应用偏振非均匀性实现多波长振荡的掺饵光纤激光器

利用掺铒光纤激光器腔内的偏振非均匀性,实现了多波长的同时激射,实验表明,改变多量子阱光波导上的偏置电流和腔内光的偏振态,可增强偏振烧孔效应,室温下产生了间隔为０．９ｎｍ的１０个波长。     

双折射消偏振薄膜设计

给出了倾斜入射条件下光轴垂直于入射面的单轴双折射薄膜内非寻常光及寻常光传播的2×2特征矩阵, 而且计算了双折射薄膜对两种偏振态光波的透射反射特性, 为倾斜入射条件下单波长及宽带范围内的消偏振薄膜设计提供了新的方法. 另外, 利用多层双折射薄膜实现了倾斜入射条件下单波长消偏振分束薄膜、消偏振截止滤光片及可见光范围内宽带消偏振减反薄膜等设计.     

倾斜光纤Bragg光栅偏振特性理论分析

基于耦合模理论与Mueller矩阵方法,理论分析了倾斜光纤Bragg光栅(TFBG)的偏振特性.推导计算了不同倾斜角度下,TFBG的波长相关偏振依赖损耗(PDL)表达式.比较不同倾斜角度下的计算结果,发现45°的TFBG偏振能力强于其他较小倾斜角度的TFBG.同时,计算了非偏振光通过TFBG后的偏振度,以探讨各种倾斜角度的偏振特性.另外,讨论了TFBG的几种物理参数与其偏振能力间的关系.     

一种新型的光网资源动态配置模型

在综合考虑了光信号传输损伤和业务分级等因素对WDM网络光层实现资源动态配置影响的基础上, 提出了一种新型光网资源动态配置模型. 这种资源配置模型把光路连接请求优先级映射为不同的传输损伤阈值, 定义了统一的候选虚波长通道(VWP)评价方法. 针对动态业务流量、多优先级条件下波长路由光网中的RWA问题, 给出了改进的首选波长集算法(A-PWS)和启发式的动态最小代价路由及最佳虚波长通道算法(DMC-OVWP). 在收到光路连接请求时, 应用DMC-OVWP算得多条候选VWP, 然后结合传输损伤分析对候选VWP进行评价, 从中选出与该请求的优先级相匹配的VWP并建立光路.     

多孔硅反射镜基有机微腔器件的微结构和光电特性研究

从微结构和光电特性方面研究了一种新型硅基微腔的有机发光器件(SBM-OLEDs): 硅基多孔硅分布Bragg反射镜(PS-DBR)/SiO₂/ITO/有机多层膜/LiF/Al(1 nm)/Ag. 微腔器件的重要组成部分PS-DBR由低成本、高效率的电化学腐蚀方法制备. 场发射扫描电子显微图清晰显示: SBM-OLEDs具有纳米级层次结构和平整的界面. PS-DBR反射谱的阻止带宽160 nm, 且反射率达99%. SBM-OLEDs的反射谱中出现了标志此结构为微腔的共振腔膜. 在绿光和红光波段, 从SBM-OLEDs中都得到了改进的电致发光(EL)谱: 绿光(红光)EL谱的半高宽可由无微腔的83 nm (70 nm)窄化为有微腔时的8 nm (12 nm), 且为单峰发射, 微腔器件EL谱的色纯性有较大提高. 与非微腔器件相比, 发绿光和发红光的微腔在谐振波长处EL的强度分别增强了6倍和4倍. 对微腔器件的电流-亮度-电压(I-B-V)特性和影响器件寿命的因素也进行了讨论.     

20 Gbit/s光时分复用信号的产生及其色散补偿传输

采用光纤耦合器环状连接法实现了 8× 2 .5Gbit/s光时分复用信号的产生 .同时 ,利用悬臂梁调节机构对 1 2cm长均匀光纤光栅进行波长和线性啁啾调谐后 ,实现了 2 0Gbit/s信号在 1 0 0kmG6 5 2光纤中的色散补偿传输 ,且补偿效果良好     

适于光子集成及光互连的回音壁微腔半导体激光器

介绍了正三角形和正方形微腔的类回音壁型模式特性,以及与输出波导连接的正三角形和正方形定向输出微腔激光器.实验表明正三角形微腔激光器作为光探测器应用具有共振增强的响应特性.提出了采用两个定向输出微腔激光器与硅上光波导连接实现芯片上的光互连的设想.     

迈向原子时间分辨的时间放大技术

如何观测碰撞类过程、爆轰类过程、高电压放电类过程, 如何观测和研究固体中声子和激子的衰变和迁移、光合作用的原初反应过程、原子壳层内的电子动力学行为, 这需要研究时间放大的理论和技术. 本文在短时间放大技术的基础上, 重点研究原子时间的光信息放大机理和极高速成像技术. 变像管极高速成像的时间分辨率已达亚皮秒量级（扫描型）, 成像频率已达 6×108~5×109 fps （分幅型）; 非管极高速成像能达到107~1014 fps的成像频率, 其高速形成机理涉及到利用光的速度、光的并行性, 利用光的振幅、位相、偏振、波长, 甚至要利用光子的量子特性; 电磁波和粒子波的级联系统里能够同时实现极高的时间分辨率和空间分辨率, 能突破光频波段海森堡测不准关系的制约.     

基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换的新方案

实验研究了基于单端耦合输入/输出的半导体光放大器实现交叉增益调制的全光波长转换,转换速率为2.5 Gbit/s,波长向上转换范围为12.8 nm,转换输出消光比大于15 dB.此种方案结构简单、更容易实现.理论研究结果表明,探测光获得的双程增益和光放大器后端面存在的透射损耗使得其转换性能优于普通交叉增益型波长转换方案.     

光悬浮微粒子旋转特性研究

悬浮光机械系统将微粒子悬浮在空中,较好地隔绝了环境噪声,在诸多精密测量及量子科学领域都发挥着重要作用.利用圆偏振激光驱动微粒子自旋,可以进行扭矩测量、气体辨识及真空摩擦等方面的研究.本文基于光悬浮微粒子旋转动力学模型,搭建了真空光悬浮及旋转实验装置,对悬浮粒子的平均转速和转速波动进行了研究.结果表明,影响光力矩的激光功率越强,激光偏振态越接近圆偏振光,粒子的平均转速则越大.但影响粒子平均转速的主要因素是阻尼力矩,通过降低环境气压以减小粒子的旋转阻尼,其平均转速可大幅提升.通过调控这些实验参数,约4μm直径的球霰石微球在环境气压为0.1 Pa时被驱动至3.93 MHz转速.但在低气压环境下,微粒子的热运动也变得明显,从而导致悬浮粒子的等效激光功率随着热运动而变化,进而使得粒子的转速波动也随着气压的下降而增大.本文首创性地对比了相同气压不同转速下的转速波动,进一步说明了粒子热运动对转速波动的影响规律.此外,本文还研究了不同气压下转速相对波动的变化规律,这为光悬浮转子在陀螺仪领域的潜在应用奠定了基础.这些研究结果对于提升光悬浮系统已有应用以及开拓新领域均有重要意义.     

掺铒波导环形腔激光器特性研究

根据掺铒波导光放大理论和耦合器传输矩阵,建立了描述掺铒波导环形腔激光器的理论模型,在此基础上分析了环形腔弯曲半径、耦合器耦合系数和掺铒离子浓度等因素对泵浦阈值和激射光输出特性的影响.结果表明由于受到波导弯曲损耗和其他机制损耗的共同作用,存在一优化弯曲半径使得波导环形腔激光器在较低阈值泵浦功率下实现较高的斜率效率;激射光输出耦合器作为激光谐振腔损耗的一部分,其耦合系数的大小影响到激光器的特性,在耦合系数为0.2附近处可获得较高的激射光输出功率;铒离子掺杂浓度在0.85×1026m？3时具有最低的阈值泵浦功率,在不引起明显上转换效应的条件下,适当的增加铒离子浓度可以提高激射光波的输出功率.研究结果为掺铒波导环形腔激光器的设计和制作提供了理论依据.     

利用等间隔模分裂技术的超短He—Ne激光器

一支腔长小于１００ｍｍ的Ｈｅ－Ｎｅ激光器不能正常工作，因为在出光带宽内有时可能没有纵模存在，输出光功率会不时地大幅度变化，提出和研究解决这一问题的方法，用一片经过适当设计的石英晶体作为纵模间隔大于出光带宽的一支Ｈｅ－Ｎｅ激光器的一个腔镜，导致等间隔纵模分裂，即纵模的数目加倍，实际纵模间隔减半，因此可以造成出光带宽内总有一个以上纵模存在，用此方法制成的腔长８５ｍｍ的Ｈｅ－Ｎｅ激光器，输出功率达到０．     

底部加热长方体腔内空气自然对流的稳定结构及三维特性的研究

采用具有QUICK差分格式的SIMPLE算法对底部加热长方体腔内空气的自然对流进行了实验研究和数值计算.1）当四周壁面绝热时,腔内流体形成平行于短轴方向的多个长条状涡卷,而平行于长轴方向没有形成涡卷.当Rayleigh数较小时,腔内流动表现出明显的二维特性,沿短轴各个截面的涡卷流动基本一致,三维模型平行于短轴的各截面平均Nusselt数除了边壁处差别较大,中间大部分区域均与二维模型平均Nusselt数比较接近,腔内的空气流动在长轴方向除了边壁附近差别较大,中间大部分区域均呈现明显的二维特性,二维与三维模型计算结果一致,且与实验结果吻合.随着Rayleigh数的增加,涡卷数量与形状都会发生改变,在腔内出现多边形的涡卷,腔内的流动表现出明显的三维特性,此时采用三维模型才能取得与实验一致的计算结果.2）侧壁绝热或者传热量较小时,长高比为16时,三维模型计算得到与实验一致的结果,形成平行于短轴的10个长条状涡卷.当侧壁面有传热时,方腔内流动形成了平行于长轴方向的涡卷,并且热流方向相反时涡卷的旋转方向也相反.3）底部加热长方体腔内空气的自然对流换热,低Rayleigh数时流动和换热处于稳态,当Rayleigh数超过某一临界值时,流动和换热就会发生非线性振荡.随着Rayleigh数的增加,流动的情况基本分成四个区域：稳定区域、单倍周期区域、多倍周期区域和混沌区域.     

表面凹坑阵列陷光结构的光学衍射特征研究

表面凹坑阵列结构具有良好的陷光特性,能有效地降低电池表面的光能反射和延长光在电池吸收层中的光程,因此在光伏领域,特别是在硅薄膜太阳能电池中具有良好的应用前景.本文采用理论分析与实验验证相结合的方法,对凹坑阵列陷光结构的光学衍射特征进行研究,并讨论了凹坑阵列结构的衍射效应对硅薄膜太阳能电池吸收特性的影响.研究结果发现,凹坑阵列陷光结构的深宽比越大,其衍射效率越好,越有利于光的均匀散射,越有利于电池对入射光的吸收和电池效率的提升.另外,凹坑阵列结构的衍射特性还与入射波的波长有关,入射波长越长,其衍射效果越好.本研究对于高效表面陷光阵列的设计以及高效衍射效率光栅的制备具有重要的参考价值.     

波长重用的双向波分复用星形单跳网

针对可利用的有限信道波长数对WDM星形单跳网容量限制问题, 提出了一种有效的解决方案——波长重用的双向WDM星形单跳网. 根据该方案, 在信道波长数一定的条件下, 至少可使网络所支持的节点数——网络容量扩大一倍; 在网络节点数不变时, 则可大大减少网络节点的排队时延, 缓和网络中各通信节点对数据信道波长使用权的竞争矛盾, 使网络吞吐量增加1~3倍, 有效地改善网络性能. 首先论述了该波长重用的双向WDM星形单跳网结构, 接着分析了网络的波长重用特性, 进而对所要求的光放大器增益和输出功率进行了计算, 最后计算了网络的最大节点数和最大信道波长数.     

三掺杂化学计量比钽酸锂晶体的非挥发光存储性能

采用顶部籽晶助熔剂法生长了三掺杂近化学计量比Mg:Fe:Mn:Li Ta O3晶体,通过红外吸收光谱和居里温度研究了晶体缺陷结构.以蓝色激光为光源,获得了优异的光折变性质;采用多波长技术,研究了单晶的非挥发全息存储性能,得到了较高的固定衍射效率和灵敏度.蓝光具有较高能量,足以激发深(Mn)浅(Fe)陷阱中心的空穴,这大大提高了蓝光光折变性质和非挥发存储能力.在蓝色激光下,Mg2+不再是光损伤离子,而可以提高光折变特性.采用476 nm激光记录光栅,633 nm激光读取,在2.0 mol%Mg2+掺杂的晶体中获得了62.5%的固定衍射效率,非挥发全息存储的灵敏度提高到0.335 cm/J.     

内编队中残余气体对内卫星的干扰分析和计算

在内编队系统中,内卫星在外卫星的封闭腔体内自由飞行,其轨道是纯引力轨道.由于腔体内温度的不均匀和内卫星与腔体的相对运动,腔体内的残余气体对内卫星产生干扰作用.本文基于自由分子流理论推导了残余气体分子对内卫星的干扰作用表达式,包含了辐射计效应、气体阻尼作用.同时,对腔体和内卫星构成的系统进行传热分析,得到了腔体内壁和内卫星表面的温度分布;对内编队保持控制进行仿真,得到了内卫星的相对运动速度.根据较为真实的温度分布和相对运动速度,计算了内卫星受到的残余气体作用力.计算结果表明,在内编队当前设计下,辐射计效应量级为1011ms2,气体阻尼量级为1015ms2,残余气体的干扰作用主要表现为辐射计效应.     

晶体硅太阳电池SiNx/Al 背反射性能研究

随着硅片的不断减薄, 晶体硅太阳电池背反射性能变得越来越重要. 本文首先采用PC1D 软件进行理论模拟, 研究背反射率对电池的电学和光学性能影响. 模拟表明, 电池的短路电流、开路电压和内、外量子效率均随着背反射率增大而变大. 当电池背反射率从60%增加到100%时, 电池短路电流提高了 0.128 A, 最大输出功率提高了 0.066 W, 开路电压提高0.007 V; 1100 nm 波长下, 内量子效率提高39.9%, 外量子效率提高17.4%, 电池效率提高了0.4%. 然后, 通过丝网印刷技术制备了SiN_x/Al 背反射器, 实验结果表明, 在长波波段SiN_x/Al 背反射器具有良好的背反射性能, 在1100 nm以上的长波波段含有SiN_x/Al 背反射器结构的电池比普通Al 背场电池对同波长光的背反射率高出15%, 因而具有更高的电池效率.     

随机双折射光纤中色散控制孤子的相互作用

构建了高速色散控制系统中的孤子传输模型, 导出了随机双折射光纤中OTDM孤子的多重相互作用方程, 并用分步Fourier方法对偏振模色散影响下两类系统中孤子相互作用进行了分析. 揭示了同时考虑偏振模色散和色散控制时孤子相互作用的规律和碰撞长度的变化, 证明了色散控制孤子在相互作用过程中对偏振模色散仍表现出坚挺的粒子性.     

Gauss脉冲在超高偏振模色散光纤中的传输

利用耦合非线性Schrödinger方程分析了Gauss脉冲在超高偏振模色散光纤中传输时, 偏振模色散引起脉冲分裂. 利用PMD为237.95 ps/ 的光纤进行了实验验证. 指出了高PMD的DCF光纤不适宜高速通信系统的色散补偿.