1 山东交通学院 理学院, 山东 济南 250357
2 南京航空航天大学 物理学院, 江苏 南京 211106
基于分数Talbot效应,利用纯位相光栅设计了一种二维棋盘格状阵列照明器。利用菲涅尔衍射理论分析了平面光波照射下纯位相光栅衍射光场,得到位相调制为(0,π/2)的二阶纯位相光栅可以实现压缩比为2的棋盘格状阵列照明。利用二元光学器件制作技术,在光学玻璃基底上制作了位相光栅。在扩束激光光束照射下,在分数Talbot距离处获得了效率为83.2%的棋盘格状明暗相间光斑阵列。实验结果很好地验证了理论分析结论。研究结果对于光互连、光通信、光电混合处理领域中阵列微光束生成和应用都具有较高的理论和实用价值。
衍射 光栅 Talbot效应 Talbot阵列照明器 diffraction grating Talbot effect Talbot array illuminator
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室，南京航空航天大学航天学院，江苏 南京 211106
2 南京航空航天大学物理学院，江苏 南京 211106
3 南京医科大学江苏省口腔疾病研究重点实验室，南京医科大学附属口腔医院儿童口腔预防科，江苏 南京 211106
本文提出了一种基于谱域偏振敏感光学相干层析(SD-PSOCT)成像系统的局域偏振属性提取算法，并将其用于生物组织烧伤深度的定量测量。该SD-PSOCT系统采用全单模光纤器件，使用光纤型偏振控制器实现单偏振态入射样品，利用线性波数光谱仪实现偏振敏感探测，基于逐层迭代算法恢复局域偏振属性信息。测量了四分之一波片的相位延迟和光轴方位角，重建了不同程度烧伤牛腱组织的OCT强度图像、累积相位延迟层析图像、累积光轴方位角层析图像、局域相位延迟层析图像和局域光轴方位角层析图像。基于局域相位延迟层析图像定量测量了不同程度烧伤牛腱组织的烧伤深度，验证了该系统用于定量测量生物组织烧伤深度的可行性和临床应用潜力。
医用光学 偏振敏感探测 光学相干层析成像 局域偏振属性提取 烧伤深度测量 中国激光
2022, 49(24): 2407203
1 南京航空航天大学 理学院 应用物理系, 南京 211106
2 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 南京 211106
为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。 此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。
物理光学 偏振 矢量场 斯托克斯参量 液晶可变延迟器 q波片 physics optics polarization vectorial field Stokes parameters liquid crystal variable retarders q wave-plate
1 南京航空航天大学 理学院, 南京 211106
2 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 南京 210016
为了实现电介质超表面的聚焦功能和对光场相位的调控, 采用几何相位调制原理设计微元结构及空间分布, 以SiO2为基底、亚波长TiO2椭圆柱的六边形晶胞为基本结构, 设计了一种相位突变呈抛物线梯度分布的聚焦超表面, 适用于480nm~580nm波段。基于此结构进行了理论分析和实验验证, 发现该结构对线偏振光聚焦, 其归一化后的半峰全宽约为428nm, 而对矢量光聚焦约为258nm, 获得了更出色的聚焦效果。研究了3阶和4阶Ince-Gaussian矢量光场通过该超表面后的聚焦特性, 得到了聚焦场能保持入射矢量光场的基本空间结构, 但中心结构信息会有损失的结果, 即Ince-Gaussian矢量涡旋光场由于涡旋相位的存在, 聚焦后会呈现破缺的空间结构。结果表明, 超表面结构和入射光场矢量结构之间的匹配程度是影响聚焦特性的重要因素。该研究为理解复杂矢量光场的超表面聚焦机理提供了参考。
衍射 超表面 几何相位 矢量光场 涡旋相位 diffraction metasurface geometric phase vector optical field Ince-Gaussian Ince-Gaussian vortex phase
1 南京航空航天大学 理学院 应用物理系, 南京 211106
2 南京航空航天大学 航天学院 航天光电信息系, 南京 211106
为了获得Ince-Gasussian矢量光场束腰位置对紧聚焦特性的影响规律, 采用正交偏振的奇偶模式叠加理论和Richards-Wolf矢量衍射积分理论, 对不同束腰位置的Ince-Gaussian矢量光场紧聚焦特性进行了研究。结果表明, 在高数值孔径聚焦条件下, 入射Ince-Gaussian矢量场的束腰距离透镜位置zi在一定瑞利长度zR范围内(zi<0.5zR)改变时, 其聚焦场的横向场结构即光强与偏振态分布, 依然可以保持稳定; 通过聚焦场相位结构分析, 给出了在束腰距离透镜位置zi超过一定瑞利长度zR范围(zi>0.5zR)时, 影响横向场结构不稳定的原因; 聚焦场纵向偏振分量作为聚焦场的一个自由度, 被证明可以用来构建更加丰富的矢量结构光场。此研究结果对复杂结构矢量光场在光学微操控与光信息存储方面的研究有重要参考价值。
物理光学 偏振 矢量光场 紧聚焦 Ince-Gaussian模式 physical optics polarization tightly focusing vector optical field Ince-Gaussian mode
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 210016
2 南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 211106
当前墨迹伪造造成的经济损失逐年增加,基于此,提出一种基于扫频光学相干层析(SSOCT)的墨迹鉴别方法。使用自主搭建的SSOCT成像系统采集墨迹样品背向反射光强随深度下降的数据,通过数据拟合获得墨迹层的衰减系数,用以区分同种颜色不同品牌墨水在白纸上书写的墨迹。实验测得百乐牌墨迹衰减系数范围为0.1333~0.1434,得力牌墨迹衰减系数范围为0.1501~0.1695,英雄牌墨迹衰减系数范围为0.1748~0.1892。重建了使用三种墨水书写的“OCT”字母的X-Y横截面图像,实现了墨迹的鉴别与区分,验证了方法的可行性。
测量 墨迹鉴别 扫频光学相干层析 衰减系数 阈值处理 中国激光
2020, 47(11): 1104007
南京航空航天大学 理学院 应用物理系, 南京 211106
为了研究调控矢量激光场在表面处理中的应用, 基于Nd∶YAG脉冲调Q激光器, 搭建了矢量调控模块, 采用选取钛合金和单晶硅进行激光烧蚀打孔实验的方法, 对柱对称矢量激光的脉冲次数、光束的偏振态和拓扑荷数对激光表面处理的影响进行了系统研究。结果表明, 激光脉冲次数对孔的影响主要集中在孔深和孔径, 光束偏振态主要影响孔的圆度和光洁度, 拓扑荷数则影响孔底和孔周的光洁度。调控矢量激光作为一种特殊激光, 有望在优良材料加工和处理领域获得广泛应用。
激光技术 矢量光场 激光加工 表面处理 laser technique vectorial light field laser processing surface treatment
1 南京航空航天大学理学院应用物理系, 江苏 南京 211106
2 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 211106
提出了一种基于双缺陷一维光子晶体的非线性激光限幅方法。研究了光子晶体透射谱中心波长随双缺陷层折射率变化的规律,设计了适用于532 nm与1064 nm波长的非线性光子晶体激光限幅结构,实现了弱光的高透射和强光的高阻断效果。所设计的激光限幅结构为(AB)6CAC(AB)6双缺陷一维光子晶体,适用于532 nm的光子晶体结构中的三种介质A、B和C分别为金刚石、SrF2和CS3-68玻璃,对弱光的透过率为86.4%,对强光的透过率为0.02%;适用于1064 nm的光子晶体结构中的三种介质A、B和C分别为金刚石、CeF3和CdTe,对弱光的透过率为79.8%,对强光的透过率为0.3%。
非线性光学 光子晶体 缺陷层 激光限幅
南京航空航天大学理学院应用物理系, 江苏 南京 211106
复杂空间结构矢量光场是当前光场调控领域的重要研究内容。作为一类基于椭圆坐标系的本征激光场,Ince-Gaussian(IG)光场比Laguerre-Gaussian和Hermite-Gaussian两类本征光场具有更丰富的空间自由度,是构建复杂空间结构矢量光场的基本光场之一。基于正交偏振IG偶模和奇模的空间叠加理论,通过空间光调制器分离调控偶模和奇模光场,系统地研究了不同阶数下正交偏振IG模式叠加生成的不同空间结构的IG矢量光场。对获取的矢量光场进行分析,并与理论模拟的结果进行对比,验证了并联分离调控产生IG矢量光场的可行性。
物理光学 矢量光场 偏振 Ince-Gaussian模式 空间光调制器
