王振宇 1,2付秀华 1,2,*林兆文 2,3黄健山 3[ ... ]王奔 2,3
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林长春 130022
2 长春理工大学中山研究院, 广东中山 528437
3 中山吉联光电科技有限公司, 广东中山 528437
随着星间通信系统的迅速发展,数据传输的精度要求不断提高。分光镜作为系统的核心元件,其光谱特性和面形精度直接影响整个系统的传输精度。本文基于薄膜干涉理论,选取Ta2O5与SiO2作为高低折射率膜层材料进行膜系设计,采用电子束蒸发的方式在石英基板上制备高精度分光镜。同时根据膜层应力补偿原理建立面形修正模型,修正分光镜面形。光谱分析仪检测结果显示,分光镜在入射角度为21.5°~23.5°内,1563 nm透过率大于98%,1540 nm反射率大于99%。激光干涉仪检测结果显示,分光镜反射面形精度RMS由λ/10修正至λ/90(λ=632.8 nm),透过面形精度RMS为λ/90。
星间通信 分光镜 应力补偿 面形精度 inter-satellite communication beam splitter stress compensation surface accuracy 
中国光学
2024, 17(2): 334
郭鹏星 1,2游正容 1,2侯维刚 1,2,*郭磊 1,2
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
2 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院,重庆 400065
提出了一种渐进式训练方案来重新配置马赫-曾德尔干涉仪(MZI)前馈光学神经网络(ONN)的相移,从而对抗MZI的相位误差和分束器误差,提高识别准确率。为了验证所提方案,利用Neuroptica Python仿真平台搭建了3层MZI-ONN结构,并在考虑到MZI相位误差和分束器误差的情况下,利用Iris和MNIST数据集验证了所提方案的有效性。仿真结果表明:在Iris数据集下,对于3层4×4 MZI-ONN结构,所提方案的识别准确率能够提升64.15百分点;在MNIST数据集下,对于4×4、6×6、8×8和16×16规模的MZI-ONN,所提方案的识别准确率能够提升2.00~37.00百分点。所提方案极大地提高了MZI-ONN的抗误差性能,有助于未来大规模、高准确率MZI-ONN的实现。
光计算 马赫-曾德尔干涉仪 光学神经网络 相位误差 分束器误差 渐进式训练 抗误差 
光学学报
2024, 44(7): 0720001
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来科技)学院,江苏 南京 210023
提出了一种基于二维光子晶体的波导型宽带光子晶体1×3分束器,通过在波导分支处引入一个调控介质柱并优化其半径和偏移量,可以调控分束器各输出端口的透过率;通过在两分支波导内侧引入三组带宽优化介质柱并优化其半径,可以实现分束器的宽带特性。为了提高优化效率,获得性能优良的宽带分光比可设计的分束器,利用下山单纯形算法,根据特定的分光比目标,对提出的1×3分束器进行逆向设计和研究。结果表明,不仅提高了光子晶体分束器的优化效率,而且获得了性能优良的宽带分束器。设计的1×3等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗低于0.199 dB,均匀性小于0.119 dB,响应时间在0.5 ps以内;设计的1×3不等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗不大于0.177 dB,分束方差不大于6.88×10-4,响应时间在0.5 ps以内。该分束器在未来全光通信网、光子高密度集成等领域具有很好的应用前景。
光学器件 光子晶体 分束器 宽带 下山单纯形算法 
中国激光
2024, 51(2): 0201006
作者单位
摘要
1 国防科技大学 智能科学学院,湖南长沙40073
2 清华大学 深圳国际研究生院,广东深圳518055
消偏振分光片是空间光学中的重要分光元件,为了实现780 nm波段激光在大分光比条件下的稳定分光输出,设计并制备了一种高分光比消偏振分光片。使用TFCalc软件仿真设计了双面消偏振分光膜系,通过离子束辅助电子束热蒸镀技术制备了消偏振分光片样品。然后,使用透射电子显微镜、分光光度计对所制备样品进行了测量表征,得到了分光片的实际薄膜结构及透射光谱,光谱结果显示该分光片的透射率接近98%,s偏振光与p偏振光的透射率偏差小于0.3%。最后,搭建测试光路对分光片进行变偏振方向、变波长及长时间稳定性等测试。实验结果表明:该分光片在目标波段内的透射率接近98%,偏振方向大范围变化时透射率偏差小于0.2%,波长在772~792 nm内变化时透射率波动小于0.12%;10 h长时结果显示,当平均时间为100 s时,分光比与透射率的Allan方差分别为1.41×10-34.12×10-5。所提出的消偏振分光片具有良好的消偏振性能,可直接应用于光学测试计量和量子传感探测等精密测量领域。
消偏振 分光片 膜系设计 高分光比 nonpolarizing beam splitter film system design high splitting ratio 
光学 精密工程
2023, 31(21): 3088
作者单位
摘要
1 河南师范大学电子电气工程学院, 河南 新乡 453007
2 河南省光电传感集成应用重点实验室, 河南 新乡 453007
3 河南省电磁波工程院士工作站, 河南 新乡 453007
4 河南省增材智能制造工程实验室, 河南 新乡 453007
为了提高偏振分束器的消光比,提出了一种由混合等离子体水平狭缝波导(HSW)和氮化硅混合垂直狭缝波导(VSW)组成的双槽超紧凑偏振分束器(PBS)。同时,包层材料为二氧化硅,既能防止混合等离子体氧化,又便于与其他器件集成。采用有限元方法仿真HSW和VSW的模态特性。HSW和VSW波导在特定的宽度下TE偏振模式是满足相位匹配的,而TM偏振模式相位不匹配。因此,HSW波导中的TE模式与VSW波导发生强耦合,而TM模式直接通过HSW波导。结果表明:在1.55 μm的TE模式下,PBS的消光比(ER)为35.1 dB,插入损耗(IL)为0.34 dB,在TM模式下,PBS的ER和IL分别为40.9 dB和2.65 dB。所设计的PBS有100 nm的工作带宽,具有高ER,低IL的特点,适用于光子集成电路(PICs)。
光子集成电路 偏振分束器 双槽波导 photonic integrated circuits polarization beam splitter slot waveguides. 
中国光学
2023, 16(5): 1215
Wenyun Du 1,2Meiping Zhu 1,2,3,4,*Jun Shi 1,2,3Tianbao Liu 1,2[ ... ]Jianda Shao 1,2,3,4
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Thin Film Optics, Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou, China
4 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai, China
The laser-induced damage threshold (LIDT) of plate laser beam splitter (PLBS) coatings is closely related to the subsurface absorption defects of the substrate. Herein, a two-step deposition temperature method is proposed to understand the effect of substrate subsurface impurity defects on the LIDT of PLBS coatings. Firstly, BK7 substrates are heat-treated at three different temperatures. The surface morphology and subsurface impurity defect distribution of the substrate before and after the heat treatment are compared. Then, a PLBS coating consisting of alternating HfO2–Al2O3 mixture and SiO2 layers is designed to achieve a beam-splitting ratio (transmittance to reflectance, s-polarized light) of approximately 50:50 at 1053 nm and an angle of incidence of 45°, and it is prepared under four different deposition processes. The experimental and simulation results show that the subsurface impurity defects of the substrate migrate to the surface and accumulate on the surface during the heat treatment, and become absorption defect sources or nodule defect seeds in the coating, reducing the LIDT of the coating. The higher the heat treatment temperature, the more evident the migration and accumulation of impurity defects. A lower deposition temperature (at which the coating can be fully oxidized) helps to improve the LIDT of the PLBS coating. When the deposition temperature is 140°C, the LIDT (s-polarized light, wavelength: 1064 nm, pulse width: 9 ns, incident angle: 45°) of the PLBS coating is 26.2 J/cm2, which is approximately 6.7 times that of the PLBS coating deposited at 200°C. We believe that the investigation into the laser damage mechanism of PLBS coatings will help to improve the LIDT of coatings with partial or high transmittance at laser wavelengths.
laser-induced damage threshold nodule defect plate laser beam splitter subsurface impurity defect 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e61
高珊 1,2孟晨 1,2崔省伟 1,2,*姚晓天 1,2[ ... ]吴胜保 1,2
作者单位
摘要
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心,河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心,河北 保定 071002
非偏振分光棱镜在干涉仪中引入的非线性误差将对仪器的测量精度产生不可忽视的影响,所以测量非偏振分光棱镜所引入的相移特性并探究其补偿方法是非常有意义的。基于琼斯矩阵描述偏振态的方法,设计、搭建了非偏振分光棱镜透射及反射相移的测量系统,并对反射相移进行了有效补偿,此外,还对相移的温度特性进行了实验探究。系统采用双光电探测器平衡探测的方法可以消除光源功率抖动的影响,具有探测精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。研究结果表明:非偏振分光棱镜的反射相移明显大于透射相移,将2个反射相移接近的非偏振分光棱镜进行组合后整体相移明显降低。此外,随着温度的变化,相移也会发生变化,相移的温度特性曲线中存在相移量最小的拐点,该方法有助于寻找非偏振分光棱镜的最佳工作温度。
分光棱镜 相位延迟量 相移补偿 温度特性 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712002
光电工程
2023, 50(5): 230014
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094
2 南京航空航天大学 航天学院, 南京 211106
3 中科院南京天文仪器有限公司, 南京 210042
研制基于楔板型分束镜的可见-红外光同步成像望远镜系统,通过优化设计分束镜楔角,抑制反射可见光鬼像产生,校正透射红外波段像差,实现对可见光波段与红外波段同时成像。对望远镜系统进行像质检测,主次镜系统RMS为0.093λ(λ=6328nm),可见光支路RMS达到0.120λ,红外光路成像质量满足要求。该系统采用卡塞格林共光路,用楔形板实现对可见光到中红外波段光线同步成像,使得宽波段望远镜设计更加轻便的同时提升装置成像性能。
楔板分束镜 卡塞格林系统 鬼像 像差 wedge beam splitter cassegrain system ghost image aberration 
光学技术
2023, 49(2): 163
孟晨 1,2高珊 1,2姚晓天 1,2崔省伟 1,2,**郝鹏 1,2,*
作者单位
摘要
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心,河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心,河北 保定 071002
非偏振分光棱镜(NPBS)的偏振相关性会对外差干涉仪、偏振干涉仪和激光干涉仪等干涉系统的非线性误差、偏振误差和测量精度等带来不可忽视的影响。首先对NPBS偏振敏感度的4个特征参数的测量原理进行介绍,接着基于NPBS偏振敏感度测量系统进行一系列实验并对实验结果进行分析。NPBS的s光与p光分量的透射比和反射比基于圆偏振光入射并同步测量透/反射光中s、p偏振方向的强度来实现,以抑制光源抖动及光电探测器响应不一致性对测量结果的影响。在相位偏振敏感度测量方面,基于偏振测量系统对透/反射光的斯托克斯分量S2S3进行测量,获得NPBS的s光与p光的透/反射相位差。3个NPBS样品的重复性测试实验结果表明:上述非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量方法对NPBS透射比和反射比的测量精度(最大偏差与测量平均值之比)为-0.08%~+0.08%,重复性优于0.1%,对NPBS透射相位差和反射相位差的测量精度为-0.84%~+0.84%,测量重复性优于1%。对NPBS样品在不同入射波长和入射角度下的偏振敏感度进行了测量,结果显示:在1540~1560 nm范围内,被测NPBS样品的透/反射比变化小于0.02,s光与p光的透/反射相位差随着波长增加而减小;随着入射角度从-5°增大到+5°,s光与p光之间的透/反射相位差减小。NPBS反射相位差的变化大于透射相位差的变化,对波长和入射角度的变化更敏感。
测量 非偏振分光棱镜 干涉仪系统 偏振敏感度 相位差 
中国激光
2023, 50(5): 0504004

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