Multifrequency Diagnostics of a Vibrationally Equilibrium CO2-Containing Gas Mixture

We present a technique which makes it possible to simultaneously determine the temperature T and the partial pressure of carbon dioxide in a vibrationally equilibrium gas mixture at atmospheric pressure by using the experimentally measured spectral distribution of the absorption factor at the oscillation lines of a tunable CO₂ laser. The technique developed can be employed for monitoring both the energy efficiency and the ecological purity of the processes of combustion of large amounts of hydrocarbon fuels accompanied by release to the atmosphere of combustion products containing carbon dioxide.     

Remote fiber sensor based on cascaded Fourier domain mode-locked laser

We propose a high-speed remote fiber Bragg grating (FBG) sensor interrogation system based on a 1.3-μm cascaded Fourier-domain mode-locked (FDML) laser. It consists of multiple FBGs connected to an optical circulator in the laser cavity. The cascaded FDML laser with these multiple FBGs is operational when the scanning frequency of the fiber Fabry-Perot tunable filter matches the fundamental frequency of the laser cavity. Each FBG provides a separate laser cavity for the FDML laser. The scanning frequencies of each laser cavity are 30.5314, 31.5393, 32.7108, and 33.8023 kHz. Using the cascaded FDML laser, we measure the performance of the long-distance static strain FBG sensor interrogation system in both the time and spectral domains. The slope coefficients of the measured relative wavelength difference and the relative time delay from the static strain are found to be 0.95 pm/μstrain and 0.15 ns/μstrain, respectively. We also demonstrate the dynamic response of the interrogation system with 80-Hz modulation strain using the cascaded FDML laser. Thus, an FBG sensor interrogation system for high-speed and high-sensitivity long-distance monitoring systems can be realized using a cascaded FDML laser.     

Extremely high concentration of electromagnetic field in the three-dimensional waveguides based on transformation optics

Based on the coordinate transformation theory, we propose a way to manipulate the field distribution in three-dimensional waveguides filled with the designed material. In this work, we show that the designed transformation media can concentrate the electromagnetic field more extremely around the center of the rectangular cross-section inside the straight waveguide. Furthermore, high concentration of the field distribution inside the waveguide bend is also performed well. Numerical simulations demonstrate that the electromagnetic wave can propagate without any signal destruction and conserve the original propagation mode at receiver side.     

基于高介电常数基板和金属结构负折射材料的设计,仿真与验证

通过将单回路镜像对称开口金属环结构印制在高介电常数基板上,实现了一种金属含量比传统负折射材料更少,"双负"通带比全介质负折射材料更宽的负折射材料.分析了高介电常数基板产生负介电常数以及"双负"通带形成的机理,通过仿真实验分析了影响"双负"通带的因素.通过制作样品验证了这一机理实现"双负"的可行性,理论分析与实验结果都表明这种方法可实现较宽频段内的"双负"通带. 关键词： 负折射材料 负介电常数 负磁导率 介质谐振器原理     

正交偏振多光谱成像术应用于活体微循环观察研究

构建一种小型、简洁的活体微循环多光谱成像系统,将正交偏振光谱成像术OPS Imaging及液晶可调谐滤光片LCTF应用于活体微循环多光谱成像。LCTF具有较高的成像质量、较低的功耗、且没有移动部件和图像移动,能够连续、随机地在可见-近红外波段上快速实现波长的任意调谐。利用该系统,对活体裸鼠的耳廓采用检偏角为90°(正交偏振方式)与0°两种方式进行了试验,获取了裸鼠耳廓微血管的多光谱图,得出采用正交偏振成像方式的图像的对比度及图像细节均优于检偏角为0°时的图像。试验验证了正交偏振多光谱成像技术能增强活体微循环观察效果。     

高双折射Sagnac环透射特性的理论与实验研究

 采用传输矩阵分析法、数值模拟和实验研究相结合的方法研究了由光耦合器（OC）、偏振控制器（PC）和保偏光纤（PMF）组成的高双折射Sagnac干涉环的透射特性。理论分析了PMF特性和PC状态对输出特性的影响,并通过数值模拟得到了PMF长度、双折射率（Δn）和PC状态不同时所对应的透射光谱。最后通过实验验证得出了波长间隔只由PMF的长度和双折射率Δn决定,透射率大小只由PC状态决定,而透射谱的峰值位置由PMF和PC状态共同决定的规律。实验结果与理论分析结果非常一致,对Sagnac环透射规律的研究对这种可调谐滤波器在多波长光纤激光器中的应用具有一定的参考价值。     

基于石墨烯振幅可调的宽带类电磁诱导透明超材料设计

基于石墨烯的电控特性提出了一种由金属线谐振器和"H"型谐振器组成的宽带可调的类电磁诱导透明(类EIT)超材料结构.首先,利用CST Microwave Studio软件对该超材料结构的透射特性进行了仿真.该结构在1.05—1.46 THz内的透射窗由金属线谐振器的等离子谐振和"H"型谐振器的电感-电容谐振干涉相消引起,且暗模式谐振器的数量增多导致了透射窗带宽的增加.其次,仿真模拟了该结构在不同石墨烯费米能级下的透射特性.当石墨烯费米能级由0 eV逐渐增加到1.5 eV时,该结构透射窗在1.05—1.46 THz内的平均透射振幅由87%逐渐减少到25%,实现了宽带可调.同时,通过仿真模拟该结构在1.26 THz下的电场分布对其透射机理进行了分析,并实验制备了类EIT超材料结构样品,且利用太赫兹时域光谱对样品进行了透射性能测试,测试结果与仿真分析的趋势基本一致.     

基于超材料实现等离激元诱导透明

电磁诱导透明是在介质中由不同的入射光诱导产生的量子干涉效应。它以其独特的物理现象,在量子通信和非线性光学应用中具有重要的地位。近年来,人工超材料发展十分迅速,并成为等离子体学领域的一个研究热点。超材料可以很好地调控其物理结构和特性,而且降低了对电磁诱导透明实验条件的要求,模拟出类似于电磁诱导透明的现象即等离激元诱导透明。本文介绍等离激元诱导透明的工作原理,总结实现等离激元诱导透明的几种结构,以及等离激元诱导透明的研究现状,为微型传感器的应用以及等离激元诱导透明结构的设计提供依据。     

太赫兹自由电子激光光腔光子晶体镜的设计

利用传输矩阵法对太赫兹自由电子激光光腔光子晶体镜进行了模拟设计,中心波段在1~3 THz。对光腔镜的光子晶体结构参数如介质厚度、层数、折射率与反射率的关系等进行了研究,并给出了一维光子晶体用于高反镜的设计方法。通过对耦合输出镜光子晶体中引入缺陷层情况的数值模拟,发现通过对缺陷层的调节设计,可以实现耦合输出率的可调谐;并给出了可用于THz 自由电子激光光腔耦合输出镜的调节方法。通过对介质层厚度的调节设计,可以实现反射光谱的整体移动,从而实现宽谱可调谐,扩大了高反镜及耦合输出镜的调节范围。     

胆甾相液晶激光器的调谐特性研究

基于胆甾相液晶螺距及折射率随温度与电场变化的特性, 研究了温度与电场对液晶染料可调谐激光器发射特性的影响. 首先探讨了手性剂浓度、温度与液晶螺距的关系, 制作了液晶染料可调谐激光器, 在温度23–35℃变化时, 其发射波长调谐范围为618.90–594.76 nm, 达到24.14 nm, 在电压0–9 V 变化时, 其发射波长调谐范围为617.40–608.11 nm, 共9.29 nm. 关键词： 可调谐激光器 胆甾相液晶 激光染料