超短脉冲通过体全息光栅强耦合衍射特性的研究

推导出了衍射飞秒脉冲光在强耦合情况下的衍射效率频谱。由数值模拟的结果发现，衍射光的频谱分布与读出飞秒脉冲光的脉冲宽度△π、体全息光栅的周期∧，厚度d以及晶体折射率调制△n0。有密切关系。通过控制光栅的写入和读出过程，选择适当的参量数值，可以得到不同衍射强度和不同频率成分的衍射光。     

飞秒脉冲光谱全息记录和再现

 结合飞秒脉冲光谱全息的记录和再现结构,对其物理过程进行详细的描述,给出再现后输出脉冲在不同波矢方向上的光场表达式.详细讨论记录、读出时对信号、参考和探测脉冲入射角的要求,分析各脉冲在频谱面上的光场分布图像,以及信号、参考及探测脉冲宽度不同对结果的影响.研究结果对超短时间脉冲的整形、再现和存储等信号处理有一定的参考价值.      

光折变全息记录中的光束耦合效应研究

通过对光折变全息记录过程中光束耦合效应的理论分析,发现由于不同的光轴设置方向对应不同的光束耦合作用,导致了在记录光光束比一定的条件下利用两个光轴设置方向得到的两个稳态光栅的衍射效率之间存在一定的差异,分析结果表明,在记录过程中利用光束耦合作用产生的这种自增强效应可以得到较高的稳态光栅衍射效率,并得到实验结果的验证,说明在实际应用中必须考虑和利用这种自增强效应。     

Fe:LiNbO3晶体角度复用全息实验研究

研究了以掺铁铌酸锂(Fe∶LiNbO_3)晶体为记录介质的光折变体的全息记录和读出特性.搭建了角度复用光折变体全息记录的实验光路,记录了光折变全息图.实验研究了Fe∶LiNbO_3晶体的响应灵敏度,测量了光折变体全息记录和读出的衍射效率,测量了最小角度复用间隔,实验结果有助于评估和优化角度复用全息图的容量.     

利用阿贝成像原理制作全息光栅的理论分析

用相干光源照射黑白光栅,并通过透镜得到黑白光栅的像。在黑白光栅的频谱面上设置光阑,仅让±1 级衍射光通过,这样在像平面就得到全息光栅。通过改变物距和像距,可以连续改变横向放大率,从而改变像平面上光强分布的空间频率,于是在像平面上就得到强度按余弦规律变化的全息光栅。     

聚合物分散液晶全息光栅红外波段电光调制的特性

研究了聚合物分散液晶全息光栅在1 550 nm红外通信波段的电光调制特性，定性分析了不同驱动电压和不同频率的调制电场在红外波段上对聚合物弥散液晶全息光栅衍射效率和透射效率的影响.通过电介质理论，解释了交变调制电场的频率会改变聚合物弥散液晶全息光栅的介电常数，从而对电光调制的效果产生影响；验证了聚合物弥散液晶全息光栅作为红外光通信掺铒光纤放大器增益均衡器的可行性.     

高质量超短光脉冲的产生与表征

分析半高全宽光脉冲表征体系的不足,提出用以表征光脉冲时域和频域特性的方均根光脉冲表征体系.采用空心波导对飞秒激光腔内的光束进行调制,并分别用2种光脉冲表征体系表征了实验中产生的lO-15s光脉冲,得到了高质量的飞秒激光脉冲.结果表明,方均根光脉冲表征体系能够更加准确地表征飞秒光脉冲.     

Cr:KNSBN光折变晶体的非线性特性

实验利用非同时读出的方法,采用两波耦合实验装置,研究了e偏振光写入情况下,Cr:KNSBN光折变晶体两波耦合写入体光栅的衍射效率与响应时间随写入光各参数的变化关系,并对实验结果进行了理论模拟.结果表明,当写入光夹角在10°~25°范围内时,衍射效率达20%以上;在写入光总光强为0.04 W/cm2,写入光光强比为0.33,两束光夹角为12°时,响应时间为5.3 s.     

GdFeCo磁光薄膜飞秒激光感应反常磁滞回线研究*

该文使用飞秒时间分辨泵浦-探测磁光克尔光谱技术,研究了飞秒激光加热GdFeCo磁光薄膜跨越铁磁补偿温度时,净磁矩方向发生转变而引起磁化反转的反常克尔磁滞回线。通过测量不同激发功率下以及不同泵浦脉冲数下的反常克尔回线,揭示反常回线包含连续脉冲激发产生的积累效应以及外场磁化史的记忆效应,对反常回线的形成起源做了深入探索和详细研究。研究结果对于深入理解GdFeCo合金薄膜中稀土-过渡金属间的反铁磁耦合特性以及磁化反转的机理具有重要意义。     

基于严格耦合波理论的新型耦合光栅分析

针对波导全息平视器中一种新型的耦合光栅结构,基于严格耦合波理论数值分析了其衍射特性,同时对光栅的工艺容差进行了分析,计算了膜厚、槽深、周期与入射波长对耦合效率的影响.该光栅以波导板中内嵌的闪耀光栅锯齿面作基底,镀高折射率的膜层后,覆盖锯齿状的金属膜层.计算结果表明:对于波长532,nm的TE偏振光,空气中0°入射的一级衍射效率可大于90%;当空气中入射光的纵向角在[-8°,12°]、横向角在[-15°,15°]内变化时,一级衍射效率可大于82%且保持平稳.该光栅可在波导全息平视器中,对大视场成像光束进行均匀、高效的耦合.     

用二维全息光栅制作光学时钟分布中的全息光学元件

提出了用二维全息光栅制作自由空间光学时钟分布中的全息光学元件的方法.实验中采用类似于马赫 泽德干涉仪的光路;其中,物光为二维光栅中间的9个衍射级.分析了二维光栅各衍射级的衍射效率、位置及各衍射级之间的间距.初步实验得到了可产生二维3×3输出端的全息光学元件.理论分析表明,该全息光学元件可适用于3×3光敏面半径大于10μm的光探测器阵列.     

透射式位相光栅矢量衍射特性的实验研究

实验研究了透射式全息位相光栅的矢量衍射特性,实验结果表明当光栅常数接近或小于入射波长时,等光强的P、S偏振光入射,其各级衍射光强明显不同.经分析得知这种偏振依赖是由两方面的因素引起:玻璃基底的影响和光栅本身的矢量衍射特性所致.用时域有限差分方法(FDTD)模拟了光与位相光栅的相互作用,结果表明光栅本身的偏振依赖是由矢量衍射中P、S偏振光在光栅中形成的相对位相延迟不同引起的.     

三维光数据存储技术

不断提高存储介质的存储容量和存储密度是信息科学的研究热点之一,在三维空间中进行数据存储将大幅度提高存储密度和存储容量,是实现超高密度光存储的有效方法。介绍了双光子吸收光存储、光谱烧孔光存储、激光全息存储和透明介质的飞秒脉冲体存储等三维光存储的进展、数据存储的原理以及各种存储方法有待解决的问题。     

基于纳飞秒双脉冲激光的蓝宝石蚀除研究

蓝宝石作为一种典型的宽带隙半导体材料具有良好的理化特性,在机械电子、航空航天、微电子等领域具有广阔的应用前景.本文提出采用纳飞秒双束激光进行蓝宝石加工的方法,利用飞秒脉冲峰值功率高的特性,通过多光子电离与碰撞电离,激发蓝宝石表面自由电子从而提高了蓝宝石对纳秒激光的吸收率,同时利用纳秒激光能量相对较大,技术成熟的优势,实现对蓝宝石材料的高质高效加工.为了揭示纳飞秒双束激光与蓝宝石材料的能量耦合机制,采用Fokker-Plank方程、Drude模型、双温模型对飞秒激光诱发的自由电子的演化过程及自由电子与入射激光之间的相互作用进行研究,并通过有限元仿真模拟了纳飞秒双激光与蓝宝石材料相互作用的能量耦合过程与蚀除过程,分析了纳飞秒双脉冲激光作用下,不同脉冲延时下等离子浓度的时空演化规律及其对入射激光吸收系数及反射率等表面光学特性的影响规律,揭示了纳飞秒双激光高效高质加工蓝宝石材料的机理.该研究对实现蓝宝石等宽带隙半导体等脆硬材料的高质高效加工具有重要意义.     

聚合物分散液晶体全息光栅在1550 nm波长处选择性模拟

介绍了制作体全息聚合物分散液晶光栅的基本原理.根据光栅的衍射特性计算公式,利用matlab程序对H PDLC光栅在中心波长为1 550 nm处的波长选择特性进行模拟,并且进一步实现H PDLC动态光强增益均衡器功能.计算结果表明,在光栅条纹法线同光栅表面法线的夹角为150°、光线入射角度为0°、光栅厚度为40μm、折射率调制为0.005时,光栅在1 550 nm处的衍射谱线半宽度能够达到10 nm.     

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.     

基于数字全息的金属薄膜热形变测量

提出了一种利用数字全息来检测飞秒激光脉冲激发金属薄膜产生的表面热形变的方法.主要研究了2束飞秒脉冲激光在低于烧蚀阈值的条件下激发金属薄膜表面所产生的热形变.通过菲涅耳离轴数字全息,记录金属薄膜表面在激光脉冲激发前后的2幅全息图.通过数值再现得出2幅全息图的相位差分布,再由相位差分布确定金属薄膜表面产生的热形变.实验结果表明,低于烧蚀阈值的条件下,飞秒脉冲激光激发金属薄膜的表面形变主要由热效应引起,其分布可以通过热传导微分方程和热弹性理论来模拟计算,数值模拟结果与实验结果相一致.在脉冲激光与物质相互作用及利用所提方法探测光热物理参数方面可以提供理论与实验支持.     

亚波长光栅的零级反射特性研究

从严格耦合波衍射理论出发,在不同入射角、方位角和光栅参数下的情况,计算了矩形亚波长光栅零级反射效率随入射光波长的变化.通过计算结果,找出相对合理的光栅参数,使得当入射光的入射角或方位角发生变化时,光栅反射出不同波段的光,即反射出不同颜色的光.这些研究可应用于防伪技术,为设计和制作防伪光栅提供了设计依据.     

对位相全息光栅折射率调制度的估算

从讨论全息光栅理论出发,推导出位相型全息光栅折射率调制度、平均折射率、乳胶厚度和消隐角之间的关系,从而找到了估算位相型全息折射率调制度的一种新方法.理论分析得知衍射效率η与曝光量E的关系主要取决于全息光栅折射率调制度n1.同时,在波长为632.8nm,参、物光夹角为40°,参物之比为11的情况下,利用KT-D干板获得无吸收调制的位相全息光栅,测得相应的相对衍射效率和Bragg角偏移Δφ的关系曲线,并对其结果进行具体分析.图3,参5.     

体光折变栅的高阶衍射

本文探讨了在光折变晶体写入体相位栅产生高阶衍射的物理机制，在光栅的写入过程中，振幅和位相耦合分别引起光栅振幅和位相的不均匀，这两种不均匀性导致光栅波矢的附加横向分量，后者可有效地补偿高阶衍射的波矢失配，同时一旦高阶衍射在晶体表面出现，具有高增益值的光折变值晶体通过多波耦合将保证它随传播距离增长，这是在光折变晶体中形成高阶衍射光束的重要原因。