光子学报
2023, 52(12): 1205002
1 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013
2 江苏大学微纳光电子与太赫兹技术研究院，江苏 镇江 212013
3 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
基于空间光调制器外光路分束进行并行加工是提高超快激光加工效率的有效方法。高均匀度分束算法是实现外光路分束的关键。在实际光路中，由于光路不完全满足理论条件，经典的GS算法生成的多光束均匀度远低于理论值，不满足阵列化激光加工的要求。基于GS?GA算法的思想与图像处理技术，在程序设计中引入了实时反馈的功能，以达到提高分束均匀度的目的。并采用加载菲涅耳透镜相位的方式分离零级光，避免重建光场离轴带来的畸变。最终实现了均匀度接近94%的分束，并通过加工实验验证了高均匀度分束算法在精密加工中的应用效果。
激光技术 空间光调制 分束整形 超快激光精密加工 遗传算法 GS算法 中国激光
2023, 50(16): 1602401
1 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051
2 中国航天科工集团第六研究院六〇一所，内蒙古 呼和浩特 010010
3 北京大学电子学院，北京 100084
提出一种多相机共光路层析成像方法，对火焰的时空演化特性进行表征。首先，在成像光路结构中利用级联分光棱镜将光能量分配到不同探测通道，在同步控制器驱动下，成像系统能够对瞬态火焰的不同断面同时进行聚焦。其次，建立光学层析系统的空间物像映射关系，基于反卷积算法实现火焰不同断面位置处自发辐射特性的数值解析。实验结果表明，不同相机能够同步独立地获取火焰辐射信息，可实现对动态火焰的高空间分辨率测试。
成像系统 层析重构 分光探测 物像映射 动态火焰 高时空分辨率
Author Affiliations
Abstract
1 University of Southern Denmark, Center for Nano Optics, Odense, Denmark
2 Kiel University, Institute for Experimental and Applied Physics, Kiel, Germany
3 University of Stuttgart, Research Center SCoPE, 4th Physics Institute, Stuttgart, Germany
Electrically connected optical metasurfaces with high efficiencies are crucial for developing spatiotemporal metadevices with ultrahigh spatial and ultrafast temporal resolutions. While efficient metal–insulator–metal (MIM) metasurfaces containing discretized meta-atoms require additional electrodes, Babinet-inspired slot-antenna-based plasmonic metasurfaces suffer from low efficiencies and limited phase coverage for copolarized optical fields. Capitalizing on the concepts of conventional MIM and slot-antenna metasurfaces, we design and experimentally demonstrate a new type of optical reflective metasurfaces consisting of mirror-coupled slot antennas (MCSAs). By tuning the dimensions of rectangular-shaped nanoapertures atop a dielectric-coated gold mirror, we achieve efficient phase modulation within a sufficiently large range of 320 deg and realize functional phase-gradient metadevices for beam steering and beam splitting in the near-infrared range. The fabricated samples show (22 % ± 2 % ) diffraction efficiency for beam steering and (17 % ± 1 % ) for beam splitting at the wavelength of 790 nm. The considered MCSA configuration, dispensing with auxiliary electrodes, offers an alternative and promising platform for electrically controlled reflective spatiotemporal metasurfaces.
optical reflective metasurfaces beam steering beam splitting Advanced Photonics Nexus
2023, 2(1): 016005
实现不同OAM光束的空间分离在许多领域都起到重要作用。通过光学坐标变换原理可以实现不同轨道角动量模式的空间分离, 而且可以降低相邻模式之间的串扰, 从而提高OAM模式分辨率。研究为OAM模式分束提供了一种更具可行性的新方案。
轨道角动量 坐标变换 OAM模式分束 orbital angular momentum coordinate transformation OAM beam splitting
1 桂林电子科技大学，广西 桂林 541004
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
3 广西光电信息处理重点实验室，广西 桂林 541004
为了减小在提取目标偏振信息时器件参数偏差引起的误差，需要对器件参数进行检测标定。提出了通过Savart棱镜的分光成像实验对Savart棱镜的参数进行了标定的方法。基于分振幅偏振相机进行仿真，使用计算结构相似度和最小二乘拟合法对解调效果进行定量分析。通过偏振成像实验对不同偏振状态下的解调图进行了对比。分析了参数误差对不同Stokes分量的影响并验证了参数标定方法的有效性。
成像系统 偏振成像 分光棱镜 参数标定 频域解调 光学学报
2022, 42(21): 2111001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
2 State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
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Antichiral gyromagnetic photonic crystal (GPC) in a honeycomb lattice with the two interpenetrating triangular sublattices A and B magnetically biased in opposite directions can realize antichiral one-way edge states propagating along the same direction at its two parallel edges. Here, we report the construction and observation of topological beam splitting with the easily adjustable right-to-left ratio in an antichiral GPC. The splitter is compact and configurable, has high transmission efficiency, and allows for multi-channel utilization, crosstalk-proof, and robust against defects and obstacles. This magnificent performance is attributed to the peculiar property that antichiral one-way edge states exist only at zigzag edge but not at armchair edge of antichiral GPC. When we combine two rectangular antichiral GPCs holding left- and right-propagating antichiral one-way edge states respectively, bidirectionally radiating one-way edge states at two parallel zigzag edges can be achieved. Our observations can enrich the understanding of fundamental physics and expand topological photonic applications.
topological photonics one-way edge state photonic crystal beam splitting topological materials Opto-Electronic Science
2022, 1(5): 220001
1 华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237
2 西安交通大学机械工程学院，西安 710049
非对称声分束超表面是由人工微单元结构按照特定序列构建的二维平面结构，可将垂直入射的声波分成两束传播方向和分束比自由调控的透射波，在声功能器件设计及声通信领域具有广泛的应用前景。本文系统研究了一种实现非对称声分束的设计理论和实现方法，基于局域声功率守恒条件研究了声分束器的设计理论、阻抗矩阵分布、法向声强分布、声压场分布等。利用遗传算法对四串联共振腔结构进行参数优化实现了声分束器所需的阻抗矩阵分布，声压场分布表明声波入射到声分束器后在入射侧激发出两列传播方向相反且幅值和衰减系数均相同的表面波，实现了入射侧与透射侧的局域声功率相互匹配。声波经过声分束器后被分为两束透射波，两束透射波的折射角和透射系数与理论值十分吻合，证明了设计理论及实现方法的正确性和可行性。本文的研究工作可以为新型非对称声分束结构设计提供理论参考、设计方法和技术支持，并促进其在工程领域的实际应用。
非对称声分束 声学超表面 局域声功率 阻抗矩阵 共振腔 asymmetric beam splitting acoustic metasurface local power impedance matrix resonator
