使用亚波长光栅器件产生圆柱型矢量光束

基于严格矢量衍射理论,分析了亚波长光栅将圆偏光转化为线偏光的机理。根据分析的结果提出了一种利用光栅空间分布控制出射光偏振态分布的方法,并使用该方法规设计了一类光栅区域呈多带环形分布的偏振器件。通过改变该型器件的环形光栅区域数量,可以得到不同的偏振光束。通过对出射光束使用Richards-Wolf矢量衍射法进行数值分析,得到了在大数值孔径条件下,聚焦光束在焦点附近的归一化光强分布。其中大多数出射光束的焦点光强分布为平顶光斑,光斑的最大径向半高全宽达到了1.541 。与同数值孔径下线偏光、径向偏振光及角向偏振光的聚焦光强分布具有明显区别。     

Optimizing Light-Source Aperture for Off-Axis Illumination in Optical Nanolithography: Theoretical Consideration

A theoretical analysis is given of ultimate-resolution imaging in optical lithography by off-axis illumination, a common approach to image quality improvement. On this basis, the optimization of light-source aperture configuration is addressed. The types of aperture considered are the circular dipole, the circular quadrupole, the simple annular aperture, the annular dipole, and the annular quadrupole. They are compared in terms of simultaneous transfer of transverse and longitudinal mask features.     

偏振光波的矩孔矢量夫琅禾费衍射

利用瑞利—索末菲矢量衍射公式导出偏振光波矩孔矢量夫琅禾费衍射的解析计算式,通过模拟实验研究了椭圆偏振光的一般孔和亚波长孔的矢量夫琅禾费衍射情形,可应用于偏振光波偏振度检测和偏振成像等方面,表明所得计算式的有效性和可靠性,可在微光学、近场光学、衍射成像、光束传输变换以及光信息处理等方面发挥作用。     

基于双轴锥镜的环形激光束整形

为了改善非稳腔高能激光系统的光束质量,提高发射光学系统口径的利用率,采用新型的可用于光学非稳腔输出环形光束的光学整形方法,通过在激光腔外的光路上增加光学元件对输出的环形激光束进行了整形变换。在理论分析的基础上,设计并加工了基于双轴锥镜的光束整形装置,针对非稳腔高能激光器输出的环形光束进行了整形实验,取得了与理论分析一致的数据。结果表明,采用双轴锥镜装置整形后的光束比原始光束具有更好的光束质量,光束束腰直径由45mm减小为32mm,光束质量因子M2由14减小到11.8。该方法用于光学非稳腔输出环形光束整形变换具有可行性。     

贝塞尔-高斯光束通过圆孔与圆环光阑的衍射

为了研究贝塞尔-高斯光束通过圆孔硬边光阑和圆环光阑的衍射特性,从Collins公式出发,采用数值模拟的方法模拟出光强分布.模拟结果表明,贝塞尔-高斯光束经圆孔光阑衍射后轴上光强随菲涅耳数F呈周期振荡;贝塞尔-高斯光束经圆环光阑后轴上光强随F呈振动衰减.在F相同时,贝塞尔-高斯光束经圆孔光阑衍射后横向光强分布比经圆环光阑衍射后横向光强分布平滑,孔径越小,光强调制越明显;当孔径与束腰相等时候,横向光强分布与菲涅耳数没有关系.     

HAADF-STEM imaging with sub-angstrom probes: a full Bloch wave analysis

A full coherent Bloch wave calculation is presented to investigate high-angle annular dark-field image formation for sub-angstrom probes in scanning transmission electron microscopy (STEM). With increasing illumination angle, the contribution of the 1s bound state increases to a maximum at an optimum probe angle, after which we find increasing contributions from high-angle plane wave states around the periphery of the objective aperture. Examination of image contributions from different depths within a crystal shows an oscillatory behavior due to the beating between 1s and non-1s states. The oscillation period reduces with decreasing probe size, while the relative contribution from a specific depth increases. This signifies a changeover from a projection mode of imaging to a depth-slicing mode of imaging. This new mode appears capable of resolving three-dimensional atomic structures in future generation aberration-corrected STEM.     

超高斯光束经光阑球差透镜后的光束质量评价

以桶中功率(PIB)、β参数和η参数为激光光束质量评价参数,对超高斯光束经有方环光阑球差透镜后的光束质量作了详细的研究。大量数值计算和物理分析表明,超高斯光束经有方环光阑透镜后的光束质量与方环遮拦比、透镜球差和超高斯光束的阶数等因素有关。采用适当的负球差透镜,在实际焦面上可得到最大的PIB,η值和最小的β值,从而获得比无球差透镜更好的光束质量,甚至使β1。     

环型孔径折叠型超薄镜头

介绍一种环型孔径光路折叠型超薄光学镜头,可以在有限厚度和体积内得到较长的焦距。光线通过镜头最外面的环形孔径进入光学系统,然后再通过一系列的同轴环形非球面反射镜反射聚焦在光学系统的像面上,实现了光学系统的大口径与超薄特性。此系统具有小型系统的紧凑性优势和大型系统的成像性能优势。文中对此类光学镜头进行了优化设计,并给出了像质评价结果。此系统适用于对光学镜头体积和质量要求比较严格、传统成像系统不适用的情况。     

前视多通道合成孔径雷达解模糊成像方法

传统合成孔径雷达方位向分辨率仅由合成孔径提供,但在正前视区域多普勒分集有限,成像性能迅速下降且前视成像也存在固有的左右多普勒模糊问题。针对上述问题该文讨论前视多通道合成孔径雷达系统模型,提出一种理想直线航迹下空域零点约束自适应波束形成的成像方法,有效综合阵列实孔径和合成孔径提高正前视区域的成像质量,利用有限阵列空域自由度实现左右多普勒解模糊。首先对回波数据大前斜成像处理,得到左右模糊的图像,然后进行波束形成,将各通道图像加权并且相干累加,实现左右多普勒解模糊以及方位分辨率增强。仿真实验表明空域零点约束自适应波束形成的成像方法可对前视场景进行高分辨成像。     

高阶贝塞尔-高斯光束通过圆环形硬边光阑的传输特性

文中通过把环形光阑函数展开为复高斯函数的方法,推导出了高阶贝塞尔-高斯光束通过环形光阑的传输近似解析公式,并对高阶贝塞尔-高斯光束通过圆环形硬边光阑的传输特性进行了研究,分析了不同内外半径下的光阑对输出光束的影响.分析结果表明,衍射特性与光阑宽度、光阑内径等因素有关,当光阑内径和光阑宽度取值适中时,会出现衍射光强相等的两个峰.     

贝塞尔光束通过环形硬边光阑的ABCD光学系统传输

通过把环形光阑函数展开为复高斯函数的方法,推导出贝塞尔光束通过有环形光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输近似解析公式。通过数值计算,对贝塞尔光束通过环形光阑的传输特性进行了详细的研究,给出了光阑内、外半径等参数对光强分布的影响规律。     

滑动聚束SAR波束控制研究与设计

本文在分析聚柬SAR模式波束控制方式的基础上,指出滑动聚柬SAR控制波束始终指向远离成像区域的某个虚拟的焦点,其波束控常l方式实际上等同于聚束SAR模式的波束控制。在详细分析虚拟焦点固定的情况下,成像区域中各散射点分辨率的变化以及虚拟焦点到场景中心线的远近对分辨率的影响基础上,给出了一定分辨率下虚拟焦点到场景中心垂直距离的计算公式;然后以0．3m分辨率滑动聚柬SAR模式为例,进行了仿真计算,最后给出了0．3m滑动聚束SAR模式在运七飞机上的试验图像。     

Simulation of atomic-scale high-angle annular dark field scanning transmission electron microscopy images

Image simulations for high-angle annular dark field (HAADF) scanning transmission electron microscopy (STEM) based on the Bethe's eigen-value method are presented. The effects of aperture size and defocus of a probe-forming lens, both of which determine the shape of the probe, and the effect of the distortion, influencing the Bloch wave field on atomic columns channelled by electrons, on the HAADF-image intensity are discussed in terms of dynamical effect. These effects are illustrated by our experimental atomic-scale HAADF-STEM images, detected in a detector range of 50-110 mrad. It is emphasized that the image simulations are indispensable for quantification of experimental HAADF-STEM images and as such provide a valuable compositional analysis for every atomic column along the incident beam.     

High-power CO2 laser with coaxial waveguide anddiffusion cooling

A diffusion-cooled CO₂ laser using a coaxial waveguide is analyzed theoretically and experimentally. The resonator used for extracting the laser beam consists of two annular plane mirrors enclosing the two ends of the waveguide. The beam exits through an aperture in one of these annular mirrors. The mirror tilt is shown to provide efficient beam extraction through this aperture. A theoretical resonator model based on the vector modes of propagation in a dielectric coaxial waveguide is presented. Experimental data show the feasibility of coaxial waveguide lasers and their ability to supply beams of high power and quality. Experimental data are discussed with respect to the presented theory     

用于光束整形的环带相位型光瞳滤波器

高数值孔径物镜下,必须采用矢量衍射方法研究焦点区域的光强分布.根据矢量衍射理论,研究了利用三环相位光瞳滤波器实现光束整形的技术.通过对数值孔径为0.85的物镜焦点区域光强分布的数值模拟,利用优化搜索算法得到了可以实现光束整形的三环相位结构.模拟结果表明,利用三环相位光瞳滤波器,不仅可以在焦面上实现光强的平顶分布,而且还...     

被测物离焦状态对共焦显微系统横向分辨特性的影响

分析了被测物离焦状态对共焦显微系统(CMS)分辨特性的作用机理,指出了离焦状态是影响CMS横向分辨特性下降的主要影响因素,进而提出采用基于环形光瞳滤波技术的二元光学整形环形技术,来改善其离焦状态下的横向分辨特性。理论分析和实验验证表明：环形光瞳滤波技术的采用,显著抑制了CMS由于被测物离焦状态引起的艾里斑旁瓣的增长,克服了CMS因离焦状态而引起的横向分辨特性下降的缺点。     

用位相光栅进行图象相减

置一位相光栅于相干光学处理系统频谱平面,利用其零级与一级衍射光的相干迭加实现图象相减.通过控制光栅的位相调制量使零级与一级衍射光强相等,调节光栅位置获得π位相差.选择适当的光栅,还可同时得到图象的相加和相减信号.     

基于时间-调频率分布的多目标ISAR成像

由于不同目标相对雷达的平动不同,单目标运动补偿方法不能同时完成各个目标的平动补偿,因而无法获得清晰的多目标ISAR像。文中提出了一种对同一雷达波束内距离不能分辨的多个运动目标进行ISAR成像的方法,根据不同目标的平动多普勒近似线性变化且变化历程不同的特点,采用CLEAN技术,基于回波信号的时间-调频率分布得到各个目标对应的调频率,分离不同目标的信号分量,从而将对多目标成像转变成了对多个单目标成像,利用单目标运动补偿和成像方法获得各个目标的ISAR像。仿真结果验证了该方法的有效性。     

径向偏振双曲正弦高斯光束深聚焦产生光链的研究

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了径向偏振双曲正弦高斯光束经过衍射光学元件(DOE)和高数值孔径(NA)透镜组成的光学系统后的聚焦特性,分析了相关参量对深聚焦特性的影响。研究表明,入射光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构——光链;改变相关参数,在焦平面附近产生一种针形光束—光渠。这些结果对于径向偏振双曲余弦高斯光束在粒子操控等方面的应用有着重要意义。     

镜面反射综合孔径成像方法研究

常规的综合孔径成像方法需要进行相干探测,阵列单元为结构复杂的超外差结构,随着成像频率的增加,其研制难度和性能要求将限制综合孔径成像技术在高频段的发展。文章提出的镜面反射综合孔径成像方法采用非相干探测方法,通过探测器阵列或单元扫描对目标场景进行幅度(功率)探测即可获得可视度函数,然后通过成像反演方法获得场景的亮温图像。镜面反射综合孔径成像方法使用的非相干探测单元结构简单,实现难度低,可避免在高频段实现综合孔径成像的难点。镜面反射综合孔径成像方法相比常规综合孔径成像方法实现相同的成像结果可节约一半的天线阵列孔径,并且最少只需一个阵列单元即可实现综合孔径成像。通过理论分析、仿真计算和点目标源成像实验对镜面反射综合孔径成像技术进行了研究。镜面反射综合孔径成像技术为实现综合孔径成像技术提供了一种新途径。