电子学全息干涉术用于温度场测量

探讨了用电子学全息干涉术（双称数字全息干涉术）测量温度场分布及其变化的可行性，利用所设计的全息干涉实验光路，对一电烙铁头部周围温度场分布进行了实时全息记录，进而利用一维快速傅里叶变换及数字滤波处理再现出了反映温度场分布的全息干涉条纹图样，实验结果表明，与传统的光学全息干涉术相比，电子学全息干涉术借助于高分辨率CCD记录及高速计算机数字处理技术，从而可实现光学全息图的数字化记录、存储和重现。同时，利用再现物场相位倍增原理还可实现对干涉条纹数目的倍增，或利用物场相位分布的直接计算精确获取任意两点间的相位差，从而提高测量精度。此外，由于能够在不改变光路的前提下以较高的重复频率完成光学全息图的记录，电子学全息干涉术可以用于记录三维物场的变化并接近实时地再现和测量三维物场的变化规律，因此是一种极有发展前途的新型实时全息干涉计量技术。     

多棱锥镜产生多光束干涉场的理论和实验研究

提出了一种使用多棱锥镜和多棱台镜产生多束相干光形成二维和三维光学格子的方法。理论分析和数值模拟了多束轴对称平面波干涉产生的二维及三维点阵结构的特性,得到了光场分布随光束数增加的关系,发现随着干涉光数目的增加,干涉场会复杂变化,当棱锥棱数足够多近似于一个圆锥时,干涉场会变为同心圆结构的贝塞尔光束的场分布。实验上使用多棱锥和多棱台镜进行了多光束干涉实验,得到了多束轴对称平面波干涉形成的光学格子,将数值模拟与实验结果进行了比较,二者完全吻合。     

二维限制MMI耦合器自镜像特性

采用扩展的导模传输分析法,对二维限制多模干涉(MMI)耦合器的自镜像效应进行分析,详细讨论了二维限制多模干涉耦合器的自镜像特性和在两个方向上各自都成完整像的要求,并用三维全矢量非旁轴近似光束传输法进一步验证了分析结果.结果表明,一维限制多模干涉耦合器的自镜像效应在一定条件下,可以拓展到二维限制多模干涉耦合器上.并且在强限制的波导结构中,二维自镜像效应可以看成二个相互垂直、独立的一维自镜像效应的叠加.     

二维光学沃尔什—哈特曼变换

从光学变换的基本方程出发,分析了变换所需的空间横向调制型全息透镜的相位误差,提出用计算机产生全息图和光学全息相结合的方法产生高精度的二维变换全息透镜.在实验上实现了二维32序的光学沃尔什-哈特曼变换,实验结果与理论计算一致.     

用双光束干涉制作二维光子晶体

利用双光束干涉,在光敏材料上制作光子晶体结构.通过改变两束光之间的夹角可以改变制备样品的周期.改变曝光次数以及两次曝光时干涉条纹的夹角可以分别得到一维、二维正方晶格以及二维三角晶格结构的光子晶体.     

孪生光束干涉法测量光源的空间相干性

定量测定光源空间相干性在部分相干光成像, 非相干全息术及光信息处理领域具有重要的研究价值. 本文基于三角全息干涉光路提出了一种测量光源空间相干性的新方法. 利用三角干涉全息光路系统中分束镜产生的孪生光束进行干涉获得干涉图, 通过调整光源中心位置在写入平面内偏离光轴的量, 改变两孪生光束空间分离量的大小, 采集对应的一系列干涉图, 计算干涉图样的对比度, 从而对光源照明空间的波前上一系列不同距离的点对之间的空间复相干度进行测量. 实验系统光路配置较为简单且不需要使用特殊加工的光学元件. 针对一个准单色的扩展光源设计并进行实验, 结果表明利用文中提出的方法可以准确的测量光源的空间相干性, 实验结果相对于理论计算值的误差仅为3.8%. 关键词： 相干性 全息干涉 干涉仪 光学应用     

计算机模拟偏振对激光全息的影响

通过计算机对多束激光相干产生的空间干涉光场进行模拟,归纳出光束偏振态改变时,激光相干产生光学晶格效果的变化规律,提供了激光全息技术中激光束偏振态的最佳组合,使激光全息技术制作理想的亚微米单晶结构更方便快捷.还通过实验验证了理论模拟结果,实验结果与计算机模拟结果完全一致 关键词： 激光全息技术 偏振态 光学晶格 光子晶体     

激光全息法制作二、三维光子晶体的模拟计算及禁带分析

激光全息法制作二、三维光子晶体相比于传统半导体微加工及精密机械加工技术具有很多优势，比如通过一次光辐射就可以制作出大体积、均匀的周期性结构，且能更自由、更容易地控制光子晶体结构.提出一种多光束干涉模型，通过设计模型中光束的各项参数，计算分析出二、三维光子晶体的结构.基于平面波展开法，理论计算了fcc结构光子晶体的完全禁带随填充率和介电常数比变化的情况.以上计算结果为后期实验中采用激光全息法制作二、三维光子晶体结构提供了良好的指导方向和理论依据. 关键词： 光子晶体 激光全息 多光束干涉 完全禁带     

二维限制多模干涉器自镜像效应分析

采用导模传输分析法对二维限制多模干涉器的自镜像效应进行分析，并用三维作矢量光束传输法对其分析结果作了进一步的验证。分析表明，一维限制多模干涉器的自镜像效应可以完全拓展到二维上。     

非对称光束干涉制备二维微纳光子结构研究

研究了基于不同偏振组合的非对称4束和5束光干涉制备二维微纳光子结构.通过改变光束的参数组合获得了枝节状、波形状等结构.在非对称光束干涉中,光束的构型和偏振改变了波矢差分布,从而改变晶格形貌和对比度.利用CHP-C感光胶开展了全息光刻实验制备,获得了与模拟一致的光子结构.该研究为制备新颖光子结构提供了有效途径,此类光子结构还可以为制备不同类型的金属点阵结构提供模板,对新型光子器件的制备和应用研究具有一定的促进作用.     

Periodic sub-micrometric structures using a 3D laser interference pattern

A method to obtain three-dimensional sub-micrometric periodic structures is presented. The experimental set-up consists in a pulsed UV laser beam source (λ = 355 nm) coming into an interferometer in order to generate four beams converging inside a chamber. According to the directions, to the relative intensities and to the polarizations of these four beams, a 3D interference pattern can be obtained inside the overlapping volume of these four beams; the characteristics of the four laser beams have been optimized in order to obtain a maximal contrast of intensity. In order to visualize the interference pattern, its contrast and its stability at each laser pulse, a video camera coupled to an oil immersion microscope objective has been installed above the interferometer. By suppressing the central beam, it is also possible to generate a bidimensional interference pattern which defines an hexagonal structure in the (1 1 1) plane with a period of 377 nm.This optical set-up has been used to obtain 3D sub-micrometric periodic structures in negative photoresists. Experiments consist in a one- or multi-pulse irradiation of the photoresist followed by a development procedure which leads to a sub-micrometric face-centred cubic structure cut in a (1 1 1) plane with a cell parameter of 650 nm. The optimization of the experimental conditions is presented for two kinds of photoresists; the role of the substrate according to its reflectivity at the laser wavelength and its influence on the interference pattern is also discussed.     

基于零级贝塞尔光束干涉产生的局域空心光束

通过对由两个零级贝塞尔光束相干叠加形成的三维衍射光场的理论分析和计算机模拟,发现当双零级贝塞尔光束的有关参量满足一定条件时,会在光轴上形成一系列高质量的局域空心光束。在此基础上,进一步分析了这种阵列局域空心光束的大小、阵列周期及局域空心光束的质量与双零级贝塞尔光束和光路参量的定量关系。推导出双零级贝塞尔光束叠加时在中心暗斑位置达到完全干涉相消的条件是通过两个环缝的能量要相同,以及产生最佳局域空心光束的内外环缝光源半径的比值为0.465。该研究为进一步设计制备基于双零级贝塞尔光束干涉实现阵列局域空心光束的新型衍射光学元件提供了理论依据和设计参量。     

Three-Dimensional Nonlinear Dynamics of Cold Atoms in an Optical Lattice and its Realizations

Journal of Russian Laser Research - We examine the coherent dynamics of cold atoms in a three-dimensional (3D) optical lattice (OL) without interference between counter-propagating laser beams. The...     

Fabrication of large-area 3D photonic crystals using a holographic optical element

A holographic technique for fabricating 3D photonic crystal is presented. The key element in the fabrication system is a holographic optical element (HOE) consisting of three gratings. Used in combination with a mask, the HOE can generate four beams under single illuminating beam, and 3D lattice structures can be formed by the interference of the four beams. Holographic approach is used to make HOE, so large area lattice structures can be fabricated. Numerical simulations indicate that beam intensity ratio of central beam to outer beam is one of the factors that affects the structures fabricated in photoresist, and high diffraction efficiency of the gratings in HOE is favorable when using cw laser with relatively low power as light source. Experimental results show clear 3D lattice structures fabricated using the HOE, verifying the effectiveness of the technique.     

Pure two-dimensional polarization patterns for holographic recording

Two-dimensional (2D) polarization patterns are achieved by the interference of two pairs of beams with perpendicular planes of incidence and orthogonal polarizations (i.e. linear or circular). In both cases, imposing a phase shift of π/2 between consecutive beams contains the amplitude modulation of the optical field in the superposition region and, thus, pure 2D polarization patterns are created. The recording of these interference fields in a polarization-sensitive material, namely an amorphous azopolymer, creates reconfigurable 2D periodic microstructures with peculiar diffraction properties.     

本征不对称光纤法布里-珀罗干涉仪的理论模型

应用光学和数学理论导出本征不对称光纤法布里－珀罗干涉仪中反射光与透射光的数学模型及低反射率法布里－珀罗干涉腔长度的变化与干涉光光强的数学模型,半指出当ｒ１１＝ｔ１ｔ１ｒ２＝ｒ,且ｔ１ｔ１＝１－ｒ１＾２≈２。则法布里－珀罗腔反射光间的干涉近似为两束等幅光的干涉;文章还给出了光电转换器输出与法布里－珠罗干涉腔长度变化的数学模型。这些模型为不对称光纤法布里－珀罗干涉仪的使用提供理论依据。     

Optical forces acting on Rayleigh particle placed into interference field

We describe a general way how to calculate optical forces acting on Rayleigh particles or colloids placed into general interference field. In this paper, we focus on a configuration with three interfering beams laying in one plane and we present a comprehensive analysis of trap properties and particle behaviour. We found that this arrangement can be used for simultaneous 2D/3D confinement or sorting of particles having refractive index higher or lower comparing to the surrounding immersion medium.     

Creation of a three-dimensional optical chain for controllable particle delivery

We propose a design for producing a conveyable quasi-periodic optical chain that can stably trap and deliver multiple individual particles in three dimensions at different planes near the focus. A diffractive optical element (DOE) is designed to spatially modulate the phase of an incoming radially polarized beam. For a tighly focused beam, a three-dimensional (3D) optical chain can be formed because of the difference in the Gouy phase shift from two concentric regions of the DOE. A desired number of particles can be stably tweezed one by one with individual 3D volumes in this trapping structure. By controlling the phase modulation of the incident beam, one can manipulate the interference pattern to accelerate and transport trapped particles along the optical axis in a prescribed way.     

基于光学相干测振系统的微悬臂梁缺陷检测

提出了基于光学相干测振（optical coherence vibrometer, OCV）系统的微悬臂梁缺陷检测方法。自搭建的OCV系统最大振动位移量程、最大振动频率分别为2.574 mm和138.5 kHz,应用该系统对含缺陷微悬臂梁-附加质量块耦合结构进行振动测量获得其固有频率,并利用附加质量块对固有频率的影响特性实现了对缺陷的定位。在对系统采集到的干涉光谱信号处理的过程中,采用FFT（fast Fourier transform, FFT）+ FT（Fourier transform, FT）细化频谱校正算法进行误差校正,精度可提高1 000倍以上,使系统实现纳米量级的位移测量。实验结果表明,该方法能够有效识别微悬臂梁的缺陷位置,为微小型结构的缺陷检测提供了一种新的方法,同时拓展了光学相干测振技术在工程结构无损检测的应用。