期刊基本信息
创刊：
1981年 • 半月刊
名称：
光学学报
英文：
Acta Optica Sinica
主管单位：
中国科协
主办单位：
中国科学院上海光机所
中国光学学会
中国光学学会
出版单位：
中国激光杂志社
主编：
龚旗煌
执行主编：
赵建林
副主编：
邵建达 刘文清 华灯鑫 张旭苹 刘辉
ISSN：
0253-2239
刊号：
CN 31-1252/O4
电话：
021-69916837
邮箱：
地址：
上海市嘉定区清河路390号
邮编：
201800
定价：
150元/期
光学学报 第20卷 第2期
在由两块光折变BaTiO3晶体(其中一块晶体为全内反射式自抽运相位共轭镜工作方式, 起外反射镜作用)构成的半线性自抽运相位共轭器中观察到了相位共轭光的自脉动现象。 自脉动的平均频率f与入射光功率I0的关系为f∝I01.43; 相位共轭光的平均维持时间ΔT与入射光功率I0近似成反比。 观察到光折变BaTiO3晶体中扇形散射光具有动态的空间结构, 扇形散射光的这种特性是引起上述半线性自抽运相位共轭器中相位共轭光脉动的原因。
光折变晶体 半线性自抽运相位共轭器 扇形散射光 自脉动 
根据准确的菲涅耳衍射振幅和光强解析表达式推导出光学系统像点附近的光强空间分布。 与采用洛梅尔函数计算不同, 文中使用常用的贝塞尔函数准确地计算了光强空间分布, 从而使计算更容易、 结果更直观。 并对菲涅耳数这一物理概念进行了论述。
衍射 干涉 贝塞尔函数 洛梅耳函数 菲涅耳数。 以连续激光二极管端面抽运Nd:YAG激光器为实验模型, 研究了该激光器中输出激光强度噪声、 频率噪声和场分布噪声的特性, 并根据实验数据推算出Nd:YAG晶体的粒子上能级寿命随温度变化为1.83 μs/K, 发射截面随温度变化为-0.146×10-19cm2/K。
激光二极管抽运固体激光器 噪声 端面抽运。 依据掺铒光纤放大器的速率方程和光传输方程, 在不计放大自发辐射的情况下, 得出了抽运功率和信号增益在放大器中沿光纤分布的隐函形式的解析表达式, 并利用数值模拟对三种抽运方式下的放大器特性进行了分析。
掺铒光纤放大器 抽运方式 放大器特性。 研究了垂直腔面发射激光器中不同的顶层厚度对激光器模式特性的影响。 结果表明空气界面反射与分布布拉格反射器(DBR)的反射率反相时, 将导致阈值增益增加几倍, 而且模式光场强度在出射端面有反常的增强, 但对光场进入分布布拉格反射器的等效厚度影响不大。 精确腐蚀顶层厚度可代替调节分布布拉格反射器周期数, 以改善器件特性。
半导体激光器 垂直腔面发射激光器 分布布拉格反射器。 研究了端面抽运Nd:YVO4固体激光器激光晶体内基模半径与抽运光斑半径的匹配。 晶体的Nd掺杂原子数分数分别为0.5%和2%, 抽运功率分别为10 W和14 W。 结果表明: TEM00模输出功率对于w1/wpa在低于1的很大范围内的变化不敏感, 不存在一个确定的最佳w1/wpa值； 在相对很小的w1/wpa情形, 仍可获得高效单一的TEM00模输出, 在这种情况下热透镜球差具有限模孔径的作用。
模匹配 热透镜球差 衍射损耗 端面抽运固体激光器。 利用模式耦合理论推导出长周期光纤光栅(LPG)温度特性的一般关系式; 通过测试周期为400～600 μm的长周期光纤光栅的温度特性, 确定了芯内导模与被耦合的不同包层模间的热光系数差, 并结合长周期光栅温度特性关系式总结出长周期光栅温度灵敏度与光栅周期和耦合包层模阶次的对应关系; 在理论与实验的基础上, 提出了改善长周期光栅温度稳定性的方法。
长周期 模式耦合 包层模 光纤光栅。 给出了一种全光通信网波长域计算机模拟方法, 模拟了波分复用信号经过3个光分插复用节点后的信号及放大自发辐射积累的光谱图, 并与实验结果进行了对比。 计算了波分复用信号经过50个光分插复用节点极限情况下的信噪比, 结果表明放大自发辐射噪声积累造成的信噪比下降仍然可以保证接收机在10 Gb/s时的误码率小于10-9。 这些结果可以被应用到未来国家或地区级全光通信网中。
光纤通信 全光通信网 波分复用 掺铒光纤放大器 放大自发辐射。 提出一种新型的掺铒光纤环形激光器, 利用全光纤马赫-曾德尔干涉仪选频, 并将掺铒光纤浸在液氮中冷却, 得到了稳定的7个波长的激光输出, 波长间隔为0.65 nm。
光纤环形激光器 掺铒光纤 冷却 多波长。 与严格马丢(Mathieu)函数法、 有限元法等许多典型方法及一些实验测试的比较表明, 本文提出的计算弱导椭圆光波导的椭圆傅里叶级数展开法具有通用、 准确、 高效、 简便的优点。
光波导理论 模式分析 椭圆光波导 矩量法 傅里叶级数。 从数值方法的角度分析了常规剪切干涉存在的缺陷, 通过数学原理和数值分析方法提出波前延拓剪切干涉, 并证明了它的可行性及其对常规剪切干涉缺陷的克服。 最后用数值方法模拟了波前恢复过程。
波前重构 剪切干涉 数值模拟。 设计了一种改进的4f傅里叶光学信息处理系统, 利用该系统实现对频谱面坐标尺度的放大和光学小波变换, 其优点是有利于带通滤波器的制作和精确定位。 并给出了谢尔宾斯基(Sierpinski)分形的傅里叶变换、 小波变换及分维测量的实验结果。
傅里叶变换 小波变换 光学信息处理。 研究了生物组织中散射光子程长的概率分布函数P(l)及其一阶统计性质, 并由P(l)导出了二阶统计量漫射光时间自相关函数g1(τ)的表达式, 讨论了影响g1(τ)衰减快慢的因素。
生物组织 光子迁移 程长概率分布 散射。 应用光纤探测系统和自行研制的光纤探针深度计, 成功实现了Kr+紫激光辐射新鲜离体人肺组织体表面漫反射率和内部光能流率分布的精确测定, 并利用漫射理论和加倍(Adding-Doubling)方法的部分结论, 获得了紫光人肺癌组织和正常组织的主要光学特性参数, 与蒙特卡罗法拟合实验的光分布曲线得出的结果一致。 为临床实际应用提供了重要的原始参数。
光学特性 人肺组织 Kr+紫激光 蒙特卡罗模拟。 以上层大气中的气辉(极光)为被探测源, 利用干涉成像光谱技术和电磁波的多普勒效应对上层大气风场进行测量, 分析和计算了大气风场的速度和温度, 并就被探测源和探测器之间的相对速度与其连线成任意角时的情形进行了讨论。 采用计算机模拟, 分析了大气风场的测量效果。
大气风场 干涉成像光谱技术 多普勒效应。 提出一种由定位干涉仪和测量干涉仪组成的光纤干涉绝对距离测量方法; 并用标准长度光纤实现光程倍增以增大测量范围; 重点讨论了用脉冲电流调制的准单色光源实现光程定位的方法及其精度。 通过理论分析和仿真实验, 定位重复性误差优于±1 μm。
光纤干涉 绝对测距 光程定位。 在理论分析的基础上, 对国际上目前广泛采用的干涉法测量光纤布拉格光栅(FBG)传感系统中的光波长移动所存在的相位测量原理误差进行了实验研究, 提出了双相位锁相放大器加动态补偿的测量方案。 结果表明, 直接用锁相放大器测量布拉格波长移动所对应的相位变化时, 如果布拉格波长与其相关的锯齿波光程差幅值不相等, 将产生准周期性的测量原理误差。 假设扫描锯齿波幅值初始偏差为20 nm, 那么测量原理误差将大到全量程的5%。 如果使用双相位锁相放大器测量交变的被测量, 误差将减小到全量程的0.4%以内。 进一步而言, 如果从实时测得的干涉仪输出的畸变载波信号中取出与布拉格波长相对应的周期作为数字锁相放大器的参考周期, 就可以消除锯齿波幅值初始偏差的影响, 从而将测量原理误差控制在一个可以接受的范围, 即大约在全量程的0.1%以内。
锁相放大器 波长测量 原理误差分析 原理误差补偿。 讨论了在近场接收条件下颗粒的消光特性。 计算表明: 在近场接收时, 颗粒的实际消光特性与远场接收相比, 存在很大的区别实际消光系数不但同颗粒的性质和大小有关, 而且与颗粒在光束中的位置相联系。 对于大颗粒, 近场和远场间的消光系数在数值上也有很大差异, 如果采用近场接收来测量颗粒的大小, 必须考虑这些因素的影响, 否则将极大增加测量误差。 还论述了近场接收时消光法测量颗粒时测量区定义中的问题, 论证了如果能恰当定义测量区, 可以把由于采用近场接收带来的误差限制在一个可接受的范围之内。
光散射 近场散射 消光系数 颗粒测量。 对几种氧化物介质膜料的单层膜、增透膜及高反膜的激光损伤特性进行了实验研究,分别测试了单脉冲和多脉冲1064 nm激光的损伤阈值,分析和讨论了实验的物理现象及其结果。研究表明SiO2、Gd2O3、Er2O3、Y2O3<具有激光损伤阈值高、损伤程度轻的特点,特别对10 Hz激光而言,更是明显；增透膜及高反膜加λ/2层SiO2对其激光零损伤概率阈值影响不大,但在能量密度大于损伤阈值的情况下,可明显降低薄膜的激光损伤程度和损伤几率。
氧化物薄膜 脉冲激光 激光损伤阈值。 选用在紫外-真空紫外波段反射率较高的铝作基底材料, 通过光学研磨加工和光学镀膜处理制成漫反射板; 建立了紫外-真空紫外波段漫反射特性测试研究装置, 利用该系统进行漫反射板余弦特性、 双向反射比分布函数的测试。 结果表明, 该漫反射板反射比ρ(o/d)在315 nm处为49%; 在正入射情况下, 双向反射比分布函数在15°～40°范围内偏差优于11%。
紫外-真空紫外 漫反射板 双向反射比分布函数。 计算和测量了GCOB晶体的相位匹配曲线, 理论计算与实验测量结果符合的很好。 用电光调Q的Nd:YAG激光器对5 mm长的GCOB晶体进行了倍频研究, 得到了26.7%的倍频转换效率。 并与同样长度的BBO晶体进行比较, 得出了GCOB晶体的有效非线性光学系数接近BBO晶体的有效非线性光学系数的结论。
GdCa4O(BO3)3晶体 非线性光学性能 相位匹配角。 介绍了折反式大视场强焦比平场CCD照相机的设计思想和方法, 给出了详细的结构参数和像斑弥散直径。 照相机焦比0.9, 对角视场22.2°, 使用波长范围390～900 nm, 以660 nm为分界波长分为红蓝两区照相机, 各用一块1024×2048 CCD接收器。 照相机像质优良, 结构全新。
多目标光纤光谱仪 光学系统 CCD照相机。 从光电器件对光源的响应率出发, 引伸出光电阴极与景物之间的光谱匹配系数表达式, 计算了S25光电阴极与暗绿色涂层和绿色草木的光谱匹配系数。 S251光电阴极在满月光下, 对暗绿色涂层的光谱匹配系数为0.5512, 对绿色草木为0.2783; 在晴朗星光下, 则分别为0.2662和0.1255; 对S252光电阴极, 前者分别为0.7174和0.6820, 后者分别为0.5741和0.4840。 计算结果对夜视系统视距估算的修正有较高的参考价值。
光电阴极 光谱响应 光谱匹配系数。 报道了在距地面4 m高的1000 m水平传输通道上, 通过改变光束的尺寸研究取样孔径对相位共轭补偿特性的影响。 研究结果表明, 补偿效果及峰值光强与取样孔径有关, 并且存在最佳取样孔径。
相位共轭 取样孔径 大气湍流。 报道4,4′-二甲氨基二苯乙烯532 nm处双光子吸收光限幅特性的实验结果。 在甲苯及丙酮溶液中, 双光子吸收截面分别为11.92×10-47cm4。s/photon和4.78×10-47cm4。s/photon。
双光子吸收 光限幅 4′-二甲氨基二苯乙烯。