作者单位
摘要
1 汕头大学 理学院,广东 汕头 515063
2 湖南大学 物理与微电子科学学院,湖南 长沙 410082
通常用混合阶庞加莱球的方法描述任意矢量涡旋光束,该方法可以使其偏振与相位演化的物理过程变得更加直观。目前,人们常用空间光调制器、超表面与螺旋相位板的组合、激光谐振腔等来产生矢量涡旋光束。然而,这些方法所产生的光束通常只限于特定的偏振态,且具有低损伤阈值、低转换效率和大结构尺寸等缺点,并且这些方法通常只能实现同一混合阶庞加莱球上的适量涡旋光束的产生与切换。本文提出了一种利用电控可调液晶q板和波片通过纯电控手段来实现两个不同阶混合阶庞加莱球上任意矢量涡旋光束的随意产生与切换。通过理论和实验对其结果进行验证,与预期仿真结果基本保持一致。此方法具有良好的电可控性、集成性好、转换效率高等优点,并且可以为结构化光束的应用提供基本的光学系统支持。
混合阶庞加莱球 矢量涡旋光束 液晶结构化光取向器件 mixed-order Poincaré sphere vector vortex beam liquid crystal photopatterned technology 
液晶与显示
2023, 38(1): 24
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education and Hunan Provincial Key Laboratory of Low-Dimensional Structural Physics and Devices, School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China
2 Shenzhen Lubon Technology Co., Ltd., Shenzhen 518000, China
More durable (with high impact force), lighter, and more compact flexible azo dye micropolarizers are attractive candidates for low-cost, simple polarization imaging systems. The liquid crystal polymer (LCP), as an emerging material developed by photo-alignment technology, is a potential material for organizing the long-range ordered structure of azo dyes. However, little research has been done on LCP aligned azo dyes. This paper points out and solves a key problem that restricts the fabrication of high-precision arrays in guest (azo dye)-host (LCP) systems: the doping of dyes leads to disorder of the LCP during curing. After solving the problem, the relationship between the thickness of the LCP and the extinction ratio of the polarizing film was investigated, which effectively improved the extinction ratio. Alignment of azo dye molecules in the range of 2 µm (0°–180°) and arrays of micropolarizers (0°, 45°, 90°, -45°) with 8 µm × 8 µm pixel pitch was achieved by laser direct writing technology. The bending cycle test demonstrates the mechanical stability of the ultrathin flexible polarizer. The flexible patterned polarizer with robust chemical and mechanical stabilities provides a flexible way to capture the polarization of the light and highly integrated advanced flexible optoelectronic devices.
micropolarizer polarimetric imaging polarimetry azo dye polarization-sensitive devices 
Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031301
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education & Hunan Provincial Key Laboratory of Low-Dimensional Structural Physics and Devices, School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China
Optical edge detection, a part of image processing, plays an important role in extracting image information used in optical analog computation. In this Letter, we raise a new way to realize optical edge detection. This design is based on two liquid crystal polarization gratings with a period of 2.2 mm, which function as a spatial differentiator. We experimentally demonstrate broadband optical detection and real-time adjustable resolution. The proposed method takes advantage of the convenience to use, simple fabrication process, and real-time tunable resolution. It may guide more significant applications in the optical field and other practical scenarios like machine vision in computers.
liquid crystal polarization gratings optical edge detection 
Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 093501
作者单位
摘要
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
基于平面波角谱理论研究了利用轨道角动量操控光子自旋霍尔效应中的非对称分裂。以光束在空气玻璃界面反射为例,建立了描述涡旋光束的光子自旋霍尔效应的传输模型,发现左旋和右旋圆偏振分量的横向位移是关于入射面不对称的,其中两个自旋分量位移的大小和方向是由涡旋光束的拓扑荷数所决定。轨道角动量诱导的非对称分裂可以看成是两自旋分量相对于入射面的整体偏移,这个轨道偏移本质上可以看成是线偏振涡旋光束的伊姆伯特费多罗夫(Imbert-Fedorov)效应。这些现象的物理机制归结于界面处的自旋轨道相互作用和轨道轨道转换,且与高斯光束所对应的对称分裂略有不同。研究结果表明轨道角动量为操控光子自旋霍尔效应提供了一个可选择的自由度。
光电子学 光子自旋霍尔效应 自旋相关分裂 轨道角动量 
光学学报
2013, 33(11): 1126002
作者单位
摘要
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
从经典电动力学出发,研究了由折射率梯度导致的反转光自旋霍尔效应。通过分析光从光疏介质入射到光密介质和从光密介质入射到光疏介质两种情况,揭示了光自旋霍尔效应中的横移与偏振态、折射率梯度以及入射角等因素的定性关系。当入射角一定时,光从光疏介质入射到光密介质时的水平偏振横移绝对值大于垂直偏振横移,而从光密介质入射到光疏介质的情况正好与之相反,并且传输场的横移方向取决于折射率梯度方向,增大入射角能明显增强光自旋霍尔效应,对某一特定的线偏振光束,其左、右旋圆偏振光分量的横移等值反向。这些研究结果为调控光自旋霍尔效应提供了有效途径。
物理光学 光自旋霍尔效应 横移 折射率梯度 角动量 
光学学报
2012, 32(8): 0826001
作者单位
摘要
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
从理论上和实验上研究了转换反射中光自旋霍尔效应的自旋堆积方向的方法,建立了描述光束在空气棱镜界面反射的自旋堆积模型,揭示了横移与光束入射偏振角的定性关系。研究发现,当入射角小于布儒斯特角时,随着入射偏振角的逐渐增大,自旋堆积的方向发生反转。而当入射角大于布儒斯特角时,自旋堆积的方向不再随入射偏振角的变化而反转。结果表明,在光束入射角为确定值且小于布儒斯特角的情况下,可以通过调控光束的入射偏振角转换自旋堆积的方向。转换自旋堆积方向的研究为有效调控光自旋霍尔效应提供了新的途径。
物理光学 光自旋霍尔效应 自旋堆积 弱测量 自旋角动量 
光学学报
2012, 32(7): 0726003
作者单位
摘要
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
报道了石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤孤子激光器。采用环形腔结构,在抽运功率为370.4 mW时,产生了重复率为3.16 MHz,脉宽约为1.32 ps,平均输出功率为1.07 mW的锁模脉冲,其单脉冲能量为0.338 nJ,并观察到激光中心波长在1556.72~1558.76 nm之间可调。基于Ginzburg-Landau方程进行了数值模拟,得到的结果和实验一致。
激光器 光纤激光器 石墨烯 被动锁模 可调谐 
中国激光
2012, 39(6): 0602003
作者单位
摘要
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
激光带宽有利于抑制光束的小尺度自聚焦效应,从而突破非线性效应的限制提高高能固体激光器的输出功率。研究表明,带宽抑制小尺度自聚焦效应的程度与带宽和脉宽之比密切相关,相同脉宽条件下带宽越大对空间小尺度自聚焦的抑制作用越明显,而带宽一定时随着脉冲宽度的增大,带宽的抑制作用则逐渐变弱。在实际的钕玻璃激光放大系统中,由有限的增益带宽以及增益窄化等因素所限制的带宽量,决定了在这类固体激光系统中需要脉冲宽度短至皮秒量级才能有效利用激光带宽抑制小尺度自聚焦效应,而对于长至数十皮秒,甚至纳秒量级的长脉冲而言,如此有限的带宽量对小尺度自聚焦的抑制几乎不起作用。
激光带宽 小尺度自聚焦 啁啾脉冲 B积分 
光学学报
2012, 32(5): 0519001
作者单位
摘要
1 湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
2 湖南大学电气与信息工程学院, 湖南 长沙 410082
研究含负折射介质的不对称反向定向耦合器中的时空调制不稳定性(MI),探讨了输入功率、前向波和后向波功率比和通道间的耦合系数等对时空MI的影响。结果表明:在这种新型耦合器中只有当横向波数超过一定阈值时才会产生MI,增加输入功率或减少前向波和后向波的功率比都会扩大MI增益谱的范围并最终使MI区域重合,而降低耦合器通道间的耦合系数可减少MI的增益峰值但拓宽增益谱的范围。负折射介质的电磁参数可调谐特性为实现MI的主动调控和孤子的形成提供了新的方法和手段。
非线性光学 时空调制不稳定性 反向定向耦合器 负折射介质 孤子 
光学学报
2012, 32(4): 0419001
作者单位
摘要
1 长沙学院 电子与通信工程系, 长沙 410003
2 湖南大学 计算机与通信学院, 长沙 410012
3 上海交通大学 物理系, 上海 200240
提出了一种新颖的宽频带钕玻璃激光三倍频技术——组合激光工作模式(宽带激光与窄带激光混频)方案。数值模拟研究表明: 利用窄线宽钕玻璃激光脉冲,可以缓解宽频带激光谐波转换过程中群速度失配对转换效率的影响,从而提高宽带钕玻璃激光的转换效率;并且该方案可以与目前使用成熟的双和频晶体方案结合,从而能支持目前钕玻璃激光装置能达到的最大带宽约5 nm的高效三倍频(理论上效率达约80%)。
三次谐波转换 钕玻璃激光 组合激光模式 群速度失配 third-harmonic generation Nd: glass laser combination of lasers group-velocity mismatching 
强激光与粒子束
2011, 23(12): 3400

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