南昌大学 物理与材料学院，江西 南昌 330000
针对现有的大多数超短焦投影设备成本高、体积大、垂轴色差和畸变校正困难等问题，设计了一款基于DMD芯片的超短焦微型投影镜头，并对其进行了公差分析和热分析。该系统由7片镜片组成，大大简化了结构并降低了成本。系统的F数为1.7，焦距为1.65 mm，系统总长79.39 mm，投射比达到0.16，具有大孔径、大视场、小型化等特点。设计结果表明：系统全视场的调制传递函数（MTF）在空间截止频率93 lp/mm处均大于0.65，接近衍射极限；系统的垂轴色差控制在1.2 μm以内，最大畸变为?2.17%，全视场相对照度大于0.95，满足设计要求。
光学设计 超短焦 投影镜头 DMD芯片 optical design ultra-short focal projection lens DMD chip 光子学报
2023, 52(10): 1052420
目前市面上的水下镜头以视场角小、光学总长大的镜头为主。利用超短焦距的方案，从6片玻璃镜片的初始结构出发，结合水下成像镜头的特点，设计了一款500万像素的超短焦水下广角监控镜头。其全视场为95°，焦距仅为3.1 mm，系统光学总长为32.8 mm，后工作距为5.3 mm。该镜头由隔水窗以及由4片球面镜片和2片非球面镜片（包含滤光片和光阑）所构成的透镜组组成。在水下工作时，该镜头在全视场范围内的调制传递函数在250 lp/mm频率处都在0.3以上，同时中心视场系统的光学性能接近衍射极限，配合IMX675传感器能实现良好的成像效果。通过温度和公差分析，证明该镜头能适应水温变化，满足实际生产和装配的要求。
成像光学 水下监控 广角镜头 视场 调制传递函数 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2122002
小肠肠道发病原因隐匿并且小肠存在大量褶皱，大景深光学系统有利于在诊断过程中获得更多的病理信息，而目前市面上的胶囊内窥镜光学系统景深较小。所提胶囊内窥镜光学系统在保证一定分辨率的同时，还可在7~100 mm大景深范围内有效成像。该系统视场角为100°，F数为5，在全视场范围内调制传递函数均大于0.35（在125 lp/mm频率处），在与之搭配的OV9734成像芯片上能够满足成像要求。并对该光学系统进行了公差分析，结果表明其在可加工范围内能满足常规生产与装调。
成像系统 内窥镜成像 医用光学 大景深 光学设计 激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2011002
为进一步提高硫系光纤的光敏性，基于光纤法布里-珀罗标准具原理研究了As2S3硫系光纤在轴向张力作用下的光敏性，结果表明施加轴向张力能显著提高其光敏性。与未施加轴向压力相比，在第一快过程中，光致折射率负变化幅度减小，经历的时间可缩短至数十秒；在第二慢过程中，光致折射率变化Δn加快朝正方向恢复，在一定张力作用下光致折射率变化Δn出现正增长，Δn增长幅度可达到5.41×10-3。基于这一显著光敏性刻写了As2S3硫系光纤Bragg光栅，在70~110 s的短曝光时间内，光栅透射深度平均值达到了9.46 dB，且光栅光谱质量良好。本研究为制备高反射率硫系光纤光栅提供了新思路和新途径。
光纤光学 硫系玻璃光纤 张力 光敏性 光纤光栅 中国激光
2023, 50(14): 1406003
1 南昌大学物理系, 江西 南昌 330031
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
实验研究了低损耗硫系玻璃As2S3光纤的纤芯在532 nm近带隙光照射下的光敏性。实验结果表明,光开始照射时其纤芯的光致折射率变化朝负方向快速减小,然后随着光照时间延长,折射率变化朝正方向缓慢恢复增加。这两个过程经历的时间和折射率变化的大小均取决于光照功率。光照功率增大到一定阈值时,在恢复过程中,光致折射率变化出现正增加,且随光照功率继续增大和曝光时间延长,折射率变化可增加到约3×10
-3。另外,实验初步制备了As2S3光纤的布拉格光栅,曝光期间其中心波长先蓝移,后恢复并红移。同时,实验还发现,在近带隙光照下As2S3光纤出现光阻断效应现象, 其截止效率约为55%。
光纤光学 As2S3硫系玻璃光纤 光致折射率变化 光纤光栅 光阻断效应 中国激光
2018, 45(12): 1206003
基于计算机仿真技术(CST)软件对二维金属光栅阵列在0.1~10 THz波段的偏振特性进行了数值分析,利用光刻和金属薄膜工艺在500 μm厚的高阻硅衬底上沉积了20 nm厚的不同结构周期的金属铜光栅阵列,利用傅里叶变换光谱仪测量了该光栅阵列的透射及反射特性。结果表明:在太赫兹宽谱范围内,该光栅阵列的透射和反射都具有良好的偏振特性,且偏振特性范围可通过调整结构周期进行调节;该研究对太赫兹偏振器的进一步研究及应用提供了参考。
集成光学 偏振特性 透射及反射特性 金属光栅阵列 太赫兹 宽谱
1 南昌大学 物理系, 南昌 330031
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
采用改进型Sagnac干涉光栅写入系统, 利用532 nm准带隙光曝光源和带+1/-1衍射级的相位掩模板, 在两种不同直径的低损耗As2S3硫系玻璃光纤上刻写布喇格光栅, 并研究曝光期间光栅的动态特性.实验表明, As2S3光纤布喇格光栅透射峰值随光纤直径的减小而增强; 在曝光过程中, 布喇格波长先是较快地向短波长方向移动, 随着曝光时间的延长, 布喇格波长缓慢地向长波长方向回复.曝光时间为800~1 000 s时, 在包层直径为140 μm的As2S3光纤上获得质量良好的布喇格光栅光谱, 其透射峰值可达-2.6 dB, 带宽为0.37 nm.对As2S3硫系光纤纤芯的光敏性分析结果表明, 折射率调制幅度和平均折射率变化随曝光时间分别可达到10-4和10-3数量级.
集成光学 光纤布拉格光栅 硫系玻璃 光敏性 折射率 Integrated optics Fiber Bragg gratings Chalcogenide glasses Photosensitivity Refractive index
1 南昌大学 物理系, 南昌 330031
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 日本东京农工大学 工学院应用化学系, 日本 184-8588
基于有限元法仿真计算了脊高850 nm、脊宽800-2 000 nm、刻蚀深度200-600 nm的亚微米结构尺寸As2S3硫系玻璃脊形波导的有效折射率和色散特性.结果显示在光通信波段内准TM模式下一定波导结构存在反常色散, 且同一脊宽和脊高下零色散波长位置随刻蚀深度增加出现蓝移；同时合适结构的波导还存在两个零色散波长, 如脊高850 nm、脊宽1 000 nm、刻蚀深度350 nm的脊形波导, 准TM模式下两个零色散波长为1 510 nm和1 746 nm, 波长1 550 nm处的色散值为-28.62 ps2·km-1.在此基础上, 利用此具有反常色散的脊形波导作为光学相位共轭介质, 将其应用在220 km远距离光纤链路的3×40 Gb/s高比特率波分复用系统中进行仿真实验, 结果显示该硫系玻璃脊形波导构建的光学相位共轭器有效地实现了四波混频效应, 且对整个系统的色散进行了有效补偿.
集成光学 光学相位共轭 脊形波导 色散 硫系玻璃 Integrated optics Optical phase conjugation Ridge waveguides Dispersion Chalcogenide glasses
