孪生光束干涉法测量光源的空间相干性

定量测定光源空间相干性在部分相干光成像, 非相干全息术及光信息处理领域具有重要的研究价值. 本文基于三角全息干涉光路提出了一种测量光源空间相干性的新方法. 利用三角干涉全息光路系统中分束镜产生的孪生光束进行干涉获得干涉图, 通过调整光源中心位置在写入平面内偏离光轴的量, 改变两孪生光束空间分离量的大小, 采集对应的一系列干涉图, 计算干涉图样的对比度, 从而对光源照明空间的波前上一系列不同距离的点对之间的空间复相干度进行测量. 实验系统光路配置较为简单且不需要使用特殊加工的光学元件. 针对一个准单色的扩展光源设计并进行实验, 结果表明利用文中提出的方法可以准确的测量光源的空间相干性, 实验结果相对于理论计算值的误差仅为3.8%. 关键词： 相干性 全息干涉 干涉仪 光学应用     

KrF准分子激光空间相干性测量

设计制作了一套反转剪切干涉仪,测量了ＫｒＦ准分子激光的空间相干性。用这种方法能够一次测量激光的空间相干度,并且在不同条纹相机的条件下能够实时测量相干度随时间的变化过程,在有注入、无注入锁定及百非稳腔中经过不同路程条件下对激光的空间相干性进行测量,并且和利用变换矩阵分析了相干度在非稳腔中的传播及其演变过程,计算了激光在不同往返次数的相干带宽度。     

光波场的相干性（上）

本文给出了描述光场相干性的基本物理量．从迈克尔逊干涉实验出发，讨论了时间相干性．以矩形谱线的光源为例，计算了时间相干度．简要介绍了傅里叶变换光谱学原理．同时从杨氏干涉实验出发，讨论了空间相干性、准单色光的干涉以及相干性的传播规律及其在迈克尔逊测量干涉仪上的应用．     

上海光源硬X射线相干衍射成像实验方法初探

相干X射线衍射成像方法是一种先进的成像技术,分辨率可达纳米量级.国际上大多数的同步辐射装置和自由电子激光装置都建立了该成像方法,并有将其作为主要成像技术的趋势.上海光源作为目前国内唯一的一台第三代同步辐射光源,尚未建立基于硬X射线的相干衍射成像实验平台.随着一批以波荡器为光源的光束线站投入使用,使得该方法的建立成为了可能.本文基于上海光源BL19U2生物小角散射线站,通过有效的光路设计,搭建了相干衍射实验平台,在12 keV和13.5 keV能量点均获得了硬X射线相干光束,并基于小孔衍射测量了入射光束的空间相干长度.该平台支持常规和扫描相干衍射实验模式,对小孔衍射图样及波带片扫描衍射图样实现了正确的相位重建,证明了该平台初步具备开展硬X射线相干衍射成像实验的能力.硬X射线相干衍射成像实验平台为国内首次建立,将为国内该实验方法的发展和应用提供有效的软硬件支持.     

一种基于光学倍乘原理的绝对距离干涉测量系统

介绍了一个基于光学倍乘原理的绝对距离干涉测量系统。系统包括两个干涉仪:采用半导体激光器作为光源的定位干涉仪和测量位移的外差干涉仪。介绍了光源的选择,系统的设计以及信号的采集和处理方案。采用这套绝对测量系统,可以实现长度为2m以内的绝对距离测量,定位精度可以达到±0.5μm。     

基于匹配干涉仪的光纤环形激光相干坍塌抑制

跳模会导致单波长光纤环形激光器相干性有不同程度的退化,严重影响光学系统的性能。设计一种基于匹配干涉仪的相干坍塌抑制方案,分析抑制机理。并分别搭建臂差可调的空间光匹配干涉仪(SLMI)和全光纤结构匹配干涉仪(AFMI),通过实验对抑制效果进行方案验证。结果表明:当SLMI的等效臂差不断逼近理论值时,可监测到多模匹配干涉现象,该现象等效于单纵模激光干涉,从而实现相干坍塌抑制;AFMI结构紧凑,便于嵌入光纤相干探测系统中,能有效抑制随机跳模引入的相干坍塌和相位噪声谱级的大幅上升,降低系统虚警概率。作为一种被动手段,匹配干涉仪对抑制或规避模式失稳引起的相干坍塌具有指导意义。     

双棱镜干涉研究光源的相干性

空间相干性问题来源于扩展光源不同部分发光的独立性,表现在波场横向相干范围;时间相干性来源于光源发光过程在时间上的断续性,表现在波场的纵向相干范围. 本文从干涉条纹的可见度出发,对双棱镜干涉实验中的相干性问题进行分析讨论,推导出相干长度和临界宽度公式,给出双棱镜干涉实验测量光波临界宽度和相干长度,以及估测滤光片单色性的实验方法.     

部分相干光栅衍射效应和干涉术

本文提出一种新的部分相干照明的光栅衍射干涉仪.先分析了光栅的介于Talbot和Lan效应之间的部分相干衍射效应.部分相干干涉图的特点是条纹由频率成倍的两种光栅状载波所表征.调整光源狭缝,系统在两相干性极端分别转成Talbot和Lau干涉仪.理论分析采用了模糊函数方法.最后给出了实验.     

通过迈克尔逊干涉仪特殊现象理解光的干涉

观察迈克尔逊干涉仪实验调节过程中出现的特殊现象;分析了白光干涉中央条纹的特征、由定域干涉到非定域干涉光源的空间相干性、迈克尔逊干涉仪中没有补偿板的干涉条纹形状,以及迈克尔逊干涉仪的分光板被前后倒置及补偿板不平行干涉条纹的变化。     

普通光源的时空相干度分析

在分析光源的非单色性和宽度对干涉条纹可见度影响的基础上,推导出普通光源的时空相干度计算公式,并定义了相干线域、相干面域和相干体域等概念.     

光隔离器法抑制Michelson干涉型光纤水听器中的SBS

光纤水听器是利用光的干涉信号进行探测的,但随着入射光功率的增加,易发生受激布里渊散射（stimulated Brillouin scattering,SBS）效应,并因而产生噪声,限制入射光功率的增加,极大地影响探测信号。为了抑制SBS效应,提高光纤水听器性能,以Michelson型光纤水听器为例,从实验和理论上研究了SBS及其阈值特性。根据阈值公式分析了提高阈值的方法,着重讨论了光隔离器法对SBS的抑制。最后利用时域有限差分方法对光纤内的入射光、Stokes光和声波的时空分布进行了分析。只要给出初始条件及光纤参数即可得出光纤内各波的时空分布。通过开展抑制此效应的研究,不仅为可调谐相干光的产生提供一个新途径,而且可作为一种有效手段来研究各种光纤系统中的散射特性。     

迈克尔孙干涉仪组合实验的改进与设计

采用HNL-55700多束光纤He-Ne激光器、钠光、日光灯作为相干光源，利用自光相干长度小的特点对迈克尔孙干涉仅调节优化，并对组合实验提出改进和设计。     

基于数字全息技术的迈克尔逊干涉仪设计与应用

传统的迈克尔逊干涉仪只能简单地呈现光的干涉图像,并不能生动体现光的波动特性及其形貌特征,且测量过程繁琐。针对这些问题,提出了一种基于数字全息技术的新型迈克尔逊干涉仪实验装置。该装置采用2个CCD相机代替传统迈克尔逊干涉仪中的平面反射镜,并引入与球面光相干的平面参考光与球面光发生干涉,利用数字全息技术直接获取2个CCD记录面上的球面光复振幅信息,然后通过最小二乘拟合获取球面波参数,并对球面光复振幅进行解调得到居中后的球面光复振幅,最后通过数字干涉的方法实现两球面光的干涉。实验结果表明,该装置能实时生动地显示入射球面光的三维图像和两球面光的干涉图像,同时根据拟合得到的参数能便捷地测量透明等厚介质的折射率,实验中测量了3种不同材料的折射率,其误差均能控制在±5%以内,有较高的测量精度。     

Michelson interferometer with multichannel interferogram recording

A schematic diagram of a Michelson interferometer with a diffraction grating for which the length of one arm is a function of the transverse coordinate of the light beam is proposed. The possibility of recording the interferograms without mechanical displacement of optical elements of the interferometer is demonstrated.     

Optical microfiber phase modulator directly driven with low-power light

An optical microfiber phase modulator （OMPM） directly driven with low-power light is presented. Phase modulation response of OMPM is theoretically analyzed. A 10-mm optical microfiber （OM）, tapered from conventional single-mode fiber, is inserted in one arm of a Michelson fiber interferometer. To drive the OMPM, 980-nm wavelength light with sinusoidal intensity modulation is injected into the interferometer. The OMPM response properties are measured and π-phase modulation amplitude can be obtained with only 7.5-mW average power light at 1-kHz modulation frequency. The OMPMs shown in this study have advantages of simple structure, potential compact size, and low-power-driven light.     

Experimental nonlinear interference comb spectroscopy

A means of nonlinear interferential comb spectroscopy with increased sensitivity is propsed. Radiation from the comb-generator of a femtosecond laser is focused at the center of a cell with vapors of rubidium atoms, mounted in an arm of a Michelson interferometer. This technique is an improvement of Rozhdestvenski hooks method, with digital registration by the detectors on a CCD array being substituted for the photographic registration of interferograms, resulting in increased interferometric sensitivity (holographic interferometry). A primary spectrogram is processed in digital form on a dual-beam interferometer equipped with a phase modulator to improve sensitivity with the possibility of an a posteriori increase in interferometric sensitivity. Dispersive signals appear in the interferogram spectrogram on two-photon absorption lines when the pumping radiation is focused at the center of a cell with Rb vapors. Nonlinear processes of coherent radiation due to nonlinear interference effects are studied. Numerical simulations are performed that confirm the proposed theoretical model.     

Optical transfer functions of Kerr nonlinear cavities and interferometers

We present the optical transfer functions for third-order nonlinear cavities that involve an optical carrier frequency and its modulation sideband fields. Our approach is based on linearized transformations and provides a convenient tool to calculate squeezed light sources as well as complex interferometer topologies, containing subsystems that involve intensity dependent phase shifts, i.e., optical Kerr media. As the result we present the noise spectral density of a Michelson interferometer with Kerr nonlinear arm cavities and resonant sideband extraction and find that quantum noise can be squeezed by arbitrary amounts even outside the cavity linewidth. Such a system might apply for future gravitational wave detectors or simply for a continuous wave source of squeezed states.     

高灵敏度的量子迈克耳孙干涉仪

迈克耳孙干涉仪不仅可以用来研究物理学的基本问题,而且能够用于精密测量,比如引力波信号的测量.因此,构建高灵敏度的迈克耳孙干涉仪是实现微弱信号测量的关键.目前,人们利用压缩态可以降低迈克耳孙干涉仪的噪声;通过光学四波混频过程能够放大马赫·曾德尔干涉仪中的相位信号,从而提高干涉仪的信噪比和灵敏度.本文研究了一种用于高灵敏度相位测量的量子迈克耳孙干涉仪.在迈克耳孙干涉仪中,利用非简并光学参量放大器取代干涉仪中的线性光学分束器;并且将压缩态注入干涉仪的真空通道,可以得到高信噪比和高灵敏度的干涉仪.由于存在不可避免的光学损耗,分析了迈克耳孙干涉仪内部和外部的损耗对相位测量灵敏度的影响.通过理论计算研究了干涉仪的相位测量灵敏度随系统参数的变化关系,得到了高灵敏度的相位测量量子迈克耳孙干涉仪的实现条件,为用于精密测量的干涉仪的设计提供了直接参考.     

光纤干涉仪臂差的测量

用白光干涉和Michelson干涉仪技术测量光纤Michelson干涉仪和Mach-Zehnder干涉仪的臂差.这种方法能在线测量任意长度的光纤干涉仪臂差,包括零臂差,测量的精度由光源的相干长度确定,为微米数量级.     

基于偏振阵列的偏振迈克耳孙风场探测干涉仪系统的理论研究

基于偏振阵列的偏振迈克耳孙风场探测干涉仪是一种新型的探测大气温度和风场速度的干涉仪.基于偏振干涉的原理,四个偏振方向分别相差45°的偏振片组成的偏振阵列紧贴于探测器前,由四面角锥棱镜出射的四束线偏振光分别经四个不同偏振方向的偏振片后,四个不同强度干涉图同时成像于探测器上,经过数据提取获得四个干涉强度值,进一步反演出大气温度和风场速度值.对以上干涉成像过程进行了模拟仿真,得到干涉图,经风速反演得到了与实际值一致的结果.具有结构简单稳定,测试精度高,利于快速变化的目标测试的优点.