去除光学器件弹光双折射的方法

在电光、磁光调制器和传感器等光学器件的制作和使用过程中,经常会产生影响器件性能的弹光双折射.根据折射率椭球分析法,通过系统分析各晶系晶体的弹光效应,提出了若干去除光学器件中静态弹光双折射的方法.主要结论包括:对于正交晶系的双轴晶体,当光波沿着晶体任意一个主轴方向传播时,如果作用于晶体另外两个主轴方向的应力能够满足某一与晶体自身参数有关的倍数关系且不存在剪切应力,则可以去除这两个应力引起的弹光双折射;对利用所有单轴晶体,ˉ43m,432,m3m点群的立方晶体和匀质光学玻璃制作的光学器件,如果能够保持晶体沿着x1,x2轴方向的正应力相等且不存在剪切应力,或只对晶体施加x3方向的正应力,也可以避免沿着晶体主光轴x3方向传播光波的弹光双折射.上述去除弹光双折射的方法对光学器件的设计、制作和使用具有重要参考价值.     

钇铝石榴石单晶的生长及光学不均匀性

用提拉法生长了掺釹钇铝石榴石晶体．比较了从不同釹离子液度的熔体 中生长的晶体的光学不均匀性及其激光性能．在我们实验的釹浓度范围内,当 生长条件大致相同时,釹离子浓度愈高,晶体的光学均匀性愈差．改变生长条 件,使晶体的均匀性相近时,其脉冲激光效率随釹的浓度的提高而有所改善．此 外,还研究了晶体的光学不均匀性对晶体的激光性能的影响． 研究了影响晶体光学质量的两种重要缺陷,即核心和生长条纹．在倒圆锥 形固液界面的顶端,（２１１）小面的出现,形成了核心．核心处具有较高的釹浓度、较高的位错密度和较大的应力,并使激光束产生严重的畸变．由于温度起 伏形成的生长条纹对激光束产生衍射和散射作用．核心的出现与掺釹关系不大（主要取决于界面形状）;而条纹的加剧则与熔体中的釹浓度有着明显的关系．     

利用锗酸铋晶体的电光补偿型光学应力传感器

利用锗酸铋(BGO)晶体的弹光双折射与电光双折射可以相互补偿的特性,设计并研究了一种新型光学应力传感器。折射率椭球分析结果表明,在垂直于BGO晶体的(111)晶面方向上同时施加应力和电场,晶体的弹光双折射能够被电光双折射所补偿,因而可以实现应力的闭环光学测量。光学传感单元主要包括两个棱镜偏振器和一块平行四边形的BGO晶体,该晶体自身能够通过对光波的两次全反射产生0.5π的光学相位偏置,因而不需要附加四分之一波片。实验测量了30kPa以内的压缩应力,被测压缩应力与补偿电压之间具有较好的线性关系,且每1kPa压缩应力所需要的补偿电压约为4.26V。     

温度对大角度晶界变形过程影响的晶体相场法研究

应用晶体相场法研究大角度晶界在外加应力作用下温度对位错运动的影响。研究表明,大角度晶界在应力作用下会发生形状变化;当变形达到临界应变时,晶界褶皱处产生位错并发射进入晶粒内部;温度较低时,晶界处位错形核所需的临界应变更大。在应力作用下大角度晶界通过改变曲率和位错运动产生迁移,温度较高时有利于晶界迁移。     

双折射光子晶体光纤中超连续谱产生的实验研究

研究了30 fs激光在双折射光子晶体光纤中传输时,泵浦光功率和偏振态对超连续谱产生的影响。实验结果表明:随着泵浦光功率增加,光谱宽度显著增加,出现红移的光孤子和蓝移的色散波;当泵浦光的偏振态分别平行于光子晶体光纤长轴和短轴时,二者都有红移的光孤子和蓝移的色散波,但前者色散波波长更短;当泵浦光偏振态介于长轴与短轴之间,可能在色散波之外出现了交叉相位波,产生的超连续谱最强,且其近场光斑最大且最亮。     

自然双折射晶体中热致双折射效应的研究

激光振荡器和激光放大器中激光晶体的热效应对光束特性有着重要的影响,不仅改变了光束的波前,还影响了光束的偏振态。基于激光晶体内的弹光效应,通过对光率体的主轴化,研究了自然双折射晶体中的热致双折射效应。结果表明,弹光效应对自然双折射晶体光率体的影响主要表现为横截面内椭圆主轴的偏转,主轴偏转角度小于0.01°。在激光振荡器和放大器中,一束线偏振激光经过具有热效应的自然双折射晶体之后退偏率小于1.8×10-8,这种条件下热致双折射效应的影响可以忽略,这与光学各项同性晶体完全不同。     

重频应用下等离子体电光开关热退偏损耗分析

 基于有限元数值方法,给出电光晶体KDP在高平均功率激光负载下温度场分布和应力场分布。在此基础上得到了折射率随温度变化、电光系数随温度变化、及应力双折射引入的退偏损耗。数值模拟显示：电光系数随温度变化和应力双折射是引起开关退偏损耗的主要因素。当入射激光平均功率为40 W、辐照时间为420 s时,KDP晶体最高温度为38.43 ℃,电光系数随温度变化及应力双折射引入的最大退偏损耗分别为2.38%和4.04%。实验测量了应力双折射导致的退偏损耗,实验结果和理论结果符合较好。     

具有热补偿的内腔KTP光参量振荡器

在电光调Q Nd:YAG激光抽运内腔KTP光参量振荡器中,由于在抽运光的谐振腔内插入了起偏器,当工作在高重复频率时,Nd:YAG棒热致双折射效应致使起偏器产生退偏损耗,导致抽运光能量下降和光束质量变差,最终光参量振荡器的激光输出能量也将下降.为了补偿热致双折射引起的起偏器退偏损耗,提出了基于λ/4波片的具有热补偿的内腔光参量振荡器结构,实验结果表明在高重复频率工作时,具有热补偿的内腔光参量振荡器较无补偿内腔光参量振荡器的激光输出能量提高了20%左右.     

几种新型LD泵浦Nd∶YAG双频激光器

介绍了几种LD泵浦Nd∶YAG双频激光器 ,均应用双折射原理实现。一类是利用自然双折射效应 ,在激光谐振腔内加入自然双折射元件 ;另一类则是对YAG晶片加压力 ,使YAG晶片本身成为应力双折射元件。由于双折射效应使激光在谐振腔内产生偏振方向互相垂直的寻常光 (o光 )和非寻常光 (e光 )两种成分。因为o光和e光在双折射元件中有着不同的折射率 ,因此一个激光谐振腔变成了具有两个物理长度的谐振腔 ,从而产生双频激光。改变自然双折射元件或对YAG晶片施加的压力 ,可调谐频差。实验中获得 10 9Hz量级的大频差 ,合成波长可到几十毫米 ,适用于绝对距离干涉测量     

钢铁材料组织超细化机理的电子理论研究

通过计算机编程建立奥氏体相中的1/2［110］刃位错，用实空间的递推方法计算碳、氮及合金元素在完整晶体及位错区引起的环境敏感镶嵌能，进而讨论碳、氮及合金元素在位错区的 偏聚及交互作用.计算结果表明：分立的轻杂质C，N易偏聚在位错区，它们在刃位错上方形 成柯氏气团；合金元素在完整的奥氏体晶体中趋于均匀分布，强、中碳化物形成元素（Ti, V, Nb, Cr）易在刃位错区偏聚，它们在位错上方形成柯氏气团，而非碳化物形成元素Ni偏 聚于位错线下方，或分布于非缺陷区；轻杂质加剧强碳化物形成元素在刃位错区的偏聚.当 温度下降使得C，N及合金元素的浓度超过其最大固溶度时，在钢的奥氏体刃位错区将有C，N化合物脱溶，这些化合物可作为奥氏体再结晶的异质晶核，细化晶粒. 关键词： 电子结构 位错 超细化     

片状热容激光器热效应有限元分析

 基于激光介质的非均匀内热源模型,利用有限元数值方法,模拟计算了热容模式下高功率激光二极管阵列(LDA) 重复脉冲泵浦片状激光介质的瞬态温度分布和热应力分布及其波前畸变和应力双折射。结果表明:热容模式下,当增益介质不能够被全口径泵浦时,也会出现严重的热效应,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,介质表面的最大轴向位移和最大拉应力随泵浦光斑尺寸缩小而增大;而当全口径泵浦时,介质表面热形变大大减弱,较小的拉应力存在于介质内部,而且泵浦光斑和介质的几何形状对热分布有很大影响。结果还表明,介质片表面变形和热光效应是产生波前畸变的主要原因,而热应力双折射产生的附加相移与激光介质的切割方向有关,它对光束产生较大的退偏作用,从而影响激光器的输出性能。理论模型得到了实验结果的验证。     

四方晶系SBN晶体中位错光双折射像的理论计算和实验观察

本文计算了铌酸锶钡(SBN)晶体中沿光轴的位错双折射像的反衬,计算中考虑了光弹系数的各向异性,结果表明与各向同性计算相比刃位错双折射像中的花瓣有伸长的趋势,螺位错无反衬,并与实验结果作了比较。     

硅酸铋晶体等密度透光特性

对硅酸铋(简称BSO)晶体的电光非线性特性进行的实验中发现,当施加外电压于BSO晶体时,晶体呈现出某种光学等密度透光特性。本文基于双折射晶体的电光非线性,对此现象从机理上进行了分析,给出实验测量曲线,以及几个实例的实验结果。 关键词：     

电光调制2×490°相移空间光学桥接器

基于LiNbO3晶体的双折射和电光效应设计制作了一种2×4的90°相移自由空间光学桥接器。该桥接器利用晶体的双折射效应进行信号光和本振光的分光/耦合,电光效应引入相位调制,在给定电场条件下实现2×4 90°空间光学桥接器的功能。对空间光学桥接器进行了实验测量和分析。实验结果表明该桥接器性能良好,相位连续可调,相位误差可通过电压调制补偿,应用于相干接收系统。     

可调谐Cr~(3+):ZnWO_4激光晶体室温下的脉冲激光输出

1984年Petermann等人报道了掺铬钨酸锌Cr~(3+):ZnWO_4晶体的低温(77K)激光输出特性,并提到300K时用R700染料激光泵浦获得激光脉冲,但未详细介绍室温实验方法和实验数据,国内罗遵度等在理论上对这种晶体的特点进行过分析,未开展晶体生长工作,本文利用作者生长的低位错密度的单晶,并经过独创的固态介质中退火的工艺有效地消除了生长过程中产生的色心,在此基础上进行了红宝石激光器泵浦的实验.     

晶体的双参量调制及其应用

利用折射率椭球分析法,分析了某些具有多重光学效应的光学晶体在两个外场同时作用下的一些特有调制规律.结果表明,当晶体的折射率椭球方程的三个交叉项中只有一项x1x2不为零时,可以得到其外场诱导新主轴折射率及其主轴取向的简单计算式.据此可以揭示出某些晶体在两个外加电场同时作用下将具有双横向电光Pockels效应,例如ˉ6点群的电光晶体.但一般晶体在双横向应力作用下不具有与双横向电光效应类似的调制特性,其弹光双折射大小与其应力差成正比,其双折射主轴方向一般为固定值.在相互垂直的外加应力和电场同时作用下,某些晶体(例如ˉ43m点群晶体)的双折射大小与外加应力和外加电场的加权几何平均值成正比,且新折射率主轴旋转角由外加应力和外加电场的比值来确定.晶体的上述双参量调制特性对设计新型光学调制器或传感器具有重要指导意义.     

单晶Cu(001)薄膜塑性变形的分子动力学模拟

使用分子动力学方法,模拟研究了单晶Cu(001)薄膜在双向等轴拉伸应变下的塑性变形行为.当应变超过一定值时,样品通过产生位错、层错及孪晶而发生塑性变形.当应变相对较低时,不全位错首先在薄膜表面形核并在密排面上滑移,留下堆积层错;当应变增加时,位错在表面与内部同时成核生长,层错数量也随之增加.分析了相邻滑移面上的位错之间相互作用形成孪晶的微观过程.材料内部形成大量堆积层错及孪晶后,较大孪晶的密排面上的原子也会发生滑移,形成孪晶内部的层错结构以释放残余应力.     

人造石英单晶中位错双折射像的反衬

考虑了光弹系数的各向异性,对石英晶体中位错双折射象的反衬进行了计算。在实验上采用反射偏光法抵消旋光后沿光轴观察获得了位错双折射象,并和计算结果进行了比较。 关键词：     

双折射双频激光器偏振特性的分析

用激光原理和晶体光学原理分析了腔内加旋光晶体的激光器输出光的偏振特性，实验和分析表明，激光器输出两束不同频率的垂直线偏振光，激光器两端输出光的偏振面有一夹角ａ，且此夹角与晶轴和传光方向的夹角θ有关。理论计算结果在双折射双频激光器的实验结果符合很好。     

温度对小角度对称倾斜晶界位错运动影响的晶体相场模拟

采用晶体相场法模拟了纳米尺度下小角度对称倾斜晶界的结构和位错运动,针对弛豫过程和附加外应力过程,观察了晶界上位错运动的位置变化和体系自由能变化,分析了温度对小角度对称倾斜晶界的结构和晶界上位错运动的影响规律.研究表明,弛豫过程中体系温度越低,体系自由能下降速率越大,原子规则排列速率增加,体系自由能达到稳定状态所需的时间越短,晶界达到稳定状态时位错对排列愈发整齐,呈现直线规则排列.外应力作用下,温度越低,晶体位错对首次相遇时间越长,晶体形成单个晶粒时间越长,位错对首次相遇到晶体内位错对完全消失过程时间越长;随着温度的降低,体系自由能出现多段上升下降,位错对反应也愈加复杂,趋向于逐对抵消.