色散、群速与群折射率

本文讨论了群折射率存在的物理意义，指出群折射率不仅包含了折射率概念而且还体现了折射率的色散性质，同样能作为材料本身的光学性质参量－ 接着指出在折射率的白光干涉法测量中存在着忽视色散作用而导致的将群折射率误认为折射率的情况－ 将群折射率与折射率区别开来，不仅可以消除折射率测量中所存在的错误，而且可以突出色散现象在光传播时间特性上的意义－ 为此建立了折射率与群折射率的相互变换关系，通过对于典型物质的折射率与群折射率变换关系的计算，说明二者在数值上的差别甚至对于气体介质来说也是不能忽略的－

光纤的群折射率温度特性和应用

叙述了在对光纤的群折射率温度特性进行理论分析的基础上,采用了一种实用的测量方法,对光纤的群折射率温度特性进行了测量和分析,得到了较为重要的结论,并对在实际工程中如何应用这些结论提出了建议。

光纤中慢光群折射率限定特性研究

粒子在基态和亚稳态之间的振荡会导致探测光吸收的降低,而探测光束在很窄的频率范围内吸收的降低,会使介质的感生折射率在同样范围内迅速变化,从而改变群折射率ng=n(ω)+ωdn/dω。本文利用光纤慢光理论,对不同条件下的群折射率限定和群速度的变化特性展开讨论。群折射率随光纤长度的增加而降低,不同离子浓度的掺铒光纤中慢光的感生群折射率均随调制频率的增加而降低,同时在不同的调制频率条件下,群折射率随入射信号光强度的增大均有一个饱和的过程。

利用白光干涉技术测量块状材料的群折射率

对群折射率的精确而快速测量是光学工程领域一个基础而又亟需解决的难题,本文提出了一套光谱型迈克尔逊白光干涉系统的解决方案.该系统充分利用了微型光纤光谱仪一次测量便可获得所有干涉信息的特点,无需机械扫描装置,具有结构简单和测量快速的优点.与传统的窗口傅里叶变换算法相比,本文采用小波变换直接从干涉信号的小波脊中提取群延迟,减小了由相位求导得到群延迟过程中引入的误差放大效应,进而提高了群折射率的测量精度.基于此迈克尔逊白光干涉系统,在不同干涉位置处对两块不同厚度的石英和BK7玻璃进行了测量,实验结果表明此方法在宽光谱范围内具有较高的测量精度和良好的重复性.

准相干干涉法测量光纤群折射率

介绍了用准相干干涉法测量光纤群折射率的方法。通过准相干干涉定位 ,用精密光栅数显系统测长 ,由计算机采集并处理数据获得一段短光纤的光学长度 ,然后利用常规精密测长手段测得其几何长度 ,从而得到光纤的群折射率。实验结果及误差分析得出 :测量不确定度优于 7× 10 -5(2σ)。

中性大气折射指数理论研究

给出大气折射指数与气象参数间的理论关系式,考虑压力温度比的二次项对折射指数的影响,指出在目前的精度测定范围内应该考虑这一效应。同时,基于电磁介质的色散理论,给出了位相与群折射指数随波长变化的理论模型,指出对于同一波段或是不同波段,群折射指数与位相折射指数是可以相互转化的,即从理论上证明可以利用光学天文观测的蒙气差来研究射电波段的大气折射延迟。

迈克尔逊干涉仪测量折射率的实验研究

由迈克尔逊干涉仪实验中光程差的分析,得出了干涉条纹的吞吐变化的规律,并由此提出了一种新的测量折射率的方法;澄清了用白光干涉法测量折射率实验中的模糊概念;提出了一种用干涉原理测量介质色散的新方法.

对白光干涉法测量透明介质折射率实验的探讨

在时域中求解得到,光路中存在色散介质的情况下,白光双光束干涉光强度.由此证明了:用白光干涉法测量得到的是白光在色散介质中的群折射率,而并非相关报道中认为的折射率;讨论了介质厚度及色散对干涉条纹的可见度和干涉条纹显现时动镜移动范围的影响.上述结论得到了实验验证.

负折射率研究中的若干理论问题

对负折射率研究的理论作了评述,5年前美国UCSD的实验已证明用左手化媒质(LHM)确实可造成负折射。给出了一些理论预期,如负的群折射、负能量等。考虑了两个要点,一是正相速与负群速同时出现的可能,二是负相速与负群速同时出现的可能。认为现在已有多个负群速实验结果这一情况表明,P．M．Val- anju等在2002年5月发表的文章并不正确。实际上,在实验室中获取负群速并不困难。最后讨论了从测得的微波网络参数计算等效介电常数和等效导磁率的问题。

波导内飞灰灰位与折射率的微波测量方法

为了进一步提高微波波导法对飞灰含碳量检测的准确性,提出了一种利用微波在波导内不同介质分界面的反射作用,通过时域变换找到微波到达不同介质分界面的时间,再结合微波在波导内不同介质中的传输速度,计算得到波导内飞灰的灰位及相对群折射率的方法。本文使用规格为7.9 mm×15.8 mm×100 mm的矩形波导,在12.4~18 GHz频段下利用上述方法对质量为0~12 g,含碳量为1%~10%的一系列灰样的灰位与相对群折射率进行测试。结果表明在测量过程中,存在一个临界点,即当波导内实际灰位大于47.3 mm时,测得的灰位与实际灰位误差基本在±2 mm以内,且波导内灰样的相对群折射率与飞灰含碳量呈正相关,而不随飞灰质量的变化而变化。

一种新型光纤电压互感器的设计

介绍了一种新型110 kV光纤电压互感器的基本原理和初步设计方案。该电压互感器基于石英晶体的逆压电效应,电压通过金属电极加在石英晶体的两端,电场方向和石英晶体纵向传感轴平行。利用2段椭圆芯双模光纤,第1段作为传感光纤缠绕在石英晶体上以感知交变电场导致的压电形变,第2段作为接收光纤跟踪LP01模式和LP11 even模式之间相位差的变化。该方法源于白光干涉技术,包括2个级联的干涉仪,分别为传感干涉仪和接收干涉仪。采用780 nm,5 mW低相干多模激光二极管作为光源。讨论了互感器的参数设计,包括机械设计、双模光纤参数的研究以及传感光纤匝数的估算。最后介绍了互感器的工作条件和性能指标要求。

基于模间干涉的全光纤电压传感器设计

介绍了一种新型的光纤电压传感器结构和工作原理,分析了系统中椭圆芯双模光纤的传输模式和模间相干光斑的变化,采用熔接的方式进行相干光接收来获得正交相位漂移信号,根据模间群折射率差与光程差的关系设计调整光纤的长度,依据石英晶体和空气的绝缘强度进行传感光纤匝数设计,讨论了含源零差探测法的相位跟踪原理,给出了相位检测框架图及实验结果,分析表明该设计方案能达到相位跟踪的目的。

用于光子晶体波导慢光测试的时间和相位延迟方法

光子晶体慢光波导以其体积小,易于集成等优点,近年来成为国内外研究者用于实现全光缓存器的热点技术。基于SOI晶圆制作了光子晶体波导,并对其进行了数值仿真和实验测试。计算了波导的能带和群折射率与波长的关系曲线。通过相位延迟和时间延迟方法对波导群折射率进行了测量。相位延迟方法得到的群折射率曲线与仿真结果具有相同的趋势。通过时间延迟的方法测量了脉冲延时,大约是4.7 ps,得到的结果与相位延迟计算结果相吻合。

“慢”光理论及实验研究进展

近年来的研究表明,精确控制光脉冲在介质中的传播速度是完全可行的.利用电磁场与介质相互作用形成的电磁诱导透明,人们已在不同介质中实现了"超快"光和"慢"光效应的实验观测.其中,能使光脉冲的传播速度减慢甚至停滞的"慢"光效应,由于其在光信息存贮和光计算等领域的巨大潜在应用价值而引起了更多的关注,成为量子光学和非线性光学领域的研究热点.这里详细论述"慢"光形成的物理机制,并对相关理论及其实验研究过程进行分析.

基于四能级N模型原子系统实现光速减慢

该文分析了一个四能级原子系统,在饱和光和耦合光反向传播,耦合光与探测光同向传播的光路安排下,由于相干吸收减小导致了探测光的速度减慢.通过数值模拟计算了吸收谱中相干光学烧孔的光的群速度与饱和光拉比频率的关系,讨论了饱和光在相干烧孔中对于光速减慢的作用.

基于极化不敏感超材料的类电磁诱导透明特性研究

设计了一种由4条金属直线和1个圆环构成的类电磁诱导透明超材料,当电磁波垂直入射到该超材料表面时,其具有水平极化和垂直极化不敏感特性。仿真了超材料的传输曲线特性,以及其表面电流分布特点,计算了相位传输曲线和群折射率,并对其介电常数传感特性进行了分析。计算所得群折射率最大值可达380,说明该超材料可用于制作慢光器件。用于制作传感器时,其D FOM值约为20.13,与前人所设计的传感器相比,具有较高的灵敏特性。研究结果表明,该超材料在制作慢光器件和传感器件方面具有一定的应用价值。

其它

O436 2000053065色散、群速与群折射率=Dispersion,group velocityand group refractive index[刊,中]/李晖,谢树森(福建师范大学激光研究所.福建,福州(350007)),陆祖康(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室.浙江。

材料光学性能测试与设备

TB96 2001064204用光纤迈克耳逊干涉仪测量折射率=Refractive indexmeasurement by opticalfiber Michelson interferometer[刊,中]/李毛和,张美敦(上海交通大学光纤技术研究所。

一种低群速度和低色散光子晶体波导结构及分析

研究了具有线状缺陷的三角晶格光子晶体波导中慢光的传播特性,设计了一种新的具有低群速度低色散的波导结构,并对其进行了数值模拟分析.通过增大光子晶体的空气柱半径及改变与波导相邻的第一排和第二排空气柱位置,可在一定的归一化带宽范围内保持较大群折射率的同时使群速度色散最小化,实现在一定波长范围内保持低群速度和低群速度色散,得到了较大的群折射率和归一化带宽的乘积.计算结果表明:当群折射率依次为85,58,45时,对应的归一化带宽分别为0.32%,0.48%,0.642%.

色散及视觉函数对白光干涉测折射率影响的分析

对使用迈克耳孙干涉仪白光干涉测量透明介质折射率实验中出现的3种异常现象的原因进行了分析。在考虑介质色散并对人视觉函数作适当简化的情况下,求得了干涉条纹可见度、可见白光干涉条纹时动镜的移动范围和折射率的表达式,并由实验对其结果进行了验证。结果表明,运用此方法测量所得的平行板透明介质折射率并非通常由相速度所定义的相折射率,而是白光在介质中由群速度所定义的群折射率。此方法可以用测量到的群折射率和已知的相折射率求得介质在中心波长处的色散。