1 中南民族大学电子信息工程学院，湖北 武汉 430074
2 中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室，湖北 武汉 430074
本文提出一种使用立方相位光栅测量涡旋光束高阶轨道角动量（Orbital Angular Momentum， OAM）模式的方法。将艾里光束特有的相位变化特性与光栅的结构函数结合，设计一种立方相位光栅，并将涡旋光束准直入射至立方相位光栅的不同入射点上以产生衍射图。数值仿真和实验结果表明，通过分析衍射图中的类厄米-高斯衍射图样可以较容易地测量入射光束的OAM模式。入射光束拓扑荷值的大小由衍射图中的亮条纹数决定，其正负值由亮条纹的分布走向决定。优化后的实验链路可简化实验操作，效果明显，可将检测的拓扑荷值最高可达到60。
光栅 轨道角动量 涡旋光束 空间光调制器 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1705003
1 智能无线通信湖北省重点实验室, 中南民族大学电子信息工程学院, 湖北 武汉 430074
2 南洋理工大学电气电子工程学院, 新加坡 新加坡 639798
3 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
在基于光声光谱技术的痕量气体检测系统中,光声池是决定系统性能的关键部件。针对传统柱形光声池受限于形状优化参数的问题,本文提出并设计了一种母线为双曲线的曲体束腰型光声池方案,该方案创新性地引入了母线离心率参数,实现了三维立体优化。本文基于有限元分析方法,利用COMSOL软件构建模型,分析母线离心率为7.14的光声池结构,得到了该结构在热黏性损耗作用下的前八阶声学模态值以及可视化振型。仿真结果表明,所设计的光声池的品质因数高达83.3;对光声池进行形状优化,发现光声池谐振腔长度对谐振频率敏感,母线短半轴长对声压幅值敏感。通过调节母线离心率可以有效地调节谐振频率且不影响声压幅值。光声池的幅频响应特性表明,较小的离心率易激发多谐振峰,在离心率为5时,激发的第一、第二谐振峰较强,它们的品质因数分别为75.9和128.9。本研究表明,此类曲体束腰型光声池具有优良的性能及较高的可设计度,对新型光声检测技术具备多场景适应能力,具有重要的理论和工程应用价值。
光谱学 光声光谱 痕量气体检测 有限元方法 光声池 声学模态值
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, National Engineering Laboratory for Next Generation Internet Access System, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Department of Electronics and Information Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 Yangtze Optics Electronics Co., Wuhan 430074, China
This Letter shows the Vernier effect based on two segments of PANDA polarization maintaining fiber (PMF), whose lengths are 28 and 23 cm, respectively. The two PMFs are spliced together, and the angle between the fast axes is set to 45°. This cascaded PMF is inserted in a Sagnac loop to form an interferometer that can generate the Vernier effect. The spectrum consists of finesse fringe and envelope and realizes simultaneous measurement of strain and temperature. The envelope can provide strain and temperature sensitivities of 58.0 pm/με and 1.05 nm/°C. The finesse fringe provides sensitivities of 5.9 pm/με and 1.36 nm/°C.
060.2370 Fiber optics sensors 060.2420 Fibers, polarization-maintaining 120.3180 Interferometry Chinese Optics Letters
2019, 17(8): 080601
1 中南民族大学电子信息工程学院智能无线通信湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
在阴影遮挡等非视距应用场景中,可见光通信系统的性能受限于严重的光功率衰减影响。基于仿生复眼的工作原理,设计了一种球面仿生复眼微透镜组和复合抛物面聚光器耦合的光学接收天线。利用TracePro软件分析球面仿生复眼的非成像特性,发现当探测面面积一定时,随着邻子眼光轴夹角减小,能量收集比率逐步提高,当邻子眼光轴夹角小于局部最优值时,能量收集比率达90%以上,接近最优。光轴夹角的局部最优值与探测器面积呈正相关。复眼的大视场特性随邻子眼光轴夹角的增大而逐步丧失,最终趋近于单透镜特性。对于可见光通信非视距链路的应用,可获得天线增益达56.45,视场角大于90°。利用MATLAB对室内信道进行数值分析,证明了仿生复眼多级耦合光学天线在阴影遮挡严重的场景下依旧能保持较高的馈入光功率,与普通的单透镜天线相比,平均功率提高了20 dBm,表明所设计的光学天线具有大视场和高增益的特性,可有效提高室内可见光通信系统的抗阴影遮挡性能。
探测器 可见光通信 光学天线 耦合 复眼透镜
