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。     

频率自适应最优权重阵列干涉条纹处理技术

考虑长基线水平阵列波束形成对声场模态呈现的滤波特征,建立了一种随频率改变滤波通带的阵列权矢量设计方法。基于简正波理论,结合声场波束形成特点,在分析了常规波束形成信号LOFAR谱图干涉条纹的清晰度和条纹结构不同于单水听器输出信号条纹现象基础上,采用线性等式约束的二次优化模型,给出了一种频率自适应的最优权重估计。数值仿真验证和试验数据分析表明,利用该方法设计的最优权重阵列波束处理,可以滤波出SRBR(Surface-Reflected Bottom-Reflected)或N-SRBR(Non-Surface-Reflected Bottom-Reflected)模态组成的波束形成信号,信号谱图干涉条纹斜率与理论分析基本一致。     

大气损耗对量子干涉雷达的影响机理

以马赫-曾德尔干涉仪作为基本模型对量子干涉雷达的探测原理进行分析,讨论了目标探测过程中光场量子态的具体演化情况,并采用宇称算符作为相位检测算符分析了量子干涉雷达的回波信号,将其与基于振幅检测的经典雷达回波信号进行比较,证明量子干涉雷达具有超越衍射极限的超分辨率特性.此外,针对大气损耗的进一步研究显示:量子干涉雷达分辨率受大气损耗影响较小,且可通过增大脉冲光子数N克服其影响;而量子干涉雷达的灵敏度则受到较大影响,尤其当两路光的损耗情况不同时,灵敏度随N的增加呈现先升高后降低的趋势;当两路光损耗情况相同时,系统灵敏度随N的增加而升高且正比于1/N~(1/2).综上,可根据探测光的大气损耗情况适当调节参考光的衰减来克服大气损耗带来的不良影响.     

Even- and odd-order dispersion cancellation effects in four-photon quantum interferometry

The even-order dispersion cancellation effect based on the frequency anti-correlated photon pairs has attracted much attention in the research of quantum dispersion cancellation in two-photon systems. In this letter, we demonstrate a four-photon quantum interferometry in which we can not only observe the even-order dispersion cancellation effect but also the odd-order cancellation. Importantly, the four-photon scheme can get a much better resolution than the two-photon case and help us get a better understanding of the interference phenomenon in a four-photon interferometry.     

Analysis of detection limit to time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering nanoscopy

In the implementation of CARS nanoscopy, signal strength decreases with focal volume size decreasing. A crucial problem that remains to be solved is whether the reduced signal generated in the suppressed focal volume can be detected. Here reported is a theoretical analysis of detection limit （DL） to time-resolved CARS （T-CARS） nanoscopy based on our proposed additional probe-beam-induced phonon depletion （APIPD） method for the low concentration samples. In order to acquire a detailed shot-noise limited signal-to-noise （SNR） and the involved parameters to evaluate DL, the T-CARS process is described with full quantum theory to estimate the extreme power density levels of the pump and Stokes beams determined by saturation behavior of coherent phonons, which are both actually on the order of ~ 109 W/cm2. When the pump and Stokes intensities reach such values and the total intensity of the excitation beams arrives at a maximum tolerable by most biological samples in a certain suppressed focal volume （40-nm suppressed focal scale in APIPD method）, the DL correspondingly varies with exposure time, for example, DL values are 103 and 102 when exposure times are 20 ms and 200 ms respectively.     

非零位检测凸非球面反射镜的研究

在简要总结各种检测凸非球面方法优缺点的基础上,提出了利用部分补偿法和子孔径拼接干涉检测凸非球面的新方法。分别研究和分析了这两种非零位检测非球面方法的基本原理和基础理论;设计并制作了部分补偿器件,并对其系统误差进行了标定;开发了综合优化和误差均化的子孔径拼接算法;设计并研制了两种方法都适用的检测装置。并结合实例对一口径为130 mm的碳化硅凸非球面分别进行了部分补偿检测和子孔径拼接测量,这两种方法测量所得的全口径面形分布是一致的,其PV值和RMS值的偏差仅为0.010 和 0.002 (=0.632 8 m)。从而提供了两种非零位补偿测试凸非球面的手段。     

光学综合孔径望远镜中子望远镜平行性和光程差调整的研究

光干涉技术与天文望远镜技术的结合是提高天文观测分辨率的一种有效方法.采用望远镜阵代替单个大口径望远镜来集光观测,利用最大基线的概念来等效传统光学望远镜的最大口径,很大程度上解决了单个望远镜集光能力不足、角分辨率不高的问题.然而对于光干涉来说,在应用中,只有满足:两束光的相位差δ必须相对稳定、存在相互平行的振动分量、频率相同、两光波在相遇点所产生振动的振幅相差不悬殊和两光波在相遇点的光程差(OPD)应在相干长度之内等这些条件时才能部分相干.光学综合孔径(OAS)望远镜产生干涉条纹的前提条件是子望远镜之间必须两两相干.推导了双光束光干涉的要求,并从双光束干涉的平行性和光程差的要求出发,研究并得出光学综合孔径望远镜子望远镜的平行性和光程差的要求.结合双光束干涉的恒星光干涉仪的光束平行性和光程差的调整方案,研究并得到了光学综合孔径望远镜子望远镜的平行性和光程差调整的光学方案,并讨论了该系统的改进措施.     

干涉型复合腔激光束相干合成中分束器的相移特性研究

分析了采用分束器构建干涉型复合腔进行激光束相干合成的过程与原理.利用分束器的特征矩阵研究了分束时产生的反射与透射相移,得到了两束相干光经过分束器分束后进行相干叠加时相移满足的普适关系,从相移的角度解释了分束器一侧发生相长干涉时另一侧必然发生相消干涉这一现象.比较了分束器与光纤耦合器在激光束相干合成应用中的一些特性,并验证了所得相移关系式的正确性.     

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.     

波导耦合纳米光栅结构的光学滤波和角分辨调谐特性

利用干涉光刻技术制备了波导耦合纳米光栅结构,系统研究了其波导共振模式的角分辨调谐特性及其对光栅参数、入射光偏振特性的依赖关系,并作了相应的理论模拟.特别研究了光栅周期和厚度对波导共振模式角分辨调谐速率的影响.实验结果对于器件进一步应用于滤波、生物传感技术具有重要的指导意义. 关键词： 波导耦合光栅 干涉光刻 角分辨 调谐速率