石英晶体旋光光学滤波器的特征参量

利用Müller矩阵和Stokes参量,从石英晶体旋光光学滤波器的透射比公式,推导出了石英品体旋光光学滤波器特征参量的理论计算公式.研究发现,特征参昼的值与滤波器的级数和滤波器中最薄石英晶体的厚度存在直接联系.计算得到一、二、三级石英晶体旋光光学滤波器在不同透射主峰的特征参量,并对其进行了实验验证.通过对不同透射主峰的特征参量进行比较可以看出,对于确定的滤波器,不同透射主峰处的自由光谱范围和通带半峰伞宽随着波长的增大而增大;同一透射主峰处的通带半峰伞宽随滤波器级数的增大而减小.     

新型内反射旋光光学滤波器研究

基于氯酸钠晶体的各向同性和旋光色散特性,利用线偏振光以Brewster角内反射时P分量反射率为零的特性,研制出一种新型内反射旋光光学滤波器,该光学滤波器仅需采用单个偏振片,即可达到良好的滤波效果.利用Mueller矩阵对该滤波器的滤波特性进行理论分析以及实验测试,结果表明对含有532 nm和632.8 nm谱线的线偏振光,改变起偏器角度即可连续调制出射红、绿光的光强,当起偏器较初始位置旋转过133.36°和173.06°时,绿光和红光分别消光,绿光和红光的隔离度可达10 dB. 关键词： 光学滤波器 各向同性 旋光色散 偏振     

多级全通均衡器对介质薄膜滤波器进行色散补偿的探讨

讨论了介质薄膜滤波器的色散特点,并推导了单级全通滤波器的理论色散。比较理论色散曲线与实际测量色散曲线,两者吻合较好。但由于单级全通滤波器的色散带宽及斜率不能满足实际所需的色散补偿曲线,因此提出了多级全通滤波器,通过控制级连的单级全通滤波器的谐振波长及反射率,可以增大色散带宽,改善色散斜率,使之满足实用的要求。文中给出了四级全通滤波器的理论色散曲线。     

测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析法

基于石英晶体的旋光色散原理,提出了一种测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析方法。利用光学矩阵方法对测量原理进行了分析,指出通过测量由两个正交的偏光镜和待测石英晶体所组成的系统的透射曲线就可以精确计算出待测石英晶体的厚度。在实验的过程中进行了误差分析,分析表明选取长的测量波段、低的扫描速度、短的响应时间和小的狭缝宽度都有利于提高测量精度,并从理论上证明所得厚度的精度高于电子数显千分尺的测量精度。利用三种不同的方法对两块不同厚度的石英晶体进行了测量,测量结果表明利用提出的方法所得厚度的精度可以达到0.1μm,与理论分析的结果相一致。     

激光感生色散光学滤波理论

利用半经典理论，建立了激光感生色散光学滤波的理论模型.通过求解密度矩阵方程，得到 感生极化率.并利用该理论计算出钾694 nm激光感生色散光学滤波器的透射谱，与发表的实 验结果基本符合. 关键词： 激光感生色散光学滤波 透射谱 极化率     

精确测量石英晶体旋光率的光谱分析法

提出一种精确测量石英晶体旋光率的光谱分析法。利用光学矩阵方法对测量原理进行了分析,指出通过测量由两个平行放置的偏光镜和石英晶体所组成系统的透射曲线就可以精确计算出石英晶体的旋光率;并利用分光光度计设计实验,验证了该方法的正确性。对实验数据进行了处理,拟合出了旋光色散方程,对比Lowry的公式,所得出的公式在可见光范围内的更为精准。对实验数据进行了误差分析, 结果表明：选取厚的石英晶体,长的测量波段、低的扫描速度、小的狭缝宽度都有利于提高测量精度。     

利用石英晶体的线性电光和电致旋光强度调制

提出并实验研究了利用石英晶体自身特性产生光学偏置的线性电光调制器。利用某些电光晶体的自然旋光性和自然双折射,并合理设计晶体尺寸及其晶轴与光传播方向之间的夹角,可以提供所需要的光学偏置以实现大动态范围的线性电光调制。对于兼有电光和电致旋光效应的晶体,例如石英晶体,应考虑综合利用这两种效应对电光调制的贡献。实验研究了一块石英晶体的电光强度调制特性,在27V～4.5kV工频调制电压范围内,调制输出信号与调制电压之间的线性相关系数大于0.9999。     

石英晶体旋光性的温度效应测试研究

为了测试温度对石英晶体旋光性的影响,采用陶瓷平板型半导体制冷器件作为温控器,设计、建立了石英晶体旋光性温度效应的测试系统,对石英晶体旋光特性的温度效应进行了测试研究：在-10～60℃的温度范围内,从实验上测试了石英晶体的旋光角随温度的变化。实验结果表明：对于确定的单色光,随着温度的升高石英晶体的旋光率增大。根据测试结果,通过求解塞耳迈耶尔方程和四次拟合的方法,得出了塞耳迈耶尔方程的常数与温度的关系式,从而可以得出任意温度下不同波长对应的石英晶体的旋光率。     

石英晶体右旋光与左旋光折射率差的温度特性

利用Jones矩阵,从理论上分析了石英晶体的旋光特性。在-10～60℃的温度范围内,实验测试了石英晶体的旋光角随温度的变化关系,并得出了石英晶体右旋圆偏振光与左旋圆偏振光折射率差随温度的变化关系。结果表明,对单色光来说,石英晶体右旋光与左旋光折射率差随温度的升高而增加,也就是说,石英晶体的旋光率随温度变化的这一特性是由晶体的右旋圆偏振光与左旋圆偏振光的折射率差随温度的变化引起的。     

饱和功率密度下线性啁啾对交叉偏振波输出特性的影响

交叉偏振波(XPW)技术是一种基于具有各向异性特征的三阶非线性晶体的非线性滤波技术,由于结构简单,稳定可靠,是超强超快激光领域提高时域对比度、压缩脉宽的有效手段之一.在实验中发现,XPW的输出特性受驱动脉冲特性的直接影响,通过理论计算得到了XPW的脉宽和光谱宽度与驱动脉冲的啁啾特性关系,同时利用声光可编程色散滤波器设计实验对理论计算进行了验证.结果表明:实验结果很好地反映了理论计算得出的结论,同时在饱和功率密度条件下,还表现出了一些理论计算没有反映出的新现象,即XPW的光谱展宽突破了驱动脉冲宽度√3倍的限制,最终脉宽也能够压缩至小于入射脉宽的1/√3;此外对于相反线性啁啾的驱动脉冲所产生的XPW信号,其在光谱形状上有明显的偏移差异,同时输出效率也有所不同.最后对这些新现象进行了进一步的分析和理论解释.     

Tunable optical filter based on Sagnac phase-shift using single optical ring resonator

In this paper, a single optical ring resonator connected to a Sagnac loop is used to demonstrate theoretically a novel narrow band optical filter response that is based on Sagnac phase-shift Δφ. The given filter structure permits the Sagnac rotation to control the filter response. It is shown that by changing the Sagnac rotation rate, we can tune the filter response for desired bandwidths. To increase the wavelength selectivity of the filter, the Sagnac phase-shift should be as small as possible that is limited by the loop length. For Δφ=0.1 rad, the obtained FWHM is 2.63 MHz for tuning loop length of 2 m. The simulation response agrees fairly with the recently reported experimental result.     

光注入下外光反馈半导体激光器输出自相关特性研究

基于半导体激光器(SL)受到外部扰动(光反馈和光注入)下的速率方程组,研究了反馈系数、延迟时间、注入强度和频率失谐对半导体激光器输出混沌信号自相关特性的影响.研究表明：上述四个参量对SL输出混沌信号的自相关函数曲线的半高全宽(FWHM)以及边峰抑制比都有影响;通过合理选择各参量,可以使SL输出的混沌信号具有尖锐的自相关函数曲线分布,其FWHM可降到0.02 ns,比已有相关报道提高了一个数量级. 关键词： 半导体激光器 光反馈 光注入 自相关函数     

Integrated optical filter arrays fabricated by using the combinatorial etching technique

A combinatorial etching technique is developed to fabricate integrated narrow bandpass filters on a single substrate. It is highly efficient for fabrication of integrated filter arrays in optical regions. A monolithic filter array has been fabricated by using the technique with a two-step deposition process. The filter contains 32 elements in the near-infrared region. The relative full width at half-maximum (FWHM) sigmalambda/lambda of the filter elements is less than 0.2%. Such a narrow bandpass filter array can be utilized in many optical applications.     

Multiple-stage liquid crystal tuned filter

A voltage controlled multiple-stage tunable filter with broad continuous tuning range was studied in theory and experiment. Four liquid crystal retarders, two quartz plates with certain integral ratio phase retardations and five polarization films were assembled into a traditional Lyot filter. The tunable function was achieved by using the electro-birefringence effect of liquid crystal. The result of numerical simulation showed that the spectral resolution was ∼10 nm around bands of 500-700 nm; side forms rejection ratio and FWHM changed in contrast to considering and not considering the birefringence dispersion effect of liquid crystal and quartz; the shape of filtered light displayed by spectral photometer would be affected by spectrum bands of light source in spectral photometer. A four-stage tunable filter was made and tested, experiment results agreed with the numerical simulation results very well, the research results could be applied as reference for the study of broad spectrum tunable filters.     

Ultra-narrow bandwidth optical filters consisting of one-dimensional photonic crystals with anomalous dispersion materials

We present a new type of optical filter with an ultra-narrow bandwidth and a wide field-of-view （FOV）. This kind of optical filter consists of one-dimensional photonic crystal （PC） incorporating an anomalous-dispersion-material （ADM） with, for instance, an anomalous dispersion of 6P3/2←6S1/2 hyperfine structure transition of a caesium atom. The transmission spectra of optical filters are calculated by using the transfer-matrix method. The simulation results show that the designed optical filter has a bandwidth narrower than 0.33GHz and a wide FOV of ±30°as well. The response of transmission spectrum to an external magnetic field is also investigated.     

基于各向异性晶体的光学微分运算

光学微分运算是边缘图像的光学检测核心原理,与传统的数字图像处理方法相比,具有效率高、结构简单且无需考虑算法和功耗等优点.本文提出一种基于各向异性晶体的光学微分运算装置,用定制的晶体片实现光的空间分化,从而实现多角谱分量下的全方位边缘成像.本文中的方案需要将光束的左右旋圆偏振分量横向分离,再对中间部分的线偏振光进行滤波处理.该方案主要是基于各向异性晶体的双折射效应,整个装置整合为一条笔直的光路,与自旋霍尔效应和超表面相比,具备原理简单、成本较低且成像稳定的优点,不过对晶体的厚度有较高的要求.实验结果也较为理想地验证了此方案,未来可望在量子观测、生物细胞和医学等领域实现一定潜在应用.     

单环多段光强分布检测光学涡旋拓扑荷值

针对涡旋光束检测范围局限这一问题, 提出了一种新的光学涡旋拓扑荷值检测方法-单环多段光强分布检测法, 它以分段数和环半径为两大检测常数, 将检测涡旋光束拓扑荷值范围扩大到了128种, 与以往利用旁瓣调控光学涡旋检测拓扑荷值方法相比, 检测范围扩大了1个数量级. 单环多段光强分布是基于计算机全息图实现在远场衍射焦平面上环半径相等的两束携带不同拓扑荷数的涡旋光束叠加后形成的光强分布. 计算机模拟和光学实验验证了所提出方法的可行性, 该方法在自由空间光通信领域具有一定的研究价值和应用潜力.     

双折射晶体中旋光效应的耦合波理论

与传统的旋光效应理论不同，采用三阶赝张量κ⁽²⁾_jkl描述旋光现象，并将相关的电极化强度作微扰处理，直接从Maxwell方程组出发推导出了双折射晶体中自然旋光效应的耦合波方程组并得到解析解.该解析解包含了已有的旋光效应宏观理论结果，可方便地用于描述任意偏振态的单色光波在任意点群的双折射旋光晶体中沿任意方向的传播行为.最后，以石英晶体为例,通过对出射光波的偏振态分析，研究了波矢失配对旋光效应的影响. 关键词： 耦合波理论 旋光效应 非线性光学