1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室，湖南 长沙 410073
线偏振超连续谱光源是具有线偏振特性的宽光谱激光光源，是连接偏振光学与非线性光学的一个很好的纽带，在高光谱成像照明、光学相干层析等领域有重要应用。近几年关于线偏振超连续谱的研究报道逐渐增多，研究人员已经针对线偏振超连续谱的偏振度提高、相干性增强、光谱平坦度提高、功率提升以及光谱拓展等重点问题开展研究工作，并取得重要进展。本文介绍线偏振超连续谱的研究进展，总结分析线偏振超连续谱产生中的关键技术，并介绍与分析两种针对线偏振超连续谱的偏振消光比测量方法。
偏振消光比 线偏振 超连续谱 保偏光纤 光纤激光器 光学学报
2023, 43(17): 1719003
1 清华大学精密仪器系光子测控技术教育部重点实验室，北京 100084
2 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京 100084
3 清华大学未央书院，北京 100084
线偏振光纤激光器相比于随机偏振光纤激光器，在相干探测、相干合成、偏振合成及非线性频率变换等方面有广泛的应用，因此近年来受到特别关注。本文先对近几年国内外的线偏振光纤激光器研究成果进行简要总结，再针对该类激光器的偏振控制技术、光谱控制技术及光束质量控制技术进行归纳和评述。
线偏振光纤激光器 偏振消光比 掺镱光纤 光谱控制 光束质量 光学学报
2023, 43(15): 1514001
1 燕山大学信息科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004
2 石家庄职业技术学院电气与电子工程系，河北 石家庄 050081
3 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北 秦皇岛 066004
通过在高双折射微结构光纤包层构建缺陷并在其外侧空气孔镀金的方法，实现一种基于“耦合-耦合-吸收”滤波机理的新型单模单偏振微结构光纤（SMSP-MSF）。纤芯中需要滤除的偏振态模式能量通过“纤芯与缺陷芯耦合”和“缺陷芯与金缺陷耦合”两次耦合作用传递至镀金孔中，再利用金缺陷的等离子体共振效应对能量进行吸收，以实现宽带的单模单偏振传输。基于上述机理，利用全矢量有限元法，得到了两种宽带SMSP-MSF。所设计的正六边形晶格SMSP-MSF的纤芯x偏振模式与缺陷芯模式、金层二阶表面等离子极化激元模式在多个波长分别谐振，实现380 nm的单模单偏振传输带宽。所设计的正方形晶格SMSP-MSF利用纤芯及缺陷芯相互垂直的排布方式，保证了纤芯与缺陷芯x偏振模式耦合，而y偏振模式不耦合，在1.55 μm处实现了偏振消光比高达113 dB的高质量单模单偏振传输。
光纤光学 微结构光纤 单模单偏振 模式耦合 表面等离子体共振 偏振消光比
聊城大学物理科学与信息工程学院山东省光通信科学与技术重点实验室，山东 聊城 252000
基于Al0.9Ga0.1As/Al2O3亚波长光栅设计了一种高性能偏振分束器。该偏振分束器由Al0.9Ga0.1As和Al2O3交替形成，制备简单、结构稳定且易于集成。采用严格耦合波分析方法对光栅反射率和占空比、周期的变化关系进行了分析，通过选取合适的光栅参数实现光栅结构对横电（TE）、横磁（TM）偏振光不同的衍射特性，进而实现了偏振分束功能。仿真和计算结果表明，在80 nm（800~880 nm）宽光谱范围内，该光栅偏振分束器对TE偏振光的反射率大于94%，对TM偏振光的透射率大于90%，且偏振消光比大于10 dB，最高可达41.37 dB。此外，还研究了光栅参数变化和入射角度偏转对偏振分束器性能的影响。结果表明，该偏振分束器具有良好的工艺容差，对垂直入射有左右各偏转4°的容忍性，有效解决了传统偏振分束器难以集成和制备工艺复杂的问题，可与GaAs基器件集成后实现对入射光束的调控。
亚波长光栅 偏振分束器 严格耦合波分析 偏振消光比 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1305001
1 华南理工大学广东省光电工程技术研究开发中心， 物理与光电学院， 广东 广州 510640
2 广东省宽禁带半导体芯片及应用工程技术研究中心， 中山市华南理工大学现代产业技术研究院， 广东 中山 528437
设计了一种基于二维光子晶体自准直效应和光子禁带特性的新型紧凑型偏振分束器，器件尺寸为9 μm×9 μm，利用光子晶体的自准直效应实现TE偏振光和TM偏振光在自准直结构中的自准直传播，基于光子禁带特性实现TE偏振和TM偏振的正交分离。对于插入的偏振分束结构的空气孔排数为5时，1 550 nm处的TE偏振光的透过率为95.4%，对应的偏振消光比为23 dB，TM偏振光的透过率为88.5%，对应的偏振消光比为37 dB。对于覆盖100 nm带宽的TE和TM偏振光，TE偏振消光比和TM偏振消光比分别高于18 dB和30 dB。与以往的偏振分束器相比，结构更简单，尺寸更小，偏振消光比更高，更好地满足现代光通信、光集成系统的需求。
光子晶体 偏振分束器 自准直效应 光子禁带 偏振消光比 photonic crystals polarization beam splitter self-collimation effect photonic band gap polarization extinction ratio
江苏师范大学物理与电子工程学院江苏省先进激光材料与器件重点实验室，江苏 徐州 221116
以Ge12As24Se64（Ge-As-Se）和Ge10As24S66（Ge-As-S）玻璃分别作为纤芯和包层材料，研制一种具有脊形芯的保偏硫系玻璃光纤，用于产生线偏振中红外超连续谱（MIR SC）。利用有限元法模拟了脊形芯光纤的群速色散特性并确定了纤芯的几何尺寸，采用挤压法结合多级棒管法制备了该光纤。制备的光纤在2.9~5.5 μm波长的典型损耗约为4 dB/m，偏振消光比为19.4 dB ~19.6 dB。采用中心波长为3.7 μm、脉冲宽度为170 fs、重复频率为100 kHz、平均功率为40 mW的激光抽运长度为12 cm的光纤，获得了光谱范围为2~9.5 μm、平均功率约为4 mW的超连续谱，偏振消光比约为19.2 dB。研究结果表明，脊形芯Ge-As-Se/Ge-As-S硫系玻璃光纤是一种有潜力产生线偏振中红外宽带超连续谱的非线性介质。
激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2106001
1 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
激光相干偏振合成(CPBC)是获得高亮度线偏振激光输出的有效方法。基于此,提出一种光相位调制技术,将两路光相位差转变为幅度调制,进行光外差偏振相位探测和线性锁相控制,实现了两路同频率激光光束的相干偏振合成。理论上详细分析了光外差偏振相位探测的理论模型和线性锁相控制环路的数学模型,用于优化系统参数。锁相控制后,合成光束的输出功率为352.4 mW,偏振消光比高达17.67 dB,系统的控制带宽约为66.1 kHz,剩余相位噪声为1×10 -4 rad·Hz -1/2(1 Hz)和3×10 -6 rad·Hz -1/2(>100 Hz)。相比于其他CPBC的锁相方法,该方法对偏振消光比以及控制带宽都有明显的提升,有效地抑制了相位噪声。
激光光学 相干偏振光束合成 光外差探测 偏振相位控制 偏振消光比 光学学报
2020, 40(10): 1014002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海201800
2 中国科学院大学, 北京100049
激光偏振合束是提升窄线宽光纤激光亮度的重要技术, 能实现多路激光的共孔径合束输出, 同时维持较高的光束质量和线偏振态。文中探索和研究了基于线性锁相技术的合束激光偏振控制系统, 详细分析和建立了光零差偏振检测物理模型和线性锁相控制环路的数学模型。利用高精度的光零差技术对合束激光的偏振相位进行检测, 并通过快速实时反馈进行激光锁相, 获得了输出功率为279 mW的线偏振态激光。锁相控制后, 合束激光的偏振消光比达到19.3 dB, 控制带宽高达39.6 kHz, 剩余相位噪声为7×10-4 rad/S(1 Hz)和3×10-4 rad/S。当提高激光输出总功率达1 W时, 偏振消光比维持在~15 dB, 其限制因素在于光功率波动引入的相位噪声和光斑空间模式不匹配。
相干偏振合成 激光锁相 光零差探测 线性反馈控制 偏振消光比 coherent polarization beam combining laser phase locking optical homodyne detection linear feedback control polarization extinction ratio 红外与激光工程
2018, 47(1): 0103007
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海200093
设计了一种新的光路结构,用于提高LiNbO3波导相位调制器的偏振消光比。光路特点是,在质子交换波导3 dB功分器的输入端同基构造了TiLiNbO3波导模式分离定向耦合的结构以实现TE导模与TM模分离,Y分支波导位置下沉以避免前向TM辐射模的窜扰。效果表现为,与保偏光纤端耦合寄生的TM辐射模得到了有效抑制,寄生的TM导模被定向疏散。1 550 nm波长的BPM仿真运行表明,设计光路的偏振消光比达到87 dB以上。
光波导技术 LiNbO3波导相位调制器 偏振消光比 同基集成 optical waveguide technology LiNbO3 waveguide phase modulator polarization extinction ratio integration with group
分析了铌酸锂多功能集成光学器件的偏振消光机理, 设计和制作了高芯片偏振消光比的铌酸锂多功能集成光学器件。器件采用切断部分输入直波导后在切断端面选择性镀阻光膜的结构以截断射入衬底的辐射光, 与芯片耦合后实现了高于85dB的芯片偏振消光比。制作的器件插入损耗小于3.5dB, 分光比为48/52~52/48, 半波电压Vπ小于3.5V, 尾纤偏振串音小于-33dB; 在-55~+85℃全温范围内, 损耗变化量小于0.2dB,分光比变化小于1%, 尾纤偏振串音小于-27dB, 能够满足工程化应用需要。
集成光学 芯片偏振消光比 光波导 光纤陀螺 铌酸锂 integrated optics polarization extinction ratio waveguide fiber optical gyro LiNbO3
