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 2008, 28(2)

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光学学报 第28卷 第2期

作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
随机并行梯度下降算法是一种极具应用潜力的自适应光学系统控制算法,具有不依赖波前传感器直接对系统性能指标进行优化的特点。基于32单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验平台。考察算法增益系数和扰动幅度对校正效果和收敛速度的影响,验证随机并行梯度下降算法的基本原理。实验结果表明参量选取合适的情况下,随机并行梯度下降控制算法对静态或慢变化的畸变波前具有较好的校正能力。根据实验结果分析了影响随机并行梯度下降算法校正速度的主要因素。
自适应光学 随机并行梯度下降算法 光束净化 
光学学报
2008, 28(2): 205
作者单位
摘要
1 东华理工大学物理系, 江西 抚州 344000
2 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
3 南通大学物理系, 江苏 南通 226007
原子光学晶格为精确操控中性原子和研究某些基本物理问题提供了一种方法。提出了一种利用单光束照明余弦型振幅光栅与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案,计算了四阱的光强分布,讨论了从光学四阱到双阱或单阱的演化过程,并导出了光学四阱的几何参量、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参量间的解析关系,获得了四阱间距与光栅空间频率的关系。研究表明通过改变余弦光栅的空间频率即可实现从光学四阱到双阱或单阱的连续双向演化。
原子与分子物理 原子分子囚禁 余弦振幅光栅 可控制光学四阱 光学晶格 
光学学报
2008, 28(2): 211
作者单位
摘要
1 上海理工大学光电功能薄膜实验室, 上海 200093
2 南洋理工大学材料工程学院, 新加坡 639798
采用严格的耦合模理论,通过求解表面镀层长周期光纤光栅的特征方程,给出了双峰谐振波长的确定方法,以及它与光栅周期和模式序数之间的关系。结果表明,对应于较高次的包层模式,存在双峰谐振现象,且包层模式序数越高,与芯模产生谐振耦合所需的光栅周期越小。进一步讨论了双峰谐振波长的间距随薄膜参量与光栅参量变化的关系,描绘了这些参量对透射谱衰减谐振峰的影响,理论分析结果与X. W. Shu的无镀层长周期光纤光栅实验结果一致。这些研究为建立高灵敏的双峰谐振薄膜传感器提供了结构优化的理论支持。
光纤光学 长周期光纤光栅 双峰谐振 透射谱 耦合模理论 
光学学报
2008, 28(2): 219
许玮 1,2,*段高燕 1,2方光青 1,2席丽霞 1,2张晓光 1,2
作者单位
摘要
1 北京邮电大学理学院, 北京 100876
2 北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室, 北京 100876
研究了不同调制格式的产生及其偏振模色散补偿性能。首先从实验上得到了不同调制格式的频谱和眼图,并将其输入偏振模色散补偿系统,实现了缓解与补偿的动态结合。其次,从数值上比较和分析了不同调制格式应用于以偏振度做反馈信号的偏振模色散补偿系统后的补偿性能,结果表明,差分相移键控对偏振度的响应度和偏振模色散补偿效果要比传统开关键控好,因此差分相移键控非常适合于以偏振度做反馈信号的偏振模色散补偿系统;而载波抑制码差分相移键控结合了载波抑制码载波抑制特性和差分相移键控的特殊频谱特性,具有最好的偏振模色散补偿效果。
光纤通信 调制格式 偏振模色散 偏振度 
光学学报
2008, 28(2): 226
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
设计了一种深空非合作目标的激光扫描、捕获、跟踪地面实验装置,通过模拟深空同轨道运动的两颗卫星跟瞄过程,在理论上计算了跟瞄装置中光束指向驱动电机的最小加速度和其在跟踪过程中的运动特性。理论分析与仿真结果表明,当卫星偏离光斑中心一定距离时,指向驱动电机先加速后减速,补偿这个偏心,重新捕获跟踪卫星;重新捕获到跟踪所需时间受电机加速度和望远镜探测精度以及探测器响应处理时间影响,其中探测器精度对重新捕获到跟踪所需时间影响较大,探测器响应处理时间要减小到最小;为了使从捕获到跟踪过程中卫星始终在扫描光斑范围内,经纬仪驱动电机的最小角加速度为25.5°/s2。
光通信 深空光通信 跟踪扫描 目标捕获 驱动电机 角加速度 
光学学报
2008, 28(2): 233
作者单位
摘要
湖南大学计算机与通信学院, 湖南 长沙 410082
提出了应用于光纤无线通信系统中一种改进的双边带调制产生光毫米波方案。在中心站采用强度调制将射频信号调制到光载波上产生一个双边带信号,滤掉中心载波后,利用光交叉复用器把双边带信号的上下边带模分开,将数据速率为2.5 Gbit/s的基带信号调制到下边带模后,再与未调信号耦合后产生光毫米波,然后通过单模光纤传输至基站,在基站经过光电转换后产生电毫米波信号。从理论上对该毫米波的色散特性进行了分析,发现毫米波的接收功率不会周期的衰减。同时通过实验研究表明, 下行链路信号通过光纤能传输50 km而不需要色散补偿,功率代价小于1 dBm。因此,该方法产生的光毫米波能有效克服光纤色散引起的信号时延而导致的基带信号退化,适合于远距离传输。
光纤无线通信 光毫米波产生 双边带调制 光纤色散 光交叉复用器 
光学学报
2008, 28(2): 238
作者单位
摘要
北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
报道了圆芯边孔光纤(CSF)中应力分布和双折射的研究结果。用有限元法建立了求解圆芯边孔光纤横截面应力和双折射的计算模型,分析了圆芯边孔光纤横截面应力和应力双折射的分布形态,给出了详尽的物理解释。计算结果表明圆芯边孔光纤的横截面上出现应力分量的拉应力区和压应力区,应力区在纤芯附近对称分布,且不同应力区中应力双折射取向不同。应力分量和应力双折射在圆芯边孔光纤横截面上积分为零。圆芯边孔光纤的几何双折射随波长增加而增大,短波长处几何双折射为零,模式双折射等于应力双折射,随着波长增加,模式双折射逐渐偏离纤芯中心处应力双折射而靠近几何双折射,到长波长处模式双折射主要是几何双折射。对于不同材料组成和结构尺寸的圆芯边孔光纤,模式双折射的数值在10-5量级,随波长增加模式双折射先减小后增加。
光纤光学 圆芯边孔光纤 有限元法 模式双折射 应力双折射 
光学学报
2008, 28(2): 243
作者单位
摘要
1 天津大学计算机学院, 天津 300072
2 天津大学电子信息学院光纤通信实验室, 天津 300072
理论上分析了通过整形滤波器方法实现正码波长变换的原理,并讨论了滤波器带宽及偏移方向对正码脉冲效果的影响,解释了目前实验报道中多采用蓝移滤波方案的技术根由。在实验上利用半导体光放大器(SOA)和通带滤波器完成了40 Gb/s的归零码波长变换实验,验证了理论分析的结构,证明了整形滤波器加半导体光放大器的方案可以实现正码的波长变换。这对于简化网络的设计,提高信号传输质量都有重要的意义。
光纤通信 正码波长变换 带通滤波器 半导体光放大器 
光学学报
2008, 28(2): 249
作者单位
摘要
1 电子科技大学宽带光纤传输和通信网技术教育部重点实验室, 四川 成都 610054
2 重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆 400044
157 nm准分子激光用于微加工具有单光子能量高,峰值功率高,材料吸收系数高,分辨率高等优点。利用157 nm激光微加工的方法,在光子晶体光纤上融切出微小矩形孔,从而构成腔长为45.6 μm的微光纤法布里珀罗干涉腔,得到的干涉条纹平滑,衬比度约为26 dB,并从激光与石英材料的相互作用上分析了形成较好干涉条纹的原因。把这种微腔应用于应变测量,在550 μm范围内,腔长增量相对于应变的灵敏度为0.32 nm/μm,线形度达0.9994。实验证明该微腔对温度不敏感,800 ℃范围内腔长变化仅20 nm。157 nm准分子激光加工光纤法布里珀罗腔方法简单,一次成型,具有较高的加工效率和精度,有望实现光纤法布里珀罗腔的规模化批量制造,具有较好的应用前景。
光纤光学 光纤法布里珀罗腔 激光微加工 应变传感器 光子晶体光纤 
光学学报
2008, 28(2): 255
作者单位
摘要
东南大学自动化研究所,复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室, 江苏 南京 210096
提出了一种快速可靠的4步相移编码解相位算法。通过对中心条纹的光强进行摄动,将编码信息加入到基本相移光栅中,使4幅基本相移图不但包含了相位场主值信息,还包含了解相位所需的编码信息。建立了摄动度函数描述相移图的摄动信息进而得到编码信息,解出完整的相位值。对摄动度函数的误差和噪声进行分析,提出方向滤波方法来消除噪声,极大地减少了编码信息的误判情况。仿真和实验证实了本算法的可行性。与传统相移法相比,解相位的速度和可靠性得到明显的提高。
光学测量 解相位 摄动 方向滤波 
光学学报
2008, 28(2): 259
张伟 1,2,*朱健强 1
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
系统地研究了光学研磨过程中,磨料粒径、载荷大小以及机床转速对钕玻璃表面及亚表面损伤的影响。结果表明,机床转速和载荷基本不改变材料表面粗糙度,而较大载荷或较低机床转速产生较大的亚表面缺陷,表面粗糙度和亚表面缺陷缺陷深度基本与最大磨料粒径呈正比,载荷增倍使亚表面缺陷与表面粗糙度的常数比值增加0.05。研究结果为钕玻璃加工工艺改进提供了参考依据。
光学检测 光学加工 亚表面损伤 激光玻璃 激光损伤阈值 
光学学报
2008, 28(2): 268
作者单位
摘要
天津大学力学系, 天津 300072
以径向受压圆盘为例,从弹性力学的角度详细分析了模型全场等倾角相位的情况,分析第一主应力的方向,在六步相移法的基础上提炼出圆盘全场等倾角相位和等差线的真实相位。采用有限元软件MARC与形函数拟合相结合的方法模拟径向受压圆环六步相移图和等差线相位图,可以推广到没有解析解或者解析解复杂的应力模型的光弹性实验模拟。通过径向受压圆盘实验验证了方法的可行性,实现光弹法中自动提取全场等差线的信息。
光学测量 光弹性 相移法 等差线 等倾线 主应力迹线 
光学学报
2008, 28(2): 273
作者单位
摘要
同济大学理学部, 上海 200092
粗糙表面在多波长激光束照射下形成的多色散斑场显示出散斑延长效应,利用此效应可以测量表面粗糙度,并且测量结果在一定条件下不受粗糙表面横向特征的影响。通过模拟计算随机粗糙表面的多色散斑场,以空间平均的多色散斑场局部自相关函数研究了平均散斑延长率〈χ〉对表面轮廓均方根偏差σh的依赖关系,分析了测量系统因素,如入射激光波长组合、成像器件光敏单元尺寸和动态范围对测量结果的影响。结果表明,以空间平均的局部自相关函数代替集平均的散斑自相关函数描述多色散斑延长效应是有效的;为达到一定的粗糙度测量精度,应选择合适的入射激光波长组合和合适的成像器件光敏单元尺寸。
光学测量 表面粗糙度 激光散斑 多色散斑自相关 散斑延长 散射场模拟 
光学学报
2008, 28(2): 279
作者单位
摘要
东南大学 电子科学与工程学院, 江苏 南京 210096
根据耦合模理论,推导出可调谐光波导谐振环的光强和相位传递函数的表达式,并分析了可调谐谐振环的传输特性。结果表明,谐振环中集成的马赫曾德尔耦合器的参量设定和调谐方式直接影响谐振环的谐振频率移动范围和调制功率。通过改变耦合器参量对谐振环进行优化设计,在中心波长为1550 nm附近,谐振环半径2 cm,传输损耗0.08 dB/cm的情况下,实现了清晰度和最佳谐振深度的调谐,谐振频率的移动范围低于0.027 GHz,降低了谐振环对频率调制器的调频要求,同时降低了耦合器的调制功率。
集成光学 可调谐振环 传递函数 谐振深度 清晰度 
光学学报
2008, 28(2): 285
冯巍巍 1,2,*魏庆农 1,2汪世美 1,2吴云智 1,2[ ... ]王东方 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 安徽省环境光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
为了表征复杂涂层表面的光学散射特性,基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型,利用遗传算法从实验数据中反演出模型的关键参量。采用C++语言对偏振双向反射分布函数模型进行了数值模拟,分析了模型参量对偏振双向反射分布函数的影响。数值模拟结果与实验数据的对比表明,该模型算法有较高的模拟精度,可以为后续的目标特征提取与识别工作提供参考。
散射 偏振 双向反射分布函数(BRDF) 遗传算法 数值模拟 
光学学报
2008, 28(2): 290
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, 安徽 合肥 230031
以掺镱光纤激光器为抽运源、掺铒光纤激光器后接掺铒光纤放大器为信号源,利用周期极化掺镁铌酸锂晶体,研究了全光纤化差频产生中红外激光器的转换效率特性。结果表明,抽运光和信号光偏振态影响差频产生过程的转换效率,利用偏振控制器,可将抽运光和信号光偏振方向调节到与晶体光轴方向平行,以获得高的转换效率。抽运光和信号光的光束质量既影响差频产生过程的转换效率,又决定晶体纵向位置的容限,当聚焦系统由自聚焦透镜和焦距100 mm平凸透镜组成时,相对转换效率达0.717 mW-2,晶体纵向位置容限为44 mm。此外,差频光在3126.36~3529.6 nm范围内调谐时,转换效率基本保持不变。
非线性光学 差频产生 周期极化掺镁铌酸锂晶体 转换效率 光纤激光器 光纤放大器 
光学学报
2008, 28(2): 295
作者单位
摘要
国防科技大学 光电科学与工程学院光电工程系, 湖南 长沙 410073
当四频差动激光陀螺工作于增益曲线上左、右旋陀螺比例因子相等位置时,误差因素在拍频的差动中得到较好的抵消,因而具有较优的性能。为了从实验上寻找该最佳工作点,对四频差动激光陀螺拍频表达式进行了分析,发现静态下和频的电压扫描曲线呈抛物线变化,而且当左、右旋陀螺比例因子相等时,和频的电压扫描曲线处于转折点。设计了实验通过和频电压扫描曲线得到了理论最佳工作点,在不同工作点下对陀螺进行测试,根据其零偏稳定性随工作点的变化趋势,得到了实测最佳工作点。对某型5个陀螺的多次实验表明,由和频电压扫描曲线得到的理论最佳工作点与实测最佳工作点基本一致,最大误差2 Hz。该方法可作为四频陀螺选择最佳工作点的参考方法。
激光技术 四频差动激光陀螺 拍频 最佳工作点 失谐频率 零偏稳定性 
光学学报
2008, 28(2): 301
作者单位
摘要
1 宁波大学光电子功能材料重点实验室, 浙江 宁波 315211
2 华南理工大学光通信材料研究所特种功能材料教育部重点实验室, 广东 广州 510640
用高温熔融法制备了不同Tm3+摩尔分数掺杂的摩尔分数比为0.3(SiO2)0.1(Al2O3)0.1(AlF3)0.5(PbF2)x(Tm2O3)(摩尔分数x=0.5%,1.0%,2.0%,3.0%)玻璃。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3+的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808 nm波长的激光二极管激发下,研究了不同Tm3+掺杂摩尔分数下玻璃在约1.47 μm与约1.8 μm处的荧光特性,在掺杂摩尔分数约达到2.0%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂摩尔分数的增大,其荧光强度反而降低。作者从Tm3+的交叉弛豫与摩尔分数猝灭效应解释了这一荧光强度变化的规律,同时,根据McCumber理论计算了Tm3+跃迁3H6→3F4的吸收截面和跃迁3F4→3H6的受激发射截面。
光学材料 掺铥氟氧化物玻璃 光谱性质 交叉弛豫效应 
光学学报
2008, 28(2): 305
作者单位
摘要
1 大连工业大学化工与材料学院, 辽宁 大连 116034
2 日本京都大学大学院人间环境学研究科, 日本 京都 606-8501
采用积分球配以CCD光谱测试系统,在蓝色半导体发光二极管激发下,对Sm3+掺杂的低声子能量、高折射率铋碲酸盐玻璃的荧光光谱进行测试。实现了荧光发射特性绝对评价为目的的绝对光谱功率分布测定,为发光与激光材料荧光发射特性的精确测量与表征提供了一种准确方法。荧光测试系统由直径为25.4 cm的积分球配以CCD探测器组成,通过标准卤素灯定标,辅助卤素灯校正积分球内环境变化,解析出样品的绝对光谱功率分布,并进一步计算出光量子数分布,求得荧光量子产率等荧光特征参量。测试与计算结果表明,对应可见区Sm3+四个特征发射峰,总荧光量子产率为7.55%。
光学材料 量子产率 积分球测试 Sm3+离子 光谱功率分布 
光学学报
2008, 28(2): 311
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 Ecole Polytechnique, Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses,Route de Saclay, Palaiseau, 91128 France
采用热键合技术,制作中运用不同的工艺参量制作出12片Yb:Y3Al5O12/Y3Al5O12(Yb:YAG/YAG)复合晶体。利用偏光显微镜对其键合界面进行了观察,研究了样品的透射光谱,从而确定出复合晶体合适的制作工艺。通过透射光谱的形状和透射率来表征复合晶体键合界面的质量。研究表明Yb:YAG/YAG复合晶体键合质量较好,可实现一体化。
光学材料 复合晶体 键合质量 透射光谱 透射率 
光学学报
2008, 28(2): 316
作者单位
摘要
河南大学微系统物理研究所,光学与光子技术研究所, 河南 开封 475004
利用稳态和瞬态光谱技术研究了人工组装锌卟啉(ZnP)苯桥(BB)铁卟啉(Fe(Cl)P)超分子体系中给体三线态到受体的能量传递及其机理。结果表明体系中存在着由给体ZnP三线态向受体Fe(Cl)P的超快能量传递过程,在室温和低温下通过激发给体ZnP,其单线态的激发能经由系间窜越过程使其三线态布居,在受体Fe(Cl)P存在的情况下,位于给体三线态的激发能经由桥联分子B传递到受体Fe(Cl)P,室温下传递速率为7.2×105 s-1。由于体系中给体到受体之间的空间距离约为2.5 nm,由给体受体直接耦合引起的传递机理可以排除,由桥联分子媒介的超交换机理是该能量传递过程的主要物理机理。
光学材料 卟啉 分子组装体系 瞬态吸收 能量传递 
光学学报
2008, 28(2): 321
作者单位
摘要
浙江大学生物系统工程与食品科学学院, 浙江 杭州 310029
月桂酸单甘油酯是用途广泛的食品添加剂,在其制备过程中经分子蒸馏得到的制备品中会有月桂酸、甘油等杂质。用化学滴定或气相色谱等传统方法检测制备品中的月桂酸单甘油酯纯度及其杂质含量过程相当繁琐。为了对月桂酸单甘油酯制备品的品质进行快速定量,先利用气相色谱法确定不同工艺下的月桂酸单甘油酯产品中各成分的含量,再利用傅立叶红外光谱仪对月桂酸单甘油酯制备品进行分析,得到它们的光谱数据曲线,并结合主成分分析和反向传播神经网络建立回归模型。通过对实验结果的均方根误差预测值PRMSE以及相关系数r辨析,预测月桂酸单甘油酯含量的结果为PRMSE=3.6376,r=0.9950,预测甘油含量的结果为PRMSE=1.4764,r=0.9795,预测月桂酸含量的结果为PRMSE=1.2859,r=0.9247。结果表明,应用光谱分析方法能够较好检测月桂酸单甘油酯、月桂酸和甘油含量。
医用光学与生物技术 傅里叶变换红外光谱 月桂酸单甘油酯品质检测 主成分分析 反向传播神经网络 
光学学报
2008, 28(2): 326
作者单位
摘要
1 南开大学现代光学研究所, 天津 300071
2 天津眼科医院屈光手术中心, 天津 300020
包含更多人眼解剖学特性的个性化眼模型具有重要的实验和临床意义。由角膜地形图计算了8只人眼视轴与光轴之间的夹角,水平分量平均值为4.23°±1.51°,竖直分量平均值为-0.40°±1.27°。根据视轴与光轴之间的夹角、角膜地形数据、眼内各部分轴向间距和人眼波像差,运用光学设计软件Zemax分别为这8只人眼构建了考虑视轴方向的个性化眼模型。在此基础上,计算了波前引导的个性化角膜切削深度,并与光程差方法计算的切削深度进行了比较。在切削光区中心处,两者相差不大,平均值为(0.09±0.04) μm;随着半径增大,两者之间的差值逐渐增大。对于所研究的实例,光区外围处的最大差值为0.59 μm。个性化眼模型为设计波前引导的个性化角膜切削方案提供了一个有效工具。
医用光学与生物技术 视觉光学 个性化眼模型 视轴 激光角膜手术 
光学学报
2008, 28(2): 331
周远 1,2,*李艳秋 3
作者单位
摘要
1 中国科学院电工研究所, 北京 100080
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
3 北京理工大学, 北京 100081
高数值孔径光学光刻中,成像光分布在较大的入射角范围内,传统顶层抗反膜优化方法只对垂直光来减小光刻胶上表面反射率,难以保证光在整个入射角范围实现反射率最小。提出全入射角范围顶层抗反膜优化方法,即在入射角范围内实现光刻胶顶层抗反膜空气(或浸没液体)界面的最小平均反射率,并优化顶层抗反膜参量。结果表明,该方法能减小薄膜干涉引起的成像线宽(CD)变化,有效控制成像摇摆效应,增大顶层抗反膜透射率,提高横电和横磁偏振光透射率之比,从而提高扫描曝光系统的生产率,进一步改善成像衬比度。
光学光刻 摇摆线效应 高数值孔径 顶层抗反膜 
光学学报
2008, 28(2): 337
作者单位
摘要
北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100083
以夫朗禾费衍射理论为基础,结合微透镜,设计了一种高性能的数字式太阳敏感器复合光学系统。分析了光学系统的组成,建立了光学系统的数学模型,设计了光学系统的焦距、孔径和微透镜参量,并进行了成像的数值仿真。仿真结果表明,与基于掩模的光学系统相比,这种新型的复合光学系统成像光斑能量分布集中,保证计算光斑中心位置的高精度,使敏感器具有大视场和高精度的特点。
光学设计 数字式太阳敏感器 微透镜 夫朗禾费衍射 
光学学报
2008, 28(2): 344
作者单位
摘要
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
设计并试制了一种新型垂直耦合光互连线路结构,可用于高速计算机内部等垂直堆叠的多层连通光互连的芯片间光信息通讯。其结构简单,且具有较小的连接损耗(可低至0.05 dB)。对四种不同的典型波导截面(分别为30 μm×30 μm,50 μm×50 μm,100 μm×100 μm,200 μm×200 μm),利用蒙特卡罗多光线追迹分析法对跨越1~6层的垂直耦合结构进行了性能分析,发现当该结构的跨越高度与横向跨越距离的比值约为0.128时,可实现较理想的低损耗(低于1 dB)光传输。采用软光刻的方法制备了实验多层光互连线路,其性能测试与理论结果基本相符。
导波光学 垂直耦合光互连 软光刻 光线追迹 
光学学报
2008, 28(2): 349
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
针对三维形貌测量中结构光照明系统投影速度慢、结构复杂、在线集成困难的问题,提出了一种基于声光栅的变频条纹投射系统。该系统利用拍频信号驱动声光偏转器,在声光晶体中形成两个重叠的光栅,光源发出的激光以布拉格角入射,形成两束一级衍射光,经透镜聚焦形成光强按正弦规律分布的结构光条纹。建立了数学模型,同时提出了一种新的相位凝固技术,使条纹空间频率和相位的变化规律得到了很好的解释。该系统结构紧凑、体积小,全电控可调,无任何机械移动部件,具有条纹投影速度快、精度高、动态可编程的特点。应用该系统对石膏像形貌进行测量,获得了用于三维成像的相位图。该投射系统对于解决复杂几何形状物体的三维测量问题具有较高的工程应用价值。
光学器件 三维形貌测量 结构光 声光偏转器 
光学学报
2008, 28(2): 355
作者单位
摘要
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230027
提出了一种制作变焦非球面液滴微透镜并在线检测其光学性能的新方法。在实时进行光学检测的条件下,选择光固化材料,利用电场作用操控液滴透镜的面形实现变焦,在检测到较好的透镜面形和聚焦状态时,采用紫外光固化技术使液滴透镜固化,可制作具有良好光学成像和聚焦性能的非球面微透镜。研制了紫外光固化非球面液滴微透镜制作平台及在线检测系统,实验观察并讨论了液滴透镜面形和聚焦光斑随电场作用的变化规律,成功实现了液滴透镜的变焦,并获得了良好的非球面面形和聚焦光斑,证明了用此方法制作高成像性能的非球面微透镜的可行性。
微光学 非球面透镜 电场作用 液滴透镜 变焦透镜 
光学学报
2008, 28(2): 361
作者单位
摘要
1 辽宁师范大学 物理与电子技术学院, 辽宁 大连 116029
2 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200072
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
设计了一种单块晶体集成的n×n纵横开关(Crossbar)网络。通过综合考虑晶体的双折射和全内双反射现象,以及晶体的电光效应,将构成n×n纵横开关网络的所有单元器件都集成到一块具有电光效应的双折射晶体上。同时,给出了该网络的控制算法,通过对开关工作状态的控制,可以实现任意输入输出通道之间的无阻塞连接。这种单块晶体集成的纵横开关网络具有能量损耗低、无阻塞、易安装、抗干扰等优点,适合于全光网络发展的需要。
信息光学 纵横开关网络 控制算法 集成 
光学学报
2008, 28(2): 365
作者单位
摘要
华侨大学信息与工程学院, 福建 泉州 362021
利用衍射理论导出了局域空心光束的传输表达式及光强分布,给出了局域空心光束的精细结构,详细分析了其演变过程。讨论了聚焦透镜的焦距f对径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度的影响。结果表明,径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度都随着f的增大而增大。通过轴棱锥透镜系统获得局域空心光束,用体视显微镜和CCD照相机组成的系统拍摄光束强度分布。结果表明应用衍射理论可以较精确地描述局域空心光束的演变过程。找出了其应用中的不利因素,更清晰地展现无衍射光束的重建现象。这种描述方法弥补了几何理论和干涉理论的不足。
物理光学 局域空心光束 衍射理论 传输特性 无衍射光 
光学学报
2008, 28(2): 370
作者单位
摘要
1 西北大学物理学系, 陕西 西安 710069
2 西安科技大学通信和信息工程学院, 陕西 西安 710054
研究了在较强光低饱和限制下相干光场与N型四能级原子相互作用系统中原子的吸收性质。借助于数值计算,讨论了较强光失谐、探针光强、激发能级向低能级衰减的分配系数对原子吸收的影响。结果表明,抽运场失谐使原子吸收发生横向变化,信号场失谐使原子吸收发生纵向变化;探针光强影响非线性吸收,并通过它影响原子吸收,当探针光强远小于抽运和信号光强时,原子吸收与线性吸收一致,均表现为电磁感应透明特征,当信号光强增大,非线性吸收产生了增益,原子吸收也由透明变为增益;激发能级同时向两个低能级衰减,当对应探针光的原子衰减通道的衰减分配系数趋近零时,原子吸收随该系数变化非常强烈,当该分配系数等于零时,其增益在探针场共振处趋于无穷大。
量子光学 非线性吸收 半经典理论 N型四能级系统 
光学学报
2008, 28(2): 375
作者单位
摘要
同济大学物理系精密光学工程技术研究所, 上海 200092
采用量子模型对近共振激光驻波原子透镜会聚Cr原子束、形成纳米量级光栅结构的物理过程进行数值模拟。为提高原子透镜的成像质量,对各种像差,如衍射像差、球差、色差、及原子束发散角、原子磁支能级、原子同位素等因素引起的像差进行了理论分析。模拟结果表明,相比粒子光学模型,量子模型能更加精确地描述原子会聚结果,且能解释原子在驻波光场中的衍射现象。在各种像差中,原子束发散角是最主要的因素,其影响大于衍射像差、球差、色差。原子的磁支能级、同位素等因素对像差影响很小,可以忽略不计。激光冷却准直原子束的方法可以减小束发散角引起的像差,压缩原子速度Vz分布范围的方法可以减小色差。
量子光学 像差 原子透镜 激光驻波场 半峰全宽 衬比度 
光学学报
2008, 28(2): 381
作者单位
摘要
1 苏州大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
2 焦作师范高等专科学校物理系, 河南 焦作 454001
采用n对两粒子非最大纠缠态作为量子通道,使用纠缠交换的方法实现了n粒子任意纠缠态的概率隐形传送。在传输过程中,发送者Alice对自己所拥有的粒子进行贝尔基测量,并将测量结果通过经典通道通知远方的接收者Bob,Bob根据所获取的信息对他的粒子实行相应的幺正变换以恢复原始的粒子信息态,从而成功实现隐形传送。该方案将所有参与传送的粒子划分为n个单元,将对n+1个粒子在2n+1维基下的复杂联合幺正操作分解为n次类似的重复操作,每次重复都是对两个粒子在四维基下的简单操作,大大降低了实验实现的难度。设计了n粒子量子态概率传送的量子逻辑线路,并对每组重复操作的单元线路做了提取。传送成功的总概率为2n∏ni=1ci2。
量子光学 任意n粒子态 概率传递 幺正变换 量子逻辑线路 
光学学报
2008, 28(2): 387
作者单位
摘要
1 四川大学材料科学系, 四川 成都 610064
2 四川师范大学物理系, 四川 成都 610066
在含过渡金属离子的半磁半导体的光学和磁学性质研究中,由于体系的共价性较强,d轨道不再是纯d轨道,而是混合轨道t2g或eg。相应地,需要引入两个共价因子Nt和Ne。建立在混合轨道上的含有共价因子的能量矩阵称为广义能量矩阵。建立了d2,8电子体系的(45×45)阶广义能量矩阵。在广义能量矩阵中,拉卡(Racah)参量A不再是相加常量,同时,d8电子体系不能简单地视为互补的d2空穴体系,因为它们的能量矩阵形式不同。Nt和Ne虽然是属于两个不同轨道的不同的共价因子,但在数值上不能有大的差别,因为考虑进共价效应后,拉卡静电参量A对能级计算有极大的影响。这意味着在通常的光谱拟合中所采用的BCΔ方案是好的近似。以上结论被应用于ZnS:Ni2+的d-d跃迁谱,计算结果与实验符合。
光谱学 共价性 晶体场 光学和磁学性质 拉卡参量 
光学学报
2008, 28(2): 392
作者单位
摘要
1 河北大学质量技术监督学院, 河北 保定 071001
2 河北农业大学机电工程学院, 河北 保定 071001
立方型TiBN材料的光学性质对于深刻理解TiBN薄膜材料的光学性质,以及监测和控制TiBN薄膜材料的生长过程起着重要作用。使用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法计算了立方型TiBN的电子结构和光学性质,给出了电子态密度、介电常数、吸收系数、反射力、折射系数、消光系数等计算结果,并对计算结果作了分析。态密度图显示,存在源于B的2p态的态密度峰,分析认为这对立方型TiBN的光学吸收造成了明显影响。同时还计算了立方型TiBN的色度坐标,并根据计算结果对工艺参量与TiBN薄膜材料色度坐标之间的联系作出了分析。
薄膜光学 光学性质 第一性原理 
光学学报
2008, 28(2): 398
孙兆奇 1,2,*曹春斌 1,2,3宋学萍 1,2蔡琪 1,2
作者单位
摘要
1 安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230029
2 光电信息获取与控制教育部重点实验室, 安徽 合肥 230039
3 安徽农业大学理学院, 安徽 合肥 230036
用溅射法在Si片上制备了厚度为140 nm的氧化铟锡(ITO)薄膜。X射线衍射研究表明所制备的薄膜为多晶结构。在1.5~4.5 eV范围内对ITO薄膜进行了椭偏测量。分别用德鲁德洛伦茨谐振子(Drude+Lorenz oscillators)模型、层进模型结合有效介质近似模型对椭偏参量ψ、Δ进行了拟合,得到ITO薄膜的折射指数n的变化范围在1.8~2.6之间,可见光范围内消光系数k接近于零,在350 nm波长附近开始明显变化,且随着波长的减小k迅速增加。计算得到直接和间接光学带隙分别是3.8 eV和4.2 eV。并在1.5~4.5 eV段给出一套较为可靠的、具有实用价值的ITO介电常量和光学常量。
薄膜光学 椭圆偏振术 光学常量测量 椭偏建模及解谱 ITO薄膜 
光学学报
2008, 28(2): 403