1 合肥工业大学 特种显示技术国家工程实验室，现代显示技术省部共建国家重点实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，仪器科学与光电工程学院安徽 合肥 230009
3 合肥工业大学 物理学院，安徽 合肥 230009
4 合肥工业大学 先进功能材料与器件安徽省重点实验室，化学与化工学院， 安徽 合肥 230009
本文提出了一种制备集会聚和发散功能一体化的液晶柱透镜阵列的方法。液晶柱透镜阵列呈“三明治”结构，从上到下依次为：上电极基板、液晶层、聚合物柱透镜阵列、下电极基板。为了将会聚和发散功能集成在单一液晶盒中，制备聚合物柱透镜阵列的紫外光敏胶的折射率（np）需介于液晶的寻常光折射率（no）和非寻常光折射率（ne）之间。通过在下基板表面修饰图案化疏水层，利用亲疏水效应使得紫外光敏胶自组装形成表面光滑、尺寸均一的柱透镜阵列。所制备的液晶柱透镜阵列有两种调节聚焦和散焦功能的方式：一种是改变入射光的偏振方向；另一种是施加电场调控液晶层的有效折射率。实验结果表明：当外加电压从0调节到0.7 Vrms时，液晶柱透镜的焦距从-4 mm调节到∞；当外加电压在1~7 Vrms变化时，液晶柱透镜阵列的焦距从6.0 mm调节到4.5 mm。该方法制备的液晶柱透镜阵列具有制备方法简单、器件结构紧凑、驱动电压低、调焦范围大等优点，在成像、显示、光通信等领域具有潜在的应用价值。
液晶柱透镜阵列 折射率匹配 亲疏水效应 会聚透镜 发散透镜 liquid crystal lenticular lens array refractive index matching hydrophilic-hydrophobic effects converging lenses diverging lens
南昌大学 材料科学与工程学院, 江西 南昌 330031
设计了用于发光二极管(LED) 微显示器折射率匹配层结构, 可以提高LED 微显示器的光学性能。倒装结构的LED微显示器出光面为蓝宝石(折射率约1.76), 它和空气的折射率(约为1.0)相差较大, 会有很大一部分光因为全反射而反射回器件内部被吸收, 导致器件的光效率降低。本文通过涂敷折射率匹配层硅胶(折射率约1.41～1.53)的方法, 改变器件表层的折射率使其和空气的折射率相匹配, 增加光逃逸锥角, 从而提高器件的光效率。结果表明涂敷硅胶可以提高光效率约25.75%, 在涂敷硅胶基础上盖玻璃片(折射率约1.47)可提高光效率约32.78%, 且硅胶涂敷前后器件的电学、光学、结温稳定性好。尽管增加的是侧方向的光通量, 但是其光效率的增加为高效率LED微显示的实现提供了参考依据。
发光二极管 微显示 折射率匹配层 光逃逸锥角 光效率 LED microdisplay refractive index matching layer light escape cone angle luminous efficiency
传统的THz单模单偏振光纤大部分都是基于实芯光纤设计的，增加了THz波的传输损耗。最近几年，也有一些关于空芯THz单模单偏振光纤的报道。但是，他们的带宽太窄，往往只能在单一频率附近工作，影响了单偏振器件在THz范围内的使用价值和技术优势。为了解决这些问题，设计了一种新颖结构的空芯THz单模单偏振器件。它拥有超过0.1 THz的带宽，工作频率范围从1.63 THz到1.73 THz。这种器件对于THz通信网络的建设和应用具有重要意义。
导波光学 宽带光纤 折射率匹配 偏振控制 guided optics broadband fiber refractive index matching polarization control
1 国防科学技术大学 机电工程与自动化学院, 湖南 长沙 410073
2 国防科学技术大学 航天科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
高速飞行器在大气层中飞行时, 其光学头罩承受着严重的气动加热。超声速气膜冷却方法可以有效地隔离外部加热, 但是冷却气体和主来流形成的混合层会引起光束退化, 影响成像质量。为减少光束退化, 优化超声速气膜冷却时的光学性能, 基于混合层折射率和压力同时匹配设计思路, 提出了两种设计方法, 即配置特定温度的冷却气体实现混合层折射率和压力同时匹配设计方法和配置特定组分的冷却气体实现混合层折射率和压力同时匹配设计方法, 并对设计方法的可行性和有效性进行了验证。模拟证明, 后一种方法在外部流动参数不变的情况下, 冷却气体的组分构成仅与其喷流静温有关, 为气膜的冷却性能和光学性能同步设计奠定了基础。
气动光学 气膜冷却 折射率匹配 压力匹配 光线追迹 aero-optics gaseous film cooling refractive index matching pressure matching ray tracing
1 南开大学现代光学研究所, 天津 300071
2 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
3 天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室, 天津 300071
采用折射率匹配耦合法，提出了一种偏振可调的单偏振单模太赫兹光纤。通过在纤芯设计非对称微结构来实现芯模x、y偏振模式的分裂；在包层空气孔中填充折射率匹配液来引入缺陷模式，通过调整液体折射率来分别实现它与芯模x、y偏振模式的匹配。结果表明，当液体折射率为1.288时，x偏振模式匹配。当入射光频率大于0.73 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以y偏振模式运转；当入射光频率为1 THz时，偏振损耗比达到最大值1020。当液体折射率为1.338时，y偏振模式匹配。当入射光频率在0.87~0.93 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以x偏振模式运转；当入射光频率为0.9 THz时，偏振损耗比达到最大值118。该设计实现了光纤单偏振运转模式的切换，具有宽带、可调、易于实现的特点。
光纤光学 光子晶体光纤 单偏振单模光纤 折射率匹配耦合法
针对太赫兹波的特点, 利用折射率匹配耦合原理, 设计了一种垂直双空芯结构的偏振分离器件。与传统的分离器件相比, 它具有以下优点: (1) 双芯折射率匹配度高, 使得对应的偏振模式所需要的分离长度很短; (2) 采用双空气纤芯结构, 降低材料对太赫兹波的吸收损耗; (3) 通过设计, 令其发生耦合的两个纤芯相互垂直, 从而使y偏振模的折射率曲线部分重合, 大大扩展了工作带宽的范围, 其工作带宽达到了0.17 THz。此外, 由于器件结构简单对称, 降低了光纤的设计和制备难度, 使其在太赫兹网络中具有很高的应用价值。
偏振分离器 折射率匹配 太赫兹 垂直双空芯 polarization splitter index matching terahertz orthogonal dual hollow core 红外与激光工程
2016, 45(12): 1225005
1 南京邮电大学 光电工程学院，南京 210046
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率激光和物理联合实验室,上海 201800
3 中国科学院 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
为了研究二极管阵列抽运折射率匹配液冷却的掺Nd3+玻璃微球阵列增益区产生的热效应，采用FLUENT6.3.26软件建立了激光器增益区流场的热-流-固耦合模型，利用有限元分析法，模拟分析了钕玻璃微球阵列的温度分布与自身尺寸、匹配液流速、微球层数和抽运频率的变化关系及其对热畸变的影响。由模拟结果可知，固体微球激光器的热恢复时间短，冷却效果与微球层数无关，流速增加对小尺寸微球的冷却效果无明显改善; 当抽运频率为1Hz时，直径为2mm和4mm的微球增益区的单程最大光程差为3.1nm和51.9nm。结果表明，该构型激光器具有高效的冷却能力。这一结果对微球阵列激光器的热管理是有帮助的。
激光器 热分析 流-热-固耦合模型 折射率匹配 二极管抽运 lasers thermal analysis thermal-flow-solid coupling model index-matching diode-pumped
1 南开大学现代光学研究所教育部光电信息技术科学重点实验室, 天津 300071
2 天津理工大学中环信息学院, 天津 300380
提出了一种测量微光学元件的折射率分布及面形的方法。该方法基于双波长数字全息术，将微光学元件浸入折射率匹配液降低通过微光学元件的透射光波频率，获取微光学元件在两个不同波长照明光波下的数字全息图，并根据两个波长下的相位分布，计算出微光学元件的折射率分布，利用得到的折射率分布获取微光学元件的面形。理论分析及实验结果证明了所提方法的可行性。
全息 双波长数字全息术 微光学元件 折射率匹配液 折射率分布 面形
对抑制激光玻璃自发辐射放大和寄生振荡效应的方法进行了论述，分别讨论了在硬包边和软包边情况下激光玻璃与包边材料折射率匹配及对剩余反射率的影响。进而提出采用分光光度计测量反射率的方法来计算剩余反射率，分别推导了在硬包边和软包边情况下剩余反射率的计算公式。推导出普适的剩余反射率的计算公式。
激光玻璃 寄生振荡 包边 折射率匹配 剩余反射率 laser glass parasitic oscillation cladding refract index matching residual reflection
南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
基于折射率匹配耦合原理，提出并设计了一种新型宽带单偏振单模光子晶体光纤，阐述了工作原理并利用全矢量有限元法对其进行了数值模拟。当中间纤芯和边芯之间空气孔1和2的直径为2.4 μm时，波长在1.26~1.7 μm的范围内，偏振相关损耗大于4.08 dB/m，单偏振单模的带宽高达440 nm；当空气孔1和2的直径为2.6 μm时，在波长1.31 μm处，x偏振模的限制损耗为26.93 dB/m，而y偏振模的限制损耗仅为0.01 dB/m，在波长1.55 μm处，x偏振模的限制损耗为38.66 dB/m，y偏振模的限制损耗仅为0.05 dB/m。这种光子晶体光纤具有高带宽特性，并且在1.31 μm和1.55 μm两个通信窗口存在高相关偏振损耗。
光子晶体光纤 单偏振单模 折射率匹配 偏振相关损耗
