Novel Even Beam Splitters Based on Subwavelength Binary Simple Periodic Rectangular Structure

In this paper, a novel method of a subwavelength binary simple periodic rectangular structure is presented to realize even beam splitting by combining the rigorous couple-wave analysis with the genetic algorithm. Several even splitters in the terahertz region were designed and one of the silicon-based beam splitters designed to separate one incident beam into four emergent beams has total efficiency up to 92.23 %. Zero-order diffraction efficiency was reduced to less than 0.192 % and the error of uniformity decreased to 6.51 9 10-6. These results break the limitation of even beam splitting based on the traditional scalar theory. In addition, the effects of the incident angle, wavelength, as well as the polarizing angle on the diffraction efficiency and uniformity were also investigated.

电寻址空间光调制器“黑栅”效应的消除方法

提出了两种消除电寻址空间光调制器由于低开口率所引起的“黑栅”效应的方法 :利用衍射微透镜阵列的方法和利用纯相位型光束整形器件阵列的方法 分析了这两种方法的基本原理 ,给出了微透镜阵列和光束整形器件阵列的设计思想 ,并比较了这两种方法的异同点 采用杨一顾相位恢复算法得到了光束整形结果 理论分析及仿真计算表明

使用相位型阵列分束器作为互连元件的可编程光学神经网络

本文提出一种２－Ｄ可编程神经网络的新装置．在这种装置中，采用透境和一块相位阵列分束器作为光学互连元件．由于用一块分束器代替了子透镜阵列，所以克服了子透境阵列加工和装校的困难，以及因子透镜像差和通光孔径的衍射对提高空间信道容量密度的严重限制，从而使系统具有增大信道容量的潜力．

二元光学分束器的设计

系统地阐述了几种二元光学分束器的基本设计理论，比较其算法以及衍射效率和再现误差。

亚波长介质偏振分束光栅的衍射特性

采用严格耦合波理论并结合矩阵LU分解法,分析了亚波长介质光栅的刻槽深度、占空比、入射角、入射波长等参数对TE偏振和TM偏振0级衍射效率的影响。结果表明:在1550 nm波长处,出现瑞利反常现象。由此提出利用瑞利反常现象设计工作波长为1550 nm的偏振分束光栅,通过优化设计确定了最佳设计参数,即光栅周期为λ0/2,瑞利入射角为30°,刻槽深为0.9λ0,占空比为0.5。结果表明,参数优化后的偏振分束光栅可以使TE偏振0级反射波和TM偏振0级透射波同时达到近100%的衍射效率。

光束分束器的一种设计方法

论述了用一种改进的二元光学元件的设计方法设计光束分束器，该方法利用追迹法获得初位相，用Ｇ－Ｓ算法进行迭代运算，在运算过程中根据具体情况分别采用不同的振幅限制方法，从而使该算法具有收敛速度快，衍射效率高的优点，并且在对光束进行分束的同时，如果输入光束为非平面波，还可同时对其进行整形。

多位相光束分束器二元光学元件的优化设计

本文报导了对一种新的多位相分束器二元光学元件的优化设讨.二元光学元件一个周期中的每个单元的相位值和坐标都作为优化过程中的评价函数的变量.模拟结果表明,这种新的多相位分束器与只用每个单元的相位值作为优化过程中评价函数的变量的分束器相比,具有较高的衍射效率和较低的相对误差.本文还分析了影响制作多位相分束器二元光学元件的一些因素.

用二元光学方法设计光束分束器

论述用二元光学元件的设计方法设计光束分束器 ,该方法用于设计分束器 ,具有收敛速度快 ,衍射效率高的优点 ,在对光束进行分束的同时 ,如果输入光束为非平面波 。

高衍射效率连续面形分束器的设计与制备

为了解决目前光学分束器件衍射效率低的问题,在传统的Gerchberg-Saxton(GS)算法基础上,对初始相位和迭代算法中的振幅限制方式作改进.先利用二次相位来作为迭代算法的初始相位,再在迭代过程中将输出平面分为信号区和噪音区两部分,保持这两部分的相位不变,信号区内振幅乘上一个随迭代次数不断变化的因子,噪音区内振幅保持不变.通过该方法设计9×9连续面形的分束器件,并与传统GS算法设计的分束器进行了对比,结果表明:GS算法设计得到的分束器相位存在严重的突变和不连续等问题,而本文方法设计得到的分束器相位连续平滑,可利用移动掩模技术加工.最终制备出1×3和1×9分束器,其实测的衍射效率分别为83.5%和89.4%,均匀性误差分别为3.56%和15.23%.

阵列位相环匀光器

基于衍射光学中的角谱理论,针对一种分布为同心3环、相位为0.9π,0和0.9π的结构进行深入分析,提出一种10×10的3环2值位相环阵列结构,并与二元光学中的10×10的菲涅尔波带片阵列结构进行比较,应用MATLAB软件仿真632.8nm激光器的高斯光通过二者后的效果。结果表明,阵列3环2值位相环对高斯光的匀光效果要明显优于阵列菲涅尔波带片,该阵列可以对激光束在远场的衍射光场进行修正,能较大地改善高斯光的匀光效果,在光均匀性要求较高的场合具有广泛的应用前景。

非晶氮化硅分束－聚焦集成二元位相型光学元件

报道了自行设计的将二维Ｄａｍｍａｎｎ光栅和Ｆｒｅｓｎｅｌ波带板集成为一体的同时具有分束和聚焦功能的二元位相型光分束器，并用等离子体增强化学汽相淀积法（ＰＥＣＶＤ）制备的非晶氨化硅（ａ－ＳｉＮｘ：Ｈ）薄膜制作了这样的元件，成功地实现了设计的功能，分束阵列为３×３，焦距１８ｃｍ，分束后的光强分布相对误差小于５％．

二元光学分束器输出稳定性的优化设计

提出将微分－积分法用于二元光学分束器的设计，以改善其输出对输入变化的敏感性。模拟计算表明，使用这种方法设计的分束器，当输入光束形状和强度变化时，目标光强分布保持一定程度的稳定性，衍射效率达到９２．６７％，光强不均匀性小于０．００２％。当输入由基模高斯波变为超高斯波或带有微小随机起伏的矩形光斑和平面波时，衍射效率最低仍能达到８９．６０％以上，光强不均匀性最高为１１．４９％。综合衍射效率与光强不均匀性两方面考虑。

高速电光晶体开关阵列数字光束扫描器

研制了高速电光晶体开关阵列数字光束扫描器。光束扫描器由电光分束单元和偏转棱镜阵列构成。电光分束单元是通过铌酸锂电光开关与偏振分光棱镜的组合实现。电光分束单元按照多级级联和空间组合构成3×3矩形光束扫描阵列。光束扫描阵列后加棱镜阵列使光束产生需要的角度偏转,可以实现远场大范围光束阵列扫描。同时可以实现激光光束扫描和跟踪的实时可编程控制。系统的实验研究表明光束扫描器的设计参数与实验测量结果吻合。

实现灵活光束转换的二元光学器件及其应用

介绍了一种可将线阵半导体激光器的光束转换为光斑截面为矩形的准平行消像散光束的二元光学器件，并讨论说明其设计原理、加工制作方法、测试实验结果及应用。

一种新颖的表面光波导型原子(或分子)分束器

提出了一种采用二元π位相板与柱面透镜组合而构成表面光波导型原子(或分子)分束器及其Mach_Zehnder干涉仪与X_分束器列阵的新方案,介绍了本方案的物理思想与基本原理,导出了光强分布、强度梯度、分束距离和分束路径的宽度与光学系统参数间的解析关系,并分析和讨论了本方案的潜在应用及其可行性.研究表明,本方案设计新颖、光路简单,便于与其他元件组合构成具有表面微结构的集成原子(或分子)光学元器件及其全光型原子(或分子)芯片.

用改进的模拟退火算法设计二元光学阵列器件

为提高收敛速率 ,本文对模拟退火 ( SA )算法进行改进 ,并用此改进算法设计用于产生大扇出系数、任意形状分布光阵列的二元光学器件 ,其衍射效率设计值达 85 %以上 ,输出阵列不均匀性小于 3%。

具有分束和聚焦功能的氮化硅二元位相型光学元件

报道了自行设计的将二维Ｄａｍｍａｎｎ光栅和Ｆｒｅｓｎｅｌ波带板集成为一体的同时具有分束和聚焦功能的二元位相型光分束器，并用等离子体增强化学气相淀积法（ＰＥＣＶＤ）制备的非晶氨化硅（α－ＳｉＮｘ：Ｈ）薄膜制作了这样的元件，成功地实现了设计的功能，分束阵列为３×３，焦距为１８ｃｍ，分束后的光强分布相对误差小于５％。

四通道激光干涉仪中二元光学分束器的退偏问题

经理论计算，在四通道激光干涉仪中二元光学分束器的退偏问题通常不会影响仪器的测量精度，实验结果支持这个结论。用其取代传统的棱镜或平板玻璃来分束有着明显的优点。但当光栅周期小于波长量级和测量精度达纳米级时，对其退偏问题要给予充分的考虑。

非对称偏振分束光栅的矢量衍射优化设计

基于严格耦合波理论分析了一种非对称偏振分束光栅的设计。这种偏振分束光栅分别在1级和0级衍射级次上衍射TE和TM偏振波。介绍了利用遗传算法设计偏振分束光栅的方法,并给出了优化实例。仿真结果表明:在设计波长为1.55时,TE偏振波在1级的衍射效率大于93%,TM偏振波在0级的衍射效率大于99%,此时1级和0级的透射消光比分别达到了9914.1和46841.5。通过对设计结果的分析发现,该偏振分束光栅在设计波长附近100nm的波长范围内都具有较高的消光比(大于100),达到了较好的偏振分束效果。

基于耦合波理论设计偏振分束光栅

亚波长周期结构光栅具有传统光栅所不具有的特殊性质。针对通信中常用的1.55μm光波,采用严格耦合波理论分析了亚波长光栅的偏振分光特性,设计了对应的偏振分束光栅。所设计的光栅在入射角为56°时,透射消光比和反射消光比都大于9000,且在1.27μm^1.67μm全光波段内,入射角在51°~57°之间时,透射消光比和反射消光比都大于100,达到了宽带宽、宽角度以及透射消光比和反射消光比都较高的要求。