自适应光学系统中变形镜和波前传感器共轭位置要求的分析

通过对几何光学和物理光学模型的数值计算,分析了自适应光学系统中小像差畸变波前在空间自由传播时自身的变化情况,进而给出了系统中对变形镜和波前探测器与被校正瞳面之间共轭位置关系的要求和允许范围。结果表明,波前自由传播时的变化程度决定于像差自身的类型和大小、光束的口径以及传播的距离,大口径小像差波前近距离传播时波前变化误差很小。一般来说,变形镜和波前传感器偏离被校正瞳面共轭位置距离满足菲涅尔数大于1000时,对系统校正效果的影响可以忽略。实际应用中,应该根据校正对象的特征来具体计算波前误差随传播距离的变化,从而设计波前传感器和变形镜的位置,以及选择使用4F光学系统。本文的分析可以为自适应光学系统的整体光路设计提供一定理论参考。

“推-拉”型偶氮苯功能化聚酯膜的光学相位共轭和光致异构

研究了２类以４’（Ｎ，Ｎ二羟乙基）氨基４硝基偶氮苯功能化的聚酯膜的光学相位共轭波的产生和光致异构。解释了聚酯膜产生饱和吸收和聚酯膜以顺式异构体的单线基态到单线激发态与反式异构体的单线基态到单线激发态的两个独立二能级系统通过光致异构耦合构成的四能级系统的响应特征。研究了膜厚、聚酯结构与泵浦光强对相位共轭波产生的影响。

反常色散亚微米硫系玻璃脊形波导及其在光学相位共轭中的应用

基于有限元法仿真计算了脊高850nm、脊宽800～2 000nm、刻蚀深度200～600nm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850nm、脊宽1 000nm、刻蚀深度350nm的脊形波导,准TM模式下两个零色散波长为1 510nm和1 746nm,波长1 550nm处的色散值为-28.62ps2·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220km远距离光纤链路的3×40Gb/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.

多层共轭自适应光学的进展与展望

该文论述了多层共轭自适应光学的原理和主要模式 .波前畸变的探测与重构是多层共轭自适应光学的研究核心 ,文中分析了层析、定向层和多视场定向层等实现波前畸变探测与重构的方法 ;介绍了系统中导星的使用 ;总结并分析了近年来国内外在理论及实践中的研究进展和取得的成果 .

层向多层共轭自适应光学系统的模拟

单层校正自适应光学系统只能在较小视场范围内对大气湍流进行有效校正,多层共轭自适应光学技术可以突破这种限制。介绍了层向多层共轭自适应光学系统基本结构及工作原理,研究了层向多层共轭自适应光学系统的模拟,内容包括:如何产生动态大气湍流波前数据、基于四棱锥波前传感器的波前复原算法、基于模式法的变形镜闭环校正控制过程等。对单层和两层的层向共轭自适应光学系统进行了模拟仿真,仿真结果表明:层向多层共轭自适应光学系统采用了更多的导星来校正两层大气湍流,比单层校正自适应光学系统具有更大的校正视场和更好的校正效果。

利用光学位相共轭波消除图象的畸变

本文对位相共轭波的共轭特性及其反向通过象差介质后的波面复原能力进行了理论分析和实验,再现了共轭波的图象,并得到了图象还原,消除图象畸变的实验结果。

多层共轭自适应光学系统性能

多层共轭自适应光学系统被广泛应用于地基大型天文望远镜,其可以改善大气非等晕的影响,并有效扩大校正视场。基于MAOS软件,在仅考虑大气非等晕影响的情况下,研究了在可见光波段(0.6μm)和红外光波段(2μm)下两种自适应光学系统的对比,多层共轭自适应光学系统相比传统自适应光学系统在可见光波段性能提升显著;以及双层共轭系统中,当第一个变形镜共轭于入瞳处时,第二个变形镜共轭高度变化对系统性能的影响,在可见光波段确定最佳共轭高度对提升性能十分重要,并初步探讨了在单层自适应光学系统中,变形镜致动器个数对系统性能的影响。

向列相液晶中光学相位共轭技术的研究进展

对向列相液晶中光学相位共轭技术的研究进展进行了介绍,分析总结了向列相液晶中光学相位共轭过程的机理与实验方法,并对向列相液晶中的光学相位共轭技术的应用前景进行了展望。

基于光学相位共轭的色散和非线性补偿

理论分析了光学相位共轭补偿信道内色散和非线性的基本原理,讨论了若干基于光学相位共轭补偿色散和非线性的具体方案及各自的特点和局限性,最后介绍了最近提出的一种简单有效的光学相位共轭结合脉冲预展宽的色散及非线性补偿方案。

波导中非弹性散射产生的光学相位共轭

本文研究了在装有CS_2的波导管中后向非弹性散射的相位共轭特性和在全息红宝石激光器中应用的可能性。在实验中激光器的放大级产生的光束畸变由共轭波反向再次通过该放大棒,得到了较好的补偿。

基于光学相位共轭的数字化波前整形技术 (特邀)

光在生物组织中传播时,会被微观尺度上不均匀的组织随机散射,这种现象严重制约了光学技术在生物医学中的应用。波前整形技术将散射过程当成一个确定性的过程,通过测量散射效应造成的相位延迟并利用空间光调制器进行逐点补偿,可以实现散射光的操控与重新聚焦。在各类波前整形技术中,基于光学相位共轭的数字化波前整形技术具有可调控自由度高、系统响应速度快等优点,最适宜与生物医学应用相结合,如生物活体成像、操控、治疗等。文中将重点关注基于光学相位共轭的数字化波前整形技术的发展,探讨该技术在应用研发中面临的主要技术瓶颈和挑战,并概述其应用开展情况。

复合型砷化镓在10.6μm波长的非线性光学相位共轭特性

用简并四波混频的方法观察了复合型硒化镓的相位共轭效应。测得在10.6μm波长处它的最大共轭反射率Rc=5％,饱和光强Is=16×10~6W/cm^2,三阶极化率X^(3)=3.7×10^(-9)esu。三阶极化率和饱和光强的数值与James等人的价带跃迁理论计算结果相符。

DMD光学相位共轭系统的关键参数敏感性研究

数字光学相位共轭（Digital optical phase conjugation,DOPC）技术可穿透或在散射介质深部形成高能量、高对比光学聚焦,为组织深层的光激发（如光遗传学）、光成像、光治疗等提供革新的技术手段。基于数字微镜装置（Digital micromirror device,DMD）的DOPC具有响应速度快的独特优势,有望将该技术推向活体应用。针对基于DMD的DOPC散射光学聚焦系统,研究了与DMD共轭的平面镜的位置偏差这一重要却难以准确确定的参数对系统性能（峰背比PBR）的影响,并在课题组之前所提出设计的基础上,提出了一种新的基于DMD反射特性的波前记录光路方案。结果表明,两种设计对于平面镜位置偏差有较好的容忍度,在1mm的范围内,PBR均可保持在最大值的80%以上。新设计对于位置偏差的容忍度更高,达到3mm左右,但其能达到的最高PBR效率要略低近4个百分点。相关设计及结果可为基于DMD的DOPC光学聚焦系统的设计、日常调试等提供新方法及理论指导。

太阳多层共轭自适应光学系统的性能优化

为克服大气非等晕的影响,多层共轭自适应光学(MCAO)系统被广泛应用于太阳望远镜,以有效扩大校正视场。仅考虑由于大气非等晕造成的系统理论误差,研究了变形镜(DM)个数及其共轭高度对太阳多层共轭自适应光学(MCAO)系统性能的影响。结果表明,MCAO系统中DM的最佳共轭高度取决于大气湍流的分布;理论上,太阳望远镜(D/r0=28.57)视场为1arcmin时,只需两块DM,太阳MCAO系统斯特列尔比(SR)可达0.55,基本满足太阳望远镜的观测要求;同时,随着太阳望远镜口径的增大,需通过增加DM个数以满足其在大视场观测的需求。

光学相位共轭及其应用

光学相位共轭是近年来发展起来的一门新学科,它是采用非线性光学方法对电磁场进行实时空间和时间信息处理,主要研究相位共轭波的产生和应用。由于相位共轭波具有非常奇妙的补尝相位畸变性能,因而在实时适应光学,光学信号处理,光学成象处理,光学计算机,实时全息,无象差光刻,高分辨光谱,非线性微照相,超低噪声探测和激光腔设计等方面都有着巨大的应用潜力。它从一诞生起就以诱人的应用前景吸引着众多的科学工作者掀起一股研究热潮。当今,光学相位共轭已成为近代光学发展的一个重要前沿和十分活跃的领域。目前研究的主要问题是探求具有很大X(3)的新材料和向实用化发展。本文拟对光学相位共轭的基本理论和主要应用作以简要介绍。

非线性光学效应及其应用

以介质的非线性电极化理论为基础讨论几种典型非线性光学效应及其应用 。

高能激光与应用光学的几个问题

高能激光的产生、传输和应用是现代激光技术和光学工程的一个重要发展方向。它不仅涉及到一系列物理问题 ,还有赖于多项要求极高的工程技术问题。文章提出了 8个与高能激光有关的应用光学问题 ,包括高能激光器、高质量光学元器件、先进的自适应光学技术、非线性光学相共轭技术、变频技术及光束相干合成技术等。

基于光参量放大相位共轭特性的图像修复与增强

非线性光学相位共轭技术可将经过散射介质后产生畸变的光学波前进行修复.本文基于光参量放大(OPA)过程的光学相位共轭(OPC)特性,进行了光学相位共轭图像修复和增强的实验研究.基于大能量532 nm皮秒抽运激光和大口径非线性光学晶体KTiOPO_4(KTP)(Ⅱ类相位匹配),对经过牛奶乳浊液后已无法识别的1064 nm近红外光学图像,进行相位共轭修复,修复后的图像分辨率达12线/mm,此外,结合OPA过程的光学增益特性,实现了超过17 dB的光学图像增强,为现有三波混频光学相位共轭修复畸变所获图像增益的最大值.在此基础上,峰值信噪比较修复之前有160%的提升.考虑到光参量过程所具有的波长可调谐特性,在实际应用中,可根据需要,选择与生物组织的光学治疗窗口相匹配的成像波长,从而保证更长的穿透深度,提升生物组织成像和医学无损检测的效果.

共轭读出法消除光致变色材料全息记录中的相位畸变

采用有机光致变色材料 -吲哚俘精酰胺 /PMMA薄膜作为可擦写全息记录介质 ,建立了一种能消除全息光存储中相位畸变的光路 此光路采用参考光的相位共轭光再现全息图 ,能有效消除物光路中由于光学元件失调和记录材料缺陷引起的相位畸变 。