浙江大学光电科学与工程学院光学惯性技术工程中心，浙江 杭州 310027
自20世纪70年代以来，伴随着光通信领域中光纤、光源和相位调制器等光学器件的逐渐应用和走向成熟，具有独特优势的基于Sagnac效应的干涉式光纤陀螺（IFOG）技术得到了迅速发展。40多年来，该技术从实验室走向了陆海空天等各个领域。回顾了IFOG技术的发展过程。首先，介绍了自Sagnac效应发现至实用化期间IFOG技术的探索历程。然后，阐述了IFOG经典的最小互易光学结构与信号处理方案。接着，梳理了IFOG技术在高精度、小型化和环境适应性等方面的研究现状。最后，分析了该技术发展、应用的趋势和方向。
光纤光学 光纤陀螺 非互易相位差 灵敏度 标度因数 光学学报
2022, 42(17): 1706004
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 江西省交通高级技工学校, 江西 南昌 330105
激光器是现代光学中一种常用的光源, 分析其谱宽特性对于激光的研究具有重要意义。 由于高性能窄线宽激光的半高全宽通常在几十MHz以内, 难以直接满足宽光谱领域的应用需求, 因而无法发挥其在成本和性能方面的优势, 这在一定程度上限制了激光的发展。 如果在激光内部直接进行调制实现线宽展宽, 又会导致频率的严重漂移, 破坏稳频特性。 为了在激光器波长稳定性不变的前提下得到宽光谱, 提出了一种以高斯白噪声为驱动电信号的外部相位调制方法。 以激光相位噪声和光谱特征之间的关系为基础, 通过理论计算阐明了相位噪声对于光谱的展宽效应, 并基于OptiSystem光仿真软件和数值仿真分析了在不同白噪声参数下的光谱演变过程, 明确了要得到好的展宽和载波抑制效果需要高功率、 大带宽的噪声信号源。 搭建的外部相位调制系统采用10 GHz带宽的信号源, 通过两个前置预放大器以及一个高饱和输出功率放大器将噪声信号由-17 dBm最高提升至28 dBm, 以此驱动半波电压3.7 V的铌酸锂电光相位调制器, 并在放大链路中加入低通滤波器和可调衰减器调节信号参数。 研究对象为初始线宽20 kHz的分布式反馈半导体激光器, 通过光谱分析仪观测和对比调制前后的激光光谱, 得到了与理论及仿真相吻合的结果, 并拟合计算出展宽分量最高可达65 GHz, 且载波也得以明显地抑制; 此外, 基于扫描式法布里-珀罗共焦腔评估了激光频率的漂移情况, 证明外部调制并未对激光的波长稳定性造成影响, 综合论证了高斯白噪声的相位调制方案能够实现优越的光谱展宽效果。 由于调制后的光谱无边带和次峰, 且能实现数倍于调制带宽的展宽, 因此相较于正弦函数和伪随机编码等其他信号而言, 高斯白噪声具有明显的优势。 该调制方法不依赖于激光器的本征线宽, 具有广泛的应用前景, 为相位调制和光谱展宽的相关研究提供了参考依据。
激光器线宽 相位调制 光谱展宽 高斯白噪声 Laser linewidth Phase modulation Spectrum broadening Gaussian white noise
1 浙江大学 光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
2 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院, 浙江 杭州 310014
基于光阱技术的精密传感和测量是光力效应应用由微观精确操控向物理量精确测量的创新和深化, 对光阱中微粒位置信息进行高精度测量是实现精密传感和测量的核心; 提出了一种采用数字图像处理和曲线拟合相结合进行光阱微粒位置检测的方法, 通过数字图像相关方法获得表征微粒位置的归一化自相关函数, 并对归一化自相关函数曲线采用最小二乘法进行二次曲线拟合, 由此实现亚像素级的微粒位置检测。实验表明, 所述方法可以有效抑制硬件量化效应, 实现光阱微粒位置的快速高精度检测, 相较于直接相关方法, 检测精度可至少提升一个数量级, 达0.03 pixel。
光学传感 精密测量 光阱技术 数字图像相关 optical sensing precision measuring optical trap technology digital image correlation 红外与激光工程
2019, 48(12): 1213001
1 浙江大学 光电系, 杭州 310027
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
设计了一种基于二维光子晶体的偏振滤波分束器.利用平面波展开法计算光子晶体带隙, 确定入射光波1 550 nm下获得单偏振光的微结构参数, 利用时域有限差分法对90°弯折缓冲层和分支冲击壁进行优化.分束器实质为在二维光子晶体阵列中引入缺陷而构成的波导, 利用光子带隙效应和线缺陷90°偏转将入射光中的TM偏振分量(或TE偏振)完全过滤, 得到单偏振光, 最后通过Y型分支实现1∶1的单偏振光分光输出.仿真结果表明总输出/输入功率比达到68%.
二维光子晶体 偏振滤波 分束 光子带隙效应 缓冲层 Two-dimensional photonics crystal Polarizing filter Beam-splitting Photonic bandgap Buffer layer 光子学报
2014, 43(12): 1223002
浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
提出了与陀螺敏感环平面垂直的正交磁场作用下保偏光纤(PMF)陀螺产生非互易相位差(NPD)的理论，建立了相应的数学模型，并对该模型进行仿真分析和实验验证。正交磁致非互易相位差源于光纤的弯曲，与光纤环的直径、光纤直径、光纤长度及正交磁场大小等参数密切相关。理论、仿真和实验结果表明，光纤环尾纤与集成光学元件(IOC)尾纤0°熔接的保偏光纤陀螺的正交磁漂移在一定范围内随机分布，而45°熔接的保偏光纤陀螺的正交磁漂移比较稳定，其正交磁漂移与正交磁场大小呈线性关系。
光纤光学 保偏光纤陀螺 正交磁漂移 熔接角 非互易相位差 保偏光纤环
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 Department of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
We report a photoluminescence observation of the coupling of donor-bound excitons and longitudinal optical phonons in high-quality ZnO crystals at 5 K. The first-order phonon Stockes line of donor-bound excitons exhibits a distinct asymmetric line shape with a clear dip at its higher energy side, suggesting that quantum mechanical interference occurs during the annihilation of donor-bound excitons. The donor binding energy is determined to be 49.3 meV from spectral featural.
激子 荧光 氧化锌 160.0160 Materials 160.4670 Optical materials Chinese Optics Letters
2010, 8(7): 683
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 Department of Information Science &
The Segall-Mahan theory is employed to calculate both one and two longitudinal-optical (LO) phonon sidebands of free excitons of zinc oxide (ZnO) in a wide temperature range. The energy spacing from the zero-phonon line to 1 LO and 2 LO phonon sidebands deviates gradually from their characteristic LO phonon energy with increaseing the temperature. The experimental results are good agreement with the theoretical calculation. Only one adjustable parameter is taken into account in this calculation, which determines the range of values of the hole effective mass in ZnO.
自由激子 光学声子 氧化锌 160.0160 Materials 160.4670 Optical materials Chinese Optics Letters
2010, 8(s1): 221
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
基于液晶分子的双折射特性,设计并制作了一种结构简单的可用于波分复用系统中的可调谐液晶法布里珀罗滤光片。对器件的光谱调谐特性进行了分析和模拟,并得到了液晶分子的折射率调制与其分子在电场作用下产生的转动角度之间的关系式。最后,对所设计的结构进行了制作和实验,测试结果显示了滤光片的性能受液晶分子的排列特性和法布里珀罗腔的反射镜参量的影响较大,同时实验表明了这种利用向列型液晶分子作为法布里珀罗腔内介质的可调谐滤光片在加电压调试下其调谐性能良好,调谐范围可覆盖C波段,透过峰的半峰全宽达到了0.8 nm,实验结果与设计相吻合。
光纤通信技术 密集波分复用 液晶双折射 法布里珀罗腔 可调谐滤光片
浙江大学现代光学与仪器国家重点实验室,浙江大学微系统研究与开发中心,浙江,杭州,310027
提出了一种可用于密集波分复用系统中的新型可调谐滤光片的设计方法,该设计利用了液晶的双折射现象,以及液晶盒内法-珀效应,从理论上分析了器件的光谱特性,计算了液晶分子的折射率调制和其分子转动角度的关系.并对器件进行了性能测试.实验结果与理论吻合较好.
可调谐滤光片 液晶 双折射效应 密集波分复用 法-珀效应
浙江大学现代光学与仪器国家重点实验室,浙江大学微系统研究与开发中心,杭州,310027
通过数值计算模拟了K+-Na+二次扩散玻璃波导的折射率轮廓,阐述了利用K+-Na+二次离子交换的方法,在BK7玻璃上制作波导的过程,分析了极化率不同的扩散离子对的选择对波导有效折射率变化的影响,以及扩散平衡时体积变化对表面折射率的影响,描述了扩散引起的波导内部诱导应力变化.设计了测试波导损耗以及波导表面折射率改变的实验装置,对尺寸10mm×10mm×1.5 mm和10 mm×5 mm×1.5 mm两组BK7玻璃基片上的玻璃波导进行了测试,测试结果与理论吻合较好.
K+-Na+离子交换 波导 极化率 诱导应力
