长周期光纤光栅的折射率梯度响应特性

通过模式耦合理论,建立了基于长周期光纤光栅(LPFG)的二层圆光波导模型;结合传输矩阵法,仿真得到了外部介质折射率呈线性分布情况下LPFG的透射谱。仿真结果表明:该结构下的LPFG透射谱特性强烈依赖于外部介质折射率梯度,当外部介质折射率梯度升高,透射谱的损耗峰深度逐渐降低,损耗峰3dB带宽逐渐增加,且增加量与折射率梯度的增加量呈较好的线性关系;当外部折射率梯度由1.111 1×10-7 riu/mm增加到1.111 1×10-5 riu/mm时,其梯度灵敏度可达到2.2×107 nm.mm/riu。这一结果使折射率梯度的高灵敏度测量成为可能,为设计和制作基于LPFG的折射率梯度传感器提供了一定的理论依据,并有望用于生化反应中微小尺度下折射率呈梯度分布的液相介质的测量。

长周期光纤光栅三层结构折射率梯度响应特性研究

基于模式耦合理论和传输矩阵法,使用三层结构圆光波导模型对长周期光纤光栅(LPFG)包层模(HE14)的响应特性进行仿真和分析。通过对比分析外部环境折射率呈梯度分布时与呈均匀分布时的LPFG透射谱,发现谱线中除了损耗峰发生漂移以外,主峰左侧旁瓣深度增加,主峰右侧旁瓣深度减小,且随外部环境折射率的升高,这种变化趋势愈加明显,分析了透射谱发生相应变化的原因。研究结果对使用LPFG进行折射率梯度传感设计具有一定意义。

超高斯光束是折射率梯度光纤中波动方程的本征解

本文在一般情况下推导出超高斯光束是折射率梯度光纤中ＳＶＡ近似下波动方程的本征解并给出了折射率分布函数

近地面1km高度处折射率梯度与地面气象参数统计关系的研究

近地面大气折射率梯度是影响无线电系统性能的重要因素.为研究近地面折射率梯度与地面气象参数温湿压的关系,利用太原地区1986—1995年的探空数据,拟合出近地面折射率梯度与地面气象参数的关系模型.拟合分析结果表明:太原地区近地面1 km高度处折射率梯度与地面气象参数的线性关系优于与地面折射率的指数关系;从与地面气象参数的线性模型中可以直观地看出折射率梯度受地面温湿压影响的权重.通过研究近地面折射率梯度与地面气象参数的统计关系,可更快捷地通过地面温湿压评估近地面无线电视距,从而进一步为大气折射的研究提供支持,为优化无线电系统规划设计提供支撑.

流动注射分光光度系统中基体的折射率梯度响应与其浓度之间的关系

本文系统研究了氯化钠溶液作为样品基体时在流动注射分光光度系统中的折射率梯度响应现象，揭示了基体分别在低浓度和高浓度时，其折射率梯度响应曲线随浓度的变化规律，初步探讨了响应机理。本文得出的结论有助于全面了解当样品中的基体在不同浓度时，基体的折射率梯度响应对样品分光光度测定的干扰情况。

采用Ag^+离子与TiF_6光学玻璃内的K^+或Na^+离子交换产生高折射率梯度剖面分布

本文介绍了TiF_6光学玻璃的制作。研究了这种玻璃内的K^+或Na^+离子与Ag^+离子交换。使用双光束干涉法观测了干涉纹、并用电子探针扫描电镜测量了Ag^+、K^+和Na^+离子的浓度分布,还着重研究了离子交换后的玻璃裂纹和着色问题。最后,对结果作了讨论。

GaAs太阳电池中减反射薄膜的梯度折射率调控

使用溶胶凝胶法制备了TiO_(2)和SiO_(2)两种材料,结合梯度折射率的结构设计将不同比例的TiO_(2)/SiO_(2)沉积在GaAs太阳能电池上实现宽带减反射效果,最终制备的6层减反射薄膜在200~1 800 nm的波长范围内平均反射率为8.7%,同时确定了300℃的退火温度和1 000μm/s的提拉速度为制备薄膜的最佳工艺条件.

基于结构化光纤Bragg光栅的折射率梯度传感器研究

研究结构化光纤Bragg光栅(FBG)在折射率(RI)呈线性分布的液相介质环境下的响应特性。数值仿真结果表明,结构化FBG的反射谱特性强烈依赖于液相介质折射率(RI)的线性分布函数的某些特征参数,比如液相介质的RI沿FBG轴向的分布梯度、RI在FBG两端的差值等。基于理论仿真结果,建立了结构化FBG在低RI区(1.330～1.360)对液相介质的RI梯度进行测量的线性近似理论模型。通过相关实验研究,证明了理论仿真和分析的合理性及基于结构化FBG的RI梯度传感器在现实应用中的可行性。

高超声速湍流流场高折射率梯度区域气动光学畸变仿真研究

基于折射率界面厚度的描述建立了一种高折射率梯度门限的数学模型,在此梯度门限下,研究了高超声速流场中高折射率梯度区域的气动光学传输效应。提出了一种用折射率梯度的调和平均值描述高折射率梯度门限的方法。采用高超声速流场的计算流体力学结果作为分析折射率梯度和进行气动光学传输仿真的源数据,忽略绝对值低于该门限的梯度值重构折射率场,并采用变折射率介质中光线追迹算法仿真其气动光学传输畸变。不同流场状况、不同位置截面的仿真结果表明,采用本门限,重构折射率场和原折射率场的相关性达0.9以上,仿真光程差均方根的相对误差不超过±5%,验证了该高折射率梯度门限模型的有效性和适用性,同时从数值角度证实了高超声速湍流流场中高折射率梯度区域是气动光学传输畸变的主要成因。

红外梯度折射率GeS_(2)-In^(2)S_(3)-CsCl硫系微晶玻璃制备与性能研究

梯度折射率红外成像系统可在保持成像性能的基础上,极大降低系统的尺寸、质量和成本,有望推进红外成像系统向轻小型发展。然而,目前没有可用的红外梯度折射率光学材料。本文基于65GeS_(2)-25In_(2)S_(3)-10CsCl硫系玻璃,利用梯度温度场热诱导析出轴向梯度分布的β-In_(2)S_(3)纳米晶体,制得梯度折射率透明硫系微晶玻璃。结果表明:析出的β-In_(2)S_(3)晶体为不同晶面取向纳米晶组成的多晶结构,尺寸约为25 nm,且晶体尺寸、数量与梯度温度场密切相关;制得的梯度折射率硫系微晶玻璃仍保持良好的长波红外透过率,且其10μm处最大折射率差Δn达0.047。

基于折射率梯度门限的气动光学窗口光传输研究

基于流场界面厚度(Interfacial-Fluid-Thickness,IFT)理论,建立了高折射率梯度门限模型来研究气动光学窗口光传输畸变。首先在光学窗口折射率梯度场基础上,提出高折射率梯度门限,忽略绝对值低于该门限的折射率梯度值,重构折射率场,并对其气动光学传输效应进行仿真。结果表明,当58.37%的梯度值被忽略时,得到的重构折射率场与原折射率场仿真光程差(OPD)最大相对误差不超过1.5%,验证了气动光学窗口高折射率梯度区域是产生光传输畸变的主要原因,也证实了该门限模型对气动光学窗口光传输效应进行仿真的可行性,对气动光学失真的机理、预测及校正有一定的指导意义。

基于纹影剪切干涉法测量空气折射率、密度和温度的梯度

基于纹影法提出了一种二维剪切干涉法并设计其装置,该方法通过分析相位变化得到空气折射率梯度。分别对光束在水平方向和竖直方向进行剪切,产生相互垂直的干涉条纹。然后将采集到的干涉图像进行滤波、二值化和条纹细化处理,分别求得竖条纹位移量和横条纹位移量,进而得到两个方向的空气折射率梯度、空气密度梯度,以及在特定大气压强下的温度梯度。通过纹影二维剪切干涉法设计的成像系统简单新颖,保证精确度的同时又能稳定测量空气的二维梯度信息。

折射率梯度表面机理的研究

本文构建了一种折射率梯度表面,并利用几何光学法对其物理机理作了研究,发现这种折射率梯度表面可以实现入射波到正常反射波,异常反射波,以及介质波的转换.当入射点介质折射率大于某一阈值时,异常反射波束方向角正弦值与入射波束方向角正弦值存在线性关系,意味着平行入射的波经介质后将平行出射到空气;而当折射率梯度常数大于某一阈值时,任何方向入射的波在透射到介质后,将发生全反射,被束缚在介质中.总而言之,通过调节结构参数,可以实现对波束方向与强度的人工调控,从而提供了一种人工可控的全介质梯度表面的工程实现思路.

折射率梯度引起反转的光自旋霍尔效应研究

从经典电动力学出发,研究了由折射率梯度导致的反转光自旋霍尔效应。通过分析光从光疏介质入射到光密介质和从光密介质入射到光疏介质两种情况,揭示了光自旋霍尔效应中的横移与偏振态、折射率梯度以及入射角等因素的定性关系。当入射角一定时,光从光疏介质入射到光密介质时的水平偏振横移绝对值大于垂直偏振横移,而从光密介质入射到光疏介质的情况正好与之相反,并且传输场的横移方向取决于折射率梯度方向,增大入射角能明显增强光自旋霍尔效应,对某一特定的线偏振光束,其左、右旋圆偏振光分量的横移等值反向。这些研究结果为调控光自旋霍尔效应提供了有效途径。

聚合物梯度折射率微球透镜的研制

选取高分子单体组合 ,用悬浮扩散共聚法研制具有球对称梯度折射率 (GradientRefractiveIndex ,GRIN)的微型聚合物球透镜 .用剪切干涉法测定微透镜试样的折射率剖面 ,根据分布曲线的特征调整、优化制备工艺条件 ,成功获得直径 0 .3～ 1.4mm、透明、在半径的全程范围具有球对称折射率梯度 ,折射率差ΔN为 0 .0 0 6～ 0 .0

非球面和梯度折射率在眼光学成象中的作用

在Gullstrand LeGrand眼模型的基础上 ,构造不同的眼光学模型 ,分别研究了角膜非球面、晶状体非球面和昌状体折射率在眼光学成象中的作用 通过比较各模型系统的Zernike标准多项式系数 ,分析了非球面和梯度折射率对眼光光系统各象差的影响

基于梯度折射率透镜的管道内窥镜设计

针对管道测试的需求,将梯度折射率透镜的光学性能与显微镜相结合,设计了具有大景深的管道内窥镜光学系统.在保证所需放大倍率的同时,利用梯度折射率透镜介质折射率渐变的特点,使该系统的景深增大为原来的200倍.该系统像面近似球面的特点使其更适合圆形管道内壁的检测,当它与CCD等器件相结合,不仅实现管道内窥镜的数字化测试,而且能通过监视器在更大景深范围内、方便的监测管道内壁的裂痕、磨损等清晰的图像.

一种球对称梯度折射率球形透镜的像差

本文分析了一种折射率为球对称梯度分布的球形透镜的像差，得到了该透镜对无限远物点的纵、横向球基及其焦距的精确表达式。严格的数值计算表明，该类透镜的像差明显小于通常的均匀折射率球形透镜，若合适地选取参数，可使前者的像差比后者减少一、两个数量级。

余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

为了研究光束在梯度折射率介质中的传输规律,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输的解析表达式,对余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,并进一步讨论了介质梯度折射率系数和调制参数对传输特性的影响。结果表明,余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输时,轴上光强分布呈现周期性变化,横向光强分布受梯度折射率系数和调制参数影响较大。余弦高斯光束传输时具有不稳定性,通过适当调节参数,可在空间某位置实现余弦高斯光束的整形。

梯度折射率宽带减反射光伏玻璃研究

采用二次腐蚀法制备了梯度折射率减反射光伏玻璃。SEM分析表明,多孔减反射层的微结构尺度在20～30nm左右,膜层厚度为100～300nm。通过计算模拟,确定了膜层折射率分布形式为Gaussian-like型。制备的梯度折射率减反射光伏玻璃透过率>96%的带宽超过了1200nm;在390～1022nm波段的透过率>99%;在350～1084nm的双面反射率<1%,其中624～922nm的双面反射率低于0.2%。