Tightly Focusing of Circularly Polarized Vortex Beams through a Uniaxial Birefringent Crystal

Under the approximation of small birefringence, the properties of circularly polarized vortex beams tightly focused through a uniaxial birefringent crystal are studied. With the proper combination of the topological charge and the birefringence, the small focus, the small bottle beam and the inverse c-shaped intensity profile can be obtained. The effects of the focal shift and the Strehl ratio on the birefringence are analysed. A relation between angular momentum （included spin and orbital） and topological Pancharatnam charge is also presented.     

超短光脉冲在双折射光子晶体光纤中产生超连续谱的偏振特性数值分析

采用矢量耦合非线性薛定谔方程描述了超短光脉冲在双折射光子晶体光纤中的传输过程,并利用分步傅里叶方法求解该方程。数值模拟了中心波长为1550nm的超短光脉冲在不同色散参量的双折射光子晶体光纤中超连续谱的产生及其偏振特性。分析了光纤在不同色散区时,高阶色散和非线性效应对超连续谱及其偏振态的影响。结果表明,当超短光脉冲波长位于近光纤零色散点的反常色散区时,比其在光纤正常色散区和远离光纤零色散点的反常色散区更容易产生宽且平坦的超连续谱,所得到的光谱显示出了复杂的偏振态特性。     

基于液体的电控光学成像系统(英文)

提出一种基于液体的电控光学成像器件,其结构是一个容纳有三层液体的圆柱容器,上下两层是导电液体,中间一层是油性液体.圆柱容器的内壁依次涂覆了透明导电层和绝缘介质层.在透明导电层与上下导电液体间施加两个不同的外部电压,分别用来控制容器中两个液体界面的形状.两个外加电压的适当匹配使该光学成像器件在焦距变化的同时保证像面位置不动.文章以器件对无穷远处成像为例,基于高斯光学理论对器件做了详细的计算,给出了两个外加电压的匹配关系以及系统的焦距表达式,并对系统做了相关的模拟分析,分析的结果表明本文所设计的光学成像器件的变倍比可达1∶1.5,体现该器件是一种可靠的变焦光学成像器件.     

随机双折射对光孤子传输影响的研究

利用对称分步傅里叶法,数值模拟了光孤子在双折射光纤中的传输特性,分析了孤子脉冲两正交偏振分量的群速度失配对孤子传输产生的影响.结果表明,当光纤的双折射较小时,两偏振分量的脉冲强度变化不大,孤子基本能够保形传输;当光纤的双折射较大时,两偏振分量脉冲很快展宽,强度迅速减小,孤子不能够保形传输;如果光纤的双折射具有随机性,孤子传输的两偏振分量脉冲强度会随着传输距离有强弱不规则的变化,但是两偏振分量的强度变化互相补充,合成强度没有太大的变化,孤子能够稳定的传输;孤子间没有相互作用影响的传输距离随着光纤随机双折射偏振分量群速失配的增大而变小;通过选择恰当的振幅比,传统的不等振幅法仍然能够有效地抑制孤子间的相互作用.     

便携式电控聚合物分散液晶全息透镜的电源及结构设计

根据聚合物分散液晶材料的光电特性及需要,在研究基于聚合物分散液晶光电器件时必须设计合适的电源驱动系统。介绍了在电控聚合物分散液晶全息透镜器件研制中,将电池输出的直流低压升高变频到70～100V、1000Hz频率交流高电压的电路系统设计。并介绍了变焦透镜装置总体结构的机械设计。实验结果表明,该电源设计能够满足聚合物分散液晶全息透镜器件中的液晶分子光轴驱动的需要,并能实现器件的小型化和便捷式。     

Supercontinuum Generation with High Birefringence SF6 Soft Glass Photonic Crystal Fibers

A kind of high birefringence SF6 soft glass photonic crystal fiber （HBSF6-PCF） is proposed. The properties of birefringence, dispersion, nonlinear coefficient and the transmission characteristics are studied by the multipole method and the adaptive split-step Fourier method. The numerical results show that the birefringence and the nonlinear coefficient reach the orders of 10^-2 and 10^-1, respectively. In addition, the HBSF6-PCFs can generate very smooth supercontinuum spectra when illuminated with femtosecond pulsed light of 1064 nm. It is found that up to 800nm spectral width （evaluated at -5dB from the peak） is achieved. Therefore, the advantage of the HBSF6-PCFs is such that a high birefringence, a high nonlinearity and a smooth supercontinuum are perfectly combined in them.     

Mueller-Matrix-Based Differential Rotation Method for Precise Measurement of Fiber Birefringence Vector

The method of complete polar decomposition for arbitrary Mueller matrixes is introduced to analyze the birefringence vector induced in a fiber, and then based on the Mueller matrix （MM） method, three kinds of computation methods including the absolute, the relative, and the differential rotation methods are proposed and investigated in detail. A computer-controlled measure system is employed to measure the Mueller matrix and birefringence vector for a 2.5-km fiber system with length 5 mm under lateral press in complicated environment with much perturbation. Experimental results show that the differential rotation （DR） method is the optimal approach to achieve fiber birefringence vectors in a large dynamic range of lateral press on fibers in perturbed situations, which reaches the highest linearity of 0.9998 and average deviation below 2.5%. Further analyses demonstrate that the DR method is also available for accurate orientation of lateral press direction and the average deviation is about 1.1°.     

高性能反谐振空芯光纤导光机理与实验制作研究进展

传统实芯光纤无法克服材料本身固有的非线性、色散、瑞利散射、光照损伤等缺陷,微结构空芯光纤有望解决这些本征性问题,可以为高功率激光、非线性光学、生物光子学、量子光学、光纤传感、光通信等应用提供一个理想而方便的媒介.在技术实现的道路上存在着光子禁带空芯光纤和反谐振空芯光纤两种选项.后者具有宽带导光和高激光损伤阈值等优点,但是一直受困于较高的传输损耗.这一情况随着最近几年人们对反谐振导光机理和光纤制作技术研究的快速推进正在逐渐发生转变.本文回顾了我们团队五年来开展的系统性的理论和实验工作,介绍了一套直观的可定量计算的反谐振导光机制理论,展示了最新研制的高性能光纤.通过合理利用光纤结构中的局域性和全局性特征,突破了半解析计算反谐振空芯光纤限制损耗的难题;通过对光纤拉制条件的精密控制,制作出了紫外到中红外波段的各型光纤;并对进一步提高光纤性能和在此基础上的更丰富的光学应用研究进行了展望.     

钴镍双金属氢氧化物/石墨烯电控分离膜排异性回收废水中低浓度磷酸盐

采用滴涂结合电化学沉积两步法制备了一种具有优良电活性的三维花状钴镍双金属氢氧化物/石墨烯(CoNi-LDH/G)杂化膜,用于电控离子交换过程(electrically switched ion exchange,ESIX)吸附水溶液中低浓度的磷酸根(PO₄^3-)离子。结合 X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对CoNi-LDH/G杂化膜进行形貌、组成及结构表征。采用电化学方法考察了该杂化膜在不同吸附电压、不同初始浓度、共存离子及不同pH值条件下对PO₄^3-吸附性能的影响。实验结果表明：通过调节氧化还原电位,即使在低浓度下,杂化膜对 PO₄^3-也具有良好的吸附性能,且可以在较宽的pH 值(4~10)范围内使用,同时受共存离子及其浓度变化影响甚小。此外,G 对 PO₄^3-的吸附容量为 1.10 mg·g^-1,CoNi-LDH 对PO₄^3-的吸附容量为11.74 mg·g^-1,二者吸附容量之和小于CoNi-LDH/G对PO₄^3-的吸附容量(16.25 mg·g^-1)。同时,结合O1s的XPS数据分析发现,CoNi-LDH/G杂化膜对PO₄^3-的吸附过程除了层间阴离子交换、PO₄^3-与层板金属离子配位的配体交换外,还存在G与CoNi-LDH之间的协同效应。     

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。