Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
2 Beijing Key Laboratory of Metamaterials and Devices, Key Laboratory of Terahertz Optoelectronics, Ministry of Education, Beijing Advanced Innovation Center for Imaging Theory and Technology, Department of Physics, Capital Normal University, Beijing 100048, China
Polarization is a basic characteristic of electromagnetic waves that conveys much optical information owing to its many states. The polarization state is manipulated and controlled for optical information security, optical encryption, and optical communication. Metasurface devices provide a new way to manipulate wave-fronts of light. A single ultrathin metasurface device can generate and modulate several differently polarized light fields, and thus carries optical information in several different channels. Terahertz (THz) waves have become widely used as carrier waves for wireless communication. Compact and functional metasurface devices are in high demand for THz elements and systems. This paper proposes a tri-layer metallic THz metasurface for multi-channel polarization generation and phase modulation with a high efficiency of approximately 80%. An azimuthally polarized THz vectorial beam generator is realized and characterized for use as a THz polarization analyzer. The incident polarization angle can be observed graphically with high accuracy. Moreover, a vectorial hologram with eight channels for different linear polarization states is demonstrated experimentally. The information in different holograms can be hidden by choosing the polarization channel for detection. This work contributes to achieving multi-functional metasurface in the THz band and can benefit THz communication and optical information security.
terahertz device polarization state hologram high-efficiency device Opto-Electronic Advances
2023, 6(2): 220012
上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 201620
为了克服在数字全息术中激光源高相干度造成的散斑噪声降低成像质量问题，论文提出将石英退偏器与电控液晶散射片相结合用于数字全息术中。通过在物光路中加入一个石英退偏器，利用退偏器的退偏性能使物光光路中的线偏光变成随机偏振光，降低与参考光的相干程度，实现对散斑噪声的抑制；通过给液晶散射片外加电场可以引起液晶分子的运动和光轴取向改变，调整液晶驱动电压大小来改变入射光的不同散射效果，有效地降低了光源的相干性；分别将单独采用石英退偏器和电控液晶散射片的重建图像与组合装置的重建图像进行对比分析，通过实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明：两种实验对象在组合装置下的重建像峰值信噪比分别达到16.91和18.30，结构相似度为0.47和0.43，等效视数较原始重建像提高了42%和30%，散斑指数为1.52和1.29。论文提出的方法可较好地去除散斑噪声，保留更多的图像细节部分。
数字全息 噪声抑制 液晶 退偏器 偏振态 digital holography noise suppression liquid crystal depolarizer polarization state
1 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
2 上海航天技术研究院，上海 201109
3 电子科技大学自动化工程学院，四川 成都 611731
由于涡旋光具有内禀的拓扑荷（TC）属性，其作为空间光通信的载体会拥有更高维的希尔伯特空间，故基于涡旋光的光通信将明显提升信道容量和安全性。在光通信的信道接收端，需要准确且快速地识别TC以解码所传输的信息。将偏振态维度引入到TC的识别过程中，从数值模拟和实验验证两个方面研究了偏振态对TC识别的影响。通过分析马赫-曾德尔干涉仪中不同偏振态的信号光与参考光所形成的干涉图像发现，使用圆偏振态的高斯光（参考光）对圆偏振态的涡旋光（信号光）的TC识别最为有利，且在TC识别过程中具有圆偏振态的信号光与参考光对干涉光路的角度敏感性也最低。理论模拟与实验数据的吻合程度较好表明，所提的偏振干涉TC识别方案对未来高速、高容量涡旋光数千米量级的光通信具有一定的实用参考意义。
物理光学 偏振态 拓扑荷 涡旋光束 干涉测量 光学学报
2022, 42(17): 1726001
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210551
1 南方电网责任有限公司，广州510530
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心，武汉 430074
光纤复合架空地线(OPGW)中光信号的偏振态会因风振而改变，进而导致系统性能的劣化。为了了解风振对OPGW偏振态的影响，通过实验模拟了在不同摆动情况下OPGW的偏振态变化，并基于所测试的数据分析了偏振态的变化规律和风振对相干光通信的影响，给出了相干光通信系统中所需要补偿算法的计算依据。实验结果表明：2种风振导致的信号光偏振态旋转速度分别达到700 rad/s和7 krad/s，接收端需补偿该量级速度的偏振态变化。
风振现象 光学偏振态 光纤复合架空地线 相干光通信算法 wind vibration optical polarization state optical fiber composite overhead ground wire coherent optical communication algorithm
红外与激光工程
2021, 50(5): 20211027
1 长春理工大学电子信息工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
为了研究偏振光通过水体发生多次散射后偏振特性的变化，采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡罗仿真方法进行模拟，通过模型仿真和实际实验来验证其真实性。仿真模拟了波长为532 nm的偏振光经过粒径满足（600±10） nm高斯分布的聚苯乙烯小球悬浮液的偏振态变化数据，模拟过程中的光子个数为106。实验分别研究了0°线偏光、45°线偏光、左旋圆偏光以及右旋圆偏光在聚苯乙烯小球悬浮液中偏振态的变化情况。无论是仿真结果还是实验数据均表明，圆偏振光的偏振度下降幅度相比线偏振光要小20%，即聚苯乙烯小球悬浮液粒子密度数越高，偏振光的偏振度变化波动就越大，同时就保偏性来说，圆偏光优于线偏光。在相同浓度水体中，不同起偏角度的线偏光的偏振态变化差别不大。
散射 偏振度 蒙特卡罗仿真 偏振传输特性 聚苯乙烯小球 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0529002
