中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
完美涡旋光束（POVB）的光斑不随拓扑荷的变化而变化，在微粒操控、光通信、激光材料处理等领域具有广泛应用。POVB的准确识别具有重要的研究意义。提出一种卷积神经网络结合多孔干涉仪的方法来识别0.01阶分数POVB。实验结果表明，在理想环境下，0.01阶分数POVB的识别率达到100%。在扇形遮挡90°和扇形遮挡180°情况下，0.01阶分数POVB的识别率分别达到100%和99.5%。本研究为识别0.01阶分数POVB提供了一种新的方法，对于该光束的应用和推广具有重要意义。
物理光学 卷积神经网络 多孔干涉仪 分数完美涡旋光束 轨道角动量 拓扑荷
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
复杂环境中漂移扰动和不透明障碍物破坏光振幅和光相位，给拓扑荷数（TC）精准测量带来挑战。分析了两种均匀离轴的多中心涡旋光束和一种随机离轴的漂移涡旋光束经扇形不透明障碍物（SSOO）后的传输情况，提出一种利用单柱透镜测量漂移涡旋光束TC的方法。对比光强法、傅里叶变换法以及相位法在极端条件下对漂移涡旋光束TC测量的结果，发现在以上3种方法失效时，所提方法仍可对输入光束的TC值大小及符号作出准确判断。这种抗光束漂移和抗遮挡的TC测量法对基于涡旋光的光通信和光加密具有重要应用价值。
物理光学 涡旋光束 轨道角动量 光束漂移 障碍物 拓扑荷探测
中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
光束漂移会造成涡旋光功率波动和闪烁,是影响自由空间光通信、传感以及远距离成像的一个重要因素。通过调控多模涡旋态和模拟扰动环境,实验研究了非相干叠加和相干叠加多模涡旋光的漂移现象。通过测量轨道角动量(OAM)谱中信号OAM模式的功率波动和闪烁指数,发现高阶涡旋光束比低阶涡旋光束具有更优的抗功率波动和抗闪烁表现;多模涡旋光束优于单模涡旋光束;非相干叠加的多模高阶涡旋光束优于相干叠加的多模高阶涡旋光束。对比实验的结果表明:相较于其他几种涡旋光束,非相干叠加的多模高阶涡旋光束具有最优的抗闪烁和抗功率波动能力,更适合在光束漂移的扰动环境中使用。所得研究结果对基于涡旋光的远距离传输和通信具有重要参考价值。
物理光学 涡旋光 光束漂移 闪烁指数 功率波动 相干性
中国计量大学 光学与电子科技学院 , 杭州 310018
针对量子纠缠的产生方式, 着重介绍了常见的3种类型的量子纠缠源制备方法, 包括基于自发参量下转换(SPDC)制备量子纠缠源、基于四波混频(FWM)效应制备量子纠缠源和基于量子点制备量子纠缠源, 分别分析了其原理、优缺点及其质量指标, 最后展望了量子纠缠源制备方法的研究与应用方向。
自发参量下转换 四波混频 量子点 原子系综 全光纤 spontaneous parametric down conversion four-wave mixing quantum dots atomic ensembles all optical fiber
1 泰山学院物理与电子工程学院, 山东 泰安 271021
2 南开大学现代光学研究所天津微尺度光信息科学技术重点实验室, 天津 300350
设计了一种用于产生多轴非对称结构光束的新型多轴非对称指数型锥器件,器件由非对称结构和多轴结构复合而成。利用理论计算、数值模拟和实验测量方法,验证了多轴非对称结构光束在传播过程中会产生多个焦点并且具有独特的能流特性。利用这一特性设计并开展了利用聚焦多轴非对称结构光束操控聚苯乙烯荧光微球的实验,结果表明,多轴非对称结构光束使得聚苯乙烯微球在被捕获过程中表现出“加速-减速-再加速”的运动规律,与模拟计算结果一致。多轴非对称指数型锥器件及其产生的多轴非对称结构光束在药物传输、微粒筛选等领域中有着重要的应用价值。
微纳光学 微光学元件 相位调制 激光光束整形 光学捕获 光学操纵 中国激光
2021, 48(24): 2413001
湖南科技大学信息与电气工程学院, 湖南 湘潭 411201
提出了一种新的基于快速哈特莱变换(FHT)的翻转光正交频分复用(OFDM)方案(Flip-FHT)。快速哈特莱变换为实三角变换,当用其处理傅里叶变换时,输入信号不需要厄米对称性。同时,与传统的基于快速傅里叶变换(FFT)的非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)中只有奇数子载波携带信息符号不同,该方案由于翻转了实双极信号的负数部分,使得偶数子载波也可以携带信息符号,故该方案适用于强度调制/直接检测(IM/DD)光无线通信(OWC)系统。与ACO-OFDM相比,Flip-FHT的频谱效率提高了1倍,计算复杂度在接收端降低了50%。仿真结果表明,与采用4QAM和16QAM(正交幅度调制)的ACO-OFDM相比,采用BPSK(二进制相移键控)和4PAM(脉冲幅度调制)的Flip-FHT可以在系统结构更简单、星座尺寸更小的情况下获得相同的性能。
光通信 翻转FHT 哈特莱变换 厄米对称性 非对称限幅光OFDM 强度调制/直接检测 光学学报
2021, 41(19): 1906002
中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
针对视觉式头部姿态测量系统存在编码特征点安装空间需求大的问题, 设计一种结构简单、需求空间小的瞄准线测量方法。使用定位摄像机拍摄头盔上的编码特征点图像, 计算机对图像进行解析和计算, 结合正交迭代(OI)算法解算头部姿态。根据编码特征点随意布局特点进行了多组多次的仿真分析, 仿真数据表明此方法是合理、有效的, 利用小空间布局的编码特征点可以解算出高精度瞄准线。
头盔显示器 头部姿态测量 编码特征点 正交迭代算法 瞄准线 Helmet-Mounted Display(HMD) head pose measurement coded feature point orthogonal iterative algorithm line of sight
1 光电控制技术重点实验室，河南洛阳471000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南洛阳471000
针对运动平台上头部姿态测量问题, 提出一种可以获得更快测量速度、更高测量精度的综合测量方法。通过卡尔曼滤波将分别由视觉测量和微惯性测量得到的头部姿态数据进行数据融合。利用视觉测量对微惯性测量进行校正, 综合了视觉测量方法误差不随时间变化与微惯性测量方法测量速度快、测量范围大的优点, 抑制了惯性测量随时间累积产生的无约束发散误差, 克服了视觉测量方法范围受限、容易受到干扰的缺点, 并经过试验分析与仿真, 得到了验证。
头盔显示器 惯性测量 数据融合 头部位姿 Helmet-Mounted Display(HMD) inertial measurement date fusion head posture
中国计量大学 光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
部分相干物质波是处于临界温度以上的玻色冷原子气体。密度和一阶关联都满足高斯分布的部分相干物质波是高斯谢尔模 (Gauss-Schell model)物质波。本文通过研究高斯谢尔模物质波一阶关联函数的相位结构,揭示出物质波在部分相干情况下的轨道角动量特点。证明扭曲相位是部分相干物质波具有的独特性质,完全相干物质波(如,玻色爱因斯坦凝聚体)不具有此相位。此外,本文举例分析了高斯谢尔模物质波在一个“柱透镜”光脉冲作用下,其轨道角动量的变化情况。
物质波 部分相干性 一阶关联函数 轨道角动量 matter wave partial coherence first-order correlated functions orbital angular momentum
