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摘要
报道了正交线偏光全息中的正交再现现象。所谓的正交再现,指的是衍射光的偏振态与记录信号光的偏振态是正交的。基于新发展的张量偏光全息理论,分析了正交再现的条件;搭建实验平台,在实验上观察到正交再现现象。通过定量分析与多组实验,可以得出当衍射光实现正交再现时,其功率大小与记录过程中信号光和参考光的干涉夹角有关。实验结果和理论分析结果完全吻合。正交再现现象的发现,有望拓展对偏光全息理论的认知。
激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0409001
光纤光学与光通信
常雪峰  黄斌  张黎杰  李霞  隋琪  
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摘要
针对偏振复用相干光通信系统链路中存在的高速偏振态旋转造成的信道损伤、相干接收机的动态均衡算法模块在实际系统中存在的反馈延迟导致的偏振态追踪性能不足的问题,提出一种基于互补斯托克斯向量的偏振态旋转的追踪和预测算法。所提算法将测得的琼斯空间中的偏振旋转矩阵和其逆矩阵变换到斯托克斯空间,并计算得到一对互补向量,并对斯托克斯空间中的互补向量的运动轨迹进行追踪和预测,以实现链路偏振态旋转的补偿。仿真结果表明,在均衡反馈延迟为5帧时,通过对互补向量进行循迹,预测的琼斯矩阵的平方误差可比原始方案降低10%。通过采用所提算法,系统的偏振旋转速度容限从1.3 MHz提升至1.5 MHz。
激光与光电子学进展
2020, 57(21): 210601
特约专栏?超表面波前调控
郭旭岳  李冰洁  樊鑫豪  钟进展  [ ... ]刘圣  魏冰妍  李鹏  赵建林  
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摘要
超表面作为一种人工设计的二维阵列纳米结构,能够在亚波长尺度上实现光场波前振幅、相位和偏振态的灵活调控,为现代光学器件的小型化、集成化提供了全新的实现途径。随着光学成像、显示等应用的发展,在可见光波段具有高工作效率的微型光学器件的需求日益凸显。近年来,由高折射率、低损耗电介质材料制备的光学超表面得到了极大地发展,在消色差光学超透镜、偏振相关全息显示等方面展现出广泛的应用前景。文中围绕电介质超表面的相关研究,首先介绍广义斯涅耳定律及电介质超表面结构调控光场振幅、相位和偏振态的基本原理,在此基础上,重点回顾近年来关于光场波前单一参量调控和多参量联合调控在全息显示、结构光场产生等方面的研究进展,最后讨论电介质超表面发展的可能挑战与前景。
红外与激光工程
2020, 49(9): 20201031
物理光学
李渝  李鹏  吴东京  赵建林  
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摘要
基于理查德-沃尔夫矢量衍射积分理论,数值研究了离轴矢量光束经过高数值孔径透镜后的紧聚焦特性.通过对比分析偏振奇点离轴的径向、角向矢量光束紧聚焦后,焦点附近的强度和相位分布规律,提出了一种由广义柱矢量光束设计紧聚焦场的方法.此外,通过分析矢量光束自旋分量的聚焦行为和自旋轨道耦合所诱导的自旋角动量分布变化,讨论了偏振奇点离轴对称破缺对高阶矢量光束紧聚焦场空间结构,特别是其自旋角动量空间分布的影响.该研究结果不仅对矢量光场的紧聚焦特性进行了补充,也为改进和完善焦场分布提供了理论参考.
光子学报
2020, 49(4): 0426002
全息
齐沛良  王瑾瑜  宋海洋  陈宇昕  [ ... ]朱莉莉  谭小地  
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摘要
在基于张量的偏光全息理论的基础上,使用偏振方向在入射面内的线偏振光作为记录参考光,记录干涉夹角为90°时,只需满足再现光与记录参考光的偏振方向非相互正交,就可以实现对信号光偏振态的忠实再现,再现光光强受读取参考光偏振态的影响。理论与实验结果证实了这一更宽松条件下对信号光忠实再现的可能性。该结论有助于拓展人们对偏光全息理论的认知,并可依此结论设计和制作出用于改变入射光传播方向的偏振器件。
光学学报
2020, 40(23): 2309001
物理光学
夏骞  张涛  刘金璐  杨杰  [ ... ]何远杭  黄伟  李大双  徐兵杰  
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摘要
偏振控制可以有效恢复光纤传输过程中因相位偏移而受损的偏振态,是量子通信、光纤传感以及相干光通信等领域中的关键技术。提出了一种基于适应性矩估计(Adam)的偏振控制算法,建立了相应的偏振控制系统模型。基于该模型对Adam偏振控制算法进行了数值仿真,并与经典的随机梯度下降(SGD)算法进行了对比,同时分析了控制精度和噪声幅度对偏振控制效果的影响。仿真结果表明,该算法可以快速收敛到目标偏振态,在衰减率为0.03、噪声幅度为0.003、偏振迭代步数为53时,控制精度可达10 -4。与SGD算法相比,平均迭代步数减少了23%,最高控制精度提升了1~2个数量级。基于现场可编程门阵列验证了Adam算法的可行性,结果表明,该算法能快速、稳定地补偿信道中的偏振变化,并通过优化衰减率提高偏振控制效果、缩短偏振控制时间。
光学学报
2020, 40(15): 1526001
仪器,测量与计量
摘要
基于迈克耳孙干涉仪原理研究不同偏振态光的两偏振分量大小对干涉条纹对比度的影响。同时,为快速计算条纹图像的对比度,提出一种基于Matlab的干涉条纹对比度计算方法。最后通过分析实验数据获取不同偏振态光的两偏振分量和干涉条纹对比度间的关系。该研究成果可运用于干涉仪器或干涉实验中,通过在光源处引入偏振调制来获得对比度高的干涉条纹图像,以提高测量精度。
激光与光电子学进展
2019, 56(24): 241202
曹志良  梁言生  严绍辉  周源  [ ... ]蔡亚楠  雷铭  李曼曼  姚保利  
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摘要
为了研究激光偏振态对光阱刚度的影响, 本文比较了四种不同偏振态光场(方位角偏振光、径向偏振光、线偏振光、圆偏振光)捕获不同尺寸SiO2微粒的三维光阱刚度.研究结果表明:当SiO2微粒的尺寸和激光波长相近时, 圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度大于径向偏振光和方位角偏振光的三维光阱刚度; 而随着SiO2微粒尺寸的增加, 方位角偏振光和径向偏振光的三维光阱刚度大于圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度.此外, 实验也表明:使用浸油物镜捕获微粒时, 物镜匹配油的折射率和水的折射率不一致引起的球差, 会降低系统对物镜数值孔径的利用.通过这些研究工作, 可以为不同偏振态光场的测力研究提供一定的指导和参考.
光子学报
2019, 48(7): 726002
          
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摘要
光束横截面内偏振态分布均匀性是影响径向偏振光光束质量及其实际应用的关键因素。通过PBS测量法、狭缝法和S波片法三种方法对径向偏振光偏振纯度进行测量和对比, 分析了径向偏振光偏振态在横截面内分布均匀性。在PBS测量法和狭缝法测量径向偏振光过程中, 给出了径向偏振光纯度表达式, 分别测得径向偏振光纯度为93.4%和84.1%, 并引入方差公式评价径向偏振光偏振态分布均匀特性。其中PBS测量法表达径向偏振光纯度更为准确, 狭缝法可以通过比较不同区域偏振度更精确地反映径向偏振光偏振态分布特性。S波片法可以使用市场现有偏振分析仪间接测量径向偏振光纯度, 更适应于测量径向偏振光在放大过程中偏振态变化情况。
红外与激光工程
2019, 48(5): 506007
太赫兹技术
肖一  白亚  刘鹏  
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摘要
利用超强超短激光光源中激光-等离子体的相互作用,能够产生毫焦耳量级高能量的太赫兹辐射,而这种条件下产生的太赫兹辐射通常是单发的。针对该类型太赫兹辐射提出一种单发测量方案:将太赫兹波分束,用两套独立校准的啁啾脉冲光谱编码探测装置,分别同时测量太赫兹电场在水平和竖直方向上的分量,最终得到太赫兹电场的偏振态。基于所提方案进行了实验验证,用单发测量原理得到了太赫兹辐射的偏振态。实验测得的椭偏度与模型分析吻合,验证了所提单发测量方案的可行性,为单发椭偏太赫兹辐射偏振态的测量研究提供了新思路。
中国激光
2019, 46(11): 1114001
00 11