摘要：提出并实现了一种基于色散调谐主动锁模光纤激光器技术的多普勒频移测量方法,该方法利用大色散谐振腔主动锁模激光器的输出波长与调制频率呈线性这一特性,通过测量锁模激光器输出波长来标定输入系统的微波频率,进而获得多普勒频移.通过模拟仿真,分析了激光器腔长、色散量以及锁模阶数等参量对系统频率测量特性的影响,在理论指导下,针对不同应用场景设计了分别基于长光纤及线性啁啾布拉格光纤光栅的大色散谐振腔结构,实现了载波中心频率分别为12.2 MHz、265 MHz、682 MHz和1.1187 GHz情况下的频率偏移测量.所提出的测量方法具有结构简单、设计灵活的优点,在多普勒频移测量方面具有应用价值.

摘要：提出并设计了一种基于正交光相干接收的光载波上下边带信号分离技术,可用在布里渊散射分布式光纤传感系统中,实现对斯托克斯光和反斯托克斯光的无损分离。该技术利用正交光相干接收技术,保留了光场的相位信息,使光载波的上下边带在不同的输出端口处于相干叠加或相干抵消状态,从而实现上下边带的分离。结果表明,该技术可使光载波的上下边带分别从两个端口输出,且输出与输入信号功率线性相关,具有很好的线性度。分离之后的上边带光信号和下边带光信号之间的串扰小于-20 d B。与常用的光学滤波器方法相比,该技术无温度敏感器件,具有很好的稳定性和可靠性。

摘要：粒子群优化算法具有良好的全局寻优能力,但也存在容易陷入局部极值、后期收敛速度慢、收敛精度低等问题。为此,首先优化了传统粒子群算法,将其简化并引入随机扰动,赋予粒子跳出局部极值的能力,提高算法的全局寻优性能。然后结合贪心算法并引入梯度下降法作为算法自动切换的判据,从而构造一种针对光子器件逆向设计的混合算法。相较于传统粒子群算法,该混合算法具有更优的全局寻优能力,并且提高了收敛速度和收敛精度,具备更高的设计效率。利用该混合算法逆向设计了一种1∶1分光器,在120 nm带宽内,输出端插入损耗介于0.125 dB~0.197 dB,并具有可制造的鲁棒性。

摘要：提出了一种多焦点人工晶体的设计方法,即将达曼波带片作为光学部刻入单焦点人工晶体表面。达曼波带片由一系列的同心圆环构成,是将达曼光栅的位相调制思想引入传统波带片而形成的一种实用光学元件。经过对衍射级次的调制,它能在聚焦透镜后方光场处产生一系列的轴向焦斑分布。通过结合不同数值孔径的聚焦透镜,焦斑的强度分布也会有一定比例的变化。通过理论模拟和实验验证,为多焦点人工晶体的制作提供了一种有效的设计方法。该多焦点人工晶体拥有五个焦点,能够同时提升白内障患者在不同距离视物时的视力,并为他们提供更加清晰细致的成像效果。

摘要：研究了少模光参量放大器(FMOPA)的串扰特性,详细描述了发生在少模光纤模式内和模式间的四波混频及其相位匹配条件。给出了少模光纤中与时间无关的非线性薛定谔传输方程,利用数值求解方法描述了FMOPA的模间串扰,并推导出相应的半解析解。首先,设计了一种新的光纤结构,能在C波段(1530~1565 nm)以20 nm带宽传输五个模式。然后,用COMSOL仿真软件获得不同模式的模场分布,并用Matlab软件计算了这些模式间的传播常数与非线性系数。最后,通过合理调整每个模式的传输功率,在150 m长的光纤上使不同模式间的最大差分增益减小到0.7 dB。实验结果表明,半解析解与数值求解方法得到的串扰结果一致性较高。

摘要：中红外-近红外频谱转换是实现诸多中红外波段应用的重要技术,转换效率和调谐范围通常由于泵浦-信号频率失谐量大而受限。提出一种新型As2Se3硫系光波导,通过色散调控对波导结构进行优化设计,使光波导在2μm波长附近具有正常群速度色散及负的四阶色散,达到泵浦-信号频率失谐量大的四波混频过程的相位匹配。研究了该波导的中红外-近红外频谱转换性能。结果表明,当泵浦光波长位于靠近零色散点的正常色散波长区时,可以实现宽范围可调谐的高效率频谱转换。通过调节泵浦光波长在(1955±30)nm范围内变化,实现了2.7~6.2μm中红外光波的频谱转换及参量放大,可调谐范围达到3.5μm。该波导有望应用于宽可调谐中红外激光产生及中红外信号的高灵敏度探测。

摘要：设计并搭建了一种基于相干检测和瑞利散射的光源频率稳定性测量系统,以实现对光源微秒量级瞬时微小频偏的测量。基于该测量系统对布里渊分布式传感系统中光源频率波动所导致的性能劣化进行了研究。研究表明频率波动较大的激光源会造成测量得到的布里渊增益谱展宽,并逐渐偏离洛伦兹谱型,导致布里渊频率测量的误差较大,最终将传感距离限制在15km之内。而频率波动较小的激光源可以使系统的传感距离达到50km。

摘要：突破瑞利衍射极限,实现纯光学的远场超衍射极限聚焦和成像在科学和工程的各个领域都有重要意义.现有光学超分辨技术都存在一些固有的限制因素,如工作距离短、适用领域窄、不利于集成等问题.平面超透镜由于理论上的创新、设计灵活、效率高、方便集成等优势,成为实现超衍射极限的有效途径.本文综述了平面超透镜的物理原理及其在超衍射极限聚焦和成像方面近年来的研究进展,并讨论了该领域面临的问题和未来的研究重点和方向.

摘要：超表面是一种厚度在亚波长或波长量级的人工层状材料。可通过调控超表面单元结构上的大小、形状、转角、位移量等自由度,实现对电磁波频率、振幅、相位、偏振等特性的灵活有效调控。超表面具有超薄、宽带、低损耗、易加工、灵活设计,功能强大等特点。文中综述了具有单维度、双维度、多维度光场调控功能的超表面及其在外部激励作用下具有主动可调特性超表面的发展历程,并特别介绍了这些超表面用于信息加密防伪领域的实现方式与优势特点。相比于传统的信息加密防伪技术,超表面信息加密防伪术具有亚波长像素,精密控制,安全系数高等特点,展现了全新视角,拥有广阔的发展前景。

摘要：与传统体材料光学透镜相比,平面衍射透镜具有加工制备容易、体积轻薄、便于集成等显著优势。同时,基于衍射效应的光学聚焦机制也为实现灵活的光场调控提供了便利。近年来,在光学超振荡理论的指引下,基于平面透镜的远场超衍射极限光场调控及其应用得到人们的广泛关注。超临界透镜在实现超衍射极限聚焦的同时能有效控制聚焦旁瓣和焦深,成为平面超衍射透镜的重要研究方向之一。本文总结了平面超临界透镜近年来的研究进展,简要概述了超临界透镜的原理和设计方法,对构建超临界透镜的几种光场调控类型及其应用进行了介绍,最后对该领域的未来发展作了展望。