LiNbO3晶体中光折变光栅的各向异性衍射

光折变晶体中光栅的各向异性衍射可用来提高光折变存储器读出信号的信噪比。本文通过极化率张量对LiNbO3晶体中光栅形成和衍射的偏振特性进行了理论分析,并关重对光栅矢量与晶体光轴共面的情形进行了实验研究。观察到的各向异性衍射读出角度的测量结果与理论计算相符。     

LiNbO_3∶Fe晶体中飞秒二波耦合光栅衍射自增强现象

在超快二波耦合配置下的LiNbO3∶Fe晶体中写入了体相位栅,通过一定的脉冲写入方法进行飞秒脉冲写入光栅的衍射自增强实验,在双光写入饱和后进行单写入光照射,产生了持续1 h的衍射自增强,同时又发现在光栅写入未饱和的时候改为单光写入也产生了衍射自增强现象,持续2 h。随后从光调制角度分析了该自增强现象的理论原因:脉冲衍射光和写入光共同作用,提高了二者耦合程度,写入了新光栅,从而加强原光栅,导致衍射效率提高,从而证明飞秒脉冲写入光栅的读出擦除可抑制,这对提高光全息记录的读出质量有正面意义。     

一种波分解复用技术的实验研究

文章提出一种基于光折变晶体LiNbO3的波分解复用技术实验研究方法,研究了影响光栅衍射效率的重要因素.实验采用o光写入e光读出,写入光强比为1∶1.通过在同一位置由红光和绿光先后写入光栅(两光栅夹角为0.18°时不会发生串扰),并用耦合光读出,成功地进行了解复用实验.     

光折变晶体中全息图的热固定过程研究

报道了Fe∶LiNbO3和Ce∶Fe∶LiNbO3晶体中红光波段记录的光栅的热固定实验 ,详细描述了光折变晶体中全息图热固定的定影和显影工艺。在定影过程中测量了光栅峰值衍射效率随温度的变化。显影实验表明用原参考光显影会引起光栅的自增强衍射、布拉格角偏移、选择角增宽和背景噪声增加 ,采用非相干光显影可避免这些缺点。提出了一种降低光相干性的方法 ,从而可以采用原记录光路进行显影。     

飞秒激光在LiNbO3晶体上烧蚀衍射光栅

利用脉冲宽度为50 fs,中心波长为800 nm,重复频率为1000 Hz的乜秒激光脉冲在LiNbO3晶体上烧蚀表面衍射光栅,采用632.8 nm的He-Ne激光测量不同光栅的衍射效率.在激光脉冲能量和光栅常数相同的情况下,烧蚀速率由20 μm/s增大到200 μm/s时,所加工光栅的1级衍射效率从1.7%增大到2.3%;如果光栅常数和烧蚀速率不变,将激光脉冲能量由70 nJ增大到110 nJ,所加工光栅的1级衍射效率从1.9%减小到1.3%;随着光栅常数的增大,在LiNbO3晶体上烧蚀光栅的各级衍射效率也随之增加.对实验结果进行理论分析表明,可以通过提高烧蚀速率、降低激光脉冲能最和增大光栅常数来提高飞秒激光加工光栅的衍射效率.     

Zr：Fe：LiNbO3晶体全息存储性能的研究

生长并测试了Zr∶Fe∶LiNbO3晶体的红外光谱、抗光折变损伤阈值及全息存储性能。研究发现,6%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体抗光折变损伤阈值比Fe∶LiNbO3晶体高1个数量级,红外光谱中OH-吸收峰也从Fe∶LiNbO3晶体的3 483 cm-1移到3 488 cm-1。其全息存储性能除衍射效率比Fe∶LiNbO3晶体轻微下降外,写入时间、擦除时间和光折变灵敏度皆优于Fe∶LiNbO3晶体,尤其是其中2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体的动态范围比Fe∶LiNbO3晶体高2.5倍,用2%r(Zr)∶Fe∶LiNbO3晶体作为全息存储介质,实现了晶体中一个公共体积中1 000幅数字图像体全息图的存储与恢复。     

LiNbO_3∶Fe∶Ni晶体非挥发全息存储研究

采用三种不同的双光记录方案进行了LiNbO3∶Fe∶Ni晶体全息存储实验,详细研究了饱和衍射效率、固定衍射效率、动态范围和记录灵敏度,以及退火条件对记录的影响。结果表明,氧化LiNbO3∶Fe∶Ni晶体的饱和衍射效率、固定衍射效率和记录灵敏度比其他报道的双掺杂LiNbO3晶体高。结合掺杂能级图,理论分析了LiNbO3双掺杂晶体深陷阱中心能级的相对位置及其微观光学参量对全息记录性能的影响。LiNbO3∶Fe∶Ni晶体有望成为一种新的高效率非挥发全息存储材料。     

顺电相KTN中反射型全息相位栅的衍射效率分析

在顺电相光折变晶体中存储全息相位光栅是研制新型电控全息光开关的有效途径。为了提高光栅的衍射效率,将Kogelnik耦合波理论与Kukhtarev方程相结合,得出了顺电相钽铌酸钾晶体中反射型相位栅衍射效率的解析式,对影响光栅衍射效率的各因素进行了计算分析。结果表明,使写入光的入射角远离45°、增加晶体厚度和增大外加电场等措施都可以使反射型全息相位栅的衍射效率提高。45°入射角附近出现较宽的低衍射区。衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感,其中任一个参量的较小改变都可以引起衍射效率的较大变化。晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。分析结果有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。     

LiNbO3:Fe:Ni晶体非挥发全息存储研究

采用三种不同的双光记录方案进行了LiNbO3：Fe：Ni晶体全息存储实验．详细研究了饱和衍射效率、固定衍射效率、动态范围和记录灵敏度，以及退火条件对记录的影响。结果表明，氧化LiNbO3：Fe：Ni晶体的饱和衍射效率、固定衍射效率和记录灵敏度比其他报道的双掺杂LiNbO3晶体高。结合掺杂能级图，理论分析了LiNbO3双掺杂晶体深陷阱中心能级的相对位置及其微观光学参量对全息记录性能的影响。LiNbO3：Fe：Ni晶体有望成为一种新的高效率非挥发全息存储材料。     

一种测量体光栅调制度和有效厚度的新方法

以Kogelnik的体相位光栅耦合波理论为基础,通过测量光折变体光栅的衍射效率与布喇格偏移角的关系曲线,并根据该曲线的3dB带宽和旁瓣峰值的相对大小及其角度偏移量,可计算出光折变体光栅的折射率调制度和有效厚度。对LiNbO3：Fe晶体的实验测量结果很好地验证了该方法的可行性,其测量精度与数字全息术和马赫一曾德干涉仪的方法相当,但测量过程却更加简单。     

双光栅成像中的汇合级光能量

从光传播基本理论和光栅衍射性质出发,研究了双光栅成像效应中的光能量传递,得到了确定汇合级光强的表达式.结合双光栅成像方程,分析了两光栅的衍射性质与成像位置对汇合级光能量的影响.分析表明汇合级光强与两光栅具体的衍射效率和双光栅成像时的位置密切相关.测量了三组不同类型双光栅成像系统的汇合级光能量,实验结果和理论分析基本一致.     

偶数束亚波长Dammann光栅结构的矢量衍射优化设计

传统的基于标量衍射理论方法设计的Dammann光栅衍射效率较低。基于严格耦合波理论和遗传算法,介绍了亚波长结构偶数分束数Dammann光栅的设计方法。利用优化程序设计了多个光栅结构并对设计结果进行了分析,讨论了关键参数的选取及设计参数和光波偏振态的变化对分束效率和均匀性的影响。仿真结果表明所设计的偶数束Dammann光栅分束均匀性很好并且分束总效率均达到93%以上,而零级衍射效率均降到了0.64%以下,达到了较好的去零级衍射的效果。     

Switchable Gratings from Polymerized Nematic Emulsions

Permanent diffraction gratings can be built in polymer dispersed liquid crystals by using either photomasks or crossed laser beams, in order to modulate the light intensity across the film during the curing process. The intensity of light diffracted from these gratings can be controlled with an applied electric field. In this paper, we report our results on the formation of permanent gratings in nematic emulsions, photopolymerized through a photomask. The gratings are permanently stored and the diffraction efficiency can be modulated with an electric field. The grating structure has been investigated by optical and scanning electron microscopy. The advantages of using nematic emulsions in photopatterning are discussed.     

外加电场作用下光折变晶体的各向异性自衍射

对于晶体ｃ轴平行于入射面的实验配置，观察到了掺杂钾钠铌酸锶钡（ＫＮＳＢＮ）晶体在外加电场作用下的各向异性自衍射现象；同时给出了包含光栅波矢空间分布和空间电荷场二阶分量作用的各向异性自衍射的耦合波方程及其数值解，理论分析和实验结果都表明各向异性自衍射光来自于两束入射光的共同作用     

低密度台阶形闪耀光栅的制作

介绍了制作低密度闪耀光栅的过程,在制作时,对传统的制作过程进行了改进,有效提高了制作质量。以40μm闪耀光栅为例介绍了制作的过程,得到了良好的光栅表面形貌,并且闪耀级次的衍射效率达到了70%以上。相比传统的制作方法,效率提高了5%～10%。对比了理论上的衍射效率,分析了实验误差,发现把存在对准误差的光栅进行处理将会有效地提高其衍射效率,为进一步提高闪耀光栅的衍射效率提供了依据。     

双掺杂LiNbO3晶体中光栅均匀性的优化研究

研究了非挥发全息记录中南于紫外光的强吸收而引起的光栅非均匀性，分析了这种非均匀性对光栅衍射效率的影响。结果显示，非均匀性致使光折变光栅的平均强度减弱，衍射效率降低。提出了采用两束等光强的敏化紫外光由晶体两侧入射的优化方案以改善光栅的均匀性，提高光栅的衍射效率。通过联立两中心带输运物质方程和双光束耦合波方程，进行了相应的理论模拟，并给出实验验证。结果表明双侧紫外光照射能够实现均匀性较好的光栅，是提高衍射效率的有效途径之一。     

Polarization properties of a photorefractiveBi12SiO20 crystal and their application in anoptical correlator

The polarization properties of Bi₁₂SiO₂₀ (BSO) crystals are investigated in detail theoretically and experimentally, and the results are used to describe the operation of an optical correlator for a particle image velocimeter (PIV) using a BSO crystal as the nonlinear optical element. The work is based on an extension of the optical beam-propagation (OBP) method to include all the significant optical properties of the BSO crystal when used in a two-wave mixing configuration, i.e., optical activity, field-induced birefringence, and anisotropic diffraction. The model is able to handle multiple gratings where the input beams do not have to be symmetric about the axis of propagation. Using the numerical model the polarization properties of the BSO crystal are analyzed and the operation of the correlator is explained. The model is able to take into account self-diffraction effects, and it is shown that these effects can have a significant influence in the setup employed for the optical correlator even when the diffraction efficiency is low. The predictions of the numerical model are verified by extensive experiments on the polarization state of the output of the correlator as a function of operating conditions and of the polarization state of the input beams     

遗传算法在光栅面形优化设计中的应用

衍射效率高、偏振相关损耗低的衍射光栅是集成波分复用／解复用器件的一种核心元件,在光通信中具有很重要的应用价值,而一般面形的光栅很难达到此要求,为此需要在光栅衍射效率计算的基础上,利用遗传算法对光栅面形进行优化。采用二次函数来描述光栅面形,选取一定的原始样本,利用耦合波方法计算光栅的衍射效率;然后采用遗传算法中的各种算子对样本进行变换,计算变换后光栅面形的衍射效率,选择其中接近所确定条件的样本进行保留;再继续下一次变换和选择,直到满足设定的要求。通过优化最后得到衍射效率高、偏辗相关损耗小的光栅面形,这些面形的光栅衍射效率达到90％以上,而相应的偏振相关损耗小于0．1dB,已经达到光通信中的相应要求。在光栅面形设计中采用了遗传算法进行光栅面形优化为有特定要求光栅的制作提供了理论指导,可以节省一定的人力和渤力、     

Electrooptic Bragg-diffraction modulators in GaAs/AlGaAsheterostructure waveguides

Reports theoretical and experimental results on electrooptic Bragg-diffraction modulators in GaAs/GaAlAs heterostructure waveguides. The devices utilize the linear electrooptic effect in periodic structures to facilitate spatial modulation of the refractive index in the waveguide. A numerical method was established to solve the waveguide equation and quantify the induced changes in the effective index of the waveguide as a result of reverse bias. The numerical calculation has established the guidelines for an optimum design of the modulator that operates in the Bragg regime. The measured diffraction efficiency of the single-grating Bragg modulator was as high as 90 percent at a driving voltage of 15 V. A device consisting of four such basic diffraction gratings was also fabricated and used to demonstrate the function of scalar addition. The highest bandwidth of the devices that have been measured exceeds 1 GHz. The planar waveguide Bragg modulators offer advantages including lower optical propagation loss, greater fabrication tolerance, and spatial separation between the diffracted and the undiffracted light beams