Study of mode propagation with 632.8-nm laser in tapered fiber

The material dispersion of a tapered fiber is described by Sellmeier＇s equation. The dependence of refractive index on wavelength and doping concentration is discussed. A He-Ne laser with the output wavelength of 632.8 nm is used in the experiment. When the cutoff frequency of the fiber is less than the laser frequency, the guiding modes of a singl~-mode fiber （at 1550 am） are investigated. The results show that the original single-mode fiber becomes a multi-mode waveguide. The propagation and mode coupling of the light in the taper region are analyzed. By controlling the taper end size of the fiber, the unique tapered fiber can convert a multi-mode beam into a single-mode one.     

空心光束的研究进展

各类空心光束都有其新颖独特的物理性质,这使得其在实现微观粒子的光学囚禁与四维操控以及冷原子的激光导引、漏斗等方面有着非常广泛的应用.文章简要概述了常见的几类空心光束的性质、产生方法及其应用,介绍了近几年来国内外的一些最新研究进展情况,并就空心光束的未来研究和应用进行了展望.     

高斯光束通过圆锥棱镜光学系统的传输特性

圆锥棱镜的锥角小于5°的情况下可被视作一个失调系统,运用该失调系统的4×4阶增广矩阵和失调系统的衍射积分公式分析了高斯光束通过圆锥棱镜的传输特性,得到了出射光场的解析表达式,给出了出射光束在z轴上光强的变化规律。研究了将圆锥棱镜和透镜组合来实现实心到空心、实心到局域空心转换以及转换条件。     

高阶贝塞尔2高斯光束通过一阶失调光学系统的传输

使用广义惠更斯2菲涅耳衍射积分和增广矩阵,研究了Bessel2Gaussian光束通过失调 一阶ABCD系统的传输特性。证明了在失调光学系统的作用下, Bessel2Gaussian光束不再保持其原有光束形状,光束也由原来的一环变为后来输出的双环光束。并且可以通过控制横向失调量E来调节中心暗区的大小。给出了Bessel2Gaussian光束通过失调一阶透镜光学系统的传输特性。     

涡旋光场相干调控及拓扑荷测量北大核心CSCD

涡旋光场是一类具有螺旋型波前的特殊结构光场,因其携带相位奇点、轨道角动量以及拥有中央暗核结构等物理特性,被广泛应用于光学微操纵、大容量光通信、超分辨成像等领域。通过对涡旋光场传统的物理维度(振幅、偏振、频率)进行调控,可以得到模式更加丰富、应用领域更广泛的新型涡旋光场。此外,涡旋光场还有一个非常重要的调控维度,即相干性。近年来,研究人员通过对涡旋光场的相干性进行调控得到了一类新型涡旋光场,即部分相干涡旋光场。相比于完全相干涡旋光场,部分相干涡旋光场在某些领域更具优势,如具有较高的抗湍流大气干扰性、更丰富的光束整形、更高的自修复能力和更强的微粒捕获能力等。本综述介绍了近年来整数阶和分数阶涡旋光场相干性调控方面的研究进展,重点对部分相干涡旋光场的理论模型、产生方法、传输特性、拓扑荷测量、应用等方面进行了详细阐述。     

Study of Dark-Hollow Beams Generated with Different Multimode Fibres

A dark-hollow beam （DHB） is generated by a coupfing of a single fundamental mode He-Ne laser beam with a misalignment multimode fibre （MMF） in a special way. Effects of the misalignment angle, diameter and length of the MMF are studied. The generated DHBs can be used for guiding and trapping of atoms, manipulating particles, or as optical tweezers.     

涡旋光束和光学涡旋的研究

近年来,涡旋光束由于在囚禁和操控原子及其他微粒中的应用而引起了不少关注和研究.涡旋光束在光束的传播方向上有一个位相项e(ilθ),而且它拥有一个光束轨道角动量,如何从一个高斯基模变换到涡旋光束,已经提出了许多方法,比如在腔内放螺旋位相片直接产生,用计算机得到的位相片产生,用柱面镜或楔形镜产生光学涡旋.此外,在光纤中涡旋也能产生,比如可以使用光子晶体光纤作为一个非线性的两维光子晶体来产生光涡旋孤子.而在螺旋光纤中,纯的光学涡旋或者光学涡旋和TE及TM模式一起以高阶模形式出现,纯的模式在螺旋光纤传导中,会加上一个和内禀角动量以及螺旋立体角成比例的拓扑位相,而且HE和EH模式的工和y分量的分布模式在传输时也有旋转.1997年,E Abramochkin用一个图像旋转腔来产生一个涡旋激光束,在钝角三角形腔中用一个Dove棱镜来旋转光束,随着不同的棱镜旋转角度,可以得到不同的螺旋类型的激光光束.2003,Arlee V Smith在一个图像旋转腔的纳秒级光学参量振荡器里获得了涡旋光束,它的种子光和腔轴失调,在腔中形成了4个有着固定位相差的稳定模式,从而输出耦合成为一个涡旋光束.文中介绍用一种失调的多模光纤来做一个旋转腔,而把高斯基模光转换为一个涡旋光束的方法.在实验中,光源采用He-Ne的基模高斯光束,当激光束倾斜入射在光纤耦合器时,出射光场的模式会随输入位置和输入角而改变,在实验中用的是多模光纤,分别得到了顺时针和逆时针的涡旋光束, '还的到了环状空心光束.用光强分布仪记录了光束的分布,得到了不同尺寸光纤纤芯的光强分布图;测量了光束转换耦合效率,结果是涡旋光束的耦合输出效率达到了80%以上;空心光束的耦合输出效率达到了50%以上.另外,对于失调耦合器下多模光纤产生光学涡旋的理论分析和研究也将进一步研究.由于这种方法产生的光束稳定性很好,不仅可以产生实验所需要的光束,还可以把这种光束传输到所需要的地方,因此,应用前景很广,如操控原子、微粒和细胞等,也是一种特殊的光镊.