非線性波前調控中的相位編碼技術的研究

《非線性波前調控中的相位編碼技術的研究》是依託南京大學，由洪煦昊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非線性波前調控中的相位編碼技術的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：洪煦昊
• 依託單位：南京大學

項目摘要

以往的非線性光波前調控技術，過分依賴於倒空間的準相位匹配理論，而失去調控的多樣性。本項目擬從實空間的局域準相位匹配原理（非線性惠更斯菲涅爾原理）出發，揭示非線性增益過程的實空間本質——子諧波的相干相長。利用這一原理，推導出非線性光的全息干涉體系。並且進一步引入全息相位編碼技術，完善這一體系。在這個干涉的框架下，研究出新的超晶格結構設計思路，完成對非線性光波前的自由調控。

結題摘要

作為現代光學的一個重要分支——非線性光學在近幾十年獲得了巨大的發展。非線性光學效應中的光學頻率轉換、參量諧振、波前調控等吸引了研究人員廣泛的關注。而在其中的波前調控領域中，近年來許多方法被發明出來用於光束整型和成像，如多通道像移技術、局域準相位匹配技術和非線性體全息技術成為了熱門研究對象。隨著非線性計算全息方法在非線性波前調控上的廣泛套用，研究人員對非線性波前的強度、相位的精準調節產生極大的興趣。各種相位編碼技術被提出並且得到了實驗驗證。但是由於非線性光學的經典載體——光學超晶格，在微納結構製備上存在著先天的劣勢，其很難生長出小於微米量級的可控鐵電疇結構，故其在波前調控技術上很難獲得完美的精確的波整型和成像功能。 因此，我們提出了一種新的結構設計思路，用於解決此調控問題。主要的核心物理原理為：犧牲了非線性光學轉換效率，提升調控精度。具體實現的方法為我們將若干最小鐵電疇單元合併為一個大的元胞，然後對其進行微納加工，使得此單一大元胞實現超過原始多單元的波前調節效果，但效率上也只有原來小單元的輸出貢獻。利用此原理，我們在實驗上實現了超越原始結構成像精度的成像功能，驗證了此方法的可行性。 此方法的意義為在有限的微納加工精度的前提下，我們用結構設計上的多值化多維度的編碼方法，可以獲得幾乎無衍射的非線性光學成像效果。對比傳統的全息設計思路，我們的新結構編碼方法在成像上可以提高近一倍的解析度。因此，其在變頻成像上有著重要的套用價值。