Author Affiliations
Abstract
iXblue, 34 rue de la Croix de Fer, 78100 Saint-Germain-en-Laye, France
Dispersion of light waves is well known, but the subject deserves some comments. Certain classical equations do not fully respect causality; as an example, group velocity vg is usually given as the first derivative of the angular frequency ω with respect to the angular spatial frequency km (or wavenumber) in the medium, whereas it is km that depends on ω. This paper also emphasizes the use of phase index n and group index ng, as inverse of their respective velocities, normalized to 1/c, the inverse of free-space light velocity. This clarifies the understanding of dispersion equations: group dispersion parameter D is related to the first derivative of ng with respect to wavelength λ, whilst group velocity dispersion GVD is also related to the first derivative of ng, but now with respect to angular frequency ω. One notices that the term second order dispersion does not have the same meaning with λ, or with ω. In addition, two original and amusing geometrical constructions are proposed; they simply derive group index ng from phase index n with a tangent, which helps to visualize their relationship. This applies to bulk materials, as well as to optical fibers and waveguides, and this can be extended to birefringence and polarization mode dispersion in polarization-maintaining fibers or birefringent waveguides.Dispersion of light waves is well known, but the subject deserves some comments. Certain classical equations do not fully respect causality; as an example, group velocity vg is usually given as the first derivative of the angular frequency ω with respect to the angular spatial frequency km (or wavenumber) in the medium, whereas it is km that depends on ω. This paper also emphasizes the use of phase index n and group index ng, as inverse of their respective velocities, normalized to 1/c, the inverse of free-space light velocity. This clarifies the understanding of dispersion equations: group dispersion parameter D is related to the first derivative of ng with respect to wavelength λ, whilst group velocity dispersion GVD is also related to the first derivative of ng, but now with respect to angular frequency ω. One notices that the term second order dispersion does not have the same meaning with λ, or with ω. In addition, two original and amusing geometrical constructions are proposed; they simply derive group index ng from phase index n with a tangent, which helps to visualize their relationship. This applies to bulk materials, as well as to optical fibers and waveguides, and this can be extended to birefringence and polarization mode dispersion in polarization-maintaining fibers or birefringent waveguides.
Birefringence Chromatic dispersion Dispersion Effective index First-order dispersion Group birefringence Group index Group velocity dispersion Index of refraction Polarization mode dispersion Refractive index Second-order dispersion 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2022, 18(1): 2022001
Author Affiliations
Abstract
Purdue University, School of Electrical and Computer Engineering, Birck Nanotechnology Center, West Lafayette, Indiana, United States
We show that dielectric waveguides formed by materials with strong optical anisotropy support electromagnetic waves that combine the properties of propagating and evanescent fields. These “ghost waves” are created in tangent bifurcations that “annihilate” pairs of positive- and negative-index modes and represent the optical analogue of the “ghost orbits” in the quantum theory of nonintegrable dynamical systems. Ghost waves can be resonantly coupled to the incident evanescent field, which then grows exponentially through the anisotropic media—as in the case of negative index materials. As ghost waves are supported by transparent dielectric media, the proposed approach to electromagnetic field enhancement is free from the “curse” of material loss that is inherent to conventional negative index composites.
photonics, biaxial materials negative index of refraction nonlinear optics 
Advanced Photonics
2019, 1(4): 046003
作者单位
摘要
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230000
太赫兹时域光谱技术可以快速准确地提取材料在太赫兹波段的光学常数。 然而, 其各组成部分在控制精度、 响应误差、 系统噪音以及实验操作、 数据处理等方面的误差, 将影响系统对材料光学常数提取的准确性。 基于透射式太赫兹时域光谱系统的测量原理, 分析了系统延迟线位置偏差对提取材料复折射率准确度的影响, 建立了误差在样品测量过程中的传递模型, 并利用MATLAB仿真了误差对提取样品复折射率影响。 结果表明, 样品折射率和消光系数的不确定度受到了系统延迟线位置偏差的影响, 且系统延迟线位置偏差越大, 样品的复折射率提取的不确定度也就越大。 同时, 相比消光系数, 延迟线位置的偏差对样品折射率的不确定度具有更大的影响。 该模型具有一定的实际意义和理论参考价值, 可分析系统延迟线位置偏差对太赫兹时域光谱系统提取材料光学常数不确定度的影响, 为优化太赫兹时域光谱系统提供理论指导。
太赫兹时域光谱系统 复折射率 延迟线位置偏差 测量不确定度 THz-TDS Complex index of refraction Delay-line position deviation Measurement uncertainty 
光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3379
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
根据户外照明系统自清洁功能的需求, 基于光学薄膜理论, 对复合膜折射率和质量配比进行了理论分析与模拟, 采用电子束共蒸发技术镀制TiO2/Al2O3复合膜, 并对其做真空退火处理.在单晶控系统中, 通过控制左右两电子枪的束流, 镀制了不同质量配比复合膜.亲水性测试和甲基橙实验表明, 复合膜中TiO2的质量配比越高, 自清洁效果越好, 但亲水性和可见光透过率会降低.对不同质量配比的复合膜进行了检测和分析, 并通过调整质量配比来优化试验方案, 结果表明, TiO2/Al2O3质量配比为9: 1时, 该薄膜既具有自清洁亲水作用, 又具较高的可见光透过率.
薄膜 户外照明灯罩 电子束共蒸发 退火 自清洁 折射率 质量比 Thin film Outdoor lighting lampshade Electron beam evaporation Annealing Self-cleaning quality Index of refraction Mass ratio 
光子学报
2016, 45(12): 1231001
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
古斯-汉欣位移是一种反常的光学现象,当一束有限横截面积的光束在不同折射率的两种介质界面发生全反射时将产生一个侧向的位移,也就是说反射点和入射点不在同一点,此位移就称为古斯-汉欣(Goos-Hnchen,GH)位移。通过介绍近年来国内外的研究发展历程,研究了GH位移的数学推导、量子散射以及其在位移传感器、溶液浓度变化的测量等方面的实际应用。
古斯-汉欣(GH)位移 光波导 负折射率材料 传感器 量子 Goos-Hnchen (GH) shift waveguide negative index of refraction sensor quantum 
光学仪器
2014, 36(1): 90
作者单位
摘要
厦门大学 信息科学与技术学院, 福建 厦门361000
基于表面等离子体共振理论, 将SU-8作为波导芯层材料, 以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料, 设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分析结果表明, 在可测试范围内, 被测物折射率越大, 灵敏度越高; 波导芯层折射率减小, 共振峰向长波方向移动, 被测物检测范围整体向折射率小的方向偏移, 波导芯层折射率增大则相反。
聚合物波导传感器 表面等离子体共振 折射率 polymer waveguide sensor surface plasmon resonance index of refraction 
发光学报
2013, 34(7): 948
陈立群 1,2,*高飞 1龚小竞 1杨珺 1[ ... ]于文龙 1
作者单位
摘要
1 中国科学院深圳先进技术研究院, 广东 深圳 518055
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
运用透射式太赫兹时域光谱技术提取可区分回波样品折射率, 主要依靠测得信号的相位差计算得到.具体有两种方法: 一是利用参考脉冲和太赫兹波第一次透过样品的脉冲信号, 二是利用太赫兹波第一次透过样品的脉冲信号和经样品内部反射两次后的第二个透射信号.实际操作中入射光束与样品表面法线存在夹角, 该夹角不易测量, 计算时通常忽略, 这会最终引起折射率的测量误差, 且该误差与选用的折射率提取方法有关.在分析两种方法因夹角引起误差的基础上, 提出一种全新的折射率修正方法, 该方法能从理论上消除夹角引起的误差, 同时实验验证了该方法的有效性.
太赫兹 折射率 时域光谱 terahertz index of refraction time-domain spectroscopy 
红外与毫米波学报
2013, 32(2): 160
作者单位
摘要
1 华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
2 中国移动韶关分公司, 广东 韶关 512000
斯托克斯椭偏仪可以快速测量薄膜材料的光学参数,其仪器矩阵的精确度直接影响系统对薄膜反射光线斯托克斯参量的测量,间接限制了薄膜参数的测量精度。对线偏振光与标准薄膜片产生不同偏振态的机制进行理论推导,并根据四点定标法原理,利用线偏振光与标准薄膜片组合的在位定标方法实现对斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的精确测量,有效避免了传统定标方法中光学元件方位角及其不完美产生的误差,进而提高了薄膜光学参数的测量精度。实验表明,采用在位定标方法,薄膜反射光线的斯托克斯参量的测量精度达0.6%,薄膜厚度及折射率的测量偏差分别小于0.2 nm及0.003。
测量 斯托克斯椭偏仪 在位定标 仪器矩阵 薄膜厚度 折射率 
光学学报
2013, 33(2): 0212002
作者单位
摘要
华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术实验室, 广东 广州 510006
依据偏振光反射原理和多角度测量的多点拟合算法,实现了对薄膜材料折射率和厚度的精确测量。将高准直半导体激光入射到薄膜样品与空气分界面上,逐步旋转样品或改变样品表面的入射角,得到待测样品的反射率随入射角变化曲线。在曲线上取不同入射角处所对应的反射率,根据计算公式求解出多组薄膜厚度和折射率。利用已测量的多组反射率与求解出的薄膜参数相应反射率拟合后可确定出薄膜参数最优解。在求出的薄膜参数附近拓展一定范围再次拟合,可求出更精确的薄膜参数。基于此方法测量了SiO2薄膜的折射率和厚度,测量折射率误差不超过0.3%,厚度误差不超过0.07%。
薄膜 折射率 厚度 偏振光 反射 
中国激光
2012, 39(12): 1207002
作者单位
摘要
华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术实验室, 广东 广州 510006
依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。
测量 平面波导 折射率 棱镜耦合 全反射 M线 厚度 
光学学报
2012, 32(12): 1212001

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