定,以及高准确度面形检测提供了参考.     

测量液体和气体折射率的集成光学技术单侧和双侧漏模法

由单侧和双侧漏模法,测量了液体和气体的折射率,将液体或气体滴入或充入棱镜和衬底之间,使这三层介质组成单侧或双侧漏波导.用棱镜耦合器测量共振漏模的模折射率,并由相应的模方程确定液体或气体的折射率.测量结果表明,折射率的误差为1～3×10~(-4).并在理论上对测量精度作了分析和讨论.     

用ZEMAX模拟五棱镜误差对平行度检测的影响

介绍了用五棱镜法检测大口径光束平行度的原理。分析了五棱镜加工的角度误差及面形误差对检测结果的影响，得出了五棱镜角度误差不影响检测结果，2个折射面的面形误差对检测结果的影响较小，2个反射面的面形误差对检测结果影响最大的结论。介绍了选择五棱镜的方法和减小面形误差影响的方法。最后，给出了用五棱镜法检测单星模拟器出射光束平行度的应用实例。     

变形耦合发电机系统中的混沌控制

分别利用反馈和非反馈方法研究了变形耦合发电机系统的混沌控制问题，并基于Lyapunov直接法和Routh-Hurwitz判据讨论了受控变形耦合发电机系统的混沌轨道达到不稳定平衡点或极限环时的条件，同时给出了理论上的证明.数值模拟进一步验证了这两种方法的有效性. 关键词： 变形耦合发电机系统 反馈法 非反馈法 混沌控制     

棱镜耦合法测波导衬底折射率

本文对棱镜耦合法测波导衬底折射率进行了实验研究,在两种入射情况下,对石英玻璃、CaF_2、LiF衬底及C-813-8胶块进行了折射率测量,并得到有益的实验结果.     

光波导技术同步测量棱镜及波导薄膜参数

依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。     

MNA/PMMA有机薄膜光波导

研究出MNA/PMMA有机薄膜光波导。用棱镜耦合器进行了波导参数的测量,发现薄膜呈现各向异性,有较大的双折射。     

基于介孔TiO_2薄膜等离子体波导的拉曼光谱技术研究

利用溶胶-凝胶分子模板法在表面覆金的玻璃基底上制备275 nm厚的介孔二氧化钛(TiO_2)薄膜,形成等离子体波导(PW)传感芯片.利用菲涅耳公式拟合实验测得的导模共振波长,得出TiO_2薄膜的多孔度约为0.589.基于光学互易定理仿真分析了置于介孔导波层中的电偶极子的拉曼辐射角分布,结果表明:辐射到衬底中的拉曼光包含沿导模共振角辐射的定向信号和辐射角小于全反射角的非定向信号;前者需借助棱镜耦合器才能被探测到,后者可从芯片背面直接被探测到;从导波层直接辐射到空气中的拉曼光称为背向信号,它的角分布呈发散式,几乎不受棱镜耦合器影响;定向信号的最大功率值远大于非定向信号和背向信号的相应值.实验研究了吸附于介孔导波层中的结晶紫分子的拉曼光谱,采用体光束激发方式探测到了定向、非定向和背向拉曼信号,定向信号强度的最大值是非定向信号的2倍多,在使用棱镜耦合器前后测得的背向信号强度几乎不变.     

测量单模波导参数的新方法:导模和漏模的双偏振测量

本文提出测量单模波导参数的新方法.用棱镜耦合器测量两种偏振基导模和基漏模的模折射率,并由相应的四个模方程确定单模波导参数.其测量精度优于纯导模测量.用这种方法测量了单模玻璃波导参数,并对误差来源作了理论分析.     

微正方形角锥棱镜定向反射特性

对微正方形角锥棱镜阵列定向反射器的特性进行了理论研究和模拟。证明了其定向反射特性 ,并利用几何光学方法解决了全反射条件对入射孔径角的限制 ,以及单元有效反射面积对定向反射率的影响问题 ,同时也给出了阵列器件表面反射对定向反射率的影响。为了便于比较 ,也给出了微三角形角锥棱镜阵列定向反射器的单元反射面积。所得结果为微正方形角锥棱镜阵列定向反射器的制作提供了理论依据。     

Effects of absorption on the propagation constants of guided modes in an asymmetric slab optical waveguide

We investigate how bulk losses of the thin film waveguide core influence the propagation constants of the modes of an asymmetric slab waveguide. Film absorption of a few hundreds inverse centimeters causes measurable shifts of the effective refractive indices, particularly for modes of higher order. We evaluate the error, that would be introduced into measurements of the refractive index and film thickness by the prism coupler method, if existing film losses were to be ignored.     

Effect of coherence property of incident light on prism waveguide coupling

The accurate reflection coefficient of prism waveguide coupler that takes coherence property of incident light into account is obtained at first. Based on the reflection coefficient, the effect of coherence property of incident light on prism coupling is discussed in this work. It is shown that extra damping in waveguide caused by the coherence property is larger for high-order resonant mode than that for low-order mode. For 100 fs Gaussian pulses incidence, the reflected spectra at different resonant modes are obtained theoretically and experimentally, which show that coherence property has a strong effect on prism coupling at high-order modes.     

Enhancing near-field photolithography by surface plasmon polaritons excited from negative-refractive-index nanofilms

We report a novel method for enhancing near-field nanophotolithography using negative-refractive-index slabs. In our method, a negative-refractive-index-metal film (NIF) is attached to the plane surface of an aplanatic solid immersion lens (SIL), and the polymer layer is coated on the negative-refractive-index film. The intensity of the transmitted light is enhanced by the surface plasmon polaritons excited in the NIF-polymer composite layer. The numerical results based on the vector diffraction theory show that under the illumination of the SIL-NIF-polymer composite by a sharp focused radially polarized beam, the composite configuration under investigation can substantially increase the spot intensity, suppress the spot expansion along the distance from the interface, and improve the depth of focus, in comparison with conventional focusing systems using bare SILs. In the case where a photoresist film is placed near the composite configuration, a subtle deep-etching pattern with high resolution can be achieved.     

Choosing the ranges for measuring the reflectivity of a prism coupler in the waveguide spectroscopy of thin films

A criterion for selecting the best ranges for measuring the reflectivity of a prism coupler, based on minimizing the error in reconstructing the parameters of thin films using the least-square method, is proposed. The effectiveness of the criterion is demonstrated by solving the inverse optical problem for a SiO_x film deposited on a silicon substrate as an example.