用三角形闪耀光栅实现分束器

用闪耀光栅实现了光栅分束器。给出了该分束器衍射光强分布的解析表达,讨论了影响分束性能的各种因素,并把复杂的优化设计问题转变为简单的求条件极值问题,使编程简单,计算速度快。数值模拟表明,当分别扇出2束和4束光时,衍射效率可分别达到92.50%和95.75%,扇出光束能量均匀,各级衍射效率的方差分别在10-5和10-6的数量级。与其它分束器进行了比较。     

光强变化对双中心非挥发光折变局域体光栅的影响

为研究局域体光栅的光折变形成机制及衍射特性,以双中心非挥发全息记录方案为基础,将带输运模型与二维耦合波理论相结合,采用数值模拟的方法.研究紫外敏化光强和记录红光总光强的变化对LiNbO3:Fe:Mn晶体中局域体光栅的影响,并给出定影结束时平均折射率调制、衍射光波振幅及衍射效率的模拟结果.研究发现:记录红光总光强不变时,平均折射率调制随紫外敏化光强增加而增加,而紫外敏化光强的改变对衍射波振幅的分布影响不大,衍射效率随紫外敏化光强度的增大先增大后减小,存在最佳紫外敏化光强,以获得80%以上的最高衍射效率.当紫外敏化光强不变时,随着记录红光总光强的增加,记录折射率光栅逐渐减弱,衍射波振幅分布变得越来越均匀.衍射效率逐渐降低.     

光互连模块中偶数大点阵64×64位相计算全息光栅的简化设计和分析

采用简化的综合设计方法，对偶数大点阵位相计算全息光栅进行了优化设计和分析，实验上研制出用于光互连模块的６４×６４大点阵位相计算全息光栅分束器，优化设计一维衍射效率为８０．１％，光强不均匀性小于０．３％。     

高衍射效率亚波长结构Dammann光栅的设计

传统的Dammann光栅是基于标量衍射理论设计的二值相位等光强分束器件，其衍射效率的典型值为80%左右.基于严格耦合波分析理论和遗传算法，提出了一种设计亚波长结构Dammann光栅的新方法，且该新型二值相位光栅具有较高的衍射效率.同时利用自编的仿真程序包设计了多个光栅，并分析了制作误差对其衍射效率和光强均匀性的影响.仿真结果表明，用该方法所设计的Dammann光栅的衍射效率超过92%.     

基于瑞利-索墨菲积分的大角度激光分束器设计

针对目前激光分束器只能产生小发散角的问题,基于严格的非傍轴近似的衍射积分公式,提出了一种大发散角分束器的设计方法.先对目标光场分布进行坐标和光强修整,再利用改进的GerchbergSaxton迭代算法得到所需分束器的相位分布.分别采用本文设计方法和原有方法设计了发散全角为40°×40°的5×5分束器,仿真和实验结果表明:原有方法设计得到的5×5子光束存在着显著的枕形畸变,并且光强分布不均匀.而本文方法设计得到的子光束呈均匀等间隔排列,并且强度分布更为均匀.     

双层矩形位相光栅的分束特性

对由两矩形位相光栅构成的双层体积全息光栅的分束特性进行了优化设计，获得了扇出光束数分别为２，３和５，总衍射效率高于８９％，光强分布不均匀性小于５％的分束器。     

高衍射效率连续面形分束器的设计与制备

为了解决目前光学分束器件衍射效率低的问题,在传统的Gerchberg-Saxton(GS)算法基础上,对初始相位和迭代算法中的振幅限制方式作改进.先利用二次相位来作为迭代算法的初始相位,再在迭代过程中将输出平面分为信号区和噪音区两部分,保持这两部分的相位不变,信号区内振幅乘上一个随迭代次数不断变化的因子,噪音区内振幅保持不变.通过该方法设计9×9连续面形的分束器件,并与传统GS算法设计的分束器进行了对比,结果表明:GS算法设计得到的分束器相位存在严重的突变和不连续等问题,而本文方法设计得到的分束器相位连续平滑,可利用移动掩模技术加工.最终制备出1×3和1×9分束器,其实测的衍射效率分别为83.5%和89.4%,均匀性误差分别为3.56%和15.23%.     

记录光强变化对光折变晶体多重存储衍射效率均匀性的影响

光折变晶体多重存储中,为获得均匀的衍射效率,要根据记录晶体的时间常数计算相继写入全息图的曝光时间,而晶体的时间常数是记录光强的幂函数.本文分析了光强变化对衍射效率的影响.结果表明,对曝光时间加以适当修正,可补偿光强变化对衍射效率均匀性的影响.     

基于SOI的亚波长偏振分束器的研究

运用严格耦合波理论对亚波长光栅的模场分布进行讨论,通过位相匹配方程建立衍射级、光栅矢量和波导传输常数的关系,得到波导光栅实现偏振分束功能时对应的设计参数;针对布拉格反射层良好的反射特性,设计了一种亚波长偏振分束器。为了提高光栅的耦合效率,在基底增加Bragg反射层,将传统偏振分束器的透射光反射,与输入光相干叠加,满足相位匹配条件后耦合输出,使耦合效率大大增加。     

拼接光栅缝隙对激光脉冲光强分布的影响

以拼接光栅作为色散元件的激光脉冲压缩器中,要求脉冲压缩光栅表面光强分布均匀、能量输出效率高。利用菲涅耳-基尔霍夫衍射原理对脉冲压缩光栅表面光强和远场光强分布进行了研究。计算了拼接光栅缝隙宽度对光栅表面光强变化量和远场光强极大值的影响。在利特罗角附近入射时发现激光脉冲光强分布与拼接光栅缝隙宽度相关,得出了光栅拼接缝隙宽度应控制在0.5 mm以内。适当提高缝隙衍射效率能够改善光强分布均匀性和提高光能量输出,提出了对拼接缝隙采用两次重复曝光以提高其衍射效率的方法。     

Trade-off between diffraction efficiency and uniformity for design of binary diffractive laser beam shaper

The trade-off between diffraction efficiency and uniformity is studied when a binary phase-only diffractive optical element (DOE) is designed for transforming a Gaussian beam to an expanded squared uniform intensity distribution. The simulated annealing (SA) algorithm and Fresnel diffraction theory are applied in our design. Two types of cost functions are utilized in the SA algorithm, and the cases of different incident Gaussian diameters and bright-area sizes of the target patterns are studied. The mechanisms of reducing nonuniformity by the two cost functions are essentially different, and the mechanism combining nonuniformity and the intensity difference between the reconstructed and target patterns has better results. Satisfactory performance can be obtained under the trade-off between them.     

计算机模拟双层矩形位相光栅的实时变分束特征

双层矩形光栅随入射角的不同可得到不同数目的光束。基于这一现象，通过改变双层光栅的入射角，并对其进行优化就可得到效率高且光强分布均匀的光束。对利用双层矩形相位光栅实时变分束特征制作新型分束器的方法进行了理论探讨，并对2束、3束、4束光分束分别进行了分析。通过计算机模拟，从理论上求出了优化参数，并对结果进行了讨论。理论分析表明， 通过对入射角进行优化可以得到衍射效率高且光强分布均匀的分束器。该研究为制作方便实用、造价低廉的分束器提供了理论基础。     

Broad band beam splitter based on the double-groove fused silica grating

In this paper, we propose a broad band 1 × 3 beam splitter operating in the telecommunication wavelength band under normal incidence, this device consisting of a double-groove fused silica grating layer is designed with using the inverse mathematical method and rigorous vector diffraction theory. It is shown from our calculations that the device presents excellent beam splitter ability for TE polarization light with the average diffraction efficiencies is more than 95% over ∼100 nm wavelength range, moreover, the uniformity of our beam splitter is better than 2% in the whole wavelength band. Furthermore, the physical understanding of the diffraction behaviors taking place inside the beam splitter gratings can be explained by the modal method.     

共焦波导回旋行波管准光注入结构设计

为了解决共焦波导回旋行波管现有输入结构带宽较窄的问题,基于高斯变换,为0.4 THz共焦波导回旋行波管设计了准光注入结构,注入模式为HE06模。该结构由波纹波导模式变换器、高斯变换镜及接收天线构成。对整个注入结构进行了三维电磁仿真,结果表明,在回旋行波管8 GHz的工作带宽内,注入效率大于50%,最大注入效率68%。     

太赫兹偶数分束器设计与公差分析

本文运用二元光学矢量理论设计了一种硅基太赫兹偶数分束器, 实现高衍射效率、高均匀性、有效抑制零级的偶数分束, 突破传统标量方法设计局限性, 给出了分束器脊宽、槽宽、槽深、占空比、基底厚度等结构参数的最优设计值, 并进行了公差分析, 得到分束器各结构参数的加工允许偏差范围, 对器件的设计和制作具有指导意义.     

高斯光束在克尔型非线性介质中演化的奇异特性

由光束在克尔型吸收介质中传输的非线性薛定谔方程出发,推导了高斯光束注入介质后满足的耦合方程。在不考虑高阶展开项的前提下,将介质分为无吸收、有吸收两种情况,对脉冲的腰斑半径的演化进行了解析分析,得到注入克尔型非线性介质中的高斯光束,形成“孤波”必须满足光束在束腰处注入,介质没有吸收的条件;当考虑高阶展开项时,通过数值分析发现,无论介质是否存在吸收,光束传输不存在“孤波”形式,而是在注入强度的控制之下。当注入强度较小时,自聚焦过程是它的一个主要结果。但当注入脉冲的强度增加后,除了腰斑半径不为零的区间增加,光束仍保持聚焦的正常现象之外,存在一个阈值。当注入强度超过此阈值时,腰斑半径随着距离的增加而快速增加,聚焦趋势根本就不存在。     

高质量高效率参量光的获得

分析了泵浦光为光强在时空上不均匀和高度有限性分布的高斯光波时，对光学参量发生过程的不利影响，提出了解决这种不利影响，以获得高质量，高效率参量光的方案。