System for measuring optical admittance of a thin film stack

A new method based on the polarization interferometer structure has been applied to measure the optical admittance, the refractive index and thickness of a thin film. The structure is a vibration insensitive optical system. There is one Twyman-Green interferometer part to induce a phase difference and one Fizeau interferometer part to induce the interference in the system. The intensities coming from four different polarizers were measured at the same time to prevent mechanical vibration influence. Using the polarization interferometer, the optical admittance, the refractive index and thickness of a single layer of Ta₂O₅ thin film has been measured. The measurement results were compared with the results obtained by ellipsometer. The results meet reasonable values in both refractive index and thickness.     

光声互作用模型中的Pancharatnam相位

通过解析求解简单极化激元模型的Pancharatnam相位, 研究了温度、耦合强度、声子与光子频率差、平均光子数等对其演化的影响. 结果表明,Pancharatnam相位随时间振荡,且振荡频率和振荡波形随时间变化,这种变化随着温度升高和耦合强度、声子与光子频率差增加而加大. 系统Pancharatnam相位随时间的演化在平均光子数较小时表现比较有规律,但随着平均光子数的增加,它趋于混沌化. 关键词： 极化激元 Pancharatnam 相位 Mach-Zehnder干涉仪 相干态     

模拟大气风场及其数据处理技术的研究

热层大气风速的测量可以采用干涉法来进行,由于光源（气辉辐射谱线）的强度很弱,故干涉法对测量系统要求很高。利用半导体激光器（LD）的调制特性和法布里-帕罗干涉仪(FPI)的高光谱分辨能力设计了一种用简单设备进行大气风场模拟与测量的方法。改变LD的驱动电流使其输出激光频率改变,从而模拟气辉辐射的多普勒频移,通过分析FPI获得的干涉图可检测出该频移,进而得到等效风速。模拟风速的相对误差不超过6.5%,最小模拟风速为20.01m/s,且测量结果与LD的线性调制特性很相符。使用该方法可以有效地对多普勒风速测量原理、数据处理方法、系统性能以及测量误差进行分析和评估。     

Real-time surface profile measurement using a feedback type of sinusoidal phase modulating interferometer

In this paper, we propose a sinusoidal phase modulating (SPM) interferometer that is insensitive to external disturbances, and its measuring principle is analyzed theoretically. In the SPM interferometer, the interference signal is detected by a high-speed image sensor based on a low-speed CCD and a signal processing circuit is used to obtain the phase of each point on the surface. Therefore, the surface profile can be measured real-time. The experiments measuring the surface profile of a wedge-shaped optical flat show that the measurement time of the SPM interferometer is less than 10 ms, the repetitive measurement accuracy is 4.2 nm. The results show that the impacts of nonlinear distortion of the piezoelectric transducer (PZT) and part external disturbance are removed.     

Mach-Zehnder interferometer-based tree architecture for all-optical logic and arithmetic operations

Interferometric devices for optical processing have been of great interest in recent years. Semiconductor optical amplifier (SOA)-based Mach-Zehnder interferometer (MZI) has already taken a significant role in the field of ultra-fast all-optical signal processing. Optical tree architecture (OTA) provides important contributions in optical interconnecting networks. In this communication, we have tried to exploit the advantages of both OTA and SOA-based MZI switches. We have proposed SOA-MZI-based tree architecture, a new and alternative scheme, for integrated all-optical logic and arithmetic operations. This architecture can enable one to perform all-optical processing of signals, including two input logic operations, half-adder, full-adder, full-subtractor, one-bit data comparator, etc.     

大型干涉仪镜子的支承设计与温度变形分析

在星间激光通信中,涉及对大口径衍射极限激光波面的检测,为保证测量精度,必须严格控制波面干涉仪镜子的自重和温度变形。采用有限元方法对大型干涉仪镜子在不同支承方式下的表面变形进行了分析,结果表明,接触角为180°的钢带支承是较好的支承方式,反射镜表面变形峰谷(PV)值仅为1.35nm,均方根(RMS)值为0.363nm。根据这一结论,设计了一个固定支承点与浮动支承相结合的超静定钢带支承结构。在该结构下,分析了镜子轴向、径向、周向的温度梯度效应,分析数据表明,镜子的热弹性变形远大于自重变形,建议采取一定的温控措施,并采用平均效应的方法降低热效应的影响。     

光纤热极化过程的实时测试研究

通过热极化可以使中心对称的熔石英光纤中产生二阶非线性效应和线性电光效应。为了解各热极化过程参量对热极化产生的线性电光效应的影响,利用全保偏光纤马赫一曾德尔干涉仪构造了一套光纤热极化的实时线性电光效应测试系统,并利用其进行了光纤热极化全过程的监控测试。在线测试了热极化过程的一些参量,例如极化电压、极化时间、以及极化温度等对热极化光纤中产生的线性电光效应的影响。实时测试研究表明,在光纤中施加尽可能高的极化电场将可能在光纤中产生较高的线性电光效应。对侧边抛磨光纤结构的热极化器件,考虑到器件的抗强电场击穿能力,可选用3．o～4．0kV左右的极化直流电压。当施加3．0kV左右的极化电压时,热极化优化时间约为16min,最佳热极化加热温度约为190℃。     

一种新的白光光纤传感系统波长解调方法

提出了一种新的白光非本征法布里-珀罗干涉（EFPI）光纤传感系统的干涉谱处理方法,在白光法布里-珀罗干涉光纤传感系统中,一个中心波长为850nm的发光二极管（LED）作为宽谱光源,HR2000高分辨力微型光谱仪用来测量返回的干涉光谱。通过跟踪干涉光谱中的特定谱峰点,法布里-珀罗干涉传感器的腔长值可以被解调出来。应用反向传播神经网络,解决了单峰测量方式的级次模糊问题。反向传播神经网络能够分辨出干涉谱中不同谱峰的干涉级次,因而可以进行多个谱峰的连续跟踪。从而实现了高精密度、大动态范围的测量。进行了基于这种干涉谱处理方法的白光法布里-珀罗干涉传感系统的应变测量实验。利用该传感系统实现了精密度达0．1με,500με范围的应变测量。     

基于法布里-珀罗干涉仪的液体浓度实时检测系统的研究

设计了一种对透明液体浓度进行高精度测量的动态跟踪系统。该系统根据液体的浓度与折射率关系以及折射率与光纤法布里珀罗(F-P)干涉仪干涉光波波长、级次之间关系,通过测量法布里珀罗干涉仪干涉级次的变化量,获得液体浓度的变化量。系统中光源选用He-Ne激光器,波长为632.8 nm,输出功率为2 mW,法布里珀罗干涉腔反射面的反射系数为0.9~0.95,平行度为(1/10~1/20)光波波长,平面度为(1/20~1/100)光波波长,接收干涉条纹的器件采用电荷耦合器件(CCD),对电荷耦合器件输出的信号进行二值化处理时采用阈值浮动措施,消除光强波动带来的测量误差。通过对一组不同浓度酒精进行测量,该系统可识别出0.01?的浓度变化。     

输入光特性对超快非线性干涉仪开关窗口的影响

就超快非线性干涉仪(UNI)的输入光特性对其开关窗口的影响进行了数值模拟和实验研究,输入光包括控制光脉冲和探测光脉冲。在数值模拟中,调节控制光脉冲和探测光脉冲的功率及脉宽,功率越高和脉宽越窄,窗口的形状越好。在调节过程中发现控制光脉冲和探测光脉冲都存在一个最佳的功率点使窗口的形状达到最优。如果继续增大控制光脉冲功率,会使窗口的顶部倾斜,窗口形状恶化;而继续增大探测光脉冲功率,窗口的消光比开始下降。在数值模拟的基础上进行了10Gb／s的超快非线性干涉仪全光开关实验,在实验中用连续光代替探测光脉冲以观察窗口形状。通过改变控制光脉冲和连续光功率来验证它们对超快非线性干涉仪开关窗口的影响。实验表明,应选用短而强的控制光脉冲和最优功率点的连续光,这与模拟结果吻合。