平面波导基模的衍射特性

在平面坐标系中简化电磁波的瑞利-索末菲标量衍射积分公式，推导出折射率对称阶跃分布的介质平面波导的基模衍射场分布的计算公式，给出由sinc函数形式描述的端口衍射场空间频谱和光强分布。首次提出介质平面波导衍射场存在中央亮条纹的概念，中央亮条纹的功率大于波导总功率的99.49%，中央亮条纹的最大空间频率介于π和1.5π，它可用于计算中央亮条纹的角半径。     

激光干扰CCD规律圆形条纹作用机理分析

在内场31.5 m的距离进行了YAG脉冲激光干扰CCD成像系统实验,首次出现了规律性圆形条纹。通过对实验过程、圆形条纹中心相对强度分布和成像特性结果分析,确定规律性圆形条纹产生的条件稳定,且是光学系统固有的;规律性圆形条纹与干扰亮斑成像特性不同。针对可能产生规律性圆形条纹的多种衍射和干涉,结合圆形条纹中心亮斑大小、圆形条纹位置分布、圆形条纹相对强度分布、成像特性和产生的可能性,进行了理论分析和实验结果对比。研究结果表明:实验中规律性圆形条纹为光学系统胶合透镜上下表面反射激光所产生的等厚干涉条纹。     

Airy光束的无衍射特性

本文首先证明Ａｉｒｙ光束的横向分布通过ＡＢＣＤ光学系统是不变量．进一步。用圆形光栏截到第一暗环，中心亮斑的传输将是无衍射的．     

非中心轴对称光学谐振腔的特性

本文将矩阵法与衍射理论有机地结合起来,推导出非中心轴对称光学系统的传输矩阵,并给出此类光学谐振腔的高斯场分布,腔的稳定性判据及菲涅尔数计算公式。     

傍轴光学系统的相干光成像计算

衍射受限的相干光成像研究中,存在两种计算公式,一种是在特定近似条件下导出的单透镜成像系统像光场振幅分布计算公式,可以推广到多元件构成的光学系统中.另一种是直接计算光学系统像光场振幅及相位分布的公式.为了分析两种公式的实用价值,以两个透镜组成的成像系统为例,在不同空间位置放置孔径光阑,对比了两种公式的理论计算与实验测量结果.     

虚共焦腔选模及其在激光照射器上的应用

虚共焦腔具有极好的横模鉴别能力，可以实现基模输出，其模体积大而均匀，激光输出近场不烧孔，远场中心亮斑色全部能量的８４％，其发散角近于衍射极限，在照射器上尤为适用。     

高斯光束圆环衍射与光学系统质量评价

根据任意波型的光波的小孔衍射公式计算了高斯光束圆环衍射的光强分布与环围功率分布;分析了以平面波的圆孔衍射分析激光发射光学系统的光学质量所造成的误差。指出:正确地评价光学系统的质量,必须考虑入射波型和光学系统的具体结构。     

棱镜组产生宽区域近似无衍射栅型结构光

提出一种产生近似无衍射栅型结构光的新型光学系统,该系统由若干块三角棱镜组合而成。解决了现有技术产生近似无衍射栅型结构光的栅型条纹区域小,无法应用于全场测量的问题。采用干涉理论详细分析了产生近似无衍射栅型结构光的物理过程,给出了光束相关参数的计算公式。应用光学分析软件Zemax模拟了新型光学系统后不同位置处的光强分布,模拟结果与干涉理论分析的结果基本一致;进而对几种系统误差对输出光束的影响进行分析。研究结果表明:平面波通过新型光学系统能够产生一种具有宽测量区域、参数调节灵活等特点,同时抗干扰性能较好的近似无衍射栅型结构光。     

非稳腔激光光束质量评价的几个问题

本文讨论了研究光束质量的目的意义，认为测量光束质量的实质，是在能量守恒前提下，确定光束的传输方程。分析了虚共焦非稳腔环孔激光束的远场衍射特性，环孔衍射产生的中心亮斑比同样孔径的圆孔衍射中心亮斑细小，但强度低。环孔越窄，中心亮斑越细小，强度越低，大部分能量都分散到侧瓣上去，能量集中度下降，远场发散角增大。用能量含量百分比定义光束束宽不符合传输方程，环孔光束远场衍射的强度分布二阶矩不收敛，因此用β和Ｍ２衡量这种虚共焦非稳腔的光束质量都存在一些基本困难。顺便讨论了所谓无衍射光束和超衍射极限光束。最后也讨论了非稳腔激光光束质量评价的可能解决方法。     

光纤激光及其相干合成光场的准确分析

为了准确地研究光纤激光及其相干合成光束的远场传输特性,采用将LP01模分解为许多不同拉盖尔-高斯模叠加的方法,分析了LP01模以及多个光纤激光相干合成光束的传输光场分布和光束质量,并与用高斯函数表示的光纤激光的光场进行了比较.分析中发现,基模高斯光束与LP01模的初始场分布基本相同,但传输后的光场分布会产生较大误差,在光纤激光相干合成光场的分析中两者间的差别也非常明显.结果表明,为更准确地分析光纤激光及其相干合成光束的传输特性,光纤激光的模场表达式应采用拉盖尔-高斯模的叠加式.     

消除模间干涉现象的光纤光栅模式转换器

光纤通信技术占据了目前通信传输的主要地位,但基于波分复用技术的单模光纤通信系统目前则面临着严重的信道容量危机,因此基于多模/少模光纤的模分复用技术逐渐得到了人们的重视。模式转换器是模分复用技术中的重要器件之一,而长周期光纤光栅是一种很好的全光纤模式转换器。在利用长周期光纤光栅完成LP01到LP11模式转换的基础上,这种新型的模式转换器利用多模光纤消除了模式间干涉,从而使模式转换的模式纯度更高、稳定性更好,在模式转换效率达到99.5%的同时还可以保证几乎没有模式间干涉现象的产生。同时,这种模式转换器的多种传感特性也良好,其对拉力有着很好的线性灵敏性,可以达到2.83 nm/N和5.66 dB/N,因此此结构在未来的模分复用及传感领域会有重要的作用。     

光纤激光器高阶模式对相干合成特性影响分析

为了分析光纤激光器中高阶模式对相干合成的影响,采用将光纤激光器的基模以及高阶模式近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加的方法,利用拉盖尔-高斯光束的传输特性,得到了当光纤激光器的输出光束包含高阶模式时,激光器阵列相干合成的远场光强分布模型。同时以光纤激光器中输出混合模式为LP01和 LP11以及输出混合模式为LP01和LP02两种情况为例,分析了存在高阶模式的远场相干条纹的峰值功率和条纹对比度。结果表明,当光纤激光器中高阶模式为 LP11模时,远场相干条纹的峰值能量随着LP11模的增加线性下降;当光纤激光器中高阶模式为LP02模时,远场相干条纹的条纹对比度随着 LP02模的增加线性下降。     

Resonant ring fiber filters

We have studied structures where a concentric ring with an index higher than that of the cladding index is added to a conventional fiber core. The structure supports at least one additional symmetric mode with substantial power in the ring, besides the normal mode in the core. Within certain designed parameter regimes, the propagation constants of the lowest two symmetric modes cross at a certain wavelength. This is equivalent to saying that the LP01 mode can change from having more power in core to having more power in ring at a certain wavelength or vice versa. At this resonance, each of the two modes has substantial power in the core and the ring. This resonant nature of the structure creates a strong wavelength dependent mode field for LP01 and LP02 modes near the resonance wavelength. Filters based on this principle are demonstrated for the first time     

一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器的设计

提出了一种基于三芯光纤的模式复用器/解复用器,三个纤芯包括两个相同的单模纤芯和一个少模纤芯,在少模纤芯中写入长周期光纤光栅以实现单模纤芯中LP01模与少模纤芯中LP11模间的转换。同时从两个单模纤芯输入LP01模,能激发少模纤芯中两个简并的LP11,a模和LP11,b模。采用光束传播法分析了该模式复用器/解复用器的耦合特性及串扰。数值模拟结果显示,若以少模纤芯中LP11模输出能量大于-1dB的波长范围作为该模式复用器/解复用器的工作带宽,则能够达到23nm,并且少模纤芯中生成的其他模式的输出能量皆比LP11模的输出能量小-21dB以上。该模式复用器/解复用器能够实现对少模光纤的模式复用与解复用,并具有极低的串扰。     

光纤弯曲对掺镱光纤激光器光束质量的影响

通过改变F-P腔全光纤激光器中的光纤盘绕半径,对输出激光光束质量进行了研究.搭建了百瓦级全光纤激光器.最大泵浦功率为436 W的条件下,获得了300 W波长1 080 nm的激光输出.光束质量M2=1.13.光-光转换效率为69%.理论分析并计算了20/400 m大模场面积双包层光纤中的两种导波模式LP01模和LP11模沿光纤径向的功率分布和弯曲损耗;利用光纤弯曲选模方法,实验上探究了光纤弯曲半径对输出激光模式及光束质量的影响.实验发现,通过光纤弯曲方式可以有效地消除高阶模式,再经过包层光剥除可以获得更好的光束质量M2=1.06.     

Spatial Mode Division Multiplexing for High Speed Optical Coherent Detection Systems

Spatial mode-division multiplexing is emerging as a potential solution to further increasing optical fiber capacity and spectral efficiency. We report a dual-mode, dual-polarization transmission method based on mode-selective excitation and detection over a two-mode fiber. In particular, we present 107 Gbit/s coherent optical OFDM (CO-OFDM) transmission over a 4.5 km two-mode fiber using LP01 and LP11 modes in which mode separation is performed optically.     

一种新型的基于LP01模的双模色散补偿光纤

通过计算机模拟发现在可传输双模的三包层色散补偿光纤中如果抑制ＬＰ０２模，而仅传输ＬＰ０１模时能在一个较窄的带宽内产生大于数千ｐｓ／ｎｍ·ｋｍ的负色散，并且具有较大的模场直径、较小的弯曲损耗和偏振模色散，另外还具有较小的温度波长漂移以及同其它色散补偿光纤一样大小的损耗，是一种非常有前途的新型色散补偿光纤     

少模光纤干涉仪性能的数值仿真研究

本文用数值仿真的方法研究了基于LP01模和LP02模干涉的少模光纤干涉仪的性能与光纤参数的关系.用有限差分法数值求解少模光纤干涉仪中单模光纤和少模光纤的导模.在少模光纤的LP03模截止且LP02导通的参数范围内,计算了调制深度和耦合效率与少模光纤参数的关系.计算结果表明,在采用SMF-28作为输入输出单模光纤的情况下,通过优化设计少模光纤的参数,可以使得调制深度大于98%,耦合效率接近于0.5.     

Bending characteristics of dual-hole PM-PCF based on LP01 and LP11 modal interference

The bending characteristics of dual-hole polarization maintaining photonic crystal fiber (PM-PCF) are demonstrated in this paper. The modal interference is induced by the LP01 mode and LP11 mode propagating in a single PM-PCF with the same polarization direction. Simulation results demonstrate that the bending radius induces the phase difference between LP01 mode and LP11 mode, which leads to the change of light interference intensity on the fiber output facet. The relationship between bending radius and normalized interference intensity with three different bending angles is discussed, where the bending angle is defined as the angle between hole axis and the x axis. The bending sensitivity is obtained to be about -188.78/m around the bending radius of 1.5 cm with the bending angle of 90°. The bending characteristics can contribute for online bending detection in widespread areas.