入射光波波长对菲涅耳透镜衍射效率的影响

使用离子束刻蚀法成功制作高衍射效率 16阶菲涅耳透镜。菲涅耳透镜的衍射效率是评价菲涅耳透镜质量的一个重要指标。对于宽带光学系统 ,除设计、制作误差外 ,入射光波波长对菲涅耳透镜的衍射效率也有影响。针对宽带折衍混合光学系统 ,分析不同入射光波波长对菲涅耳透镜衍射效率的影响。使用四种不同光源 ,对菲涅耳透镜的衍射效率进行测试。指出在短波方向 ,衍射效率下降较多 ;在长波方向 ,衍射效率下降较少     

电控位相型液晶菲涅耳波带片的特性

利用电场中液晶分子的可控双折射效应对制成电场可调的位相型衍射式菲涅耳波带片。对菲涅耳波带片的原理做了理论分析,测试了其最大衍射效率,给出不同电压Ｆ的不同衍射图像,并对衍射图像的周期性变化做了理论分析。     

脉冲和连续多色光源照明下光栅泰伯效应的等价性

利用部分相干光理论对多色光源照明下光栅的菲涅耳衍射进行了理论分析，得到了任意谱相干度照明下光栅衍射光强分布的一般公式，并对脉冲激光光源和连续的多色光源照明下光栅的菲涅耳衍射进行了相应的数值计算，进而讨论了光源的频谱分布对光栅泰伯效应的影响。理论结果表明超短脉冲的有限弛豫时间对光栅自成像的影响与多色连续光源的谱分布对光栅自成像的影响完全等价。这一等价性为借助于连续多色光照明下光栅的菲涅耳衍射来研究超短脉冲激光照明下光栅的菲涅耳衍射提供了理论依据。实验中选用发光二极管(LED)作为照明光源，对连续多色光照明下光栅的自成像分布进行了测量，实验结果和理论分析相符合。     

有振幅调制和位相畸变激光通过空间滤波器的传输

用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分和统计光学方法对有振幅调制和位相畸变激光通过空间滤波器的传输特性作了详细研究.并对空间滤波器中滤波小孔最佳尺寸的选取条件进行了讨论.数值计算结果表明,最佳滤波小孔尺寸与系统菲涅耳数、光束截断参数以及光束的位相畸变参数等有关.     

光互连模块中位相型菲涅耳微透镜列阵的研制与应用

本文分析了位相型菲涅耳透镜的设计原理研制了四位相菲涅耳微镜列阵并应用于全交叉光互连网络模块中。制作的菲涅耳微透镜列阵具有单元尺寸小，占空比为１００％，焦距短，易于对准，光强分布均匀的优点，能够满足光互连网络小型化，集成化，模块化的需要。     

文摘

Sondia National Laboraries(SNL)的一项新技术采用电子束光刻术和反应离子刻蚀的方法将亚波长级二元透射式光栅直接制作在半导体材料GaAS的表面上.与采用多台阶近似闪耀光栅和菲涅耳衍射透镜的常规方法不同,新技术用单步刻蚀生成微沟槽,沟槽具有横向折射率梯度分布.SNL已制作和测试了的原型光器件,工作在975mm波长,有85%的衍射效率(单步刻蚀的常规衍射光学元件的衍射效率理论最大值仅40%).目前正在进一步研究将该技术用于制作一般的高衍射效率混合折/衍镜头和一些可直接集成于半导体光器件中的光学元件.     

光栅大小对琅奇光栅泰伯效应的影响分析

基于菲涅耳衍射的传递函数理论推导了单色平面波入射有限尺寸琅奇光栅的菲涅耳衍射光强分布,分析了为获得泰伯像,光栅尺寸必须满足的关系式.仿真结果表明:光栅尺寸的大小影响泰伯像的形成,在一定衍射距离的观察区域内要获得泰伯像,光栅尺寸必须满足一定大小;光栅大小决定于衍射距离、观察区域大小和光栅周期等.光栅沿狭缝周期性变化方向尺寸的大小对泰伯像获取的影响较大:观察屏与光栅在泰伯距离上的偏移使衍射图像偏离泰伯像,但这种影响随着光栅常数的减小而减小.     

二元位相型菲涅耳透镜列阵器件的研制及其应用实验

二元位相型菲涅耳透镜列阵器件的研制及其应用实验郭晴，王汝笠，陈高峰，傅艳红，王君（中国科学院上海技术物理研究所，上海２０００８３）二元位相型菲涅耳透镜列阵器件（ＢＰＦＬＡＳ）是二元光学研究的重要内容之一。ＢＰＦＬＡＢ是根据菲涅耳波带片的近轴衍射原理设...     

有振幅调制和位相畸变光束通过光阑的变化

用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分和统计光学方法对有振幅调制和位相畸变光束分别通过硬边和软边光阑的传输特性作了详细研究。数值计算结果表明近场和远场光强分布与截断参数、系统菲涅耳数、光束的振幅调制和位相畸变参数均有关。     

用波阵面图分析光阑衍射及其实用性举例

根据边界衍射波具有π位相跃变的性质,利用波阵面图分析了平面波或球面波经光阑的衍射。该方法不仅适用于光阑半径远大于波长时的情况,也适用于光阑半径接近于波长时的情况。从中可得到菲涅耳衍射区的许多特性。作为一个例子,提出和验证了在发散球面波入射情况下可将菲涅耳数等于1的点拉至无穷远的结论。结果证实了边界衍射波中π位相跃变的存在,并表明了其实用性。     

倾斜多焦点Fresnel二元光学元件的优化方法

研究了近场Fresnel条件下,具有纵向多焦点的二元光学元件的设计和优化方法。提出在Fresnel衍射近似下,实现了采用倾斜像面多焦点衍射元件的一步优化,得到了衍射光学元件的一般性优化算法。在迭代傅立叶算法的基础上,用改进的迭代傅立叶算法不仅获得更高的衍射效率(提高近3%),同时,明显改善了采用一般迭代傅立叶算法对不同焦点分布(不同倾斜角)下的不稳定性。与分步优化多焦点算法进行了比较,并用MATLAB 编程计算得到所提出的方法,不仅算法速度快,同时衍射效率也更高。     

菲涅耳微透镜列阵衍射效率的测试

提出了一种测试菲涅耳微透镜列阵衍射效率的有效方法，采用Ｈｅ－Ｎｅ激光器作为测试光源，利用计算机辅助测试构成了一个衍射效率测试光路系统，对测试原理进行了分析，该方法具有简便易行的特点，适于测试具有微小单元尺寸、周期密排的二元微光学元件的衍射效率。     

一种设计大数值孔径衍射元件的优化方法

本文以菲涅耳衍射透镜的设计为例，在单位周期内的相位台阶数与最小特征尺寸之间关系的基础上，提出了减小元件边缘单位周期内的台阶数，以增大最小特征尺寸的一种新的设计大数值孔径衍射元件的优化设计方法，并对衍射效率进行了讨论。确定了多台阶衍射透镜优化设计的结构参数。最后给出了设计实例，与深浮雕法和相位匹配法比较，本文法设计的元件仅需套刻3次，而衍射效率的理论值达55.4%，是一种有效的优化方法。     

微光学系统矢量衍射成像的分析与模拟

本文利用瑞利—索末菲矢量衍射公式经适当推理导出微光学系统矢量衍射像点光强度分布的解析计算式,探讨了矢量衍射成像的原理与技术。模拟实验表明,微光学系统的矢量衍射成像,不但要考虑横向场通常还要考虑纵向场,并讨论了波长和偏振态对成像的影响,有助于促进微光学衍射理论与成像技术的发展。     

用于空间望远镜的大口径高衍射效率薄膜菲涅尔衍射元件

为满足空间成像领域对大口径、轻量化、高衍射效率光学衍射元件的需求,研究了薄膜衍射元件微结构设计及制作工艺。应用Zemax光学软件设计了320 mm口径,F/#100的四台阶薄膜菲涅尔衍射元件,并利用Matlab软件将连续位相结构转化为离散化台阶分布。研究了薄膜菲涅尔衍射元件的制作技术,选用透明聚酰亚胺薄膜作为基底材料,以石英玻璃作为复制模板,通过多次旋涂的方式实现了厚度为20 m的衍射薄膜制作。应用Solidworks软件设计并加工薄膜支撑装置。测量复制基板及薄膜对应区域的微结构,实验结果表明条纹线宽转移偏差小于1.3%,台阶深度偏差小于8.6%。搭建光路测试在波长632.8 nm处衍射效率平均值为71.5%,达到了理论值的88%。实验结果表明,制作的薄膜重量轻,复制精度高,并且具有高衍射效率,满足空间望远镜的应用要求。     

Free-standing silicon-nitride zoneplates for neutral-helium microscopy

The ground-state helium-4 beam employed by the microscopy technique discussed in this article interacts exclusively with the atoms in the topmost sample-monolayer. Its low-energy (tens of meV) and chemical inertness make the beam an almost ‘ideal’ imaging probe in the sense that a sample surface can be imaged without alteration by the probe. The microscopy technique therefore has promising applications in the imaging of fragile samples and metrology. In this article we present a fabrication process for the diffraction-based focusing element (Fresnel Zoneplate) in such a setup. Zoneplates made previously for this purpose have suffered from low transmission, a problem we have solved with our new process. In addition, we have measured the first-order diffraction efficiency of three zoneplates fabricated with this process. The efficiency of a zoneplate with 388 μm diameter was close to 70% of the theoretically predicted value. We believe the reduction stems mainly from misalignment between the writefields used to pattern the zoneplate. The fabricated zoneplates of 190 μm diameter, which we patterned using a single writefield, have close to the theoretically predicted transmission characteristics; a result that has not been achieved before for neutral atom Fresnel lenses.     

矩孔菲涅耳衍射的一种数值计算方法

提出了一种用计算机计算矩孔菲涅耳衍射的方法,通过对菲涅耳衍射积分公式的转换,把矩孔菲涅耳衍射公式用菲涅耳积分来表示,结合MATLAB和MAPLE的优点,在MATLAB中调用MAPLE的积分指令来实现对矩孔菲涅耳衍射场的计算．并给出了计算结果和这种方法用于计算单缝和半平面屏的菲涅耳衍射.     

相位阶跃变化型太赫兹波带片

对相位阶跃变化型太赫兹波带片衍射效率进行了理论研究。根据标量衍射理论,相位阶跃变化型波带片可以完成对高斯光束太赫兹波的聚焦。相位阶跃变化型波带片的衍射规律与薄透镜聚焦的规律相似。对其在光轴以及焦平面上太赫兹强度分布及衍射效率进行了模拟,通过与相位连续变化型,台阶型波带片的衍射效率进行对比分析,结果表明相位阶跃变化型波带片具有更好的衍射效率和性能。计算了一种相位阶跃变化型太赫兹波带片的加工尺寸,适合微机械加工法,有很好的应用价值。     

费涅尔区板天线的设计及与馈源耦合问题的研究

将区板焦区场作为散射问题处理，得到区板感应面电流分布和焦区场分布后，本文利用场相关定理研究区板与馈源的耦合问题，并就主模激励下开口圆波导情形进行了计算和讨论。文中还采用矢量场绕射分析模型进行区板设计，给出了设计曲线