摘要：设计了一种由1μm涡旋光泵浦的闲频光单谐振KTiOAsO_(4)涡旋光参量振荡器,并基于该光参量振荡器在近/中红外波段实现了高光束质量、高能量、窄光谱带宽的涡旋光输出。选取不同曲率半径的输入镜和平面输出镜分别建立平平腔和平凹腔两种腔结构,基于所建结构可以控制泵浦光的轨道角动量(OAM)选择性地传递给输出的信号光或闲频光。当泵浦光最大能量为20.6 m J时,在近红外波段产生了3.04 m J的信号涡旋光(1.535μm),同时在中红外波段产生了0.82 m J的闲频涡旋光(3.468μm),它们对应的转换效率分别为28.21%和7.62%。基于泵浦光与谐振闲频光在两种腔型中的空间重叠效率,从理论上解释了泵浦光OAM的传递原理。测量得到输出信号光和闲频光的光谱带宽(半峰全宽)分别为λs=0.85 nm和λi=1.08 nm,其中闲频光在两个正交方向上的光束质量因子分别为Mx2≈2.1和My2≈2.2。

摘要：随着对涡旋光研究的深入,对涡旋光在各种介质中的传输控制提出了更高的要求。本实验利用光泵效应在三能级热源子系统中完成了对涡旋光传输通断的控制,通过分别控制信号光的失谐程度、泵浦光的光功率大小以及铷原子气体池的温度高低等参数来调控信号光的传输透过率,从而实现对涡旋光传输的通断控制。本文将理论与实验相结合,使学生通过实验更加充分地理解理论知识,培养和提高了学生的实践能力和创新意识。

摘要：载波调制水下探测激光雷达利用散射光和信号光在频域特性上的差异来抑制杂散光,而不同水质中的散射光的截止频率是载波调制水下探测激光雷达设计中的重要参数。测量散射杂波的频率响应需要将目标回波与散射杂波分开,尤其是前向散射,与目标回波空间上重合,不容易被分开。文中提出了一种在载波强度调制激光雷达中分别测量水下目标和散射杂波的频率响应方法,利用散射光和目标反射的信号光在空间相干性上的差异,在回波光路上使用螺旋相位板将其分开并分别采集,再通过傅里叶变换得到它们的频谱。实验结果表明,前向散射杂波具有低通特性,而目标回波的响应是平坦的。将信号与散射在频谱中调制频率处的幅度之比定义为“信杂比”,并且用其来表示探测的有效性:当信杂比大于1时,认为探测到了目标。在较浑浊的水中,为了获得大于1的信杂比,载波的调制频率需要更高,基于蒙特卡洛方法对光子在海水中的传播进行了仿真模拟,结果与实验相符。测距实验也证明了,提高调制频率可以减小浑浊水中的测距误差。当信杂比小于1时,提高调制频率,测距误差降低明显。

摘要：为实现高精度大量程精密位移测量,提出了一种基于涡旋光共轭干涉的精密位移测量方法。通过建立位移过程中涡旋光共轭干涉图样的旋转角弧度与位移之间的数学关系,实现了对旋转角弧度的精确提取,得到了高精度的精密位移测量结果。基于该原理对测量方案进行了光学系统设计与仿真,研制了实验系统并进行了实验测试。当标准位移为20 nm时,实验测量结果的误差为25 pm,相对误差为0.13%,证明了所提亚纳米级精密位移测量方案的有效性。所提系统还可通过计量干涉图样旋转圈数进行大测量范围的精密位移测量。实验结果表明,所提方案可在30μm范围内实现精密位移测量。

摘要：研究了一种对薄片激光晶体进行端面离焦泵浦的涡旋光激光器。泵浦光经过会聚透镜聚焦,当焦点处于薄片Nd∶YAG中时,激光器输出基模。通过移动会聚透镜改变泵浦光焦点,当泵浦光焦点移出薄片Nd∶YAG时,产生1阶涡旋光,微调输出镜倾斜角度可以改变涡旋光的手性。实验产生了0.57 W的LG0,±1模连续涡旋光以及0.48 W的LG0,-1模脉冲涡旋光。脉冲涡旋光的重复频率为10 kHz,脉冲宽度为35.2 ns,单脉冲能量为0.048 mJ,峰值功率为1.37 kW。这种方案无需对泵浦光和谐振腔进行特殊设计,具有结构简单紧凑的优点。

摘要：设计了一种新型的六重准晶涡旋光光子晶体光纤,利用矢量有限元分析方法进行了数值模拟.研究结果表明光纤中模式有效折射率差?neff> 10-4,实现了7个本征矢量模(10个相位涡旋光)的稳定传输,并以HE21为对象,对光纤模式的传输特性进行了分析研究.研究结果表明,在波段1500—1600 nm内,涡旋光模式的限制性损耗在10–8—10–7量级,模场面积保持在40μm2,非线性系数在10–3量级.通过改变光纤中心空气孔的大小,能够实现特定波段的色散平坦趋势,当中心空气孔为1.9μm时,光纤能够在1500—1800 nm波段保持色散平坦,色散系数维持在63.51—65.42 ps·nm–1·km–1之间.

摘要：根据光子晶体光纤多孔等特性,提出--种涡旋光传输的环形中空光子晶体光纤设计方案。利用有限元法对环形光纤结构参数进行优化设计,并分析光纤中多阶涡旋光的传输特性。具体分析结果表明,当光纤中心孔直径取5.6μm,第一层空气孔直径取2.67μm,最外层空气孔的直径取2.87μm,孔间距取3.09μm,在1.3~2μm波段内,同一矢量模式组对应的HE模和EH模之间的有效折射率差最小超过3.04×10^(-3),最大达到了1.55×10^(-2),并且能应用于光纤较小弯曲情形(弯曲半径可以低至18mm)。该光子晶体光纤能实现涡旋光模式稳定传输,为今后进一步研究并应用涡旋光奠定了良好的基础。

摘要：设计、制作一款涡旋光干涉衍射综合实验仪,将涡旋光的干涉、衍射整合在一个实验平台上。实验仪以涡旋光代替传统的激光,实现涡旋光的干涉、衍射现象,激发学生对前沿技术的兴趣,同时该实验仪器的光学部件可进行调整,可完成十几项基础光学实验,提高学生的动手能力以及实验能力。本实验仪在结构上整合四种光路,在小平台上进行光路优化,将干涉、衍射两种光路通过分束镜巧妙地结合在小尺寸上,极大地节约了四种光路占用的空间。本实验仪在大学物理实验、光学专业实验以及科研实验上具有极大的应用价值。

摘要：为解决一般涡旋光纤支持传输的轨道角动量模式数量少、阶数低和传输质量差的问题,设计了一种新型结构涡旋光纤。该光纤在制作紫晶掺杂管环和石英管环的基础上,利用管环嵌套的方式提高了空气填充率。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件对该结构光纤进行建模,并分析计算了其传输特性参数。结果表明,该光纤在不同的入射光波段以跳跃式稳定支持特定阶数的轨道角动量模式,在1500~1600 nm波长范围内可支持44个高阶轨道角动量模式稳定传输,包括较高阶数第31阶。对44个高阶模式进行详细分析发现,有效折射率差保持在10-3量级,色散平坦且色散变化均小于4.2 ps∙km^(-1)∙nm^(-1),模式纯度均大于94.5%,有效模面积最小值为122.78μm^(2),非线性系数最大值为0.89 km^(-1)·W^(-1),限制损耗维持在10^(-1)3~10-8 dB∙m^(-1)量级之间。当弯曲半径大于8 mm时,弯曲对该光纤能够支持的轨道角动量模式数没有影响,而当弯曲半径小于8 mm时,支持的模式数随着弯曲半径的减小而减少。

摘要：由于涡旋光具有轨道角动量,将它应用于光纤通信领域可以有效提高信息传输速率.设计了一种环形光子晶体光纤,利用COMSOL Multiphysics软件对其涡旋光TE01,HE±21和TM01模式特性进行模拟计算,它们之间有效折射率差分别为4.59×10^(-4)和3.62×10^(-4);其中,TE01模式的涡旋光在入射光波长范围为1650—1950 nm时,色散值在44.18—45.83 ps·nm^(-1)·km^(-1)之间平坦;入射光波长在1550 nm时,TE01模式的涡旋光的非线性系数为1.37 W^(-1)·km^(-1).该结构的光子晶体光纤的涡旋光具有损耗小、色散平坦等特性,对光纤中传输涡旋光、将涡旋光应用于超连续谱等方面的研究具有重要意义.