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涡旋光相位恢复技术简介前言:对于轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)复用系统来说,光束在大气中传输时会受到多种线性和非线性效用的影响,其中最主要的失真是来自大气湍流。OAM态是一种空间模式分布,因此,其波前在传输时不可避免地受到大气湍流的影响而发生波前畸变。大气湍流不仅影响OAM态,而且导致不同路OAM态之间产生模式串扰。传统自适应光学校正技术自适应光学(adaptive optics, AO)理论最早由Babcock在1953年提出,指出应用波前传感器测量波前并利用波前校正器实时对畸变波前加以补偿,理想条件下可以把畸变的波前恢复到平面波。最初自适应光学系统主 ...
涡旋光束的传输特性摘要:涡旋光束传输特性的研究主要以光场的统计特性为理论基础。广义惠更斯-菲涅尔原理是最常用的一种研究方法,它是波动光学的基本原理,是处理衍射问题的理论基础。其主要原理是:波前上任何一个未受阻挡的点都可以看成是一个频率于入射波相同的子波源;在其后任何地方的光振动,就是这些子波相干叠加的结果。其中,波前表示光源在某一时刻发出的光波所形成的波面;次级扰动中心是一个点光源,又称为子光源。涡旋光束的传输特性,采用(orbital angular moment,OAM)涡旋光束携带信号传输时,会受到大气湍流的影响。大气湍流会引起光束强度和相位的改变,导致误码率增加以及通信容量降低。研究大 ...
涡旋光轨道角动量复用通信系统摘要:涡旋光与传统光通信相比,涡旋结构携带轨道角动量(orbitalangularmomentum,OAM)具有新的自由度,使得OAM复用技术在提高系统的通信容量和频谱利用率方面具有独特的优势,通过对OAM光束复用特性的研究,可以更加直观地了解OAM复用光束。一、OAM复用通信的背景与意义无线光通信,即自由空间光(free-space optical, FSO)通信是一种以激光为载体,可进行数据、语音以及图像等信息传递的技术。由于大气对光信号的吸收和散射,而对空间中传输的光束产生衰减,大气湍流效应引起激光光斑漂移、闪烁以及扩展,造成较大的误码率甚至通信中断。传统的通 ...
涡旋光束的基本原理和实现方法简述与平面波和高斯波不同,涡旋光束的特点是光束相位在光束传播方向上程螺旋上升,其相位分布在柱坐标系中可表达为:其中z沿光束传播的方向,和r分别为坐标系的极径和极角,称为拓扑荷,旋涡光束的光场表达式为:上两式显示光束在沿传播方向上波前呈现螺旋状,光束围绕一个奇点环绕一周相位改变如图1中所示。图1:=1(左)和=2(右)的光束波前示意图涡旋光束会在其相位奇点处有暗点,光束能量分布呈现甜甜圈形状,这种旋涡光束增加了轨道角动量,且随着拓扑荷的增大而增大,而且拓扑荷越大,光束能量的环形分布就越强却大,如图2中所示。图2:不同拓扑荷的涡旋光束光斑示意图(a~e的分别为1、4、6 ...
一、涡旋光束涡旋光束,也成为螺旋光束,是指具有涡旋特性的光束。广义来说,涡旋光束包括相位涡旋光束和偏振涡旋光束两大类。相位涡旋光束,即光波的相位和波前呈螺旋型,其在柱坐标系(r,φ,z)下的复振幅表达式中含有螺旋相位项eilφ, 其中l可为任一整数。由于光束中心存在相位奇点,因此相位涡旋光束的光场分布是中空环形。偏振涡旋光束,即在光场横截面上具有涡旋分布偏振态的光束。与常见的线偏振,椭圆偏振和圆偏振等各向同性偏振光不同,偏振涡旋光束具有各向异性的偏振态分布,光场横截面中每一点都具有自己独特的偏振方向,表现出很强的矢量偏振特性,因此偏振涡旋光束也称为矢量光束。光的自旋角动量与光束的偏振性质紧密相 ...
的调制。 涡旋光束是具有连续螺旋状相位的光束,即光束的波阵面是旋涡状的,具有奇异性,其光束的中心是一个暗核,此处的光强为零,相位无法确定。对于光学涡旋,特别是具有复杂拓扑结构的光学涡旋,可以通过SLM获得。本文利用Meadowalrk Optics公司的P1920型液晶空间光调制器产生了不同拓扑荷值的涡旋光。 Meadowlark Optics公司的空间光调制器采用独有的模拟寻址技术,使相位的稳定性更出色。本文用到的P1920型SLM具有高分辨率,高衍射效率,高填充因子,高损伤阈值,高灰度等级(4096/12bits),低相位纹波(0.5-1%)等性能著称。 02实验光路 A ...
有关。图1.涡旋光示意图二、光学涡旋的探索到了21世纪,由于光学涡旋所涉及的研究领域进一步拓展,人们对光学涡旋的认识达到了一个新的高度。涡旋光作为波动的一种形式,不仅具有自旋角动量,而且具有由于螺旋形的相位结构而产生的轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)。这种携带OAM的光束被称为“光学涡旋”。光学涡旋是一种特殊的光场,它的特殊性主要表现在其特殊的波前结构和确定的光子OAM上。通过光学涡旋场中光子OAM对原子、分子、胶体颗粒等物质的传递,可实现对微观粒子的亚接触、无损伤操纵;同时,涡旋光束因其具有拓扑荷数,在射频以及量子保密通信等领域也具有重要的潜在应用价值。 ...
磁透射软x射线显微术的基本装置全视场软x射线显微镜的光学装置原理与传统显微镜相似。它由光源、聚光镜、物镜和检测器组成。主要的区别是聚光镜和物镜是菲涅耳带片。终端站xm1在高ji光源处的x射线光学设置如图1所示。图1它遵循了Schmahl等人开发的开创性x射线显微镜设计。xm1使用从弯曲磁铁发出的软X射线。在通过一个平面反射镜后,光子被镀上镍以抑制更高的能量,照射到一个中央有一个挡板的聚光带板(CZP)。该CZP提供了样品的部分相干空心锥照明,并与针孔位于样品附近的组合,作为线性单色仪,具有典型的单色性约λ/Δλ = 500。因此,在光子能量为700 eV时,光谱分辨率约为1.3 eV。XM-1 ...
傅里叶光场显微成像技术—2D显微镜实现3D成像摘要:近年来,光场显微技术的应用越来越广泛,针对光场显微镜的改进和优化也不断出现。目前市场各大品牌的2D显微镜比比皆是,如何在其基础上实现三维成像一直是成像领域的热门话题,本次主要讨论3D成像数字成像相机的研究,即3D光场显微镜成像技术,随着国内外学者通过研究提出了各种光场显微镜的改进模型,将分辨率、放大倍数等重要参量进行了显著优化,大大扩展了光场显微技术的应用领域。同时,由于近年来微型化集成技术的发展,微型化光场显微技术也逐渐成为国内外学者研究的热点。1.傅里叶光场显微成像技术在国内外的发展2014年,Rober等人在核荧光显微镜的像平面上放置了 ...
光斑(a),涡旋光(b),强度分布的线扫描(c),荧光叠加光斑(d). 传统的方法可以用螺旋相位板来产生这样的涡旋光束,但是使用纯相位空间光调制器产生这样的涡旋光,具有更高的灵活性。通过改变拓扑荷数就可以改变空心区域的面积,从而产生不同大小的损耗光,来提升STED系统的分辨率。三、空间光调制器在全息光镊中的技术介绍光镊可用于操纵具有不同材料特性的微粒,大小从十几纳米到十几微米。可操纵的微粒包括细胞生物组织、介质球、金属球、金属微纳壳、碳纳米管、气泡、甚至是空气中的水滴。图3一个由26个直径0.99um的胶体二氧化硅球组成的五边形图案。五边形图案用动态全息光镊操控成一个圆形。(a) 原始配置。( ...
玻璃制品内应力的测量生产的玻璃制品中的应力测量对于质量控制和保证而言非常重要。所需的应力分布取决于玻璃的设计应用。例如,汽车侧窗和后窗经过回火处理,可在强化玻璃的表面产生较大的压缩应力。理想的光学玻璃是各向同性的,但在退火过程中由于玻璃内外温度不一致,或者退火炉内各处温度不一致等都会产生内应力。光学玻璃内应力的存在,破坏了各向同性,产生双折射现象,即当一束光线通过有内应力的玻璃时,将产生传播速度不同的两束光线,分别称为寻常光线和非常光线。钢化玻璃产品是表面应力为 70 MPa 或更高。电视面板的内应力要低得多,但这些应力可以增强面板抵抗玻璃因典型阴极射线管的真空而损坏的能力。汽车挡风玻璃或电视 ...
轨道角动量的涡旋光束与微粒作用时将轨道角动量传递给微粒,使其旋转。三、各种涡旋光的应用原理涡旋光束的轨道角动量可以由光镊传递给粒子,使粒子在没有其他任何悬挂设施的情况下绕着光轴旋转而形成光学扳手,此时角动量转换由被捕获粒子对激光的吸收来实现。涡旋光束的环形光场结构意味着微粒可以被束缚于光轴附近的零强度的区域内,若要实现第三维度即轴向的限制,在垂直于光轴的位置放置玻璃片即可。由于自旋角动量也可由光子传递给微观粒子使其旋转,故可通过控制涡旋光束的偏振态的方式,来控制其携带的总角动量,进而控制粒子的旋转速度。贝塞尔-高斯光束作为一种具有无衍射特性的涡旋光束,也可以用在光镊技术中。利用零阶贝塞尔光束的 ...
相位图,例如涡旋光,菲涅尔透镜,光栅图,全息图,泽尼克多项式等,下文将一一介绍每种图片的生成方法。一、贝塞尔光束打开meadowlark空间光调制器官方应用软件Blink,找到Pattern Generation,在下拉箭头当中选择贝塞尔光束(Bessel Beam),然后点击Generate Image,即进入了相位图生成界面。a.Spiral单选按钮可以生成涡旋光,参数栏里填上不同的参数可以得到不同的涡旋光,例如个数和中心值。b.Fork,可以生成叉型光栅,不同参数也就得到不同的光栅。c.Axicon,可以生成轴棱锥,参数框里填入波数。d.Rings可以生成同心圆环,输入内径与外径,以像素 ...
量的光束,如涡旋光束等。这使得全息光镊的应用范围得到扩大,在微粒的光致旋转、多粒子的操控和复杂运动方面显示出其独特的优势。1 新型空心光场捕获和旋转微小粒子光子具有线性动量和角动量,角动量又包括轨道角动量和自旋角动量。其中,自旋角动量取决于光束的偏振状态,它可以通过棱镜和波片等来改变。2007年,Wang 课题组采用纳米制造技术制备出圆柱型的纳米石英颗粒。这种颗粒在光镊中会发生旋转,进而测量dsDNA 的扭转力和力矩。这种技术正是利用光子的自旋角动量会使得双折射粒子发生旋转的特性。1991 年Sato 等首次实现了光镊中粒子的光致旋转,所采用的光束为旋转的高阶Hermite-Gaussian光 ...
1920x1200纯相位液晶空间光调制器美国Meadowlark Optics(MLO)公司一直致力于高性能液晶空间光调制器的研发生产,E19x12系列向列相液晶空间光调制器(SLM)采用独特的模拟寻址方式,具有很好的相位稳定性。通过改变芯片背板设计,实现更高的光能利用效率,在科研领域有着广泛应用。纯相位SLM利用液晶的双折射原理,能够实时对光的相位进行调制。E19x12系列液晶空间光调制器(LC_SLM),较同类产品,具有明显性能优势。产品特点:分辨率:1920 x 1200 (2,304,000 active pixels)像元尺寸: 8.0 x 8.0 μm零级衍射效率:80-91%(M ...
1920x1152可见光波段高分辨率纯相位液晶空间光调制器 美国MeadowlarkOptics公司的P1920-400-800-HDMI系列空间光调制器(SLM)采用模拟寻址方式,具有好的相位稳定性,在光学领域有着广泛的应用,现已在科研实验室广泛使用。纯相位SLM利用液晶的双折射原理,能够实时对光的相位及振幅进行调制。1920x1152高分辨率液晶空间光调制器(LC_SLM)具有分辨率高、大面阵(17.7x10.6 mm)、高填充因子(95.7%)、高衍射效率、相位调制稳定性好(≤0.5%)等特点。产品指标参数:应用领域:SLM应用于激光通信、全息光镊、光遗传学、神经学、显微镜、脉冲整 ...
进口纯相位液晶空间光调制器美国MeadowlarkOptics公司在液晶空间光调制器制作领域有超过30年的历史,其空间光调制器的模拟寻址技术发达。为满足越来越多的客户对高相位稳定性,高相位精度的纯相位液晶空间光调制器的需求,美国MeadowlarkOptics(原BNS)公司推出了一款空间光调制器美国MeadowlarkOptics公司推出这款高性价比的纯相位模拟寻址SLM,旨在希望让更多的经费预算有限的用户在实验中也能有机会采用高品质的纯相位液晶空间光调制器。该系列空间光调制器具有0.2%以内的超低相位纹波,16bits/65536的相位调制精度,λ/12高波前平整度,5W/cm2高损伤阈值 ...
1024x1024高速纯振幅液晶空间光调制器 高分辨率、高效率、高对比度纯振幅液晶空间光调制器! 美国Meadowlark Optics公司的模拟寻址纯振幅液晶空间光调制器是二维可编程的光学器件,可以对入射光进行单像素纯振幅的调制,振幅调制精度可达256阶!该系列纯振幅SLM采用扭曲液晶(Twisted LC),具有对比度高(750:1),分辨率高(1024x1024),填充率高(97.2%),响应速度(1436Hz帧频),衍射效率高,控制分辨精度高(可分辨256阶)等特点。 Meadowlark Optics公司可提供基于LCOS(liquid crystal on silicon)技术的模 ...
XY系列偏振无关液晶空间光调制器--可定制一款偏振无关的纯相位空间光调制器。光能利用效率加倍,工作波长可达1550nm。创新性的LCoS SLM!XY向列型偏振无关空间光调制器美国BNS公司新近推出一款偏振无关的空间光调制器,该产品使用硅基液晶技术,可以用于多个领域,作为基本组件,例如:光纤通信网络,加强型显微成像和高分辨率自适应光学系统。目前,BNS开发的这款产品已经商业化,具有高分辨率,偏振不相关,纯相位调制等特点。这款仪器的独特之处在于克服了使用现有的LCoS和MEMS原理的技术限制和障碍,开启一片新应用领域。偏振无关LCoS vs. 标准LCoS来自通信光纤的光的偏振状态会由于温度或者 ...
1920 x 1152高分辨率液晶空间光调制器!1920 x 1152高速纯相位液晶空间光调制器(845Hz帧频)! 1920x1152高分辨率液晶空间光调制器(LC_SLM)是美国Meadowlark Optics公司2016年新推出的一款产品。该款纯相位液晶空间光调制器(SLM)具有分辨率高、大面阵(17.7x10.6 mm)、高填充因子(95.7%)、高衍射效率、高刷新速率(845Hz)、相位调制稳定性好(<1%)等特点。 空间光调制器、纯相位空间光调制器、SLM、液晶空间光调制器、反射式空间光调制器、空间光调制器价格、调制器、相位调制器 液晶空间光调制器的英文名称是Spatial ...
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