非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制

研究了近红外飞秒激光的偏振在太赫兹频率的超快调制.利用抽运-探测光谱技术,通过改变两个脉冲之间的延迟时间可以控制光脉冲的旋转角.在Li：NaTb（WO₄）₂磁光晶体中观察到探测光的偏振随延迟时间变化的高速振荡,振荡信号的中心频率为0.19 THz.这种超快偏振调制现象可以解释为,抽运-探测实验构置中,前向传播的抽运光诱导的光学克尔非线性引起被晶体远端表面所反射的背向传播的探测光脉冲偏振面的额外旋转.通过改变抽运光的圆偏振旋性可以控制探测光调制信号的相位和振幅.实验结果表明,非线性光学克尔效应可以作为一种全新的手段,在磁光晶体中实现近红外飞秒激光以太赫兹频率的超快偏振调控.这将在超快磁光调制器等全光器件中得以应用.实验结果将有助于偏振依赖的超快动力学过程的研究.     

基于-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统

提出了一种-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度,从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14 km处获得具有较高信噪比的扰动信号,同时系统的空间分辨率也达到了50 m.     

基于ф-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统

提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度,从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14 km处获得具有较高信噪比的扰动信号,同时系统的空间分辨率也达到了50 m.     

双折射器件对机载激光雷达偏振探测影响的研究

根据膜层理论给出了机载激光雷达回波信号垂直入射偏振棱镜时偏振平行分量透过率的数学解析表达式,定量分析了偏振棱镜对机载激光雷达回波信号平行分量透过率的影响,理论计算表明：棱镜晶体厚度、空气膜层厚度及棱镜结构角共同影响回波信号通过偏振棱镜的透过率;当回波信号波长为532 nm,利用1/2石英波片测得的偏振平行通道和偏振垂直通道的增益比k为1.2时,机载激光雷达偏振通道增益比k的真实值在1.003～1.463之间,若不考虑1/2波片对k值的影响,会给退偏振比反演带来较大的系统误差.     

基于薄膜光子晶体超晶格理论的偏振带通滤波器

偏振带通滤波器在光通讯波分复用技术中有着特殊的应用.利用薄膜一维光子晶体超晶格概 念，提出了两种新的偏振带通滤波器的设计方法.第一种是基于两个一维光子晶体叠加的偏 振带通滤波器；第二种是在第一个光子晶体的中间插进第二个光子晶体，形成三个一维光子 晶体叠加的偏振带通滤波器.设计了性能优良的p偏振分量透射而s偏振分量反射的新型带通 滤波器.讨论了这种滤波器的通带特性和截止宽度. 关键词： 薄膜光子晶体 超晶格 偏振带通滤波器 波分复用系统     

随机双折射对光孤子传输影响的研究

利用对称分步傅里叶法,数值模拟了光孤子在双折射光纤中的传输特性,分析了孤子脉冲两正交偏振分量的群速度失配对孤子传输产生的影响.结果表明,当光纤的双折射较小时,两偏振分量的脉冲强度变化不大,孤子基本能够保形传输;当光纤的双折射较大时,两偏振分量脉冲很快展宽,强度迅速减小,孤子不能够保形传输;如果光纤的双折射具有随机性,孤子传输的两偏振分量脉冲强度会随着传输距离有强弱不规则的变化,但是两偏振分量的强度变化互相补充,合成强度没有太大的变化,孤子能够稳定的传输;孤子间没有相互作用影响的传输距离随着光纤随机双折射偏振分量群速失配的增大而变小;通过选择恰当的振幅比,传统的不等振幅法仍然能够有效地抑制孤子间的相互作用.     

双折射光纤中三阶色散对孤子脉冲传输的影响

研究了孤子脉冲在双折射光纤零色散点附近的传输特性,应用数值分析方法,讨论了在双折射光纤中,三阶色散对孤子脉冲传输的影响。在输入脉冲两个偏振分量强度相等的情况下,分析发现孤子捕获条件没有变化,但是,脉冲一个偏振分量迅速展宽,另一偏振分量展宽变慢。同时,脉冲的形状、光谱在两个偏振分量中都呈现出不对称性。在一定的条件下,孤子的辐射波主要集中在一个偏振分量中。     

随机双折射对光孤子传输影响的研究

利用对称分步傅里叶法,数值模拟了光孤子在双折射光纤中的传输特性,分析了孤子脉冲两正交偏振分量的群速度失配对孤子传输产生的影响.结果表明,当光纤的双折射较小时,两偏振分量的脉冲强度变化不大,孤子基本能够保形传输|当光纤的双折射较大时,两偏振分量脉冲很快展宽,强度迅速减小,孤子不能够保形传输|如果光纤的双折射具有随机性,孤子传输的两偏振分量脉冲强度会随着传输距离有强弱不规则的变化,但是两偏振分量的强度变化互相补充,合成强度没有太大的变化,孤子能够稳定的传输|孤子间没有相互作用影响的传输距离随着光纤随机双折射偏振分量群速失配的增大而变小|通过选择恰当的振幅比,传统的不等振幅法仍然能够有效地抑制孤子间的相互作用.     

基于逐次滤波Radon-Ambiguity变换的多线性调频信号时频检测

Radon-Ambiguity变换是一种检测低信噪比下线性调频信号的有力工具。但在多信号环境下,强线性调频信号分量的Radon-Ambiguity变换对弱线性调频信号分量的Radon-Ambiguity变换有较强的抑制作用。同时Radon-Ambiguity变换对具有相同调频斜率和不同初始频率的线性调频信号分量不能实现识别与区分。提出了一种基于逐次滤波Radon-Ambiguity变换的时频表示方法可以有效地检测出多种情况下的多个线性调频信号。仿真试验证明了此方法可以有效地去除噪声、多信号之间交叉项的影响,在低信噪比下也十分有效。     

基于ф-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统

提出了一种Ф-TDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统．该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到Ф-OTDR和POTDR中，在不增加成本的前提下使两种系统合为一体，可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化，并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度，从而大幅减小误判率和漏报率．同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理．实验结果表明，传感系统在14km处获得具有较高信噪比的扰动信号，同时系统的空间分辨率也达到了50m．     

基于矩阵理论的螺旋液晶透射光偏振态研究

将螺旋型液品看作是N层双折射材料晶片叠合而成,而每层光轴相对于相邻的晶片有一个小的旋转.本文基于矩阵理论,研究了光在螺旋液晶中传输时偏振态的变化.经过详细的数学推导,理论研究表明.线性偏振光经过螺旋液晶后偏振态会发生改变.当满足一定的条件时,线偏振光的偏振方向旋转90°,左旋圆偏振光经过左旋螺旋液晶后转变为右旋圆偏振光.     

近场显微干涉成像中的探测角度和偏振问题研究

用偶极子耦合系统来模拟近场干涉测量中的探针样品关系,并利用各电场分量之间的组合方程组精确计算出其可能探测到的强度和相位像。结果显示,近场干涉所测量到的近场像的分辨力和探测器的方位及参考光的偏振方向之间有较强的依赖关系,随着探测器位置不同或者参考光偏振方向的变化,同一样品在同一照明条件下所得到的图像也会发生明显的改变。在倏逝波照明的情况下,近场像的精确度随着探测器相对于样品视角的增大而改善,且在不同偏振方向的近场像中,只有偏振方向垂直于样品表面的像能真实反映样品的细节分布,且同时具有足够的强度分布。     

基于矢量光场的TeO2晶体旋光特性研究

矢量光场在其传输和与物质相互作用过程中,光场状态的时空演化区别于传统偏振光,具有独特的矢量化特征。研究了晶体二氧化碲（TeO₂）对于径向偏振矢量光场的调控特征,通过斯托克斯参量的测量,分析了3个晶体样品的偏振态演化规律,揭示了TeO₂晶体的旋光特性,表明其可以起到和双λ/2波片相同的偏振调控效果。研究结果有助于理解矢量光场在双折射晶体中的传输特性,促进矢量光场相关晶体器件的设计与应用。     

与人射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP)。设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑。对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算。实验中采用半峰全宽为0．13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2．6%,消偏器的插入损耗为0．6 dB,损耗起伏小于0．11 dB。实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点。     

与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器

消偏器是光纤传感器、光放大器等偏振敏感性光学系统中的关键器件,用于减小输入光的偏振度(DOP).设计了一种与入射线偏振光振动方向无关的低偏振度消偏器,该器件中利用人为的偏振相关延迟代替了保偏光纤的双折射,并在偏振相关型消偏器前增加了一个1/4波片,从而对任意方向振动的线偏振光具有相同的消偏能力,结构紧凑.对消偏性能随波片阶数、入射光中心波长和振动方向的变化作了数值计算.实验中采用半峰全宽为0.13 nm的光源,入射线偏振光在任意方向振动时,输出光偏振度小于2.6%,消偏器的插入损耗为0.6 dB,损耗起伏小于0.11 dB.实验和数值计算结果表明,该消偏器具有低偏振度、低插入损耗和适合于宽光谱应用的优点.     

Dual-band and high-efficiency polarization converter based on metasurfaces at microwave frequencies

We present a dual-band and high-efficiency polarization converter in microwave regime. The proposed converter can convert a linearly polarized wave to its cross-polarized wave for two distinct bands: Ku (11.5–20.0 GHz) and Ka (28.8–34.0 GHz). It can also convert the linearly polarized wave to a circularly polarized wave at four other frequencies. The experimental results are in good agreement with simulation results for both frequency bands. The polarization conversion ratio is above 0.94 for the Ku-band and 0.90 for the Ka-band. Furthermore, the converter can achieve dual-band and high-efficiency polarization conversion over angles of incidence up to 45°. The converter is also polarization-selective in that only the x- and y-polarized waves can be converted. The physical mechanism of the dual-band polarization conversion effect is interpreted via decomposed electric field components that couple with different plasmon resonance modes of the structure.     

Wavelength femtosecond light pulse generated from filamentation-assisted fourth-order nonlinear process in potassium titanyl phosphate crystal

A femtosecond light pulse at 480 nm in wavelength was generated during filamentation of an intense 808 nm femtosecond laser pulse propagating along the x axis and polarized between the y and z axes of a KTP crystal. It was proven that the parametric amplification process by a fourth-order nonlinear polarization (chi(4)(omega(2),omega,omega,omega,-omega(1)) induces frequency generation at 480 nm, where the pump light comes from the incident laser and the seed light comes from the generated supercontinuum by filamentation. The wavelength of the generated signal could be turned from 460 to 520 nm by adjusting the propagation direction in the crystal.     

一种液晶透镜盒间隙的测试方法

针对当前液晶透镜盒间隙测试存在的难题, 文中提出采用线偏振干涉法测试方法, 采用光强均匀分布的单色光入射, 检偏器的偏光轴方向与起偏器的偏光轴垂直或者平行, 液晶透镜的液晶取向层的摩擦方向与起偏器偏振轴夹角为45°, 此时干涉条纹亮暗差别最明显. 利用液晶透镜中心保持预倾角不变的透过率以及其他位置透过率最大值来计算液晶透镜的盒间隙, 该方法简单、可靠, 因采用光学手段测试, 其精确度相对较高. 关键词： 液晶透镜 盒间隙 线偏振光干涉 透过率     

Electrically-Controllable Liquid Crystal Polarizing Filter for Eliminating Reflected Light

A high-speed controllable polarizing filter has been developed to eliminate obstructive polarized light reflected from glass and watery surfaces for image pickup in video media program producing and marine dynamic remote sensing. In this device, the polarization plane of incident light is rotated through 0°, 45°, 90° or 135° by an electrically-controllable polarization rotator composed of 45° and 90° twisted nematic liquid crystal cells, and the polarization component of reflected light is absorbed by a fixed polarizing film. It selectively absorbs more than 80% of incident white light linearly polarized in an arbitrary direction. With the drastic reduction of reflected light, the object images hidden by the bright reflected light are clearly captured in real time. Another type of polarizing filter, using a guest-host liquid crystal cell instead of the polarizing film, controls light absorption as well as polarization angle.     

Angular momentum conversion of elliptically polarized beams focused by high numerical-aperture phase Fresnel zone plates

Based on the vectorial Debye theory, we investigate the tight focusing of elliptically polarized light beams by high numerical-aperture (NA) phase Fresnel zone plates (FZP). The conversion of the spin angular momentum (SAM) and the orbital angular momentum (OAM) in the tight focusing of the elliptically polarized beams is investigated in great detail. It is shown that the direction and magnitude of the OAM can be directly modulated by the input polarization, providing effective evidence that the SAM carried by an elliptically polarized light beam is converted into OAM in the tight focusing process. The properties of phase retardation between x and y components of the focused field are also investigated. It is found that focused field of x and y components still keeps its original elliptical polarization state, indicating that the focused field composed of x and y components still carries SAM, whereas the focused field of z component is changed into carrying OAM. The influences of the total zone number and the phase difference of binary phase FZPs with high NA on the intensity distribution in the focal plane are also investigated.