上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室, 特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
提出了一种在环形芯光纤中激发高阶涡旋光模式的方法,通过控制锥形微透镜单模光纤与环形芯光纤之间的倾斜角度和错位距离,实现了高阶涡旋光模式的激发。由数值模拟与实验测试结果可知,倾斜角度和错位距离分别约为8°和2 μm时,高质量的二阶涡旋光模式被激发。此外,由于锥形微透镜光纤具有聚焦光束的特性,其倾斜错位激发可以提高光的耦合效率,该方法与使用普通单模光纤的错位激发法相比,光的耦合效率提高13%左右。激发出的高阶涡旋光模式在高分辨率显微镜、光学微观操纵和光学传感等应用领域中具有巨大的应用潜力。
光纤光学 涡旋光 锥形微透镜单模光纤 环形芯光纤 轨道角动量
上海大学 通信与信息工程学院，特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海 200072
将光学涡旋与计算全息技术相结合，提出一种高质量光学涡旋阵列的产生方法.从理论上研究了光学涡旋阵列的形成和分布特征，并模拟仿真产生涡旋光束阵列.基于面向目标的共轭对称延拓傅里叶计算全息方法编码生成光学涡旋阵列的全息图，利用单个反射式空间光调制器光电再现了与理论一致的光学涡旋阵列，并通过马赫-增德尔干涉法对生成的光学涡旋阵列进行验证.产生的高质量光学涡旋阵列提供了更复杂的结构分布和更多的可控参量，且实验光路易实现.研究结果在光学微操控、光通信等领域具有潜在应用价值.
物理光学 光学涡旋 空间光调制器 光学涡旋阵列 拓扑电荷 计算全息图 马赫-增德尔干涉 Physical optics Optical vortex Spatial light modulator Optical vortex array Topological charge Computer-generated hologram Mach–Zehnder interference
上海大学 通信与信息工程学院，特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海 200072
基于数字全息显微层析技术，采用横向干涉系统，旋转被测的扭转保偏光纤，获得光纤180°视角下各个角度的全息图并由CCD记录, 通过图像处理与再现算法提取物光波的相位分布信息.利用滤波反投影还原出光纤各个断面的二维折射率分布，并由此构建扭转保偏光纤的三维折射率分布，揭示扭转保偏光纤内部的三维信息.测量结果显示，扭转保偏光纤的应力柱随着光纤同时扭转，但包层、应力柱和纤芯的折射率并不改变.采用边缘检测提取了光纤不同断面应力柱的位置，并计算了扭转保偏光纤的扭转角度.
数字全息 三维折射率 扭转保偏光纤 三维结构 滤波反投影 横向干涉系统 Digital holography 3D refractive index Spun polarization-maintaining optical fiber 3D inner structure Filtered back-projection algorithm Transverse interference system Edge detection algorithm
1 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
结合传统的双随机相位编码和非线性光学技术的优点，提出一种基于光折变晶体自相位调制原理的非线性光学图像加密技术，并分析了其稳健性和安全性。该技术通过两个统计独立的随机相位板和两次非线性传播把明文图像加密成平稳的复随机白噪声。解密是加密的逆过程，既可以用光学的方法实现，也可以用非线性数字全息的方法实现。数值模拟结果证明，该加密系统在受加性噪声和乘性噪声影响的情况下，具有良好的稳健性，与传统的线性加密技术相比，该技术可以有效抵御选择明文和已知明文攻击。
傅里叶光学 非线性加密 非线性相位恢复 双随机相位编码
1 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200072
2 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
利用拉盖尔高斯涡旋光束的共轴叠加，研究2×2光环晶格阵列的产生方法。从理论上分析了光环晶格阵列的形成与分布特征，并利用数值计算得出了光环晶格阵列。通过共轭对称延拓傅里叶计算全息生成了光环晶格阵列的全息图，基于反射式空间光调制器的光电实验产生了与理论一致的光环晶格阵列。光环晶格阵列具有更多的控制参数和更复杂的光束分布特征，为光束的原子操控研究提供了一定的理论和实验依据。
物理光学 光环晶格 计算全息图 涡旋光束 拓扑电荷
上海大学 特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海 200072
提出了一种新的三维物体计算全息图的合成方法.在三维傅里叶旋转抛物面获取频谱理论的基础上，利用圆形扫描获得少量投影，采用多个半圆提取方式获取三维物体的频谱信息并采用共轭对称延拓计算全息编码得到计算全息图.传统方法中，在每幅投影上仅提取一个圆形的频谱信息.在同等投影数量的情况下，通过半圆方式在每幅投影上提取多于一个圆形信息的方法获得频谱信息，提高了每幅投影的信息利用率和全息图再现图像的质量.数字再现的实验证明了该方法的有效性及优越性.
计算全息图 圆形扫描投影 半圆提取 三维傅里叶旋转抛物面 Computer-generated hologram Circular scanning projections Semi-circle extraction Paraboloid of revolution in 3D Fourier space
