高频CO2激光脉冲写入的相移长周期光纤光栅

运用矩阵传输法，并结合长周期光纤光栅的模式耦合理论，阐述了相移长周期光纤光栅传输光谱的形成原理.利用高频CO2激光脉冲制作出相移长周期光纤光栅.该方法仅需用计算机绘制光栅结构图形，再由计算机依照此图形控制CO2激光器对普通光纤曝光，就可自动完成光纤光栅的制作.实际制造出一条相移长周期光纤光栅，在1520~1570 nm和1610~1670 nm波长范围内分别呈现出相移图样，相移波段的通带中心波长分别为1546 nm和1640 nm.对光栅进行温度测试，观测1610~1670 nm范围内相移光谱的变化，发现相移光栅的通带及阻带中心波长具有相同的温度变化系数，其数值为0.064 nm/℃，另外又测试了光栅的应变特性，灵敏度约为－0.51 nm/mε.因此在利用光栅温度特性或应变特性做传感的过程中，可以仅测试通带中心波长的变化，实现低成本多样化的测量手段.     

相移长周期光栅长度切趾光谱特性

应用耦合模理论和传输矩阵法分析了长周期相移光栅的光谱特性,比较了折射率切趾和长度切趾所产生的不同光谱结构,并分析了长度切趾中不同的切趾函数及光栅长度对光谱结构的影响.讨论了长度切趾的旁瓣增强效应,发现了一些新的有益结果.     

基于相移干涉技术的晶体溶解及生长边界层实时监测

晶体在溶解及生长过程中边界层的信息直接影响晶体生长速度和物质输运过程,进而影响晶体质量和生长机制。本文利用相移干涉技术建立了晶体生长过程实时监测系统,对无机盐晶体溶解及生长过程中的边界层信息及物质输运过程进行了实时监测,获得了整个实验过程中的晶体生长速度。实验表明:在溶解过程中,边界层内浓度分布与晶体界面距离呈指数下降关系,边界层内浓度差与晶体溶解速度随时间呈指数减小关系;在结晶过程中,边界层内浓度分布规律与溶解过程相反;边界层内浓度差和晶体生长速度曲线则呈现出先上升再下降最后趋于稳定的规律,且在重力场和物质输运过程的共同作用下,晶体表面会产生浮力对流现象。     

面向物体表面测量的四步相移光解码技术研究

精确高效的相位解码在非接触光学测量中有着重要的作用, 在总结传统算法的基础上,提出一种新的相移光解码算法.该算法是以四步相移为基础,对初始的包裹相位图使用残差检测理论,检测、提取、标志出残差点,然后使用一种新的相位质量图指导剩余残差点的检测,为了使质量图中残差点的检测达到最优,对质量图进行低通滤波、锐化残差编码点,尽量使残差点能完全检测出来,并进行残差平衡处理,最终选取一个种子点使用洪水算法实现整张编码图的解码.实验结果显示该相移光解码算法能自动避开不连续区域,得到较高质量的编码结果.     

One-shot in-line digital holography based Hilbert phase-shifting

A novel one-shot in-line digital holography based on Hilbert phase-shifting is proposed. By weakening the ratio of object wave to reference wave and applying natural logarithmized operation on the in-line digital hologram, the real part of object wave can be well extracted. Then utilizing Hilbert transform to digitally realize 7r/2-phase shift, which would make it possible to reconstruct the object wavefront from a single-exposure in-line digital hologram. Preliminary experimental results are presented to confirm the proposed method. This technique can be used for real time imaging or monitoring moving objects.     

结构光测量中快速相位解包裹算法的讨论

对Schofield等提出的快速傅里叶变换（采用4次傅里叶变换和4次逆傅里叶）解包裹算法和Volkov等提出的相位重建算法（仅采用两次傅里叶变换和一次逆傅里叶变换）进行了讨论,提出基于离散余弦变换的快速相位解包裹算法.指出前两种算法在处理一般带噪音的模拟相位图时具有明显的优势,其处理结果非常接近理想值,而在处理相位变化剧烈或不连续区域的实验相位图（采用四步相移法测量雕刻佛像的三维面形）时出现较大误差,甚至无法处理,而基于离散余弦变换算法能很好的解决这个问题,并且拥有比前两种算法更快的运算速度.在实际应用中,针对不同的相位图把Schofield所提出的算法与基于离散余弦变换的算法结合起来,可以解决大部分相位解包裹问题.     

微腔器件中金属镜反射相移与穿透深度研究

针对金属反射相移计算时电磁波相位符号表述混乱导致错误的穿透深度计算结果现象,通过理论推导得出电磁波两种相位表述符号下对应的金属复折射率有两种不同形式,从而导致金属反射相移位于不同的象限,穿透深度和反射相移之间的关系式也相应的有两种结论.并通过调节Ag膜的厚度制作了一系列对称全金属λ/2腔器件,器件结构为Glass/Ag/LiF/Ag.通过比较Ag膜穿透深度的实验结果和计算值,验证了其中一种金属穿透深度公式的正确性.     

Carrier suppression in quadruple frequency modulation by cascaded optical external modulators for millimeter-wave generation

The optical carrier suppression in optical quadruple frequency modulation by cascaded external modulators is investigated theoretically and experimentally. Theoretical analysis demonstrates that the optical carrier suppression ratio is related with not only the initial phase difference of electrical signals applied on the two modulators, but also the optical phase shift between the two modulators. The maximum suppression ratio can be achieved when the total phase difference is equal to nπ＋π/2 （n = 1, 2,…）, which is verified by experiments. By properly controlling the total phase shift, 40-GHz millimeter-wave is generated by using a 10-GHz radio frequency （RF） source and the modulators.     

Measurement of absolute phase Shift on reflection of thin films using white-light spectral interferometry

A novel method to measure the absolute phase shift on reflection of thin film is presented utilizing a white-light interferometer in spectral domain. By applying Fourier transformation to the recorded spectral interference signal, we retrieve the spectral phase function Ф, which is induced by three parts： the path length difference in air L, the effective thickness of slightly dispersive cube beam splitter Teff and the nonlinear phase function due to multi-reflection of the thin film structure. We utilize the fact that the overall optical path difference （OPD） is linearly dependent on the refractive index of the beam splitter to determine both L and Teff. The spectral phase shift on reflection of thin film structure can be obtained by subtracting these two parts from Ф. We show theoretically and experimentally that our new method can provide a simple and fast solution in calculating the absolute spectral phase function of optical thin films, while still maintaining high accuracy.     

双用户2.5 Gb/s 100 km光码分多址传输实验

稳定性高、低成本的窄脉冲光源、高性能编解码器和具有旁瓣/噪声抑制功能的接收机是光码分多址系统实用化的3个关键模块.实验中利用增益开关脉冲光源和63 chip等效相移超结构布拉格光纤光栅相位编解码器的半边带应用,判决门限调整与宽带判决相结合的接收机实现了双用户、2.5 Gb/s 100 km传输.实验中测量了误码率与判决时刻和判决门限的关系曲线,系统在10 ps的判决时刻容限内和17%的幅度判决容限内实现了无误码传输.