中红外区基质折射率对碳化硅颗粒散射强度的影响

基于Mie散射理论,对不同基质中的碳化硅材料散射强度进行数值计算与理论分析,得到了中红外波段反常色散区和正常色散区中散射强度的分布特征,揭示了入射波长、基质折射率与散射强度分布的内在规律。研究结果为该材料在中红外区的开发和应用提供了理论依据。     

Faraday色散光学滤波器的研究进展

本文综述了Faraday反常色散光学滤波器的国内外研究进展,并提出发展前景。     

电磁感应负折射率介质的色散性质研究

正左手材料的特殊性质和用途使其一直受到广泛的关注、左手材料的相对电容率εr和相对磁导率μr均为负值,因而具有负的折射率。获得负折射率有多种方法,其中一种方法就是利用原子相干来获得负折射率。但这需要很大的原子密度,因此会带来很大的吸收、电磁感应光透明(EIT)技术的引入使得原子系综的吸收大大降低。折射率n是相对电容率εr和相对磁导率μr两个量相乘的结果,改变其中的任意一个量折射率n也会随之改变,EIT技术的引入使得相对电容率εr可以被改变并使其具有一个很小的虚部,因此折射率n的虚部也会因为EIT的作用而变小。提出的四能级模型中,除了加入一个产生EIT的相干场以外,还加入了一个非相干泵浦场,泵浦场和强相干耦合场都可以对相对磁导率μr的进行调控,使得折射率n的虚部变得更小甚至变成负的。在合适的参数下两个场的共同作用可以使探测光对应的磁偶极跃迁的两个能级实现粒子数反转,从而使相对磁导率μr的虚部变成一个负值、泵浦场的加入并没有破坏EIT结构,因此相对电容率εr依然具有一个很小的虚部。当该磁偶极跃迁能级实现粒子数反转时,相对磁导率μr的虚部变成一个负值,最终可以导致折射率n的虚部也变成一个负值。因此通过对参数的调节,使折射率n的虚部发生变化,因此在原子密度较大的情况下,通过对相对磁导率μr的调节可以在EIT的基础之上对折射率进行再一次的调节。原子介质在泵浦场和拉曼跃迁的共同作用下,可以实现正常色散和反常色散之间的转变,从而实现从慢光到快光的转变,该种结构中起主导作用的是相对电容率εr。而在此模型中泵浦场和耦合场对磁偶极跃迁的调节是比较大的,因此相对磁导率μr会有较大的变化,相对磁导率●的变化最终将引起折射率n的变化。因此可以通过对泵浦场或者耦合场的调节使得相对磁导率μr发生改变继而引起折射率n的变化、通过改变耦合场的大小,使得折射率n在近共振区域实现正常色散和反常色散之间的变化。当耦合场比较小时,对应着反常色散,可以获得快光。而当耦合场比较大时,对应着正常色散,可以获得慢光。因此可以通过对耦合场的调节来实现在左手材料中快光和慢光之间的转换、     

基于Mie氏散射理论的石墨微球颗粒光散射特性研究

本文应用Mie氏散射理论对石墨微球颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得到了消光特性与入射波长及粒子半径,散射强度与散射角以及散射强度与参数x的关系.结果表明,粒子的半径越小,其消光效果越好;入射波长越小,粒子的前向散射强度越强.因此,通过测量前向散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径.     

探讨基于光学色散的测量技术

微波频谱检测与分析在军事、民用领域均具有重要的战略意义和应用价值。电子对抗工作中的频度、跳频率的持续上升是一项空前的挑战。当前,跳频通信的跳频速率和跳频技术都得到了极大的发展,为实现信号的同步,提出了实时测频技术。由于光子技术本身具有快速、宽等优点,因此采用傅里叶转换技术进行频谱测量是一种新的技术发展趋势。文中综述了光纤色散傅里叶变换的发展状况,并对FFT频率测量的发展作了简单的讨论与展望,希望能给有关人员提供帮助和参考。     

微米镍粉在太赫兹波段的Mie散射特性研究

为研究微米镍粉对太赫兹波的屏蔽效果,本文运用Mie氏散射理论,数值计算了微米镍粉在太赫兹波段的散射特性。研究获得了光学截面与粒子半径和入射波长、散射强度与散射角和粒子尺寸参数x的关系曲线。结果表明,微米镍粉在太赫兹波段的消光作用以散射为主;粒径对镍粉的消光效果有很大影响,可以通过控制粒径来设计具有太赫兹屏蔽效果的材料。随粒径的增大,消光截面先增加再振荡降低最终趋近于一定值;粒径越小散射强度越低且散射光强集中分布在散射角较小的范围内。     

高速光纤传输系统中三阶色散效应影响研究

利用OptiSystem软件,对高速光纤传输系统中三阶色散(TOD)导致的脉冲失真进行了仿真研究。分析了光脉冲信号通过光纤传输系统传输2000 km,不同的速率、占空比、脉冲形状和光纤类型对三阶色散的影响,同时比较了高斯脉冲和超高斯脉冲经过2000 km传输后的品质因数,发现高斯脉冲的品质因数优于超高斯脉冲的品质因数。通过仿真分析得出:当同时考虑群速度色散(GVD)和三阶色散的时候,标准单模光纤(SSMF)和啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)组成的高速光纤传输系统性能表现较好。     

半导体激光器的原子法拉第反常色散光学滤波器光反馈稳频

为提高半导体激光器的频率稳定性，利用原子法拉第反常色散光学滤波器（FADOF）超窄带的选频透射特性，将其置于半导体激光器的外腔中作选频元件，采用光反馈的方法，使得透射率低的激光频率分量被抑制，透射率高的激光频率分量被加强，有效地实现了光反馈激光稳频。利用Cs原子法拉第反常色散光学滤波器工作于D2线852nm的4峰窄带透射状态。通过调节半导体激光器的温度和电流，调谐半导体激光器的输出波长，将激光器锁定在任何一个透射峰上，用26％的光反馈量，使稳频后的激光频率长期稳定性保持在75MHz／2h以内，而且采用这种稳频方法的输出激光中心波长一直稳定在频率基准上，没有单方向漂移。同时，还实现了Cs原子法拉第反常色散光学滤波器稳频半导体激光器结构的一体化，使其具有实用性。     

折射率中心凹陷对GIF色散特性的影响

分析了光纤制造中产生折射率中心凹陷的原因,建立了折射率中心凹陷GIF(渐变折射率光纤)模型,应用射线光学方法得出了光纤传输的时间延迟、自聚焦周期的表达式,数值模拟了中心凹陷GIF的自聚焦周期和时间延迟.仿真结果表明:随着凹陷宽度和凹陷深度的增大,GIF中光束的自聚焦效应变差,时间延迟差增大.     

缓变截面周期波导色散特性的研究

本文用等效电路法推导了双圆锥缓变截面波导周期结构的色散方程,并在不同的结构参量的条件下计算了若干条色散曲线。从而为实现宽带运用而选择最佳尺寸提供了理论依据。最后,通过实验证实了理论的可靠性。     

钠色散光学滤波器的理论分析

本文概括了Ｎａ－ＦＡＤＯＦ的国内外研究进展,编译计算了Ｎａ－ＦＡＤＯＦ的透射谱,计算了系统参数对透射率的影响,并与已发表的实验结果进行了比较,得到了与实验符合较好的结果。给出的理论计算带宽０．００２ｎｍ,最大透射率１００％。     

光学镜面间隔测量中的色散研究

材料的色散会影响镜面间隔的测量精度,为了提高光学干涉法测量镜面间隔的精度,对材料色散效应进行理论分析和数值仿真,分别对LAK9、ZF6、H-ZF2、BAK7、K9光学玻璃进行仿真测试,得到了干涉信号峰值偏移量关系式,信号峰值偏移量与材料的一阶色散系数成正比。为了验证该关系式的正确性,搭建了一个镜面间隔测量实验平台,实验测量得到的干涉信号最大值偏移量与仿真测试结果的相对误差小于2%,考虑到实验过程中的误差因素,证明仿真测试得到的结果是正确的。     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

光子晶体光纤反常色散区超连续谱产生机理研究

用实验和数值模拟两种方法研究了在反常色散区抽运光子品体光纤(PCF)中飞秒激光脉冲的传输特性和超连续谱的产生机理,给出了抽运脉冲在不同功率情况下输出光谱展宽并形成超连续谱的实际测镀及理论模拟结果.研究表明:在反常色散区抽运时,光谱展宽的初期以自相位调制为主,随后根据抽运功率的不同,孤子自频移、高阶光孤子的裂变和叫波混频效应会逐渐增强,进而成为光谱展宽的主要原因;初始激光脉冲的峰值功率和脉冲初始啁啾对光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱形状和带宽是有影响的.     

光学相干层析系统色散的在线测量及补偿

针对光学相干层析(OCT)系统中迈克尔逊干涉仪两臂色散不匹配导致纵向分辨率的降低,提出了一种基于频域干涉及非线性曲线拟合的方法对干涉仪两臂色散差进行在线测量,根据测量结果在干涉仪一臂中加入非零色散位移光纤(NZDSF)对色散差进行补偿.实验结果表明,经过色散补偿后系统的纵向分辨率与理论值相符合,离体牙齿OCT图像的质量...     

含色散负折射率缺陷一维Sinc函数型光子晶体的光学传输特性

应用传输矩阵法对含色散负折射率缺陷一维sinc函数型光子晶体的光学传输特性进行了研究。结果表明:含色散负折射率缺陷的sinc函数型光子晶体比含同样缺陷的余弦函数型光子晶体具有更宽阔的光子禁带;该光子晶体的禁带宽度随着介质层折射率nB(0)、nA(0)或半周期厚度的增大迅速收缩变窄,缺陷模消失;当光波入射角增大时,禁带宽度变宽,缺陷模与禁带一起红移;计算还发现该禁带结构对色散负折射率缺陷层的位置变动十分敏感;但是,缺陷层厚度的变化不会改变禁带的位置和宽度,此时缺陷模会随着缺陷层厚度的增大向着禁带中心移动。这些结论对一维函数型光子晶体的设计具有重要参考意义。     

复合型二元光学器件补偿色散和相位畸变研究

复合型二元光学器件作为一种新型色散和相位补偿元件,由于其色散的特殊性,在超强超短脉冲激光的色散和波前补偿中具有特殊的意义。提出并研究了利用复合型二元光学器件同时补偿全钕玻璃啁啾脉冲放大(CPA)系统中的色散和相位畸变,并利用光线追迹的方法对二元光学器件模拟了设计和补偿效果。在实验中,利用二元光学器件将100 fs的光束补偿至30 fs左右。实验结果验证了此方法的可行性。     

反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱

为了研究反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱,采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤反常色散区中的非线性传输和超连续谱产生.结果表明,初始激光脉冲的峰值功率和脉冲初始啁啾对光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱形状和带宽是有影响的.这些结论给光子晶体光纤中产生超连续谱提供了参考.     

色散管理传输系统中克尔效应对偏振模色散的补偿研究

光纤的随机双折射效应可导致脉冲无规展宽即偏振模色散(PMD)。在零路径色散管理孤子传输系统中，二阶色散和三阶色散效应均被完全补偿，克尔效应成为一种有害因素会使脉冲变窄，但是当光纤的随机双折射被考虑时，克尔效应正好与PMD相互抵消，使光脉冲准稳定传输，不同的光纤偏振模色散参数分别对应不同的最佳系统功率。此外，如果考虑不同偏振方向的损耗差异，则即使在最佳匹配条件下，微小的偏振损耗差异也可产生很大的脉宽波动。因此，偏振相关损耗是影响脉冲传输质量的相当重要的因素，不论在理论计算还是在工程设计中都应当认真考虑。     

考虑多次散射的卷云几何特征和光学特性反演方法

研究了考虑多次散射的卷云几何特征和光学特性反演方法,对反演卷云高度和卷云激光雷达比的方法进行了改进。采用多次散射因子对卷云消光系数曲线进行修正,选取云底及云顶附近高度消光系数变化率的均值求解云层高度修正误差,对微分零交叉法求解得到的卷云高度进行修正,实现了较为精确的激光雷达云层高度反演。采用以边界值处消光系数和卷云光学厚度为约束条件的粒子群算法,求解卷云有效激光雷达比,选用半解析Monte Carlo方法,计算总散射信号与一次散射信号的比值,并结合Platt多次散射因子方程求得多次散射因子,实现了卷云激光雷达比的准确求解。使用Mie散射激光雷达真实回波信号进行了验证。结果表明,该改进方法具有较高的精度,更具应用价值。