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一台在1550纳米附近具有宽调谐范围和超高边模抑制比的外腔二极管激光器
摘要： 本文研制了一种具有超高边模抑制比（SMSR）的宽调谐外腔二极管激光器（ECDL）。通过构建三种配置研究了光栅特性与SMSR之间的关系。当外腔激光系统采用一级衍射效率为91%的1200线/毫米光栅时，可实现最大65分贝的SMSR。此外，调谐范围达到209.9纳米。结果表明，通过选用适当高线数的光栅及较高的一级衍射效率可提升激光器性能。
关键词： 可调谐激光器、边模抑制比（SMSR）、外腔二极管激光器（ECDL）、衍射光栅
更新于2025-09-16 10:30:52
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高能短脉冲激光器 || 利用反射光栅对超短软X射线脉冲进行相位调控
摘要： 在本章中，我们探讨利用反射式衍射光栅调控极紫外（XUV）与软X射线波段超短脉冲相位的方法。与可见光及红外脉冲的常规处理类似，光栅可用于调节超短脉冲的频谱相位——例如补偿脉冲啁啾并实现脉冲压缩。虽然啁啾脉冲放大技术已应用于软X射线自由电子激光辐射，但仍需通过压缩器补偿脉冲啁啾以逼近傅里叶极限。当光栅在≈40纳米以下波段进行宽带工作时存在本质差异：(a) 光栅需在掠入射条件下运行，因此光学设计必须适配这种特殊几何结构；(b) 光栅效率显著降低，故衍射次数须限制为两次。我们将讨论实现光栅展宽器/压缩器的不同配置方案。
关键词： 极紫外、软X射线光学、超快光学、衍射光栅、啁啾脉冲放大
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于中红外量子级联激光器光谱调谐的准静态微光机电系统光栅扫描器
摘要： 对3至10微米（1000至3200波数）中红外辐射进行宽带调谐，是研究气体、液体、固体物质或其混合物光谱特性的极具前景的方法。我们报道了一种基于量子级联激光器的新型准静态微光机电（MOEMS）光栅，用于红外光源的光谱调谐。该方案将宽带光源与相干激光源的优势集于一体，并实现了微型化。与谐振式MOEMS器件不同，准静态驱动原理允许以任意轨迹和速度进行扫描，从而可能获得更高的光谱分辨率。为稳定扫描轨迹，该MOEMS器件通过集成位置传感器进行控制。我们报道了集成衍射光栅的MOEMS微镜的动态特性，以及量子级联激光器在4150至4600纳米波长范围内调谐的实验结果。
关键词： 量子级联激光器、红外光谱仪、微光机电系统扫描器、衍射光栅、微镜
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于绝缘体上硅波导光栅耦合器的高效少模光纤模式复用器
摘要： 我们提出了一种新型高效多模波导光栅耦合器，可同时发射包含阶跃折射率少模光纤（FMF）中两种线偏振（LP）模式（LP01和LP11）的四个信道。该基于绝缘体上硅（SOI）平台的波导光栅耦合器采用亚波长结构，通过结合二阶有效介质理论（EMT）的二维时域有限差分法（2-D FDTD）仿真与遗传优化算法进行优化设计。仿真预测其耦合效率为：LP01模式-4.3 dB，LP11模式-5.0 dB。该设计在硅光子学多项目晶圆（MPW）流片中完成制备，实测耦合效率分别为：LP01模式-4.9 dB，LP11模式-6.1 dB。该模式复用器完全无源，适用于未来空分复用（SDM）网络中少模光纤的应用场景。
关键词： 少模光纤、空间复用、衍射光栅、集成光学
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用衍射光栅实现纯水与天然死海超高盐度水中的水下无线光通信
摘要： 尽管水下无线光通信（UWOC）近期备受关注，但其相关的安全问题却鲜少受到重视。本文展示了如何利用衍射光栅在不被发送方或接收方察觉的情况下窃听UWOC传输的信息。我们还分析了多重衍射高斯光束在水中的传播特性，并首次证明即使在取自死海的天然超盐水中，UWOC技术依然可行。我们评估了信息可在距离接收方多远处被窃听，并探讨了两种不同的信道窃听方式——一种来自空中，另一种来自水下。
关键词： 衍射光栅、窃听、水下无线光通信、超盐水、UWOC（水下无线光通信）、死海
更新于2025-09-12 10:27:22
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大角度、宽带且多功能定向波导散射光栅
摘要： 传统表面浮雕光栅在偏转垂直入射光的大角度时效率较低，这限制了基于光栅的光学仪器的整体效率，也制约了其在诸多领域的应用。本研究展示了一种简单方法，可设计出对大偏转角保持高效且具备附加功能的衍射光栅。该光栅由垂直定向非对称槽波导单元构成，其单元展现出可通过波导长度精确调控的振荡单向散射特性——这是入射光激发结构内多模态干涉所致。与采用多个共振子元件的超表面光栅不同，这种非共振衍射单元的周期性排列能实现宽带运行，并对入射角变化具有强耐受性。全波模拟表明：当偏转角为47°时，该光栅设计衍射效率可达94%；偏转角80°时仍保持80%效率。为验证方法的多功能性，我们还演示了平面偏振分束器与偏振不敏感光栅的实现。
关键词： 定向散射、槽波导、衍射光栅、超构光栅、双各向异性
更新于2025-09-12 10:27:22
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方位角调制线性相位光栅：在不同衍射级次上生成具有可控强度分配的多样化径向地毯光束
摘要： 衍射光栅是重要的光学元件，在光谱学等众多光学领域均有应用。衍射光栅是一种周期性结构，能将入射光束分裂并衍射成多个沿不同方向传播的光束，这些衍射光束通常称为衍射级次。衍射级次的方向取决于光栅周期和入射光束波长，因此光栅可作为色散元件使用。在传统光栅对平面波的衍射中，衍射光束强度随衍射级次升高而递减。本文介绍一种新型光栅：当平面波入射时，其特定高阶衍射光束的强度可高于低阶衍射光束。我们通过在线性相位光栅（具有正弦型轮廓）的透射函数参数中添加方位角周期性依赖关系来构建这类光栅，称之为方位角调制线性相位光栅（AMLPG）。本研究除介绍AMLPG外，还展示了如何在其不同衍射级次上生成强度可控分配的径向地毯光束。径向地毯光束产生于平面波经径向相位光栅衍射的过程。研究表明：当宿主线性相位光栅的相位振幅取特定值时，某个衍射级次占主导地位；随着相位振幅增大，强度分配会向高阶级次偏移。本文同时呈现了理论分析和实验结果。与径向相位光栅的平面波衍射相比，AMLPG能产生高对比度衍射图样，并在宿主线性相位光栅的不同衍射级次上呈现多样化的径向地毯光束。我们明确了不同衍射级次上生成图样的特征差异。这种具有可控强度分配的新型衍射光栅在光学开关等众多光学领域具有广泛应用前景。研究表明，基于AMLPG的径向地毯光束可被设计成具有片状辐条结构，这一特性使其有望应用于光片显微技术。此外，本文还详细分析了空间光调制器二维结构与AMLPG衍射图样相乘的效应，相关理论均通过实验验证。
关键词： 径向地毯光束、衍射光栅、光学开关、光片显微镜、方位角调制线性相位光栅
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于共轭聚合物/ CsPbBr<sub>3</sub>纳米线阵列的自供电紫外-可见-近红外光电探测器
摘要： 钙钛矿光电探测器因在传感、通信和成像领域具有广阔应用前景而备受关注。但其性能受限于窄光谱响应范围、需外接电源及环境不稳定性等问题。为此，研究团队设计了一种基于无机CsPbBr3钙钛矿纳米线阵列/共轭聚合物杂化结构的自供电光电探测器。该器件光谱响应范围可扩展至950纳米，兼具优异的稳定性（响应速度达111/306微秒）、高探测率（1.2×1013琼斯），其性能参数达到或优于多数已报道的CsPbBr3及共轭聚合物光电探测器。这种卓越性能主要源于阵列结构与有利能带结构共同作用产生的高效载流子生成、分离与传输机制。
关键词： CsPbBr3，光电探测器，钙钛矿，衍射光栅，自供电
更新于2025-09-11 14:15:04
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使用薄白线屏幕（TWLS）显示多样化光谱
摘要： 使用细白线屏（TWLS）展示多样光谱 气体放电管是实验室和演示中广泛使用的仪器，因为该管的线光源特性通过衍射光栅直接观察时会产生线状光谱。这些是位于零级光谱两侧、由波长决定的角度上清晰可见的长条形管体影像。白炽灯泡因具有垂直灯丝线而能产生连续光谱，其中每种独立颜色呈现为垂直线条。 P.J. Ouseph于1989年在本期刊报道的一项有趣活动中，首次对比了细白线与黑线产生的光谱。关于线光谱应用价值的更多细节，参见TPT在线附录I。本文报道一种简单有效的方法，用于展示不同光源与滤光片的频谱分布，或彩色样本（墨水、色卡等）的反射光，该方法具有与上述线光源相同的视觉冲击力和教学效益。此技术是为贝尔维尤学院"光与色彩"课程探究式教学大纲设计开发的。
关键词： 细白线屏幕，光与色彩，TWLS，光谱，衍射光栅
更新于2025-09-09 09:28:46
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用于明亮光源光谱数字记录的光谱图掩模
摘要： 在这项工作中，我们展示了用于构建光谱摄影掩模的示意图，该掩?？砂沧霸谙嗷低飞希员憷眉虻サ腃D或DVD光栅捕捉光谱。掩模由两部分组成：适配环和弯头形遮光块，适用于实验室和户外环境下的光谱精准定位。通过使用免费软件，我们分析并讨论了太阳光谱波长尺度的校准方法，从而能够识别其中多种化学元素。在结论部分，我们进一步探讨了学生运用这一思路可开展的一些有趣项目。
关键词： 光谱、分光镜、图像处理、衍射光栅、光学
更新于2025-09-09 09:28:46