《光學超晶格中的非線性光學成像研究》是依託南京大學，由秦亦強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光學超晶格中的非線性光學成像研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：秦亦強
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬在非線性光波波前（波陣面）自由調控理論的基礎上，發展一套可用於解決求逆過程的非線性光學成像理論和設計原理。研究真實物體的非線性光學成像，研究和探索非線性光學成像過程中的準位相匹配理論，以及突破衍射極限的可能性。非線性光學成像由於不同波長參量光波的出現，以及非線性波相位和偏振特性的可調控性，在解析度，視場和景深等成像質量方面具有更多的物理特性。通過本項目研究，建立非線性光學成像的基本理論體系和光學超晶格(非線性光柵)的設計理論，研究非線性光學成像中各設計參數對非線性成像質量的影響，研究相位調節和波陣面調節耦合中出現的新現象和新特性，開拓人工微結構材料中波前（波陣面）調控的新領域。本項目預期研究成果不僅有助於非線性光學過程中波前（波陣面）的動力學演化以及特殊光束傳播過程中特殊功能實現，非線性渦旋光產生等基礎研究，也有望對改善非線性材料中光學成像質量，研製非線性光學器件產生重要指導意義。
結題摘要
光學成像是光學的重要研究課題之一，相比於傳統光學成像，基於人工微結構的非線性光學成像在改善光學成像質量，突破衍射極限等方面有潛在的優勢。本項目開展真實物體的非線性光學成像及其物理特性的研究；從微結構材料設計的第一性原理以及非線性惠更斯菲涅爾原理和非線性菲涅爾體積全息理論出發，研究了非線性光學成像過程的理論基礎，建立了可解決求逆過程的非線性光學成像的理論和光學超晶格 （非線性光柵）的設計方法；在此基礎上，研究各種非線性物理參數（波長，溫度接受頻寬，偏振特性，波前調節）對光學成像過程的影響，本項目還研究了非線性光學成像過程中的準位相匹配理論和技術。我們從理論上給出了一對正負疇傳輸場強分布的解析解，並詳細討論了疇壁的衍射特性。通過數值計算發現疇壁圖像的線寬與傳播距離的平方根成正比，與正常的遠場衍射過程相比，衍射效應得到了很好的抑制。在此基礎上，將單一疇結構推廣到複雜的無規則疇結構，進一步通過仿真模擬二次諧波成像證實了傳輸過程中疇界的近似無衍射性質。實驗中主要以鉭酸鋰為例，用900nm的飛秒雷射，在CCD中可以直接收集到450nm的倍頻疇結構像，其中疇界顯示為暗場。結果表明，非線性過程中正負疇的相位差對疇成像起著重要的作用，可以在百微米範圍內連續觀測到疇結構並使得衍射效應被大大地抑制。本項目取得的研究成果，對抑制光學成像的衍射有重要意義，對非線性光學器件，成像系統，開關器件等非線性光學器件的研發將產生積極影響。
