西北工业大学物理科学与技术学院，光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室，陕西省光信息技术重点实验室，陕西 西安 710129
贝塞尔光束以其独特的无衍射传输特性得到了广泛的关注，在光学操控、光学加工、信息传输、光学成像等领域具有巨大的应用前景。为了丰富光束的传输特性，通过不同手段对贝塞尔光束传输的调控成为了热点问题。研究者提出不同的理论和方法，通过对贝塞尔光束进行不同维度的调控，构造了沿任意轨迹传输、轴上强度和偏振可调的新型类贝塞尔光束。从贝塞尔光束的基本特性出发，总结了近年来贝塞尔光束传输调控相关的研究进展，包括贝塞尔光束的传输轨迹控制、轴向强度和偏振态控制、束宽控制等基本调控手段，并分析了其传输和调控机理。
光场调控 无衍射光束 贝塞尔光束 光传输 光学学报
2024, 44(10): 1026001
Author Affiliations
Abstract
1 Chinese PLA General Hospital, the First Medical Center, Department of Laser Medicine, Beijing, China
2 Hainan Hospital, Chinese PLA General Hospital, Laser Medicine Center, Sanya, China
A phase-only method is proposed to transform an optical vortex field into desired spiral diffraction–interference patterns. Double-ring phase apertures are designed to produce a concentric high-order vortex beam and a zeroth-order vortex beam, and the diffracted intensity ratio of two beams is adjustable between 0 and 1. The coherent superposition of the two diffracted beams generates a brighter Airy spot (or Poisson spot) in the middle of the spiral pattern, where the singularity for typical vortex beam is located. Experiments employing circular, triangular, and rectangular phase apertures with topological charges from 3 to 16 demonstrate a stable, compact, and flexible apparatus for vortex beam conversion. By adjusting the parameters of the phase aperture, the proposed method can realize the optical Gaussian tweezer function and the optical vortex tweezer function simultaneously along the same axis or switch the experimental setup between the two functions. It also has potential applications in light communication through turbulent air by transmitting an orbital angular momentum-coded signal with a concentric beacon laser.
finite aperture diffraction phase-only beam transformation orbital angular momentum common-path interferometry optical manipulation light transmission through turbulent air Advanced Photonics Nexus
2023, 2(3): 036008
光子学报
2022, 51(11): 1106005
1 内蒙古科技大学理学院, 包头 014010
2 包头职业技术学院电气工程系, 包头 014035
透明玻璃陶瓷具有热膨胀系数可调、强度高、化学稳定性好的优点, 且兼具透光/发光的特性, 是一种在光学信息、生物技术、激光技术、红外遥感及民用照明等领域有着广泛的应用前景的新型功能材料。本文简述了玻璃陶瓷的透光机制, 对形核剂、过渡金属离子及稀土离子掺杂MgO-Al2O3-SiO2(MAS)系透明玻璃陶的析晶及透光/发光性能方面的研究进展进行了介绍, 并简要分析了开发具备透光/发光性质的高结晶度MAS透明玻璃陶瓷材料存在的问题, 最后展望了透明玻璃陶瓷的发展趋势与前景。
透明玻璃陶瓷 新型功能材料 透光原理 透光/发光性能 离子掺杂 transparent glass ceramics MgO-Al2O3-SiO2 MgO-Al2O3-SiO2 new functional material light transmission principle transparent/luminous property ion doping
1 国防科技大学 电子科学学院，湖南长沙40073
2 沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳110000
3 中为联合创新（平潭）工程研究有限公司，福建福州50000
为了实现对双层微纳结构增强电磁屏蔽的机理分析，建立了分析模型并进行了理论公式推导。以方格结构为例，分析了双层微纳结构增强电磁屏蔽效能的机理，推导出双层微纳结构电磁屏蔽的理论计算公式，理论计算与电磁仿真软件CST Microwave Studio全波仿真结果吻合较好。在全波仿真中微纳结构比计算对应波长小2~3个数量级，这验证了机理分析和全波仿真软件计算的正确性。所提供的电磁屏蔽增强机理分析及计算公式可扩展到多层微纳结构，具有通用性。为进一步验证机理分析和全波软件仿真结果的正确性，制备了双层方格微纳结构样件，样件的实测结果与理论和全波仿真结果基本一致，在2~18 GHz内屏蔽效能大于45 dB，平均透光率超过了71%，具有良好的透明屏蔽性能。这一机理分析为高透光和高效电磁屏蔽微纳结构设计提供了理论指导。
微纳结构 电磁屏蔽 双层 透光率 micro-nano structure electromagnetic shielding double layer light transmission 光学 精密工程
2022, 30(11): 1310
1 中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部, 江苏 苏州 215000
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所光与健康研究中心, 江苏 苏州 215163
太阳模拟器是光伏和材料降解研究中的关键设备,能够为光浸泡与耐久度测试提供稳定可控的特征辐照度光谱。基于大功率、单晶窄带小发光面的LED光源采用超半球齐明透镜进行全孔径集光,设计曲面分布式光学结构,从而高效实现目标靶面上的光谱匹配及1个太阳常数(辐照度为100 mW/cm 2)的辐照度。实验结果表明,本文所设计的太阳模拟器在1000 h的时间内的辐照度波动低于1.15%,靶面中心60 mm×60 mm的正方形区域内辐照度不均匀性为1.98%,80 mm×80 mm区域内辐照度不均匀性为4.99%,光斑的光谱匹配度达到A级。该系统结构紧凑,可扩展性强,可用于长期稳态测量。
光学设计 太阳模拟器 发光二极管 光能传递效率 稳态测量 光学学报
2022, 42(10): 1022001
设计了一个以波长275nm的发光二极管为光源、光电二极管为探测器的紫外光传输实验系统。首先测试了该系统在视距和非视距两种传输方式不同距离下的传输特性, 然后分别测试了不同光源仰角、探测器仰角下的传输特性, 并把实验结果和理论结果进行了对比。结果表明, 在非视距方式下, 接收功率与光源仰角成反比关系, 且距离越远光源仰角对本系统传输特性的影响越小, 探测器仰角在30°~60°对本系统传输特性的影响较小。本研究结果给紫外光通信系统的设计提供了一定的参考。
光电二极管 紫外光传输系统 视距 非视距 紫外光通信 photodiode ultraviolet light transmission system line-of-sight non-line-of-sight ultraviolet communication
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200014
1 武汉纺织大学 数学与计算机学院， 武汉 430200
2 重庆理工大学 智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心， 重庆市光纤传感与光电检测重点实验室， 重庆 400054
3 电梯智能运维重庆市高校工程中心， 重庆 402260
为了提高侧边研磨型(D形)塑料光纤倏逝波传感器的灵敏度，采用不同粒度的光纤研磨纸对塑料裸光纤进行侧边研磨，制备了不同直径及不同表面粗糙度的D形塑料光纤倏逝波传感器。实验观测了D区表面形貌、D区直径与表面粗粗度对传感器光传输性能及灵敏度的影响。实验研究发现：D形敏感区域直径及表面粗糙度对传感器光传输及灵敏度影响显著；传感器灵敏度随着D区直径的减小先增大后减小，当D区直径为1200μm时，传感器对葡萄糖溶液的响应灵敏度达到最大值：-0.0032(mg/L)-1；当采用粒度为9μm的光纤研磨纸对光纤进行研磨时，传感器的灵敏度将进一步提升至-0.0045(mg/L)-1，是未经研磨塑料光纤传感器灵敏度的11.25倍。
塑料光纤 倏逝波 传感器 表面粗糙度 光传输 灵敏度 plastic optical fiber evanescent wave sensor surface roughness light transmission sensitivity
1 南通大学机械工程学院, 江苏 南通 226019
2 南京航空航天大学自动化学院, 江苏 南京 210046
考虑到激光间质热疗时激光从内置在组织中的光纤输出且光束为有限宽光束,建立了内插光纤的双层球体组织模型;基于蒙特卡罗法获得无限窄光束在组织内的吸收值,利用入射光强与格林函数进行卷积计算,获得有限宽光束的光传输方程;以高斯光束和平圆光束为例,分别对比分析了考虑与不考虑内插光纤时组织对有限宽光束吸收情况的变化。结果表明:组织对平圆光束的吸收值较小、对高斯光束的吸收值较大,内插光纤对组织吸收平圆光束的影响较小,而对光子出射中心附近组织吸收高斯光束的影响较大。因此,采用高斯光束进行激光间质热疗时应考虑内插光纤对组织吸收光能的影响。所提模型更加接近激光间质热疗的实际情况,对准确预估激光间质热疗的热毁损范围具有重要的意义。
医用光学 光传输 激光组织相互作用 蒙特卡罗法 卷积 光学学报
2020, 40(24): 2417001
