单轴晶体中紧聚焦柱对称矢量涡旋光诱导磁化场特性研究

本文基于逆法拉第效应,利用矢量衍射理论详细研究了紧聚焦的柱对称矢量涡旋光束在单轴晶体中诱导磁化场的分布.探讨了输入光场矢量特性、单轴晶体磁光常数间的比值、o光和e光折射率差以及各向同性介质-单轴晶体界面位置对磁化场分布的影响.数值模拟发现,单轴晶体磁光常数间的比值愈大、o光和e光折射率差越小以及各向同性介质-单轴晶体界面的位置趋近于透镜焦点,都会使磁化强度得到增强,半高全宽减小.与各向同性介质中的磁化场相比,单轴晶体中磁化场半高全宽更小,磁斑长度更长.这将有利于全光磁存储记录密度的提高以及磁化反转率的提升,并为全光磁记录、原子捕获、光刻等应用提供理论指导和新的调控手段.     

ZnO薄膜的椭圆偏振光谱研究

采用椭圆偏振光谱法,在1.50～4.50eV光谱范围内,研究了在蓝宝石衬底上使用分子束外延方法制备的纤锌矿结构ZnO薄膜的光学性质.对椭圆偏振光谱拟合结果表明,坦吉扩展(Tanguy extend)色散公式能更准确、方便地描述ZnO薄膜带边附近的折射率和消光系数的色散关系.提供了ZnO薄膜在1.50～4.50eV光谱范围内的寻常光(o光)和非常光(e光)折射率和消光系数色散关系,为定量分析ZnO薄膜带边附近各向异性的光学性质提供了依据.     

光在介质中的折射

研究了光磁场的电磁感应对介质的作用, 建立了电子云导体模型: 介质中一个电子的电子云可以看作一个微小导体, 光变化磁场的电磁感应导致光与电子云导体之间能量交换. 光在介质中速度减慢起因于这种能量交换. 应用电子云导体模型和能量守恒原理, 导出介质折射率表达式, 并用表达式计算了几种介质的折射率, 计算结果与实测值符合很好. 用此观点解释了折射率的各向异性, 以及静电场或静磁场对介质折射率的影响.     

环形光束中双层球的光俘获

基于光镊的几何光学模型建立了内层折射率小于外层折射率和周围介质折射率的双层球形微粒在环形光束中的光俘获力的模型.以空心球壳为例,对其在TEM01>模式的环形高斯光束中受到的光俘获力进行了数值模拟.通过数值模拟的结果,分析了俘获低折射率双层球的三维条件.发现低折射率双层球形微粒在光轴上的稳定俘获位置较之高折射率双层球形微粒的稳定俘获位置逆着光束传播方向移动.另外,在一定条件下在光轴以外的位置低折射率双层球形微粒也能被稳定俘获.     

月牙形散射元构建的二维硅基光子晶体波导的慢光效应

设计了一种新型的散射元——月牙形散射元。采用平面波展开方法,通过调节两个圆的半径、圆心距及背景折射率几个参数,优化了光子晶体线性缺陷波导结构,实现了高群折射率和低色散的慢光效应。模拟结果表明,通过调整两个圆的半径及圆心距,慢光的带宽和群折射率变化地规律明显,较容易寻找到高群折射率、低色散慢光。通过控制材料硅的折射率,可以实现慢光模式的选频。基于材料硅的热光效应,该结构有希望应用于光传感器等方面。     

光子晶体结构增强有机发光二极管出光效率的理论计算

有机发光二极管(OLED)中产生的光在进入空气的过程中,会因材料折射率的不匹配而产生全内反射现象,极大地限制了器件的出光效率,最终只有20%的光能够进入空气中。采用有限时域差分(FDTD)的理论计算方法,在OLED器件中嵌入由高折射率与低折射率材料组成的光子晶体结构,研究了不同光子晶体周期、深度以及折射率参数对器件出光效率的影响。结果表明:在可见光范围内(400～700 nm),光子晶体的深度为0.45μm、周期为1.4μm、占空比为50%以及介质1与介质2折射率为2.2∶1.0时,光子晶体OLED器件的平均出光效率提高到40.7%,平均增强系数为122%。     

光在均匀导电媒质中的折射率

折射率是体现媒质光学性质的一个重要参数,当光在导电媒质中传播时常用光的折射率公式不再适用,基于公式应用的局限性,推导了光在均匀导电媒质中的折射率公式,并对其进行了讨论。     

格兰-汤普森棱镜胶合剂的膜效应分析

将Glan-Thompson棱镜两半块之间的光学胶合层作为一层薄膜,利用薄膜光学理论,考虑反射光的多光束干涉对棱镜透射比的影响并对其进行了分析.通过研究胶合层的厚度以及光学胶折射率对入射光在胶合界面上反射率的影响,得出s偏振光经过Glan-Thompson棱镜后的透射比,结果表明:胶合层的厚度以及光学胶折射率对棱镜的透射比均有影响,且厚度对棱镜透射比的影响呈现周期性变化;而光学胶折射率则对透射比的振荡幅度产生影响.对长度孔径比为3的Glan-Thompson棱镜为例,光学胶折射率为1.510时,棱镜的透射比在92.5%-90.8%之间振荡;光学胶的折射率在接近e光主折射率1.475-1.495之间取值时,棱镜透射比的振荡幅度较小.这一结果对优化Glan-Thompson棱镜的性能是非常重要的.     

分布式光纤传感器系统测量原理

光在光纤中传播.光与介质中光学声子、声学声子发生碰撞,会产生后向散射的光,这些后向散射的光的频率、强度均会发生改变。其改变量的大小与折射率等有关,而折射率等因素受光纤的应变、温度的影响。     

波导芯层折射率不同的定向耦合器研究

利用耦合理论研究了芯层折射率不同的定向耦合器的耦合特性,得到了其耦合波方程的通解.给出了不同入射条件下波导耦合引起的光场功率和相位的变化特性,并与通常理论研究的等芯层折射率的结果进行了比较.特别指出,等芯层折射率的光波导耦合特性是本文所研究耦合特性的特例,对于芯层折射率不同的双波导定向耦合器,当光从折射率较大的波导入射时,两波导中的光场功率存在着周期性的不完全交换,芯层折射率较大的波导相对于另一波导的相位差有起伏地反向增大,而等芯层折射率时两波导间有周期性的完全功率交换,光场间相位差为π/2;当等强度光从两个波导入射时,光在两波导传输过程中存在功率交换,芯层折射率较大的波导相对于另一波导的相位差有起伏地增大,而等芯层折射率时两波导间没有功率交换,光场等振幅、等相位传播.     

尼科耳棱镜中e光光束的传播方向和光束平移

章定量分析了晶体双折射现象中非常光、寻常光的折射方向，并得到它们的夹角与入射角的光轴方向之间的关系式．给出了尼科耳棱镜中e光的折射角．推出了光束经尼科耳棱镜的光束平移距离。     

非常光在各向异性媒质分界面上的反射和折射定律

应用费马原理推导出主截面内的非常光线通过两种各向异性媒质分界面时的反射定律和折射定律．     

光轴取向任意时单轴晶体内表面上的双反射

根据入射光、反射光和折射光之间的位相匹配条件,利用晶体的折射率面,通过作图法,分析了光轴取向任意,寻常光和非寻常光从单轴晶体入射到各向同性介质时界面上的双反射和折射.从图上直接得到了反射光波和折射光波的位置,然后利用几何关系,得到了光波反射角和光波折射角的解析表达式.根据介质中光波与光线的关系,进一步分析了反射光线和折射光线的位置,并给出了光波与光线的离散角、光线反射角和光线折射角的解析表达式.该方法简单直观,结果具有一般性.     

水下目标定位中的声线折射修正方法

研究了提高水下目标定位精度的一种误差修正方法-声线折射修正方法.首先根据水下声线传播环境和声速变化规律建立了海水的折射率球面分层模型.然后基于Snell定理,利用射线描迹方法得到从声源到水下目标的声线传播轨迹,从而建立声线的真实传播距离和角度模型.经与声纳测量系统的测量参数比对,建立了水下目标定位中的声线折射误差修正模型.根据实测的海水声速剖面,利用折射率球面分层模型和声线折射修正模型进行了水下目标定位的数值计算.实验证实,采用声线折射修正方法可以有效地提高水下目标的定位精度.     

复杂环境地区电波折射修正中的折射率精确获取方法

雷达电波射线上大气折射率的准确性是提高电波折射误差修正精度的关键因素之一.对下垫面复杂地区的雷达系统,常用的大气球面分层法因没有考虑大气水平方向变化使得电波射线上的折射率具有较大的误差,从而影响了电波折射误差修正精度.针对下垫面复杂地区的三维大气结构,提出了获得电波射线上大气折射率的组合方法,即在雷达所在地采用直接探测法,在其他电波射线上,先计算出射线点的位置,然后再利用已建立的全国大气剖面模型数据库得到该位置的大气折射率,从而较为精确地获得电波射线上的大气折射率.经实验验证,采用组合法获得的电波射线上的折射率不仅具有较好的精度,而且可有效地提高电波折射误差修正精度,进而提高下垫面复杂地区的雷达探测精度.     

在光场感应下的稳态及动态自聚焦分析

该文讨论了在强光（如激光）的作用下，光场所引起的介质的射率变化以及由于折射率的感应变化而导致了入射光束的自聚焦和自散焦效应，从中给出了稳态和动态自聚焦理论的数学表达式。     

非寻常光在单轴晶体薄膜中的反射-透射研究

通过对非寻常光在光轴平行于入射面的单轴晶体中传播情况的分析,研究了光轴平行于入射面时,非寻常光在单轴晶体薄膜中的反射与透射特性.根据入射光、反射光和折射光之间的相位匹配条件,利用单轴晶体的折射率面和非寻常光光线与光波法线的关系,得到单轴晶体光轴平行于入射面时其表面的边界条件.然后根据晶体内部前后表面处电场量的相位关系,联系两表面处的边界条件,计算了单轴晶体薄膜的反射率与透射率.应用得出的计算方法,计算了石英(正晶体)薄膜和铌酸锂(负晶体)薄膜的透射率和折射率随光轴角度的变化关系.结果表明,计算方法正确,不仅适合正晶体对负晶体也适用,求解方法简单实用,所给的表达式具有一般性,可以直接使用.     

Co/Si多层膜的模型结构研究

对小角Ｘ射线衍射法测出的Ｃｏ／Ｓｉ多层膜的平均折射率修正值为负的原因作了进一步的分析，提出了修正的具有化合物层的多层膜结构模型，运用光学多层膜理论计算小角衍射强度时代入了负的折射率修正值δ，得到的理论计算曲线与实验曲线趋于一致．     

蜃景光学特性的数学模拟

文章探讨了光学上用２个不同折射率材料制成的棱镜，模拟折射率呈梯度分布溶液的可行性；用简单方法建立了描述这类溶液光学特性的数学模型；并用计算机处理，成功地模拟了各种不同初始条件下光线在上述溶液中的弯曲路径。     

单轴晶体中非常光的传播问题

本文对工科用“普通物理学”中关于非常光的折射率、非常光在尼科耳棱镜中的传播问题上含混之处加以澄清． 在晶体中考虑非常光波法线的传播对解决非常光在晶体中的传播问题是方便的。