全内反射消色差相位延迟器的设计新方案

通过对高精度消色差相位延迟器理论设计的再研究,分别得到在不同中心折射率下和不同延迟精度下,延迟量随折射率改变的变化曲线.并设计出一种以632.8nm为中心波长的高精度相位延迟器,经实验验证,其消色差精度在±0.05°范围内的波长区域约为:350.0.nm-1200 nm.     

非周期高透射亚波长会聚光栅的研究

亚波长光栅作为一种新颖的光学器件可以实现光束的偏转、功分、会聚、偏振分束等功能.针对空间光的耦合以及微型激光器输出光的束型需求,本文提出了一种具有透射光束会聚效果的一维亚波长光栅,通过对亚波长光栅的结构设计,控制亚波长光栅的波前相位使得亚波长光栅具有高的透射率,以实现透射光束的会聚效果.利用有限元分析法(FEM)对设计的一维非周期亚波长会聚光栅数值进行仿真,结果表明:仿真焦距在10μm处的光束会聚的透射光栅,仿真得到的实际焦距fx为7.715μm,透射率为81.8%.因此,利用有限元法设计的非周期光栅对发散光束具有优异的会聚效果,有望在光通信器件的集成以及空间光耦合领域得到重要应用.     

透射型亚波长二元闪耀光栅的数值模拟与分析

使用OptiFDTD对透射型亚波长二元闪耀光栅的透射场进行了数值模拟;使用FFT方法对电磁场分量进行分析,得到其各个级次的能量分布,进而分析了亚波长结构二元光栅的各个参数对衍射性能的影响。分析结果证实:透射型亚波长二元闪耀光栅可将正入射的TE波闪耀到 1级,且等分数对衍射角影响很小。给定波长,其设计主要由光栅周期、光栅材料折射率和等分数这3个参数决定。     

菱体型消色差延迟器加工误差的研究

为了得到菱体型消色差延迟器加工误差的规律,通过对相位延迟δ和结构角α的关系进行研究,得到了dδ/dα变化的规律.结果表明,随着折射率n的增大,dδ/dα为负值,且｜ dδ/dα｜逐渐增大.采用LaK2玻璃设计的延迟器件,在350-2000nm的光谱范围内,结构角α每增加0.1°,则相位延迟δ减小0.25°-0.275°.这一研究对于分析消色差延迟器的误差是很有帮助的.     

斜入射消色差相位延迟器原理

探讨了斜入射型消工相位延迟器的内反射角随折射率的变化,从而得出了相位延迟量受折射率复合影响的规律,为设计高精度消色差相位延迟器提供了斜入身的新理论依据。     

紫外三元复合消色差相位延迟器优化设计的分析

为了设计在紫外波段消色差性能优良的三元复合λ／4波片,根据复合波片理论,利用同一波长（300nm）的2个λ0／4波片和1个λ0／2波片组合成复合波片,研究了复合波片的相位延迟量随波长的变化,得出复合波片在250-350nm的光谱范围内是消色差的;在此基础上对三元复合消色差λ／4波片进行了优化设计,即通过改变中间波片的相位延迟量和精确调整复合角,使消色差范围拓宽到200-400nm,相位延迟计算偏差在5％左右．通过改变中间波片的材料,即氟化镁晶体代替石英晶体,用上述同样方法设计出UVC波段消色差λ／4波片,其相位延迟计算偏差在2％以内．这种优化设计对拓宽紫外波段消色差范围,提高延迟量精度具有实用价值．     

一种转向复合式补偿器的研制

在偏光技术应用中,为了实现一定波长范围内延迟量的连续可调并产生90°转向,设计了一种新型补偿器件,即利用三元复合波片系统和菱体型延迟器的多重组合来完成这一目的.通过理论分析及误差分析可知,这一设计符合要求,完全可以实现上述目的.     

亚波长双光栅共振光谱与角谱展宽特征研究

提出了一种亚波长双光栅结构,并用涂布及全息干涉光刻的方法制作了该结构,检验了其共振光谱的特征.分析了亚波长光栅的共振光谱和角谱的带宽展宽、线形改善的原理,用数值模拟的方式研究了双光栅和亚波长光栅的共振光谱和角谱的带宽展宽、线形改良的规律.研究表明:双光栅是性能较好的防伪光栅微结构,可以展宽亚波长光栅的共振光谱、角谱的带宽并能改善光谱线形,获得更佳的彩色光变效果.     

亚波长金属/电介质双层光栅偏振片

用严格耦合波分析亚波长金属光栅和高频电介质光栅的衍射性质,给出了亚波长金属/电介质双层光栅偏振片的设计,同时通过严格耦合波分析给出了这种偏振片的TM波的反射特性和反射偏振比.     

影响亚波长衍射光栅零级衍射效率的参数分析

结合亚波长光栅的实际制作工艺,使用耦合波理论进行计算,对影响亚波长光栅零级衍射效率的各个参数进行了全面的分析,排除影响较小和实际无影响的参数,着重对影响较大的几个参数进行分析计算,完成了具有所期望零级衍射效率特性的用于光变色防伪技术的亚波长光栅的设计和制作,样品光栅零级衍射效率的测量结果验证了理论计算结果.     

基于PDMS自组装褶皱结构的近红外亚波长金属偏振光栅设计分析

提出一种以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底,结合氧气等离子体氧化处理在PDMS表面生成类二氧化硅刚性层,通过聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性薄膜谐调应力在柔性衬底/刚性薄膜的表面自组装形成有序结构的方法。并制备了周期450 nm、占空0.5、高度100 nm的有序的亚波长正弦光栅结构,以此为基底设计了可用于近红外的金属偏振光栅。结合不同的金属纳米薄膜沉积方法,以严格耦合波理论为分析基础,分析了这三种光栅在近红外波段的偏振性能。分析结果表明,金属层的结构对光栅的偏振性能影响很大,三种结构各有优劣。这种基于自组装结构的加工方法有望解决亚波长金属光栅生产周期长、生产成本高的问题。     

菱体型消色差相位延迟器的光谱特性分析

从全内反射相变方程出发，以菲涅尔菱体为例，分析了消色差相位延迟器的相位延迟量随折射率变化的光谱特性，结果表明：在所设计的中心波长处，延迟器件不仅仅局限于选择低色散的材料，色散较大的高折射率材料制作的延迟器件也可以具有良好的消色差性，且较大的全内反射角有利于改善延迟器件的消色差性. 从而为优化菱体型相位延迟器的消色差性，扩大材料的选取范围提供理论指导.     

液晶相位可变延迟器可见光波段色散特性的实验研究

为了获取简单易控的相位可变延迟器,实现不同波长入射光偏振态的可控调制,利用偏光干涉法获得了可见光波段液晶相位可变延迟器(LCVR)在π/2、π和2π相位延迟下驱动电压与入射光波长的关系特征曲线,测量结果具有很好的重复性。结果表明,LCVR所需的驱动电压随入射光波长按e指数规律递减,并拟合得到它们的函数关系式。该实验结果对于LCVR偏振控制系统的检测、设计、制作和使用都具有一定的参考价值。     

可编程相位光栅的结构设计与制作工艺

可编程相位光栅技术在光通讯领域有较广的应用,也可作为微型光谱仪的新颖色散器件。该文设计了一种基于MEMS的可编程相位光栅,其特征参数可以通过编程控制和改变。通过经典理论建模与分析,设计了可编程相位光栅的结构;并对光栅的光带结构参数进行了优化,从而有利于可编程相位光栅功能的实现,提高了制作的可靠性和成功率;设计了针对可编程相位光栅的表面硅微工艺,并对改善应力、去牺牲层和防粘连等关键问题进行了分析,改进了工艺,成功研制出样品,其结构尺寸约为4mm×6mm,有效工作部分的面积约为4mm×2mm.     

对入射角高度稳定的消色差相位延迟器

探讨了一类对入射角高度稳定的消色相位延迟器的设计方案，首先选取合适的全反射角，然后通过在全反射界面蒸镀一定厚度的光学介质膜对中心波长处的相位延迟进行补偿，结果不仅可以改善相位延迟对入射角的稳定性，而且可以大大提高器件的消色差性。     

抗反射亚波长光栅的特性研究

抗反射亚波长光栅的特性研究王植恒傅克祥文军王磊（四川大学物理系成都６１００６４）本文利用矢量衍射理论的数值求解方法，研究了亚波长光栅结构参数（光栅深度、基底厚度、占空比、光栅周期）对反射率的影响，发现不仅光栅深度、占空比、光栅周期对反射率存在影响，而...     

线性啁啾光栅的反射光延迟调谐的研究

提出通过变化线性啁啾光栅长度,达到调制的反射光延迟时的目的.在单模光纤中的光方程的基础上,对Bragg方程中的折射率、周期、反射光的反射点三个参数进行数学分析,得到了Bragg波长反射光延时量与线性啁啾光栅长度变化量成正比的结论.提出了延迟量为450ps的连续可调的延迟线模型.     

宽光谱宽视角亚波长金属偏振分束器的研究

基于严格耦合波分析设计了一种亚波长金属偏振分束光栅,通过遗传算法优化出最佳光栅结构。该光栅在1429λ1700nm波段,TM波的0级透射率和TE波的0级反射率优于90%,入射角-27.5°θ27.5°时,光栅透射和反射消光比都大于20dB,达到了宽光谱、宽视角的要求。数值分析表明光栅对周期、槽深具有优良的工艺容差。     

近红外铌酸锂光栅耦合器耦合效率优化研究

提出了一种基于铌酸锂导模结构的高效光栅耦合器设计方案及其优化的光学激发配置.利用有限时域差分算法对光栅耦合器的耦合效果进行了数值分析;主要研究了光栅周期、光栅占空比、二氧化硅隔离层厚度,以及入射光的偏振和角度对光栅耦合效率的影响;对在共振波长和非共振波长处空间光传播电场图像进行了模拟.理论仿真结果显示,在光栅周期为650 nm、光栅占空比为0.3、刻蚀深度为130 nm时,利用横磁(transverse magnetic,TM)偏振光沿光栅法线夹角17°方向入射,可获得优化的光栅耦合效率～38%,从而有效地将空间光耦合进入铌酸锂亚波长波导薄膜中,这对铌酸锂微纳光栅耦合器的设计和性能应用有借鉴和参考价值.     

量子保密通信中光纤光栅的波长稳定性研究

为了改善量子保密通信设备中所用光纤布拉格光栅的长期波长稳定性,从工艺角度提出了采用特殊光纤涂覆层材料对常规的光纤光栅加以改进,并制作了基于新工艺的双金属温度补偿光纤光栅样品.理论研究了温度和应力等因素对光纤光栅中心波长的影响,分析了光纤光栅温度补偿的原理和方法.通过高温加速老化的方法,监测了所制作的新工艺光纤光栅样品在等效3年时间内中心波长变化情况,同时对比测试了原有工艺的部分样品.分析了所制作的光纤光栅在特定传输距离时应用于量子保密通信中的滤波特性.结果表明,新工艺的光纤光栅在3年等效老化时间内,中心波长漂移量均在产品允许的最大漂移范围内,较常规的光纤光栅工艺有较大改善,满足设备长期运行时对波长漂移精度的使用要求.