基于FDTD的涡旋光束发射器设计

为实现涡旋光束在小型设备中的应用,提出一种圆柱孔光栅蚀刻硅微环谐振腔结构,器件半径仅为4.1μm。建立一个理论模型,利用偶极子点表示沿微环腔内壁的光栅元件散射辐射,推导输出光场表达式,建模结果验证该结构可在不同波长下选择性地产生各种拓扑数的涡旋光束。此外,对器件进行性能分析与参数优化,结果表明,微环波导宽度过小会大大增加微环的辐射损耗。当微环波导宽度为450nm、耦合间距为100nm时,1 579nm波长附近的谐振峰输出功率为16.3dB,Q值为15 800。以上研究可为后续实验测试和涡旋光束在自由空间光通信、光学成像、传感、原子磁强计光源系统等领域的实际应用提供有价值的参考。

光学微腔产生涡旋光束的特性分析及其研究进展

近些年来,涡旋光束特有的相位结构和携带轨道角动量(OAM)特性,使其在光通信、光操纵、成像、传感到量子信息等领域具有广泛的应用前景。但这些应用都必须依赖于高质量涡旋光束的产生,因此光学微腔凭借自身结构紧凑、品质因子高、元件体积小等优点,研制出的新型集成光学器件能够发射出高质量涡旋光束,在现代光电子器件制造中占据十分重要的地位。综述了光学微腔产生OAM光束的原理、研究进展、设计方案以及实验生成,同时对已有的OAM激光器性能进行分析,最后对集成光学器件应用领域面临的挑战和进一步改进方向进行展望。

几何相位调制参数对艾里光束的影响

为研究艾里光束的聚焦特性,基于几何相位推导出了圆柱坐标系下聚焦区域附近电磁强度矢量和能量通量的理论公式,并利用矢量衍射理论对其可行性进行了验证。结果表明:几何相位调制参数可以显著改变艾里光束的主瓣尺寸、光瓣间距和能量分布;通过在艾里光束原立方相位基础上引入涡旋相位,有效地转换了光束主瓣的能量和相位,且光束主瓣不再保持原有形态。本研究为艾里光束在光学采样与操作、光通信、数据存储和成像等领域中的应用提供了一定的基础。