山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255049
以经过圆形孔径截断的 Bessel涡旋光束和Bessel-Gauss涡旋光束为例,数值模拟了近似无衍射涡旋光束在湍流大气中传输时引起的光束扩展和畸变光场中相位奇点的变化。仿真结果表明,与Bessel涡旋光束相比,Bessel-Gauss涡旋光束由大气湍流引起的束宽扩展较小,且在一定条件下其相位奇点代数和与入射涡旋光束的拓扑荷数保持一致;在远距离传输时,Bessel-Gauss涡旋光束相位奇点代数和的起伏偏差远小于Bessel涡旋光束。 Bessel-Gauss涡旋光束在自由空间光通信中作为信息载体具有较大的优势。
大气光学 无衍射涡旋光束 数值模拟 光束扩展 相位奇点
Author Affiliations
Abstract
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China
A passively Q-switched erbium-doped fiber (EDF) laser is proposed and demonstrated utilizing a zirconium disulfide (ZrS2)-based saturable absorber (SA). ZrS2 nanosheets are prepared, whose modulation depth, saturation intensity, and nonsaturable absorbance are measured to be 14.7%, 0.34 MW/cm2, and 17.4%, respectively. Then, a Q-switched EDF laser is implemented by the ZrS2-SA. The pulse repetition rate varies from 40.65 to 87.1 kHz when the pump power changes from 55 to 345 mW. The shortest pulse width is 1.49 μs with pulse energy of 33.5 nJ. As far as we know, this is the shortest pulse width obtained by a ZrS2-SA so far.
060.2410 Fibers, erbium 060.3510 Lasers, fiber 160.4330 Nonlinear optical materials 320.7090 Ultrafast lasers Chinese Optics Letters
2019, 17(8): 080603
1 山东理工大学理学院， 山东 淄博 255049
2 山东师范大学物理与电子科学学院， 山东 济南 250014
数值模拟了拉盖尔-高斯涡旋光束在湍流大气中传输时的光强分布和光学涡旋的漂移。由模拟结果可知，当涡旋光束在湍流大气中传输时，光强分布由最初的环形结构变为平顶结构，最终在远场演化为高斯分布；光强廓线的演变过程与传输距离、湍流强度、湍流外尺度、涡旋光束拓扑荷数、束腰宽度以及光波长有关，与湍流内尺度无关。光学涡旋在接收面的不同位置处出现的频次满足高斯分布；随着传输距离的增加、湍流的增强或涡旋光束拓扑荷数的增加，光学涡旋的漂移范围增大且在不同位置处出现的频次偏离高斯分布；适当选择涡旋光束的束腰宽度会减小光学涡旋的漂移。
物理光学 大气光学 光强分布 光学涡旋漂移 数值模拟 涡旋光束 光学学报
2016, 36(10): 1026015
为了获得窄线宽、高功率、长波长(相对于1030nm~1080nm)的1120nm光纤激光器，采用普通单模掺镱光纤和一对光纤布喇格光栅构建了该光纤激光器的谐振腔，为保证抽运光的完全吸收和避免非线性效应，对有源光纤的最佳长度进行了理论分析和实验验证。结果表明，激光器的阈值抽运功率为40mW、注入抽运功率为265mW时，激光器输出信号光功率35mW，光光转换效率为13.2%,激光器中心波长为1120.9nm，输出激光的谱线宽度为0.03nm。这种激光器的获得是因为采用了高反射率耦合输出光纤布喇格光栅、短谐振腔结构和低功率运转状态。该激光器可作为种子光注入光纤放大器。
激光器 1120nm光纤激光器 掺镱光纤激光器 窄线宽 光纤布喇格光栅 lasers 1120nm fiber laser ytterbium-doped fiber laser narrow linewidth fiber Bragg grating
基于主振荡功率放大器, 采用1120 nm光纤激光器作为种子激光, 将其注入20 m大模场面积单模双包层掺Yb光纤放大器, 并用976 nm半导体激光器泵浦实现了1 120 nm信号光输出.实验中将注入种子激光功率预设为10 mW, 当半导体激光器泵浦功率增大至1.5 W时, 放大器系统开始输出1 120 nm信号光.当泵浦功率低于3.4 W时, 信号光功率随泵浦功率缓慢增长, 系统斜率效率较低; 而当泵浦功率高于3.4 W时, 信号光功率随泵浦功率线性增长, 斜率效率明显增大, 达到48.5%.限于最大注入泵浦功率为6.8 W, 放大器输出最高1 120 nm信号光功率为1.97 W, 总的光-光转化效率为29%.输出信号光中心波长为1 120.89 nm, 线宽为0.02 nm, 极好地保持了种子激光的特性.结合实验情况, 利用双包层光纤放大器的稳态理论模型, 采用有限差分方法模拟了放大器输出信号光功率随泵浦光功率的变化曲线, 结果显示理论模拟所得变化趋势与实验结果吻合良好, 系统将在泵浦功率达到200 W左右时达到饱和状态, 说明目前光纤放大器系统具有很大的功率提升空间.
光纤放大器 掺Yb3+光纤 主振荡功率放大器 稳态理论模型 1120 nm激光 窄线宽 Fiber amplifier Ytterbium-doped fiber Maser oscillator power amplifier Steady-state-model 1120 nm laser Narrow linewidth
光具有由偏振性决定的自旋角动量(SAM)和由光场空间分布决定的轨道角动量(OAM)两种不同的物理性质。重点对光的自旋和轨道角动量在光束生成和变换性质、存在形式和描述方法、力学效应、空间相干性和时间相干性、角向多普勒频移效应及参量转换与量子纠缠等方面进行对比，探索它们的现象学差别，以期更好地理解光的本性，为该领域的研究提供启发和拓展思路。总结和分析了轨道角动量的最新研究成果，并展望了该领域的最新研究动态。
物理光学 奇点光学 测量 角动量 光学涡旋 光学微操纵 量子纠缠 激光与光电子学进展
2014, 51(10): 100004
对工作于1 064 nm波段的45°倾斜光纤光栅的偏振依赖损耗特性与工作机理进行了分析.利用紫外曝光法, 将周期为1 070 nm的常规相位模板旋转33°后, 在光敏光纤上写制了45°倾斜光纤光栅, 写制的光栅栅区长度为12 mm, 在1 040~1 085 nm范围内偏振依赖损耗值为7 dB左右.影响其偏振依赖损耗值的主要原因为相位模板的周期不是最佳值和栅区长度不够.利用写制的45°倾斜光纤光栅作为起偏器件, 实现了线偏振输出的掺镱光纤激光器, 其激光消光比高于30 dB, 输出波长为1 065.4 nm, 3 dB线宽为0.08 nm, 最高输出功率8.7 mW, 可长时间保持高偏振度稳定工作.
光纤光学 光纤激光器 偏振依赖损耗 倾斜光纤光栅 相位模板 偏振 消光比 Fiber optics Fiber laser Polarization dependent loss Tilted fiber grating Phase mask polarization Polarization extinction ratio
天津理工大学 材料物理研究所, 光电器件与显示材料教育部重点实验室, 天津300384
采用微波水热法一步合成了核壳结构的CdSe/CdS纳米晶, 讨论了巯基丙酸中S2-的释放过程对纳米晶生长的影响。XRD和Raman光谱结果表明, 140 ℃合成温度下获得了CdSe/CdS核壳结构的纳米晶。FTIR光谱结果表明, 巯基丙酸随时间的分解有助于CdS壳层的形成。PL光谱呈现出CdSe纳米晶的带间发射和缺陷发射, 随着核壳结构的形成, CdSe纳米晶的表面缺陷被抑制, 相关的荧光发射减弱。
微波水热法 核壳纳米晶 生长机理 发光光谱 microwave-hydrothermal method core-shell nanocrystals growth mechanism emission spectrum.
研究分析了45°倾斜光纤光栅的工作机理。利用紫外曝光法，将周期为1070 nm 的相位模板旋转一定角度后，在光敏光纤上成功写制了45°倾斜光纤光栅，通过拼接写制技术，写制的光栅栅区长度为24 mm。对写制的45°倾斜光纤光栅的偏振依赖损耗特性进行了研究，在1064 nm 处偏振依赖损耗值为11.8 dB,在1050~1100 nm 范围内的偏振依赖损耗值保持在9 dB 以上。导致其偏振依赖损耗值偏低的主要原因为相位模板的周期不匹配以及光栅栅区长度不够。经过优化后该器件可作为光纤起偏器件使用。
光纤光学 45°倾斜光纤光栅 偏振依赖损耗 相位模板 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 030604
为了提高微柱阵列与透镜导管耦合系统的光斑整形效果, 设计了一种横截面是椭圆、且椭圆离心率随位置变化的不规则导管设计方案。在导管的前端面, 椭圆长轴在水平方向, 以与激光二极管阵列的发光面形状相匹配; 在导管后端面, 椭圆长轴逐渐过渡到竖直方向。利用3维光线追迹方法进行仿真计算, 可知该不规则导管可以得到圆对称性较好的光斑整形效果, 微柱阵列和该导管的能量传输效率分别为90.84%和91.98%, 对应于整个耦合系统的能量传输效率为83.55%。结果表明, 该不规则导管在光斑整形效果和能量传输效率方面与普通导管相比具有一定优势。
激光技术 不规则导管 光线3维追迹 光斑整形 laser technique irregular duct 3-D ray-tracing facular shaping
