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
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

本期栏目 2007, 27(10)

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光学学报 第27卷 第10期

黄华茂 1,2,*刘文 1,3黄德修 1,2
作者单位
摘要
1 武汉光电国家实验室, 武汉 430074
2 华中科技大学光电子科学与工程学院, 武汉 430074
3 武汉光迅科技有限责任公司, 武汉 430074
阵列波导光栅中心波长的温度不稳定性成为限制其应用的主要原因。为了设计温度不敏感阵列波导光栅,结合弹性多层板热应力理论和应力集中效应给出掩埋波导芯层应力的解析解,利用等效折射率法计算阵列波导的有效折射率及其温度系数,考虑波导材料折射率和波导长度随温度的变化得到了硅基二氧化硅阵列波导光栅中心波长的温度系数。并研究了贴有应力板的阵列波导光栅中心波长的温度特性,结果表明在芯片底部贴有0.37 mm厚的铝板时,TE模和TM模中心波长的温度系数分别是5.9 pm/℃和8.0 pm/℃,下降到传统阵列波导光栅中心波长温度系数的一半。
导波光学 阵列波导光栅 温度稳定性 应力补偿板 
光学学报
2007, 27(10): 1725
作者单位
摘要
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 电子科技大学宽带光纤传输与通信系统技术教育部重点实验室, 成都 610054
报道了一种用高频CO2激光脉冲在普通通信光纤包层边缘单侧写入的新型长周期光纤光栅。研究发现,这种长周期光纤光栅的折射率变化主要发生在光纤包层区域,而纤芯的折射率变化较小;同时该光栅的附加损耗低于0.5 dB。进一步折射率特性实验研究表明,由于其特殊的折变结构,这种光栅具有较高的外界环境灵敏度,当外界折射率在1.41~1.45范围内变化时,其谐振波长漂移量高达15.52 nm,比实验测得的用传统方法写入的长周期光纤光栅谐振波长漂移量高出近3倍,这种光栅结构在光纤传感中将具有重要的应用。
导波光学 长周期光纤光栅 高频CO2激光 包层折变 折射率测量 
光学学报
2007, 27(10): 1730
作者单位
摘要
1 华南师范大学信息光电子科技学院, 广州 510006
2 暨南大学生命科学技术学院, 广州 510632
讨论了记录距离小于菲涅耳衍射要求的近距离数字全息记录和再现问题。对全息记录与再现中高次相位的补偿问题进行了分析,证明了在CCD的参量和记录距离给定后,只要记录时使物体的大小、球面参考光波的位置和距离满足一定的条件,即使在记录距离小于菲涅耳衍射要求的最小距离情况下,也可将高次相位的影响补偿到足够小,使得近距离数字全息的数字再现仍可用快速傅里叶变换算法计算。推导出了满足高次相位补偿的条件和满足补偿条件时的数值再现计算公式。实验结果与理论分析的结论相吻合,并给出了一种修正实际记录的参考光和计算机模拟的理想参考光之间偏差的方法。
全息术 近距离数字全息 快速傅里叶变换 相位补偿 
光学学报
2007, 27(10): 1735
作者单位
摘要
1 汕头大学电子工程系, 汕头 515063
2 厦门大学电子工程系, 厦门 361005
提出了分组Karhunen-Leove变换(KLT)和整数小波变换(IWT)的高光谱图像数据压缩方法,并采用整数小波变换技术和Set Partitioning in Hierarchical Trees(SPIHT)压缩编码,实现了对分组Karhun-Loeve变换后的数据压缩。该压缩编码方法与现有压缩方法相比,既保留了Karhun-Loeve变换压缩性能和整数小波变换高压缩比的特点,也宜于实时传输。实验结果表明,分组Karhun-Loeve变换/整数小波变换/SPIHT在相同压缩比下,峰值信噪比比Karhun-Loeve变换/小波变换/WSFCVQ、Karhun-Loeve变换/小波变换/改进的对块零树编码压缩和Karhun-Loeve变换/WT/FSVQ分别提高了6 dB, 9 dB和8 dB,运算时间减少一半,整体压缩性能有了较大的提高。
图像处理 分组Karhun-Loeve变换 整数小波 高光谱 
光学学报
2007, 27(10): 1740
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学计算机外部设备研究所, 西安 710071
2 西安建筑科技大学信息与控制工程学院, 西安 710055
红绿蓝(RGB)颜色空间中的各颜色分量具有高度相关性,直接分通道实施的彩色逆半调方法会残留大量人眼敏感的半调纹理,且逆半调图像色偏较大。从分析矢量误差分散半调系统模型入手,推导其加噪特性,针对性地提出了一种Karhunen-Loeve(K-L)及多尺度金字塔联合变换的彩色逆半调算法。算法以K-L变换减弱彩色分量相关性,再利用多尺度中值金字塔算子以及维纳(Wiener)滤波分离并抑制高频细节子图中的半调噪声,最后进行中值金字塔、K-L逆变换重构结果图像。实验表明,该算法能有效去除半调噪声、减小重建图像的颜色偏差,与直接分通道逆半调算法相比峰值信噪比值提高约2~3 dB,且重建图像视觉效果良好。
图像处理 彩色逆半调 K-L变换 多尺度 中值插值金字塔变换 
光学学报
2007, 27(10): 1745
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学自动化测试与控制系, 哈尔滨 150001
提出了一种照明无关的小波多尺度相乘边缘检测方法,用于从非均匀的弱照明图像中提取边缘。根据照明反射图像形成模板与CCD相机成像原理,推导出图像的对应小波变换公式。然后,对图像局部区域中噪声、边缘与背景像素的小波系数进行比较分析,设计了一种照明无关的小波边缘检测公式。为增强边缘并抑制噪声,提出了一种改善的小波多尺度相乘边缘检测方法,并依照小波变换后边缘像素的特征,提取单像素的边缘。采用仿真和真实的非均匀的弱照明图像对该边缘检测算法进行验证,并与另外两种边缘检测方法进行定性的和定量的比较。实验结果证实了这种边缘检测方法能够从灰度不均匀的低衬比度图像中正确有效地提取边缘。
图像处理 边缘检测 小波多尺度相乘 照明无关 低衬比度 
光学学报
2007, 27(10): 1751
作者单位
摘要
1 中国科学院电工研究所, 北京 100083
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
离轴照明和衰减型相移掩模作为重要的分辨力增强技术,不仅可以提高光刻的分辨力,同时还可以改善成像焦深,扩大光刻工艺窗口, 实现65~32 nm分辨成像。从频谱的角度分析了离轴照明和衰减型相移掩模对成像系统交叉传递函数和像场空间频率分布的影响,研究这两种技术的物理光学本质,由此进一步优化光学成像系统设计、分辨力增强技术和确定设备使用的参量。对分辨力增强技术的频谱分析研究表明,分辨力增强技术通过调整像场频谱分布,改善了光学光刻的图形质量。对于65 nm密集图形,离轴照明和相移掩模结合后可以使成像衬比度最高达到0.948,工艺窗口在5%曝光范围内焦深达到0.51 μm。
成像系统 光学光刻 分辨力增强技术 频谱分析 
光学学报
2007, 27(10): 1758
金炜 1,*魏彪 2
作者单位
摘要
1 宁波大学信息科学与工程学院, 宁波 315211
2 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
以中子数字成像系统的开发为背景,提出一种用于中子数字图像几何不锐度校正的图像复原算法。首先分析了中子数字成像的准直成像系统,得到引起中子数字图像几何不锐度的点扩展函数。据此,提出一种正则化的Lucy-Richardson(LR)算法,该算法利用贝叶斯(Bayes)最大后验估计理论研究了小波系数的双变量层间模型,推导出一种有效的小波降噪方法,并将小波降噪引入LR算法的迭代过程,此方法可有效解决原始LR算法的噪声放大问题。将改进的LR算法用于一个测试样品中子数字图像的几何不锐度校正,结果表明,该算法可以克服原始LR算法的不足,并优于频域小波域联合正则化图像复原算法。该方法还可以推广到其他图像复原的应用中。
成像系统 中子数字成像 正则化Lucy-Richardson算法 小波降噪 图像复原 
光学学报
2007, 27(10): 1765
作者单位
摘要
北京航空航天大学电子信息工程学院, 北京 100086
激光雷达偏振成像主要是利用不同目标散射光偏振度的差异来实现对目标成像的。由于大部分光学系统都存在消偏振效应,因此系统自身的消偏振问题在成像过程中必须考虑。根据近轴理论和消像差的要求设计出卡塞格伦望远镜的几何结构,应用琼斯理论、光波的相干矩阵和菲涅耳反射理论对空气和卡塞格伦望远镜的交界面进行了消偏振分析,并使用Matlab软件仿真了卡塞格伦望远镜在镀金属反射膜前后,反射光偏振度在望远镜径向直径上各点的变化曲线。根据仿真结果可以看出偏振成像系统中使用的卡塞格伦望远镜在镀铝金属反射膜时其消偏振效应在成像过程中可以忽略。
成像系统 激光雷达 消偏振 琼斯理论 相干矩阵 
光学学报
2007, 27(10): 1771
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学自动化测试与控制系, 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所, 哈尔滨 150001
提出一种计算太阳能聚光器聚光焦斑能流密度分布的新方法。在考虑太阳形状、聚光器表面形状误差、跟踪误差、接收器位置误差、漫反射及接收器遮挡作用等各项光学误差和影响因素的基础上,结合旋转抛物面聚光器的光学特性,采用有限元法对焦面能流密度分布进行计算,并与文献中的结果进行比较,证明了该方法的正确性和可行性。同时又对半球形接收器和圆柱形接收器进行了实例计算,结果表明该方法不受聚光器或接收器面型的限制,算法简单,通用性也较强,从而为系统的优化设计和能流密度的测量奠定基础。
太阳能 能流密度分布 有限元法 聚光器 接收器 
光学学报
2007, 27(10): 1775
郭强 1,2,*张晓虎 2
作者单位
摘要
1 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
2 国家卫星气象中心, 北京 10081
在建立二维扫描观测模型的基础上,提出了基于椭球体地球模型的二维扫描像移补偿方案,给出了任意空间观测到的目标位置的快速迭代算法,并以真实轨道和仿真姿态数据验证了像移补偿模型的实际性能。仿真结果表明,对于长周期(大于一个东西方向扫描行周期)轨道和姿态偏差,可以通过调整仪器坐标系内的扫描轨迹来实现像移补偿;同时,在现有轨道测量和控制条件下,轨道因素引起的瞬时方位角和俯仰角补偿量在0.01°~0.1°量级,且随轨道位置不同而变化。FY-2C卫星在轨偏航轴姿态失配修正实例证实了上述模型的有效性。
像移补偿 二维扫描 地球同步轨道 椭球体 
光学学报
2007, 27(10): 1779
作者单位
摘要
四川大学物理系, 成都 610064
针对多次曝光法制作集成衍射光学元件时存在的加工制作复杂,会引入较大的对位误差等问题,基于计算全息中的误差扩散编码原理及部分相干光成像理论,提出采用误差扩散编码方法来设计用于制作浮雕结构集成元件的编码掩模的新方法。给出了利用误差扩散法设计的色分离光栅光束采样光栅(CSG-BSG)集成元件编码掩模,模拟计算了经部分相干成像系统后的空间像光强分布,并与理想的集成元件面形进行了比较。结果表明,校正后均方差为7.5%,体积偏差为10.2%。
集成光学 误差扩散 灰阶编码 色分离光栅(CSG) 光束采样光栅(BSG) 惯性约束聚变驱动器 
光学学报
2007, 27(10): 1788
作者单位
摘要
1 东南大学先进光子学中心, 南京 210096
2 淮阴工学院电信系, 淮安 223001
无源环形谐振腔(Passive ring resonator,PRR)是谐振式光学陀螺(Resonator optic gyros, ROG)的核心敏感器件,其光学传递函数的半峰全宽是决定陀螺标度因子的重要因素之一。根据多光束干涉理论,耦合系数将通过对反射式无源环形谐振腔的半峰全宽的作用而影响陀螺的标度因子。根据耦合模理论和调频检测原理,以标度因子最优为判据,推导了一般情形下耦合系数对标度因子的影响,论证了最佳耦合系数的存在与确定方法,并进行了仿真验证。结果表明,光纤陀螺中5%左右的最佳耦合系数取值不具有普遍意义,为较高波导传输损耗的聚合物集成光学陀螺结构优化提供一种新的思路。
应用光学 集成光学陀螺 无源环形谐振腔 耦合系数 
光学学报
2007, 27(10): 1793
作者单位
摘要
北京理工大学信息科技学院光电工程系, 北京 100081
探讨了适合太阳光抽运的固体激光器工作物质的选择方法,并分析了几种备选工作物质的性质。用Matlab对太阳光谱的现有数据进行了三次样条插值运算,建立了太阳光谱的局部精细离散化模型,并结合红宝石、Nd∶YAG、Yb∶YAG、Nd∶YVO4、Cr∶Nd∶GSGG、掺Nd3+的光学陶瓷和掺Yb3+的石英光纤等激光介质的吸收光谱,进行了太阳光谱与激光介质吸收谱的匹配分析。得出各激光介质所吸收的能量占太阳常量的百分比分别为24.51%,15.98%,2.35%,6.46%,43.91%,15.98%,7.63%。并在一定假设条件下,计算了各介质的阈值抽运功率体密度。综合以上激光介质的材料热特性,选取对太阳光吸收较多,阈值低且热特性好的Nd∶YAG,掺Nd3+光学陶瓷,Cr∶Nd∶GSGG为较适合的太阳光抽运激光工作物质。
激光器 固体激光器 工作物质 太阳光抽运 光谱分析 
光学学报
2007, 27(10): 1797
作者单位
摘要
1 上海交通大学物理系, 上海 200240
2 广东海洋大学理学院, 湛江 524088
3 江西师范大学物理与通信电子学院, 南昌 330027
半导体光放大器(SOA)的非均匀加宽特性对产生多波长激光非常有利。本文对两段式立奥萨尼亚克(Lyot-Sagnac)滤波器进行了详细的理论分析,实现了一种基于半导体光放大器的新型多波长光纤激光器。它利用立奥萨尼亚克滤波器的波长选择性,在室温下得到了约18个具有30 dB信噪比的多波长激光输出。波长范围1556~1577 nm。通过调节立奥萨尼亚克环内的偏振控制器,多波长激光的波长间隔可在两种国际电信联盟(ITU)标准波长间隔(0.4 nm和0.8 nm)间选择。这种构型的光纤激光器具有稳定性好、波长间隔可控、信噪比高等优点。
激光技术 光纤激光器 立奥萨尼亚克滤波器 半导体光放大器 
光学学报
2007, 27(10): 1802
作者单位
摘要
中国科学院安徽光学精密机械研究所激光技术研究中心, 合肥 230031
报道一种新型光纤化宽带可调连续波中红外激光器系统,该激光系统采用准相位匹配(QPM)的差频产生(DFG)技术,非线性晶体为多周期的周期性极化掺镁铌酸锂晶体(PPMgLN),掺镱光纤激光器(YDFL)用作抽运光源,可调激光器经掺铒光纤放大器(EDFA)功率提升后作为信号光源。利用建立的准相位匹配差频产生系统,获得了连续波中红外差频光输出;实验发现,温度导致相位失谐的半峰全宽(FWHM)为4.5 ℃;通过优化选择晶体周期,并结合调节信号光波长和控制温度,该准相位匹配差频产生系统可在3.1~3.6 μm内连续调谐。
非线性光学 差频发生 准相位匹配 周期极化掺镁铌酸锂晶体 光纤激光器 光纤放大器 
光学学报
2007, 27(10): 1807
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院 湖南, 长沙 410073
根据耦合模理论,分析了多芯光纤支持的超模,推导了超模场分布函数的解析表达式,并利用柯林斯(Collins)公式计算这些超模光束的二阶矩,分析各超模的光束质量。为了获得较好质量的光束输出,还对利用塔尔博特腔进行多芯光纤激光器的模式选择进行了数值分析。计算结果表明,只要选择合适的距离参量,塔尔博特腔可以有效地进行模式选择。
激光器 光纤激光器 模式选择 超模 塔尔博特腔 多芯光纤 
光学学报
2007, 27(10): 1812
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
报道了一种新型自倍频晶体Yb∶Gd0.2Y0.75(BO3)4 (Yb∶GdYAB)在二极管激光器端面抽运条件下的连续光激光运转。为了实现紧凑的新型全固态激光器的激光运转,设计了一个平平谐振腔,两个镜子的分开距离仅为1 cm,在这种腔结构下,得到了中心波长为1044 nm的基频激光输出,当吸收抽运功率为4.22 W时,基频激光的最大输出功率为1.38 W,相应功率曲线最大斜效率为54%。为获得有效的自倍频激光输出,换用了平凹腔进行了自倍频实验。自倍频光运转阈值仅为900 mW,在吸收抽运功率为3.9 W的条件下,得到144 mW的自倍频绿色激光输出,获得从二极管激光器到绿光的直接光光转换效率为3.7%。实验结果表明Yb∶GdYAB作为一种新型的自倍频晶体,对于紧凑的1 μm波段的基频光和自倍频可见光激光器都有着很大的应用潜力。
激光器 自倍频 Yb∶GdYAB 晶体 二极管激光器抽运 
光学学报
2007, 27(10): 1817
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与瓦级半导体激光器(LD)以及快轴准直柱透镜构成一个可以将半导体激光器的工作波长稳定在体布拉格光栅布拉格波长处的外腔激光器。测量了体布拉格光栅外腔激光器的波长稳定性与其工作电流、热汇温度、激光束准直装置等因素的关系。分析了波长稳定效果与半导体激光器增益谱特性、外腔结构参量等因素的关系。研究表明,在相同的工作电流、热汇温度下,当准直柱透镜直径为0.4 mm时的波长稳定效果较好;在此情况下,当热汇温度控制在30 ℃,工作电流从0.5 A增加到1.5 A的测量范围内,以及当工作电流固定在1.5 A,热汇温度从20 ℃增加到35 ℃时,测得的光谱特性表明,半导体激光器的工作波长可以很好地稳定在体布拉格光栅的布拉格波长处。与该激光器在同样条件下自由运转的光谱比较,可以看到,自由运转激射波长与体布拉格光栅的布拉格波长差值小于2.6 nm情况下,可以获得很好的波长稳定效果。实验也表明,当该值大于4.8 nm时波长稳定效果变差。
激光器 半导体激光器 体布拉格光栅 外腔 波长稳定 
光学学报
2007, 27(10): 1821
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
寄生振荡的存在使得放大器在信号光到达之前消耗了大量的反转粒子数,降低了放大器的激光增益和储能效率,严重地影响了激光放大器的性能,尤其对高功率激光放大器。在理论分析和实验研究的基础上,以Nd∶YAG晶体板条为例,用8条半导体激光阵列对晶体进行双侧抽运,研究了高功率激光放大器的寄生振荡现象,分析了板条晶体寄生振荡产生的原因,并详细比较了晶体在不同的抽运功率和表面处理下的放大效果,得到了2倍的单程放大,当输入能量为140 mJ时,获得了278 mJ的激光输出。
固体激光器 半导体激光抽运 板条晶体 寄生振荡 
光学学报
2007, 27(10): 1827
作者单位
摘要
山东大学信息科学与工程学院, 济南 250100
对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究。实验中采用Nd∶GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能。测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系。当Cr4+∶YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%。通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼 Nd∶GdVO4激光器。获得的理论结果与实验结果大致相符。
激光器 固体激光器 拉曼激光器 受激拉曼散射 Nd∶GdVO4晶体 被动调Q 
光学学报
2007, 27(10): 1831
作者单位
摘要
1 湖南大学计算机与通信学院, 长沙 410082
2 衡阳师范学院物理与电子信息科学系, 衡阳 421008
高功率激光系统中非线性热像的强度可能达到光学元件的损伤阈值,从而危及系统的安全运行。明确并避免引起最强热像大小的模糊斑,可以降低热像的破坏威胁。通过理论分析与数值模拟方法,研究了高功率激光系统中非线性热像光强与模糊斑大小的关系。根据角谱传输和Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论,推导出一定厚度非线性介质的热像光强表达式,得到了热像光强随模糊斑大小的变化规律,并用数值模拟结果进行了验证。结果表明,随着模糊斑尺寸的增大,热像光强先是单调增大,达到一最大值后单调下降;热像光强最大时对应的模糊斑大小基本上与由Bespalov-Talanov小尺度自聚焦理论决定的最快增长小尺度调制尺寸相同。
非线性光学 高功率激光 热像 模糊班 Bespalov-Talanov理论 小尺度自聚焦 
光学学报
2007, 27(10): 1836
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900
2 四川大学物理系科学与技术学院, 成都 610064
针对惯性约束聚变(ICF)激光等离子体诊断系统应用的需求,提出一种采用非线性相位拟合法设计单透镜代替理想对数轴锥镜的方法。对所要得到的球面透镜与理想对数轴锥镜的相位进行拟合,求解得出所需要的球面透镜参量。设计了用于激光等离子体诊断系统的长焦深透镜,并对透镜的焦深、轴向光场均匀性、横向均匀性、焦斑旁瓣等指标进行分析。数值分析结果表明,长焦深透镜具有与理想对数轴锥镜相同的相位分布,焦深、轴向光场均匀性、横向均匀性、焦斑旁瓣均符合设计要求,验证了非线性相位拟合法的正确性。
光学设计与制造 长焦深透镜 非线性相位拟合 对数轴锥镜 
光学学报
2007, 27(10): 1842
作者单位
摘要
西安电子科技大学理学院, 西安 710071
不均匀柱形粒子的光散射特性研究对复杂结构粒子参量的反演具有重要意义。基于德拜理论,对在轴高斯波束垂直入射无限长多层圆柱的散射特性进行了讨论。获得了散射系数的德拜级数展开式;并利用该公式分别计算了均匀和双层圆柱的总散射强度角分布,德拜级数单阶散射强度角分布;总散射强度结果与广义米氏理论(GLMT)进行了比较,两者吻合很好。分析表明圆柱散射强度不同散射角区间的值来自德拜级数不同阶的散射强度贡献;双层圆柱各层半径和折射率的值对德拜级数二阶散射强度角分布中峰值的出现起决定作用。当双层圆柱的外层较薄时,在120°~150°之间会出现两个明显峰值,即出现双重一阶彩虹峰值;反之,当外层厚度大于内层时,只有一个峰值存在。
物理光学 多层圆柱散射 德拜级数解 高斯波束 
光学学报
2007, 27(10): 1846
作者单位
摘要
1 华东师范大学物理系光谱学与波谱学教育部重点实验室, 上海 200062
2 温州大学教育学院, 温州 325035
以单色标量波衍射理论为基础,研究单色平面波由圆孔衍射产生实现冷分子(或冷原子)光学囚禁的光阱。运用圆孔衍射理论分析讨论了光学偶极阱的光强分布、光学势及偶极力,并导出了有关光阱的几何参量、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参量(如照明光波的波长、小孔的孔径)间的解析关系。研究表明,当激光功率与波长分别为P=500 W和λ=1.08 μm,小孔半径a=20 μm时,产生囚禁甲烷CH4分子的光阱光学势约为57.9 μK。通过圆孔衍射可实现冷分子或冷原子囚禁,该方案不仅简单可行、操作方便,而且在冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学等领域中有着广阔的应用前景。
物理光学 原子分子囚禁 圆孔衍射 光学偶极阱 
光学学报
2007, 27(10): 1852
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
作为量子信息领域分支的鬼成像,由于物体的像将出现在不包含物体的光路上的特点,使得这一领域的研究引人入胜。一度认为,只有基于纠缠态双光子的纠缠光源,才能实现鬼成像;但近年来的研究表明,经典热光场也能实现这一过程。从经典统计光学入手,建立了热光场的数值模型,模拟符合热光特性的光场变化、光场传播、以及物体透射函数对热光场的调制,进而从光强度起伏的关联函数中,分别重现振幅型物体和纯相位型物体的傅里叶变换图像;通过与真实实验结果的对比,表明基于统计光学原理的该数值模型所预测的实验结果,与真实的实验结果完全一致。
量子光学 量子成像 数值模型 纯相位物体 傅里叶变换 
光学学报
2007, 27(10): 1858
作者单位
摘要
1 西南财经大学信息学院, 成都 610074
2 西南交通大学信息学院, 成都 610031
3 四川师范大学物理系, 成都 610068
最近提出的一个构建相干态的方案中,需要精确求解一个时间相关的常微分方程。基于代数动力学理论,利用该方程具有的SU(1,1)动力学对称性,提出了对此方程在含时系数取任意函数形式时的统一的精确求解方法,并且得到了严格的解析解。运用这个精确解,就可以构造相应物理系统的精确相干态的具体表达式。给出了一个解例,即频率取“快变”函数的情形。利用得到的精确结果,讨论了这个系统的量子涨落(量子噪声)随时间演化的情况。针对动量算符不确定度随时间演化的曲线的性态,指出在制备这个系统压缩态时可以利用的一些性质。最后,讨论了这个量子系统的不确定关系随时间演化的情况。
量子光学 代数动力学 时间相关谐振子 相干态 1)动力学对称性 
光学学报
2007, 27(10): 1867
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国家级重点实验室, 绵阳 621900
2 四川大学原子分子物理研究所, 成都 610065
利用单色谱仪、压力传感器和示波器等组成的单色谱瞬态测试系统研究了苯的快速反应光谱及点火特性.由于苯在冲击波的作用下极易发生高温分解,介绍了一种在入射激波条件下确定含能材料冲击点火延迟时间和防止提前触发的新方法。运用反应动力学程序模拟出主要生成物(C2)浓度随时间的变化关系,结合谱仪记录的该生成物随时间变化的信号曲线,对两条曲线的起跳点,最大波峰进行比较.模拟结果与测定的出现时间符合得较好,证明该单色谱瞬态测试系统能够较好的研究冲击发射光谱的时间分辨特性.把光谱实验和化学反应动力学相结合分析了苯在快速反应过程中碳的生成机理。
光谱学 瞬态测试技术  反应动力学 
光学学报
2007, 27(10): 1873
作者单位
摘要
华东师范大学物理系光谱学与波谱学教育部重点实验室, 上海 200062
激光经电光相位调制后,由于剩余幅度调制的存在造成调制边带幅度不相等。利用法布里珀罗腔的透射特性和Pound-Drever-Hall技术对通过法布里珀罗腔的调制光正、负一级边带的幅度产生不同的衰减,使得调制边带的幅度相等,从而实现对电光相位调制中剩余幅度调制的抑制。采用该方法,理论上计算了调制光经法布里珀罗腔后的光外差光谱信号,获得锁定法布里珀罗腔后调制边带幅度的不对称度较腔锁定前减小四个数量级。实验研究了调制光经法布里珀罗腔透射的光外差光谱,结果表明将法布里珀罗腔锁定于该透射光外差光谱中心零位时,对剩余幅度调制的抑制程度可达45 dB。
光谱学 剩余幅度调制 法布里珀罗腔 电光相位调制 伺服控制 
光学学报
2007, 27(10): 1877
赵军 1,2,*潘功配 1陈昕 1
作者单位
摘要
1 南京理工大学化工学院, 南京 210094
2 防化指挥工程学院4系, 北京 102205
通过红外光谱实验和红外热成像实验,研究了影响泡沫红外消光的因素,结果表明:泡沫溶液的红外光谱特征决定红外光谱吸收峰位,且溶质浓度越高,吸收越强;泡沫结构是造成光线强烈衰减的重要原因,透射光强随光线穿过泡沫液膜界面的次数成指数衰减,泡沫直径越小,达到相同遮蔽效果的泡沫溶液的用量就越少;当泡沫直径远大于入射光线波长时,透射比随光束大小变化不大;泡沫溶液升温可在一定程度上增强泡沫的红外吸收强度。各因素影响程度从大到小的次序为:泡沫结构,红外光谱特征,内充气体折射率,泡沫直径,温度。
光谱学 红外电子对抗 泡沫消光因素 红外光谱 红外热成像 
光学学报
2007, 27(10): 1883
作者单位
摘要
中国矿业大学理学院, 徐州 221008
应用不可约张量法和群的理论构造了三角对称晶场中3d3/3d7态离子的可完全对角化的120阶微扰哈密顿矩阵。矩阵中考虑了自旋轨道相互作用,自旋自旋相互作用和自旋其他轨道相互作用,利用该矩阵计算了YAG∶Cr3+晶体的基态能级、零场分裂参量,研究了自旋二重态对基态能级的贡献,理论计算值与实验值相符合,证明二重态对基态的贡献是不可忽略的。在此基础上,进一步研究了自旋轨道相互作用、自旋自旋相互作用和自旋其他轨道相互作用对YAG∶Cr3+晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋自旋和自旋其他轨道相互作用对YAG晶体基态光谱精细结构和零场分裂参量的影响都是不可忽略的。通过理论计算值和实验值的比较,证实了在YAG∶Cr3+晶体光谱中扬特勒效应的存在。
光谱学 基态能级 晶体场理论 零场分裂 扬特勒效应 
光学学报
2007, 27(10): 1889
作者单位
摘要
曲阜师范大学激光研究所, 曲阜 273165
根据全反射相变理论设计了菲涅耳菱体型相位延迟器延迟量对入射角变化不敏感的结构角。根据薄膜的偏振效应,从薄膜的特征矩阵出发,通过在菱体的两个全反射面蒸镀光学介质膜的方法拓宽了菲涅耳菱体型相位延迟的消色差宽度。在ML_EB900型镀膜机上适当控制沉积条件制备了消色差相位延迟膜,实验测试结果表明:在530~700 nm的波长范围内,可以获得90°的相位延迟量,且最大偏差小于0.7°。
薄膜光学 延迟器 消色差 相移 
光学学报
2007, 27(10): 1896
作者单位
摘要
1 华中科技大学光电子科学与工程学院, 武汉 430074
2 西北工业大学理学院, 西安 710072
采用波长均为532 nm的连续激光和脉冲激光研究了缺氧La0.6Ca0.4MnO3-δ(LCMO)薄膜的光响应特性。分析了在金属态和绝缘态时,缺氧对LCMO薄膜光响应的不同影响。在脉冲宽度7 ns、峰值功率750 mW的脉冲激光作用下,缺氧LCMO薄膜在室温下呈现出明显的光响应信号,其光电导增大36.4%,上升时间约30 ns。由于光子能量大于LCMO的禁带宽度,光子注入在薄膜中产生了电子空穴对,而电子很容易被氧空位俘获,从而在薄膜中产生大量额外的空穴载流子,大量的空穴载流子可能诱发局域绝缘金属相变,从而在薄膜中产生明显的光电导效应。实验显示出缺氧钙钛矿薄膜在光电器件上的巨大应用潜力。
薄膜 钙钛矿薄膜 光响应 氧缺陷 庞磁电阻 
光学学报
2007, 27(10): 1901
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
利用两束超连续光干涉得到的信号,测量了透镜焦点附近飞秒激光脉冲的古依(Gouy)相移。根据得到的光谱干涉信号,利用傅里叶变换得到相对相位值。激光光束在聚焦透镜后的束腰半径可以由成像方法测得。根据测量得到的激光光束束腰半径,用非线性拟合的方法得到了古依相移曲线,拟合曲线与实验结果符合得非常好。给出了古依相位在焦点前后1 mm区域内的移动量。
超快光学 超连续谱 古依相移 光谱干涉 飞秒激光脉冲 
光学学报
2007, 27(10): 1905
作者单位
摘要
1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 上海大学分析测试中心, 上海 200444
利用显微拉曼光谱仪研究了近红外飞秒激光脉冲诱导二氧化钛金红石单晶所引起的相变。实验发现当激光的平均功率为300 mW时,随着辐照时间的增加,金红石相的Eg模式强度增强,而A1g模式强度减弱,由此得出激光诱导晶体产生了色心;辐照时间为10 s时,锐钛矿相出现;并且随着辐照时间的增加,锐钛矿相的拉曼振动模式强度增强,金红石相的减弱。然而当辐照时间确定为1/63 s时,随着激光功率的增加,金红石Eg模式强度与A1g模式强度的比值增加,而没有锐钛矿相出现。
超快光学 相变 锐钛矿 飞秒激光 显微拉曼光谱术 
光学学报
2007, 27(10): 1909