一、衍射光学元件的耦合波方程与分析（论文文献综述）
武刚[1]（2021）在《光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究》文中指出伴随着5G、云计算、大数据和人工智等IT技术的迅速发展,作为其主要支撑的光通信技术也迎来了新的变革与挑战。为了实现更高的数据传输速率,光通信系统中各类光模块和光器件性能大幅提升,并逐渐向小型化、高速化、集成化的方向发展。其中,硅基亚波长光栅因其卓越的光学衍射特性,被广泛应用于激光器、光探测器、耦合器、滤波器、传感器等光电子器件中,并可利用它们实现更为复杂的光子集成电路。此外,基于高品质因子微腔的多种功能器件的出现,极大地推动了光子集成和光子芯片等领域的发展。本文主要围绕亚波长光栅分束器及一种屋形光学谐振腔展开理论分析及实验研究,主要的创新点和研究成果如下:1.研究了非周期亚波长光栅的衍射光波前相位控制特性,提出了透射光为平行光束的一维亚波长光栅功率分束器,设计了偏转角分别为15°和30°、功率比为1:2的1×2功率分束器,仿真得到分束后两光束的偏转角分别为14.4°和29.5°,功率比约为1:1.87,与设计值基本相符。此外,还提出了一维亚波长光栅合束器、透射光为会聚光束的一维亚波长光栅功率分束器、一维亚波长光栅双焦透镜等结构,并对这些器件的性能进行仿真验证。2.提出了基于双层结构一维条形亚波长光栅的偏振分束器,设计了焦距40μm,能够实现波长1.55μm、垂直入射的TM偏振光反射会聚、TE偏振光透射会聚的偏振分束器。仿真得到的TM反射光束焦距为40 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.88 μm,总反射率为90.8%;TE透射光束焦距为38.3 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.7 μm,总透射率为82.4%。该器件能够很好地实现两种正交偏振态的分离,并使分束后的光束各自会聚。3.提出了基于二维块状亚波长光栅的1×N功率分束器,理论分析中,设计了焦距为10 μm的透射型1×3和1×4功率分束器,仿真得到二者的焦距分别为9.5 μm和9.7 μm,总透射率分别为89%和87.2%,焦平面上各会聚点光场强度的半高全宽均小于2 μm。实际使用中,在SOI晶片上制备了焦距为150μm、半径为216 μm的圆形1×3功率分束器和边长为370 μm的方形1×4功率分束器,测量得到两功率分束器的焦距约为170 μm,焦平面上会聚光斑轮廓清晰。4.提出了基于二维块状亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜和柱面分束透镜。理论分析中,设计了焦距为6 μm的凸柱面透镜和凹柱面反射镜,仿真得到二者的焦距分别为5.85 μm和5.6μm,两线状会聚光斑光场强度的半高全宽分别为0.82μm和1.08 μm。实际使用中,制备了周期为0.6 μm、焦距为250μm、面积为400 μm×400 μμm的亚波长光栅凸柱面透镜,在600 μm处测得透射光束的线状远场图像,两正交方向光斑光场强度的半高全宽分别为250 μm和680 μm。当改变入射光的偏振方向时,线状光斑的归一化强度保持不变,表明基于二维亚波长光栅的柱面透镜具有低的偏振敏感性。此外,还制备了 1×2柱面分束透镜,并对其衍射特性进行测试。5.提出了基于二维块状亚波长光栅的光束偏转器,理论分析中,设计了面积为7.8μm×7.8 μm、偏转角分量为α=30°（光束在光栅平面内投影与χ轴的夹角）、β=30°（光束与z轴夹角）的光束偏转器,仿真得到光束偏转角α和β分别为31.4°和29.5°。实际使用中,制备了面积为400μm×400 μm、两偏转角分量均为30°的光束偏转器,测量得到两偏转角分量分别为α测=29.5°、β测=29.6°,实现了对平行光束精确的偏转控制。6.与他人合作提出并实现了与亚波长光栅功率分束器混合集成、对称分布的三单元/四单元单行载流子光探测器阵列。在-2V偏压下,测量得到与1×3光栅功率分束器集成的三单元光探测器阵列的最大射频输出功率为11.5 dBm@15 GHz,饱和光电流为70 mA@15 GHz;与1×4光栅功率分束器集成的四单元光探测器阵列的最大射频输出功率为13.1 dBm@15 GHz,饱和光电流为91 mA@15 GHz。和相同结构的单个单行载流子光探测器相比,饱和特性有较大的提升。7.提出了一种由非平行反射镜构成的屋形光学谐振腔,分析了不同区域入射光束的谐振条件,仿真得到顶部反射镜倾角为1°、高度为4.468μm、宽度为14.976μm的屋形谐振腔TE20,1模线宽小于0.008 nm,品质因子不小于1.938×105。与具有相同尺寸参数的平行平面腔相比,屋形谐振腔能够将光场限制在更小的区域,实现了更小的光谱线宽、更高的品质因子和更小的模式体积。此外,还提出一种扩展结构的锥顶形光学谐振腔,并对其谐振特性进行了理论分析。
李金哲[2]（2021）在《大角度激光分束器的矢量设计及优化》文中进行了进一步梳理光学衍射元件作为一种基于光的衍射原理控制光的工具,在电子设备的应用中越来越广泛。其中作为实现结构光面部识别功能的重要组成部分的激光分束器,就是光学衍射元件走进大众的一个典型。为了让感知范围更广,需要更大的衍射角度;为了让感知的效果更好,分束的能量需要更均匀。这就对设计方法提出了更高的要求:大衍射角度的分束器件结构更加精细,需要基于矢量衍射理论的仿真方法;对分束能量的控制需要优化算法,两者结合才能实现设计目标。相比于标量近似,基于矢量衍射理论的仿真方法对计算资源的消耗大大增加,如果选用了不合适的优化算法则会带来巨大的算力消耗而导致极低的优化效率。本文就高效、准确地设计大角度激光分束器这一目标做了以下工作:1.文中提出了一种在标量结果基础上进行再优化的矢量迭代傅里叶算法。使用该方法设计了最大衍射角度为35°的5×5分束器件,和衍射级次分布呈大十字形、小十字形、x形的分束器件。相比遗传算法与矢量仿真的结合,在实现相同性能参数的器件设计时对计算资源的消耗降低近了200倍。相比于不生成标量结果的矢量设计方法,本文中提出的方法具有能筛选初始解的优势。2.针对在大角度分束器件优化中零级难以抑制的问题,通过“标量抑制,矢量补偿”的方法得以解决,并以最大衍射角为70°、7×7点阵的分束器件设计为例展示了对优化算法的具体改进措施和改善效果:均匀性误差从0.4701改善到0.2622。与其他类似的有关二维大角度分束器设计的工作相比,文中提出的方法所消耗的计算量仅为它们的30%-80%。最后对器件的加工误差进行了分析,展示加工误差对器件性能的影响。
党倩倩[3]（2021）在《基于激光瞄准的全息光学元件的制备》文中指出全息光学元件作为全息瞄准镜系统中的核心组分,其衍射特性直接影响全息瞄准镜的性能。然而目前所制备的全息光学元件的衍射效率较低且实验环境严苛,后处理过程为复杂的湿化学处理。基于全息干涉曝光技术,深入的研究全息瞄准系统的全息光学元件的制备工艺对于提升整个全息瞄准镜的性能以及制备工艺优化具有一定的研究价值。本文围绕全息瞄准镜系统中全息光学元件的制备工艺展开研究。首先分析了全息瞄准分划板的记录以及再现原理,体全息光栅的记录和再现原理,对体全息光栅的形成过程,建立了数理模型进行分析。基于透射式体全息光栅的记录和再现模型设计了透射式体全息光栅的结构参数,基于有限元分析仿真软件模拟了透射式体全息光栅对入射光束的调制,符合所设计的透射式全息瞄镜系统中透射式体全息光栅的对于入射光束的调制。基于耦合波理论对影响体全息光栅衍射效率的因素进行了仿真分析,根据实验参数仿真模拟了记录介质折射率调制度、光栅膜层厚度、布拉格偏移量等参量对于衍射效率的影响,对体全息光栅的制备工艺提供理论指导。其次基于全息干涉技术,本文采用了聚乙烯醇/丙烯酰胺（PVA/AA）体系的红敏光致聚合物作为全息记录材料,通过设计以及搭建全息曝光光路系统制备出了适用于全息瞄准镜系统的体全息光栅以及全息瞄准分化板。确定了全息光学元件的制备工艺流程以及后处理等工艺参数。设计并且搭建了全息再现验证实验系统,验证结果表明,所制备的全息光学元件可以用于全息瞄准系统,且光束经过全息光学元件后衍射出了清晰的全息瞄准分划板图案。最后对所制备的全息光学元件进行了性能表征以及制备工艺优化,通过搭建体全息衍射光栅测试装置,分析了透射式体全息光栅的衍射特性,并且对其影响因素展开了实验研究,可以得到在干涉光束总功率0.75mW,干板干燥时间3h,曝光能量13 5mJ/cm2,紫外固化15s,烘干温度90℃,烘干时间30min后,所制备的透射式全息衍射光栅的衍射效率均值可以达到82.75%。通过对整个全息光学元件的设计,制备以及工艺优化的研究,为后续全息光学元件的制备提供参考。
王羡之[4]（2021）在《非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究》文中研究表明自激光诞生以来,更高的光强就一直是光学领域不断探索的重要研究目标之一。随着超短超强激光技术的发展,如今人们已经能够在实验室中产生光强大于1023W/cm2的极端光场。这样的光场能够用于驱动电子质子加速、X射线产生以及光核反应等强场物理研究,加深对物质非线性的理解,成为各国纷纷大力发展的重要实验设施。然而随着飞秒脉冲光强的不断提高,主脉冲之前的预脉冲与自发辐射基底等噪声成分的光强也会随之提升,并严重影响主脉冲与物质相互作用效果,所以时间对比度成为了飞秒超强激光系统的核心参数之一。鉴于非线性光学效应与光强紧密相关的特点,利用非线性光学效应提升时间对比度以及光强是飞秒超强激光领域的重要研究方向。本文围绕光参量振荡、自衍射效应和背向受激拉曼散射效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用,进行了理论分析与实验研究,取得了如下成果:1.从二阶非线性光学效应出发,分析了飞秒激光同步泵浦的光参量振荡信号光的时间对比度特性,并实验研究了以光参量振荡信号光作为种子注入非参量的啁啾脉冲放大后的时间对比度特性。使用515nm的飞秒脉冲序列作为泵浦光,利用LBO晶体得到了中心波长800nm附近的光参量振荡输出,将其作为种子注入基于钛宝石再生放大的啁啾脉冲放大系统中,得到能量1.8m J的放大结果,经测量其时间对比度最高为107。相比于普通钛宝石振荡器作为种子进行放大后的时间对比度提升了接近2个数量级。最后提出了基于光参量振荡器的多波长同步高对比度飞秒激光系统方案。2.从三阶非线性光学效应出发,分析了简并四波混频过程的时间对比度提升、脉冲宽度压缩等特性,并模拟了其中自衍射效应信号光的光谱展宽以及角色散情况,进行了基于自衍射效应的时间对比度提升实验研究。在35fs入射脉冲驱动下得到了20.4fs的自衍射信号光,能量达到35μJ且光斑质量较好,时间对比度高于1010,相对于入射脉冲提升了4个数量级以上。满足飞秒超强激光系统对于高时间对比度种子脉冲的要求。3.研究了利用自衍射效应的双啁啾脉冲放大系统中的时间对比度特性。对马丁内兹型展宽器的角色散进行分析,并在实验中用于展宽一阶自衍射信号光的同时补偿了其角色散,提升了自衍射效应在啁啾脉冲放大系统中的实用性。将自衍射信号光作为种子,注入后级啁啾脉冲放大器,稳定输出能量900m J、脉冲宽度29.7fs的超短超强激光脉冲,经测量时间对比度高达1010,能够用于强激光等离子体相互作用实验中。4.基于等离子体中电子振荡产生的三阶非线性效应,对受激拉曼散射过程进行了理论分析。介绍了等离子体中Langmuir波的形成,结合普通介质中的受激拉曼散射效应,分析基于等离子体的背向拉曼放大技术的可行性。之后设计了实验平台,进行了初步实验研究。
章旭[5]（2021）在《超辐射光的宽带且高效三倍频过程仿真》文中提出能源是人类社会发展的动力,是实现可持续化发展的关键因素之一,因此各国都在积极研究可控核聚变发电,而激光惯性约束聚变则被视为最可能实现可控核聚变的技术方案。本文针对惯性约束聚变对宽带且高效的三倍频过程的需求,利用理论分析与数值模拟的方式,展开超辐射光的三倍频过程以及通过其他方式补偿超辐射光三倍频过程中的失配量的研究,取得了具有对超辐射光后续实验有指导性意义的结论。主要的研究内容分为以下四个部分。1、分析了三倍频过程的物理模型以及实现宽带且高效的三倍频过程中的主要影响因素。从理论上推导了目前用于提高宽带三倍频过程效率的各方案的原理,分析了各个方案在应用中的优缺点。2、推导了高功率情况下的谐波转换过程的数值求解方法。根据文献,搭建了超辐射光的数值模型。简化了超辐射光过程的三倍频耦合波方程,并结合超辐射光的数值模型,实现了超辐射光直接三倍频的数值仿真。通过分析超辐射光三倍频过程中的相位失配量分布,解释了超辐射光的特性导致的其频域谱以及转换效率的特点。3、分析了以高时间相干光的窄带光作为基频光与超辐射倍频光和频的效率和光谱特性演化。并对比分析了超辐射光直接三倍频过程、不同带宽输入的超辐射倍频光与窄带光的宽、窄带和频等方案。通过分析发现,与超辐射光直接三倍频相比,宽、窄和频方案能够有效地减小群速度失配对超辐射光三倍频效率的影响,可以将超辐射光三倍频效率提升至44%,输出三倍频带宽可达到1.9 THz。该结果可为超辐射光三倍频系统的设计与相关实验研究提供参考。4、从I/II类匹配三倍频过程的光谱角色散法出发,定性分析了光栅色散对其二倍频、三倍频过程的影响。进行了啁啾光与超辐射光的光谱角色散三倍频过程,并分析它们的效率曲线及频谱形状。通过光谱角色散补偿前后相位失配量的对比,解释了光谱角色散法对于超辐射光补偿提升较小的原因,并提出了后续可能的提升途径。
鲁婷婷[6]（2021）在《应用于近眼显示的全息光学元件的研究》文中提出随着大众对便携式显示设备需求的增加,近眼显示技术逐渐在军用、商用以及民用等领域广泛应用,传统的折返式近眼系统已经被波导系统替代。波导式近眼显示能折叠光路,降低光学系统的复杂性,使得整个系统更加小巧,轻便。全息光学元件由于体积小、重量轻、功能优越,成为近眼显示系统中拥有巨大潜力的耦合光学元件。目前基于全息光学元件的波导显示系统的相关技术手段还不够成熟,存在光效低、视场小、图像质量差、制备难度大等问题。本文针对体全息光栅角带宽小、平均衍射效率不高以及用于波导时准直系统体积大的问题,设计了两种体全息光栅结构,能更大程度地提高体全息光栅的性能和效率。针对角带宽小、平均衍射效率不高等问题,本文以不对称倾斜记录为出发点,并基于Kogelnik耦合波理论,设计并制备大角带宽高衍射效率的体全息光栅。首先讨论在TE光和TM光下体全息光栅的记录参数与其衍射效率的关系,找到平均衍射效率较高的记录参数范围,随后进一步分析在此范围内的记录参数与体全息光栅的角带宽的关系,从而确定获得大角带宽高衍射效率体全息光栅的最佳记录参数。测试表明:在参考光入射角度为25°、信号光入射角度为30°时,制备的体全息光栅的角带宽达到±15°,衍射效率为90%。论文还设计了一种大视场、同时具有准直与衍射功能的散射型体全息光栅。散射光散射角度为46°、参考光入射角为35°时,制备该散射型体全息光栅。经测试:视场角达到46°、衍射效率为75%。最后采用全息干涉法制备大角带宽高衍射效率体全息光栅和散射型体全息光栅,针对其实际制备时衍射效率低于理论值,对其实验曝光参数以及后处理参数进行了分析,得到较理想的工艺制备参数。
杨同斌[7]（2021）在《大功率太赫兹波传输器件研究》文中指出大功率太赫兹波系统由功率源、传输系统以及发射系统组成,在通信、雷达、成像和医学等方面具有深厚的开发潜力。其中传输系统包括输入输出系统、模式变换器和低损耗传输系统等,是大功率太赫兹波能否有效应用的关键。本文主要工作内容为设计一个波导传输系统,将输出模式为TE03模式,工作频率为220 GHz的回旋振荡器输出的太赫兹信号传输到回旋放大器的输入口。对系统中的圆波导模式变换器、转向传输器和输入系统中的关键参数如传输效率、模式转换效率和工作带宽提出了具体的解决方案。并通过相应的理论与仿真计算,最终进行实验验证。本文的研究内容如下:1.提出了一种用于220 GHz回旋管的半径线性渐变式级联TE0n模式变换器,能够有效地降低高频段模式变换器的实现难度。编写了基于耦合波理论的计算程序,计算了不同长度（段数）的圆波导TE02-TE01模式变换器。得到长度为136 mm（8段）,在频带内215GHz-225 GHz内转换效率达到95%-98.78%的模式变换器。在同样的设计方案下,得到了在工作频带内转换效率都高于95%的TE03-TE02的模式变换器,并对以上的各模式变换器进行了仿真计算。利用矢量网络分析仪,搭建了近场扫描系统。通过对所测器件输入输出口的场分量扫描,可以得出器件的输入输出模式的纯度及传输损耗。本文选择长度由65.43 mm（4段）的TE02-TE01的模式变换器和92 mm（8段）的TE03-TE02模式变换器组成TE03-TE01进行实验验证,在频带215-225 GHz内,输出的TE03模的模式纯度为82%,且具有较低的传输损耗。2.提出一种折形弯曲圆波导级联型TE01-TE11模式变换器,通过耦合波理论推导出了折形弯曲波导中的耦合波方程与耦合波系数。通过计算程序的优化,TE01-TE11折形弯曲圆波导模式变换器转换效率达到96.8%。仿真验证中,模式变换器的最大转换效率为98.8%（218.3 GHz）,在215.3～221.6 GHz内的转换效率大于90%。加工并测试了该模式变换器,测试结果表明,在211.5-214 GHz频带输入模式纯度为90%的TE11模,输出口TE01模式的模式纯度接近90%,模式转换效率达到95%,传输损耗的平均值为-1 d B。3.对圆波导TE01模式的直角转向传输进行了研究。通过仿真成功设计出了刻槽型TE01模式的波导弯头与TE01模方型波导弯头。仿真结果表明刻槽型波导弯头在216-224 GHz的频带内其传输接近-0.5 d B,反射小于-15 d B;方型波导弯头在210-230 GHz频带内,其传输损耗小于-0.1 d B,反射小于-30 d B。对方型弯头进行了实验验证,结果为在216-228 GHz频带内输出口TE01模模式纯度均值为80%。本文还对过模斜角弯头进行了理论与实验研究,其中半径5 mm斜角弯头在210-230 GHz频带内输出TE01模式的模式纯度为85%-90%,传输损耗的均值为-1d B。半径10 mm斜角弯头在216-230 GHz的频带内输出的TE01模式纯度为60%-80%,传输损耗的均值为-1.5 d B。4.研究了一种用于220 GHz放大器的盒型窗,完成了窗的设计、制作和测试。完成窗的设计、制作和测试,实验结果表明在215-225 GHz频带内,盒型窗传输损耗约为-0.5 d B,反射为-11 d B。
李倩茹[8]（2021）在《超短脉冲波前匹配倍频系统的光学设计》文中研究表明高强度、宽频谱的超短脉冲作为超强和超快的光以及超准的光钟,其应用不断深入各研究领域,成为帮助人们探寻强电磁场下物化过程、发现并探究微观世界变化以及实现精密测量等方面研究的有效科学工具。超短脉冲的出现扩展了倍频的研究,不同于单色激光的倍频,宽光谱倍频需要同时满足相位匹配和群速度匹配,波前匹配方法是实现宽光谱倍频的有效手段,能够在保证脉冲质量的前提下,提高转换效率。采用波动光学与几何光学相结合的方法,通过光学设计软件中的光线追迹模块,完成了基于光栅式和棱镜式的超短脉冲波前匹配倍频系统的设计,设计过程不仅摒弃了繁杂的理论计算而且更为直观。本文采用光学设计软件中的光线追迹方法,并结合非线性光学的基本原理,设计四种超短脉冲波前相位匹配倍频系统,主要研究内容如下:首先从非线性光学理论出发,介绍相位匹配和群速度匹配的条件,建立波前匹配的理论模型,推导了波前倾斜耦合波方程及小信号近似下方程的解析解,得出波前匹配倍频的允许角度并以此角度作为评价波前匹配系统的重要标准;其次,在ZEMAX中建立基于双光栅、四光栅、双棱镜、四棱镜的波前匹配系统,根据系统的约束条件,利用自定义的宏程序控制系统的群速度色散,结合倍频的允许角度建立评价函数;再次,为了满足双光栅角色散倍频系统的要求,选择适当的参数作为变量在ZEMAX对双光栅、四光栅、双棱镜、四棱镜波前匹配系统,利用所建立的评价函数,对系统进行优化,所得的结构参数,保证系统脉冲中所有频率分量进入非线性晶体中均能实现相位匹配,且倍频输出脉冲消除时间啁啾和空间啁啾完成合束;最后,对四种结构的倍频系统进行公差分析,选取评价函数作为系统的评价标准,获得了系统中公差最敏感的表面,在搭建过程时对这些参量进行精确控制,获得系统质量以及系统调节的难易程度,从系统尺寸、系统质量、系统调节难度几个方面进行优劣性分析,该结果有助于我们参照具体的系统设计目标,选择出最优的配置方案。
陈柄言[9]（2021）在《全光纤多级同步泵浦MgO：PPLN皮秒中红外激光器研究》文中提出作为重要大气透射窗口之一的3-5μm波段中红外激光,同时覆盖了多种分子原子特征吸收谱,为分子“指纹”区,在大气环境监测、新型医学诊疗以及红外光电对抗等领域具有非常重要的应用前景。随着激光输出模式从最初传统的长脉冲激光逐步发展到超快脉冲激光,使皮秒3-5μm中红外激光的应用研究进一步加深拓展。采用1μm光源泵浦MgO:PPLN是目前实现中红外激光连续调谐输出的主要技术手段之一,该方面研究对中红外皮秒激光的发展具有重要意义。本论文从泵浦源掺Yb全光纤MOPA皮秒激光系统的优化设计和同步泵浦MgO:PPLN OPO和OPA的理论分析与设计出发,对多级同步泵浦MgO:PPLN OPO和OPA高功率皮秒中红外激光输出进行研究,主要研究成果如下:理论设计方面:分别对泵浦源掺Yb全光纤MOPA皮秒激光系统和同步泵浦MgO:PPLN OPO和OPA皮秒中红外激光进行理论分析和优化设计。在全光纤泵浦源部分,设计采用新型二维钙钛矿材料（CH3NH3）Pb I3作为可饱和吸收体,实现光纤激光器锁模种子源输出,同时采用多级同步延迟脉冲泵浦技术和长周期光纤光栅负双包层锥形增益光纤实现在放大过程中对ASE效应和SRS效应的抑制。在非线性频率变换部分,建立并求解皮秒同步泵浦体制下的MgO:PPLN OPO和OPA三波耦合模型,给出了OPO过程的初始条件、小信号近似解、大信号解,并分析了OPO和OPA过程的晶体最佳长度、线宽展宽特性以及波长调谐特性,对MgO:PPLN OPO和OPA系统参数优化选取。同时,对皮秒同步泵浦MgO:PPLN晶体热效应进行分析,提出采用侧面全包裹的温控夹具实现了对波前畸变的改善,并对皮秒同步泵浦MgO:PPLN OPO谐振腔折叠腔和蝶形腔结构以及OPA同步结构进行设计。最终为实现多级同步泵浦MgO:PPLN皮秒中红外激光输出提供了理论依据和实验基础。实验方面:对高功率皮秒1064nm光纤激光以及多级同步泵浦MgO:PPLN OPO和OPA实验研究。基于（CH3NH3）Pb I3纳米材料锁模,实现了输出脉宽17.4ps,平均功率10.56m W,中心波长1063.8nm的皮秒全光纤种子源激光输出。通过对光纤放大过程中对ASE效应和SRS效应的抑制,实现了脉冲宽度为17.6ps,输出功率51.5W,峰值功率59.88k W的1064.7nm皮秒激光输出。基于此同步泵浦MgO:PPLN OPO,实现了折叠腔和蝶形腔的对比优化,以及腔长失谐优化,最终实现输出功率为804m W的皮秒3.8μm闲频光输出,对应斜率效率为12.3%,转换效率为11.49%,并实现了在极化周期调谐下中红外3.6μm～4.1μm和在温度调谐下3.6μm～3.8μm中红外调谐激光输出。基于此进一步进行两级同步泵浦MgO:PPLN OPA激光系统研究,在第一级OPA实现了从OPO闲频光804m W到2.51W的定标放大,对应的斜率效率为12.11%,转换效率为12.19%。在此基础上在第二级OPA实现了从2.51W到6.63W的定标放大,其对应的斜率效率为16.40%,转换效率为16.46%,最终多级同步泵浦MgO:PPLN激光闲频光整体的转换效率为14.41%。同时证明了OPA在闲频光功率放大的过程中可以有效遏制光束质量的恶化,最终通过两级OPA实现光束质量为MX2=2.56和MY2=2.62,最终实现了掺Yb全光纤MOPA激光多级同步泵浦MgO:PPLN高功率皮秒中红外激光输出。
李思奇[10]（2020）在《基于介质超表面的轨道角动量光束产生与调控研究》文中认为自1992年Allen等人揭示了具有螺旋相位因子eilθ的光束携带有轨道角动量（OAM）这一性质后,关于光学OAM的相关研究获得飞速发展。光的角动量（AM）包括OAM和自旋角动量（SAM）两个部分。其中SAM对应光的圆偏振态,仅可取±?两个值。而OAM对应光的螺旋相位波前,其值为l?,l可以为任意的整数,因此有无穷个取值。由于OAM光束的独特性质,其在高容量光通信,微粒操控,显微成像和高维量子纠缠等领域展现出了重要的应用价值。传统的分离光学元件如螺旋相位板,空间光调制器以及光栅等在产生和调控OAM光束时,具有系统庞大,结构复杂和难以集成化等缺点。近些年依托于微纳加工技术的进步,平面结构形式的光学超表面获得了空前的发展。光学超表面是一种二维的人工微结构阵列,能在亚波长尺度内灵活地调控光的各种属性,为OAM光束产生与调控系统的小型化与集成化提供了重要解决方案。本论文主要基于介质超表面,展开了OAM光束产生及调控相关研究。研究内容及相关成果如下:一、理论分析了紧聚焦轨道角动量光束的性质,并设计超表面实现了紧聚焦轨道角动量光束的产生。利用矢量衍射理论推导了不同偏振OAM光束的紧聚焦特性,获得了直角坐标系下各电场分量的解析表达式。然后研究矩形纳米柱各参数对偏振转化效率的影响,通过仿真优化选择合适的参数构建超表面,当圆偏振光入射时可以产生紧聚焦OAM光束。另外,分析圆纳米柱半径对相位延迟的影响。筛选合适的圆纳米柱,使它们具有较高的透过率且相位能够覆盖0～2π。基于这些结构实现了偏振无关的紧聚焦OAM光束的产生。二、利用多参量调控产生轨道角动量光束。理论分析了圆柱形纳米柱法布里-珀罗（FP）共振腔效应与矩形纳米柱几何相位之间的相互作用,提出了一种新的振幅相位同时控制纳米结构,偏振转化效率超过90%。利用该结构设计超表面,产生了不同振幅的轨道角动量光束。另外,研究了双波长波前独立控制原理,利用动力学相位和几何相位对色散的差异,建立了双波长波前独立控制模型。基于该模型构建超表面,当不同波长入射时出射光的OAM不同。三、设计了一种能实现自旋到轨道非对称转化的超表面。根据矩形纳米柱的双折射特性,利用矩阵传输法推导了自旋光子波前独立控制所满足的约束条件。若纳米柱满足半波片特性,当左、右圆偏振光入射时,它们将获得一个相同的动力学相位和相反的几何相位。根据该原理设计超表面,先后通过仿真和实验证实了非对称的自旋到轨道转化。四、提出了一种能实现高效率光学角动量复用与解复用的超表面。利用光子自旋霍尔效应和离轴技术分别实现SAM和OAM的复用与解复用。通过介质超表面将这两种方法结合在一起,实现全角动量的复用与解复。并以10个角动量信道复用情况为例进行分析,所有信道的解复用效率均超过8%,且信道之间的最大串扰为-12.8 d B。最后,对设计的超表面在整个O波段的性能进行了评估,并给出了它与波分复用系统级联的方案。
二、衍射光学元件的耦合波方程与分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、衍射光学元件的耦合波方程与分析（论文提纲范文）
（1）光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 论文研究的意义 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 亚波长光栅的研究进展及应用 |
| 2.1 基于亚波长光栅的高反射镜 |
| 2.2 基于亚波长光栅的抗反射表面 |
| 2.3 基于亚波长光栅的光波导 |
| 2.4 基于亚波长光栅的偏振控制器件 |
| 2.5 基于亚波长光栅的相位控制器件 |
| 2.6 基于亚波长光栅的耦合器 |
| 2.7 基于亚波长光栅的滤波器 |
| 2.8 亚波长光栅的应用前景 |
| 2.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 亚波长光栅的严格耦合波分析法及器件设计方法 |
| 3.1 周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析法 |
| 3.1.1 一维条形周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.1.2 二维块状周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.2 基于亚波长光栅的光学器件设计方法 |
| 3.2.1 基于一维条形亚波长光栅的器件设计 |
| 3.2.2 基于二维块状亚波长光栅的器件设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 一维亚波长光栅分束器的研究 |
| 4.1 基于一维亚波长光栅的功率分束器 |
| 4.1.1 透射光为平行光束的功率分束器 |
| 4.1.2 基于一维亚波长光栅的合束器 |
| 4.1.3 透射光为会聚光束的功率分束器 |
| 4.1.4 一维条形亚波长光栅双焦透镜 |
| 4.2 基于一维亚波长光栅的偏振分束器 |
| 4.2.1 偏振分束器模型 |
| 4.2.2 偏振分束器的结构设计 |
| 4.2.3 偏振分束器的仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 二维亚波长光栅分束器的研究 |
| 5.1 基于二维亚波长光栅的1×N功率分束器 |
| 5.1.1 具有会聚功能的透射型1×N功率分束器模型 |
| 5.1.2 1×N功率分束器的结构设计 |
| 5.1.3 1×N功率分束器的仿真验证 |
| 5.1.4 一种1×9功率分束器 |
| 5.2 基于二维亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜 |
| 5.2.1 柱面透镜和柱面反射镜模型 |
| 5.2.2 柱面透镜和柱面反射镜的设计与仿真 |
| 5.2.3 柱面透镜的实验验证 |
| 5.3 基于二维亚波长光栅的柱面分束透镜 |
| 5.4 基于二维亚波长光栅的光束偏转器 |
| 5.4.1 光束偏转器模型及光束控制机理 |
| 5.4.2 光束偏转器的性能仿真 |
| 5.4.3 光束偏转器的实验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光栅功率分束器与光探测器阵列集成的研究 |
| 6.1 单行载流子光探测器原理 |
| 6.2 与亚波长光栅功率分束器集成的光探测器阵列结构 |
| 6.3 1×N光栅功率分束器的设计与制备 |
| 6.4 集成光探测器阵列的设计与制备 |
| 6.5 集成光探测器阵列的性能测试 |
| 6.5.1 暗电流测试 |
| 6.5.2 频率响应特性测试 |
| 6.5.3 交流饱和特性测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 屋形光学谐振腔的研究 |
| 7.1 一种屋形光学谐振腔 |
| 7.1.1 屋形谐振腔的结构及分析 |
| 7.1.2 屋形谐振腔的模式特性 |
| 7.2 一种锥顶形光学谐振腔 |
| 7.2.1 锥顶形谐振腔结构及分析 |
| 7.2.2 锥顶形谐振腔的模式特性 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利 |
| 学术论文 |
| 申请专利 |
（2）大角度激光分束器的矢量设计及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及来源 |
| 1.2 衍射理论的发展 |
| 1.3 衍射光学元件概述 |
| 1.4 激光分束器件的研究进展 |
| 1.4.1 基于标量衍射理论的设计方法 |
| 1.4.2 基于矢量衍射理论的设计方法 |
| 1.5 拟解决的关键问题 |
| 1.6 研究内容及论文结构 |
| 第2章 标量衍射理论和矢量衍射理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 标量衍射理论 |
| 2.2.1 亥姆霍兹和基尔霍夫的积分定理 |
| 2.2.2 角谱法 |
| 2.2.3 薄元件近似 |
| 2.2.4 标量迭代傅里叶算法 |
| 2.3 矢量衍射理论 |
| 2.3.1 用矢量形式描述光场传播 |
| 2.3.2 矢量衍射仿真方法 |
| 2.3.3 严格耦合波分析 |
| 第3章 基于矢量衍射理论的迭代傅里叶算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 矢量迭代傅里叶算法的优化流程 |
| 3.3 矢量迭代傅里叶算法的设计结果 |
| 3.3.1 5×5 分束器件的设计 |
| 3.3.2 衍射级次分布呈十字形和X形的分束器件的设计和优化 |
| 3.3.3 矢量迭代傅里叶算法对运算能力的需求 |
| 3.4 矢量迭代傅里叶算法的收敛以及优化的效果 |
| 3.5 结论 |
| 第4章 矢量迭代傅里叶算法的改进与误差分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 零级补偿的方法设计大角度的分束器件 |
| 4.3 与其他工作的对比 |
| 4.4 横向加工误差分析 |
| 4.5 结论 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 主要的研究内容 |
| 5.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于激光瞄准的全息光学元件的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 全息瞄准镜 |
| 1.2.2 全息光学元件的制备 |
| 1.2.3 全息光学元件记录材料 |
| 1.3 本文研究工作 |
| 1.3.1 本文主要内容 |
| 1.3.2 本文的组织结构 |
| 2 基于激光瞄准系统的全息光学元件理论分析 |
| 2.1 全息瞄准光学系统成像原理 |
| 2.2 全息瞄准分划板的记录和再现 |
| 2.3 体全息光栅基本理论 |
| 2.3.1 体全息光栅波矢量理论 |
| 2.3.2 耦合波理论 |
| 2.3.3 再现光波的波长和角度选择性 |
| 2.4 透射式体全息的理论设计以及仿真 |
| 2.4.1 有限元分析方法 |
| 2.4.2 透射式体全息光栅理论设计 |
| 2.4.3 基于COMSOL的透射体全息光栅理论仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于激光瞄准系统的全息光学元件的制备 |
| 3.1 全息记录材料 |
| 3.1.1 光致聚合物的材料组分以及作用机理 |
| 3.1.2 光致聚合物的记录机理 |
| 3.1.3 光致聚合物扩散模型 |
| 3.2 全息记录干板的制备 |
| 3.2.1 清洗基底材料 |
| 3.2.2 光致聚合物全息干板的制备 |
| 3.3 基于激光瞄准的全息光学元件的记录 |
| 3.3.1 全息干涉技术 |
| 3.3.2 全息记录设备 |
| 3.3.3 全息光学元件记录光路设计 |
| 3.3.4 曝光记录 |
| 3.3.5 后处理工艺 |
| 3.4 全息再现实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 实验结果与数据分析 |
| 4.1 记录材料内部均匀性表征 |
| 4.2 透射式体全息衍射特性测试方案 |
| 4.3 衍射效率影响因素分析 |
| 4.3.1 干板的干燥度 |
| 4.3.2 曝光时间 |
| 4.3.3 后处理工艺 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超短超强激光研究进展中的非线性光学效应 |
| 1.1.1 光克尔效应 |
| 1.1.2 自相位调制效应 |
| 1.1.3 高次谐波 |
| 1.1.4 光参量放大 |
| 1.1.5 等离子体中的背向受激拉曼散射效应 |
| 1.2 飞秒超强激光的时间对比度与测量方式 |
| 1.2.1 三阶相关仪 |
| 1.2.2 四阶相关仪 |
| 1.3 基于非线性效应的时间对比度提升方法 |
| 1.3.1 非线性椭圆偏振旋转 |
| 1.3.2 交叉偏振波 |
| 1.3.3 自衍射 |
| 1.3.4 超短脉冲泵浦的光参量放大 |
| 1.4 本论文的研究意义与主要内容 |
| 第2章 基于光参量振荡的飞秒激光时间对比度提升研究 |
| 2.1 同步泵浦的光参量振荡器 |
| 2.1.1 二阶非线性效应 |
| 2.1.2 光参量振荡器及其时间对比度 |
| 2.2 光参量振荡器注入再生放大的实验设计 |
| 2.2.1 光参量振荡器设计 |
| 2.2.2 展宽器设计 |
| 2.2.3 再生放大器设计 |
| 2.2.4 压缩器设计 |
| 2.2.5 光谱相位精细补偿 |
| 2.3 实验结果与分析 |
| 2.4 多波长同步的高对比度飞秒激光系统 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 基于自衍射效应的飞秒超强激光时间对比度特性研究 |
| 3.1 自衍射效应的原理与模拟 |
| 3.1.1 简并四波混频过程——三阶非线性效应 |
| 3.1.2 自衍射效应的原理与特性 |
| 3.1.3 自衍射效应的模拟 |
| 3.2 自衍射效应的时间对比度提升实验研究 |
| 3.2.1 实验设计 |
| 3.2.2 实验结果 |
| 3.2.3 自衍射光能量与光谱优化 |
| 3.3 自衍射信号光角色散的补偿 |
| 3.3.1 Martinez展宽器中的角色散 |
| 3.3.2 展宽器设计与角色散补偿结果 |
| 3.4 后续放大系统 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 等离子体中的受激拉曼散射效应 |
| 4.1 等离子体的基本特性 |
| 4.1.1 等离子体密度与温度 |
| 4.1.2 等离子体的空间尺寸 |
| 4.1.3 等离子体振荡 |
| 4.2 基于电子等离子体振荡的三阶非线性效应 |
| 4.2.1 等离子体中电子在光电场驱动下的运动方程 |
| 4.2.2 单色光场下等离子体的三阶非线性响应及其物理含义 |
| 4.2.3 电子等离子体振荡对双色场的三阶非线性响应 |
| 4.3 等离子体中的受激拉曼散射 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 等离子体中背向受激拉曼散射效应的实验研究 |
| 5.1 等离子体背向受激拉曼散射实验设计理念 |
| 5.2 驱动激光系统与实验系统 |
| 5.2.1 驱动激光系统 |
| 5.2.2 实验腔室 |
| 5.2.3 气体靶 |
| 5.3 实验过程观测系统 |
| 5.3.1 角色散观测 |
| 5.3.2 焦点光斑观测 |
| 5.3.3 等离子体密度观测 |
| 5.4 初步实验结果 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文内容总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 自衍射效应模拟程序代码 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）超辐射光的宽带且高效三倍频过程仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 惯性约束聚变的国内外究历史与现状 |
| 1.3 惯性约束聚变对激光波长与带宽的要求 |
| 1.4 本文的主要贡献与创新 |
| 1.5 本论文的结构安排 |
| 第二章 三倍频过程与宽带三倍频方案 |
| 2.1 三倍频过程的物理模型 |
| 2.2 宽带且高效的三倍频过程的主要影响因素 |
| 2.2.1 相位失配 |
| 2.2.2 群速度失配 |
| 2.3 高效且宽带的三倍频过程实现方法 |
| 2.3.1 光谱角色散法 |
| 2.3.2 啁啾辅助补偿法 |
| 2.3.3 折返点匹配法 |
| 2.3.4 晶体级联法 |
| 2.3.5 宽、窄带结合法 |
| 2.4 谐波转换过程数值求解方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超辐射光的直接三倍频 |
| 3.1 光束匀滑与超辐射光 |
| 3.2 超辐射光的数值建模与直接三倍频过程仿真与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于宽、窄带和频方案的超辐射三倍频研究 |
| 4.1 宽、窄带和频方案晶体厚度优化过程 |
| 4.2 基于宽、窄带和频方案的三倍频仿真对比分析 |
| 4.2.1 与超辐射脉冲直接三倍频的对比 |
| 4.2.2 不同输入的宽、窄带和频过程的对比 |
| 4.2.3 宽带基频与窄带倍频的和频过程 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于光谱角色散法的三倍频仿真对比分析 |
| 5.1 啁啾光的光谱角色散三倍频过程仿真 |
| 5.2 超辐射光的光谱角色散三倍频过程仿真 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）应用于近眼显示的全息光学元件的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 近眼显示研究现状 |
| 1.3 课题研究的目的和意义 |
| 1.4 工作内容和章节安排 |
| 第二章 体全息光栅基础理论介绍 |
| 2.1 全息波导系统成像原理 |
| 2.2 体全息光栅基础理论 |
| 2.2.1 体全息光栅的分类 |
| 2.2.2 RCWA严格耦合波理论 |
| 2.2.3 Kogelnik耦合波理论 |
| 2.3 体全息光栅制备原理 |
| 2.3.1 光敏材料介绍 |
| 2.3.2 光致聚合反应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 波导系统体全息光栅设计 |
| 3.1 高性能体全息光栅的设计 |
| 3.1.1 记录角度设计 |
| 3.1.2 特征参数设计 |
| 3.1.3 仿真优化 |
| 3.2 散射型体全息光栅的设计 |
| 3.2.1 理论模型 |
| 3.2.2 应用设计与分析 |
| 3.2.3 角度设计与仿真 |
| 3.3 波导系统仿真 |
| 3.3.1 波导系统仿真模型 |
| 3.3.2 波导系统效率仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 体全息光栅的制备和测试 |
| 4.1 体全息光栅的制备 |
| 4.1.1 曝光光路的搭建 |
| 4.1.2 后处理 |
| 4.2 体全息光栅性能测试 |
| 4.2.1 衍射效率测试 |
| 4.2.2 波长带宽和角带宽测试 |
| 4.3 工艺参数对衍射效率的影响 |
| 4.3.1 曝光时间 |
| 4.3.2 曝光强度 |
| 4.3.3 后处理参数 |
| 4.4 图像测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（7）大功率太赫兹波传输器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRCT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 太赫兹回旋管的简介 |
| 1.3 波导传输器件简介 |
| 1.4 论文的创新及主要工作 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 半径线性渐变级联型TE_(0n)模式变换器 |
| 2.1 半径线性变化的级联型TE_(0n)-TE_(01)的模式变换器 |
| 2.2 半径线性渐变圆波导模式变换的基本原理 |
| 2.2.1 半径线性渐变圆波导模式变换器的理论分析方法 |
| 2.3 半径线性渐变级联型模式变换器优化结果与仿真分析 |
| 2.3.1 TE_(02)-TE_(01)线性渐变级联型模式变换器的理论计算 |
| 2.3.2 TE_(02)-TE_(01)线性渐变级联型模式变换器的理论计算 |
| 2.3.3 TE_(02)-TE_(01)线性渐变级联型模式变换器的理论计算 |
| 2.4 实验系统的设计 |
| 2.5 TE_(03)-TE_(01)模式变换器的实验测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 TE_(01)-TE_(11)折形弯曲圆波导模式变换器 |
| 3.1 TE_(01)-TE_(11)轴线扰动圆波导模式变换器的理论分析 |
| 3.2 TE_(01)-TE_(11)折形弯曲圆波导模式变换器的理论计算 |
| 3.3 TE_(01)-TE_(11)折形弯曲圆波导模式变换器的仿真验证 |
| 3.4 TE_(01)-TE_(11)折形弯曲圆波导模式变换器的实验测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 TE_(01)模90?圆波导弯头 |
| 4.1 波导弯头中TE_(01)传输 |
| 4.2 刻槽型TE_(01)模式波导弯头 |
| 4.3 TE_(01)模方型波导弯头 |
| 4.3.1 TE_(01)模方型波导弯头仿真设计 |
| 4.3.2 TE_(01)模方型波导弯头的实验 |
| 4.4 大功率斜角弯头 |
| 4.4.1 大功率斜角弯头的损耗 |
| 4.4.2 半径5 mm大功率斜角弯头实验分析 |
| 4.4.3 半径10 mm大功率斜角弯头实验分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 低损耗电大尺寸盒型窗 |
| 5.1 电大尺寸盒型窗 |
| 5.2 盒型窗的等效电路理论 |
| 5.3 盒型窗的介质片的选择 |
| 5.4 盒型窗的理论计算与仿真优化 |
| 5.5 盒型窗的实验测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（8）超短脉冲波前匹配倍频系统的光学设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 超短脉冲倍频技术的发展及国内外研究现状 |
| 1.2.2 超短脉冲传输的研究方法及国内外研究现状 |
| 1.2.3 角色散倍频技术的发展及国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究主要内容 |
| 第2章 超短脉冲波前匹配理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 波前匹配理论 |
| 2.2.1 相位匹配与群速度匹配 |
| 2.2.2 理论模型的建立 |
| 2.2.3 波前倾斜耦合波方程 |
| 2.2.4 小信号近似解 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于光栅的超短脉冲倍频系统的光学设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光谱角色散倍频系统 |
| 3.3 双光栅波前匹配倍频系统 |
| 3.3.1 系统设计要求及参数分析 |
| 3.3.2 设计建模及优系统化 |
| 3.3.3 设计结果 |
| 3.3.4 公差分析 |
| 3.4 四光栅波前匹配倍频系统 |
| 3.4.1 系统设计要求及参数分析 |
| 3.4.2 设计建模及系统优化 |
| 3.4.3 设计结果 |
| 3.4.4 公差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于棱镜的超短脉冲倍频系统的光学设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双棱镜波前匹配倍频系统 |
| 4.2.1 系统设计要求及参数分析 |
| 4.2.2 设计建模及优系统化 |
| 4.2.3 设计结果 |
| 4.2.4 公差分析 |
| 4.3 四棱镜波前匹配倍频系统 |
| 4.3.1 系统设计要求及参数分析 |
| 4.3.2 设计建模及系统优化 |
| 4.3.3 设计结果 |
| 4.3.4 公差分析 |
| 4.4 系统对比分析 |
| 4.4.1 系统尺寸 |
| 4.4.2 系统质量 |
| 4.4.3 系统调节难度 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）全光纤多级同步泵浦MgO：PPLN皮秒中红外激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超快中红外光源的应用背景与意义 |
| 1.1.1 大气环境监测 |
| 1.1.2 新型医疗诊断 |
| 1.1.3 光电对抗 |
| 1.2 皮秒中红外光参量振荡器的发展概况 |
| 1.2.1 皮秒中红外光激光光源产生体制 |
| 1.2.2 MgO:PPLN OPO皮秒全光纤激光泵浦源发展现状 |
| 1.2.3 光纤激光泵浦皮秒中红外MgO:PPLN OPO发展现状 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第2章 皮秒脉冲全光纤同步泵浦MgO:PPLN光参量振荡机制研究 |
| 2.1 MgO:PPLN非线性晶体概述 |
| 2.2 同步泵浦MgO:PPLN皮秒光参量振荡机理 |
| 2.2.1 MgO:PPLN光参量振荡三波耦合方程的建立 |
| 2.2.2 MgO:PPLN光参量振荡过程求解 |
| 2.3 同步泵浦MgO:PPLN准相位匹配调谐机理 |
| 2.3.1 准相位匹配技术的基本原理 |
| 2.3.2 准相位匹配调谐机理 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 皮秒脉冲全光纤同步泵浦MgO:PPLN光参量放大机制研究 |
| 3.1 同步泵浦MgO:PPLN皮秒光参量放大机理 |
| 3.2 同步泵浦MgO:PPLN皮秒光参量放大的增益 |
| 3.3 同步泵浦MgO:PPLN皮秒光参量放大的线宽展宽 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 皮秒脉冲全光纤多级同步泵浦MgO:PPLN中红外激光器设计 |
| 4.1 基于全光纤MOPA放大激光器的同步泵浦MgO:PPLN泵浦源设计 |
| 4.1.1 基于二维钙钛矿材料锁模皮秒全光纤激光器种子源设计 |
| 4.1.2 基于主振荡功率放大(MOPA)的皮秒脉冲全光纤功率放大器研究 |
| 4.2 皮秒同步泵浦MgO:PPLN晶体热效应分析 |
| 4.3 皮秒同步泵浦MgO:PPLN光参量振荡器谐振腔结构设计 |
| 4.3.1 同步泵浦概述及调控设计 |
| 4.3.2 同步泵浦腔型结构设计 |
| 4.4 皮秒同步泵浦MgO:PPLN光参量放大器结构设计 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 全光纤多级同步泵浦MgO:PPLN皮秒中红外激光器实验研究 |
| 5.1 MgO:PPLN皮秒中红外激光全光纤泵浦源实验研究 |
| 5.1.1 (CH_3NH_3)PbI_3纳米材料锁模皮秒全光纤激光器种子源实验研究 |
| 5.1.2 基于MOPA的皮秒脉冲全光纤功率放大器实验研究 |
| 5.2 全光纤多级同步泵浦MgO:PPLN皮秒中红外激光器实验研究 |
| 5.2.1 全光纤激光同步泵浦MgO:PPLN皮秒光参量振荡器实验研究 |
| 5.2.2 全光纤激光同步泵浦MgO:PPLN皮秒光参量放大器实验研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（10）基于介质超表面的轨道角动量光束产生与调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 轨道角动量光束简介 |
| 1.1.1 光学轨道角动量的起源 |
| 1.1.2 轨道角动量光束的概念与特性 |
| 1.1.3 光学轨道角动量的应用 |
| 1.1.4 传统轨道角动量光束的产生及模式检测方法 |
| 1.2 基于超表面的轨道角动量光束调控 |
| 1.2.1 超表面概述 |
| 1.2.2 超表面光场调控原理 |
| 1.2.3 超表面轨道角动量光束调控研究进展 |
| 1.3 研究内容安排 |
| 第2章 从量子绝热到光学几何相位 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超表面调制相位分类 |
| 2.3 量子绝热与Berry相位 |
| 2.3.1 量子绝热定理 |
| 2.3.2 Berry相位 |
| 2.4 光学几何相位 |
| 2.4.1 Maxwell方程中的偏振演化与几何相位 |
| 2.4.2 超表面中的PB相位调控原理 |
| 2.4.3 PB相位与动力学相位的相互作用 |
| 2.5 数值计算方法 |
| 2.5.1 时域有限差分法 |
| 2.5.2 严格耦合波分析 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 基于介质超表面产生紧聚焦轨道角动量光束 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 紧聚焦轨道角动量光束特性 |
| 3.3 自旋相关紧聚焦轨道角动量光束产生 |
| 3.3.1 基本原理 |
| 3.3.2 一般型OAM光束产生 |
| 3.3.3 无衍射Bessel光束产生 |
| 3.4 偏振不相关紧聚焦轨道角动量光束产生 |
| 3.4.1 基本原理 |
| 3.4.2 一般型OAM光束产生 |
| 3.4.3 无衍射Bessel光束产生 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 利用多参量调控产生轨道角动量光束 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 振幅可控轨道角动量光束产生 |
| 4.2.1 基本原理 |
| 4.2.2 单元结构设计 |
| 4.2.3 仿真结果与分析 |
| 4.3 波长选择光学轨道角动量产生 |
| 4.3.1 基本原理 |
| 4.3.2 单元结构设计 |
| 4.3.3 仿真结果与分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 超表面上非对称型自旋到轨道角动量转换 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自旋光子独立操控 |
| 5.2.1 基本原理 |
| 5.2.2 单元结构设计 |
| 5.2.3 多维度自旋相关分裂 |
| 5.3 非对称型自旋到轨道角动量转换 |
| 5.3.1 基本原理 |
| 5.3.2 设计与仿真 |
| 5.3.3 实验测试 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 基于介质超表面的光学角动量复用与解复用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 角动量复用/解复用设计原理 |
| 6.2.1 设计原理 |
| 6.2.2 局域相位求解 |
| 6.2.3 单元结构设计 |
| 6.3 结果分析与讨论 |
| 6.3.1 角动量复用 |
| 6.3.2 角动量解复用 |
| 6.3.3 与WDM兼容的可行性分析 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要创新点 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略词 |
| 缩略词 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、衍射光学元件的耦合波方程与分析（论文参考文献）
- [1]光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究[D]. 武刚. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]大角度激光分束器的矢量设计及优化[D]. 李金哲. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [3]基于激光瞄准的全息光学元件的制备[D]. 党倩倩. 西安工业大学, 2021(02)
- [4]非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究[D]. 王羡之. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [5]超辐射光的宽带且高效三倍频过程仿真[D]. 章旭. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]应用于近眼显示的全息光学元件的研究[D]. 鲁婷婷. 合肥工业大学, 2021(02)
- [7]大功率太赫兹波传输器件研究[D]. 杨同斌. 电子科技大学, 2021
- [8]超短脉冲波前匹配倍频系统的光学设计[D]. 李倩茹. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [9]全光纤多级同步泵浦MgO：PPLN皮秒中红外激光器研究[D]. 陈柄言. 长春理工大学, 2021(01)
- [10]基于介质超表面的轨道角动量光束产生与调控研究[D]. 李思奇. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)