飞秒脉冲通过体全息光栅弱耦合衍射特性分析

由Kogelnik单色衍射效率公式推导出了飞秒激光脉冲光在弱耦合情况下的衍射效率频谱,分析了飞秒激光脉冲通过体全息光栅弱耦合衍射特性。衍射光的频谱分布与读出飞秒脉冲的宽度Δτ、体全息光栅的周期Λ,厚度d以及晶体折射率调制度Δn0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。对于研究飞秒脉冲光通过光折变光栅传播特性以及飞秒超短脉冲用于光学信息处理有应用意义。     

飞秒激光脉冲经小孔衍射后的近场光强节点

应用数值求解格林函数的方法，计算模拟了飞秒脉冲通过亚波长小孔的衍射光场. 首先将具有高斯时间轮廓的飞秒脉冲展开成一系列简谐光波的叠加，对每一个频率的简谐光波进行数值计算，得到该频率的衍射光场的空间分布, 然后对所有频率的衍射光场进行反傅里叶变换得到光场随时间的变化.分析发现,飞秒脉冲通过小孔后沿界面向小孔两边传播，并且在该传播过程中, 衍射光场会在介质的分界面上和在接近界面的区域中形成光强的节点.     

啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输的影响

采用广义非线性薛定谔方程描述啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输特性的影响,利用对称分步傅里叶方法通过求解方程,数值计算了有无啁啾情况下相同脉宽和功率、不同入射波长飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输,对比不同色散区飞秒脉冲波形的演化及超连续谱的产生.结果表明,较低功率时,反常色散区和零色散区,初始啁啾对于孤子的快速形成和传输具有重要的作用,而位于正常色散区时,啁啾破坏了脉冲形状,不利于脉冲的传输.反常色散区和正常色散区啁啾有利于频谱的展宽;零色散区,啁啾对频谱展宽影响不明显.较高功率时,频谱展宽主要受功率影响,啁啾对频谱展宽作用不大.这些结论对于脉冲传输和超连续谱系统优化设计和控制具有理论指导意义.     

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.      

初始啁啾对飞秒光脉冲传输的影响

超短光脉冲在光纤中传输时将受到多种类型的扰动,而初始啁啾对超短光脉冲传输的影响也越来越得到重视.本文以广义非线性薛定谔方程为理论基础,采用对称分步傅立叶方法作为数值模拟的方法,分析了初始啁啾对飞秒光脉冲在光纤中传输的影响,数值计算表明:啁啾的临界值有不同程度的减小,相对较小的啁啾也会大大影响飞秒光脉冲的传输,引起很大的能量损耗.为保证通信系统性能,必须消除或尽可能减小初始啁啾.     

超短脉冲测量技术

脉冲的准确测量影响脉冲在很多方面的应用。对于脉冲宽度在飞秒量级的超短脉冲可以采用频率分辨光栅(FROG)方法进行准确测量,这篇目文章讨论了FROG的基本原理和它的算法,并进行了数值模拟。     

一维准周期光栅衍射频谱的自相似性质

本文设计了一种一维准周期衍射光栅，理论计算结果表明该光栅的衍射频谱具有自相似性。文中还研究了不同相位子强度对结构因子的影响。     

锯齿型闪耀光栅的衍射光强

运用波动光学原理导出了锯齿型闪耀光栅的衍射光强公式，并对结果进行了讨论，发现闪耀光栅的衍射规律与非闪耀光栅衍射规律显不同，衍射光只有一个主极大，闪耀角的变化可以改变衍射最大光强和最小光强的位置，这对于制作光栅阵列照明器件和光栅减透膜有一定的实际意义，对于普通物理的教学也具有指导意义。     

衍射光栅外差干涉测量的研究

提出一种新的测量光栅运动的方法，它利用声光调制器产生两个频率的激光，将其中一个频率的光入射到光栅上，产生正负级衍射光，光栅的运动使衍射光实现多普频移，然后将衍射光与另一频率的光干涉，即可实现光栅运动的外差干涉测量，正负级衍射光的同时使可以消除光栅横移的影响。     

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.     

平面条形光栅衍射分析

用标量衍射理论及付里叶频谱分析方法研究平面条形光栅衍射,形式简单,概念清楚、结论明确。由于光学全息图可视为由很多不同取向、不同空间频率的平面光栅迭加而成。因此,对平面条形光栅衍射的分析,有助于对全息图衍射的理解。同时还可加深对普通光学中光栅衍射问题的认识。     

FROG方法诊断飞秒脉冲的振幅与相位

详细讨论了一种基于二次谐波一频谱分辨光闸法 (简称SHG_FROG方法 )的矩阵迭代算法 ,实现了对飞秒脉冲的振幅和相位的诊断 ,得出其脉冲形状为双曲正割型、相位是时间的三次幂形式。     

基于双光栅衍射的规则涡旋光阵列产生方法

本文提出了一种利用双光栅衍射获得规则涡旋光阵列的方法,将设计的两光栅分别加载到两个空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)上,平面光波依次垂直通过两光栅,通过改变两光栅的衍射距离获得相位分布不同的涡旋光阵列,推导得出涡旋光阵列光场强度的表达式.针对两光栅的不同衍射距离产生涡旋光阵列的峰值强度进行了分析,得出了产生高质量涡旋光阵列的最佳衍射距离.模拟实验表明,利用双光栅衍射的方法可获得高质量的规则涡旋光阵列.该方法装置简单容易实现,为产生规则涡旋光阵列提供了一种新途径.     

飞秒光镊技术的研究进展

因在光镊及超短激光脉冲方面开创性的工作,A. Ashkin、G. Mourou和D. Strickland分享了2018年度诺贝尔物理学奖。本文概述了将超短激光脉冲和光镊相结合的飞秒光镊技术的研究进展。简要介绍了飞秒光镊技术的基本原理,重点介绍了飞秒光镊技术中的非线性光学效应和光学捕获动力学行为,最后讨论了飞秒光镊技术中的调控手段,展望了飞秒光镊技术的发展前景。     

微粒在飞秒激光光场中的受力特性分析

在分析微粒处于连续高斯光束光场和飞秒脉冲激光光场中轴向光阱力特性的基础上,用数值方法计算了两种情况下微粒所受的轴向力,比较了微粒在两种光场中所受轴向力和热效应的异同,导出了飞秒激光光镊实现对微粒捕获的条件．     

不同参考光条件下全息存储的衍射特性

从理论上推导了球面波作为参考光和读出光时体全息存储的相对衍射效率和晶体旋转角度之间的关系，对得到的衍射效率的理论公式进行了数值模拟，并且对模拟的结果进行了分析。将得到的结论与平面波条件下的结论进行对比，结果表明，球面波系统的存储容量更高，角度选择性更好，并且有利于系统的小型化。     

用于惯性约束核聚变(ICF)激光驱动系统中集成衍射光学元件的特性研究

基于标量衍射理论，分析了集成光束采样光栅和色分离光栅于一体的衍射光学元件的衍射效率，及其结构和主光束低频波前畸变量的关系。并将其衍射效率、能量损耗以及分离角，和使用单个的采样光栅和色分离光栅进行了比较。计算分析表明，集成后的衍射光学元件基本上没有改变各级衍射效率的大小，也没有改变基频光和二倍频光的分离角，但可提高光能利用率。以上结果，可为此类集成光学元件应用于ICF的可行性提供理论依据。     

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。     

飞秒脉冲在透明介质中的三维光存储及读出对比度研究

将波长为800nm，脉冲宽度为150fs的近红外激光脉冲，聚焦到聚甲基丙烯酸甲酯(Ploymethyl Metacrtlate，简记PMMA)和熔融石英中，实现了三维逐位式光数据存储．分别记录了5，10，15和20层数据位点，并利用相位对比光学显微原理，对各层数据并行读出，从而分析了各层数据位点读出对比度的变化．结果表明，各层数据位点的折射率对比度由内至外依次增加．记录层数越多，内部层的对比度下降越明显．由于飞秒激光脉冲与透明介质相互作用中熔融石英比PMMA内部产生的残余应力大，因此，在数据位点参数相同的情况下，利用聚甲基丙烯甲酯(PMMA)材料记录的层数更多．     

用傅里叶变换讨论光栅衍射

运用傅里叶变换，求出衍射光栅的空间频谱函数，讨论了光栅方程，谱线半宽度，谱线强度等九个问题。