高斯光束经衍射光栅的滤波特性研究

为了分析高斯光束经衍射光栅后的衍射特性,采用标量衍射理论推导出单色高斯光束的夫琅禾费衍射公式,在此基础上采用高斯光束耦合理论研究了复色高斯光束在衍射光栅的分光作用下的滤波特性,并与平行平面光束通过衍射光栅的分光特性进行了比较。结果表明,单色高斯光束在能量分布上与因子T相关,并且复色光束的滤波带宽会收窄。这为设计和优化高性能光滤波器提供了理论参考。     

弱导光纤的标量衍射光束特性分析

仿照罗兰圆光学系统构造罗兰球光学系统 ,在罗兰球中简化电磁波的瑞利 索末菲标量衍射积分公式 ,推导出折射率阶跃分布的弱导光纤LP模衍射场分布和空间频谱的计算公式。提出LP0 1模远场衍射分布存在类似于平面波圆孔夫琅禾费衍射艾里斑的中央亮斑概念 ,并给出中央亮斑角半宽度的计算公式。     

基于夫琅禾费衍射的激光束散角外场检测

基于圆孔衍射原理,通过对菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射特性的对比分析,综合圆孔夫琅禾费衍射光强艾里斑分布特征,提出了一种基于夫琅禾费衍射的激光束散角检测方法,通过布设激光靶对激光远场光斑进行采集、分析、处理,得到激光器关键性能参数束散角的实测值。测量结果表明:采用该方法可获得较高的检测精度,并对影响测量精度的因素进行了分析,该方法可为激光器束散角外场检测提供科学指导。     

双光楔可控扫描一维轨迹分析

根据几何光学和光的标量衍射理论,对双光楔的折射特性进行了数学分析.研究发现,以相反旋向相同转速旋转的双光楔对光的折射作用等效于一个折射角随2个光楔转角变化的单光楔.在此基础上,对通过双光楔的光束在像面上的衍射光场分布作了理论分析,得到了在夫琅禾费衍射下,光束经转动双光楔在像平面上的衍射光斑随时间变化的规律,从而为一维扫描的可控操作提供了理论指导.     

径向偏振光束经三角形点阵列板衍射的偏振奇点

根据夫琅禾费衍射积分公式推导出径向偏振光束通过三角形点阵列板(TMP)衍射后的传输表达式,通过理论计算模拟并进行实验验证,得到衍射场光强分布图,衍射场光强成周期性排列。并用复Stokes场来分析径向偏振光束衍射场偏振奇点的变化规律。结果表明,衍射场的光强分布随着三角形点阵列板N值的改变而改变,偏振奇点的数目随着三角形点阵列板的N值的增大而增多。另外,光束参数(波长和光束束宽)、传输距离和三角形点阵列板的参数(三角板边长)均对偏振奇点的位置产生影响。改变三角形点阵列板的N值,伴随有偏振奇点的产生和湮灭现象。     

白光的衍射分析与仿真

衍射是光学中极为常见的现象,依光源到狭缝的距离与缝屏距可分为夫琅禾费衍射与菲涅尔衍射。许多文献都有研究过相关问题,但较多是夫琅禾费衍射。文章从波动光学的菲涅尔原理出发,利用菲涅尔-基尔霍夫衍射积分定理,分别讨论了夫琅禾费衍射与菲涅尔衍射下单缝、矩孔与圆孔的衍射情况,并利用MATLAB对其进行了衍射图样的仿真。     

子波叠加算法实现方孔菲涅耳衍射的仿真

运用数值计算方法对方孔的菲涅耳衍射进行分析和仿真,基于菲涅耳衍射积分和子波的相干叠加法,设计了一种针对方孔菲涅耳衍射的数值算法,并给出了相应的MATLAB程序以及仿真结果．从数值分析结果可以直观而明确地看到,菲涅耳衍射场的光强分布完全由菲涅耳数决定．并对菲涅耳衍射过渡到夫琅禾费衍射时的菲涅耳数的取值进行了讨论．     

可用于四波横向剪切干涉波前检测的随机编码混合光栅设计

提出了一种可用于四波横向剪切干涉波前检测的随机编码混合光栅。由期望得到的四波前衍射频谱出发,根据夫琅禾费衍射原理并结合光通量约束的随机编码方法得到了由振幅编码光栅和棋盘式相位光栅构成的随机编码混合光栅,与改进的哈特曼模板(MHM)相比,其衍射场中只有四个级次,更好地实现了四波横向剪切干涉。分析确定了入射光束口径、光栅栅距以及观察距离等系统参数。分别给出了随机编码混合光栅和MHM的远场衍射光场分布及四波横向剪切干涉图,对比发现随机编码混合光栅的远场衍射光场中只有四个等光强的光斑存在,其四波横向剪切干涉图稳定,可以实现任意畸变的波前检测。     

传统法与规划求解法计算单缝缝宽对比分析

为研究夫琅禾费单缝衍射中单缝的缝宽,首先根据夫琅禾费单缝衍射暗纹产生的条件,推导出计算单缝缝宽的理论公式,根据公式,主要计算了实验中衍射中心条纹到各级暗纹间的距离。然后对测量单缝衍射光强分布的实验方法进行了详细阐述。最后根据实验数据,通过传统计算法和规划求解法分别求解出单缝缝宽。对比两种方法,利用规划求解法求解缝宽,准确度可以进一步提高。通过以上研究,不仅提高了缝宽的计算精度,而且对单缝缝宽的测量具有一定的指导意义。     

部分相干光光栅衍射新特性研究

基于Diriehlet边界条件下瑞利一索末菲衍射积分公式,文章推导出了部分相干光光栅衍射场中交叉谱密度的计算表达式,并以高斯一谢尔模型光束为例研究了部分相干光光栅衍射场中光强的空间分布。数值计算发现部分相干光光栅衍射场中存在极值光强的衍射角不随入射点位置改变而改变和衍射场中极大光强的中央有凹陷,且凹陷深度随光束束宽的减小而变大的新特性。最后利用严格电磁场理论比较研究了本文中的结果。     

矩形光栅局部结构误差对衍射效率的影响

为了提高高光谱遥感技术的分析精度, 利用标量衍射理论, 对矩形光栅局部结构误差的衍射效率进行了分析, 并计算了光栅局部周期和缝宽误差对衍射效率的影响。结果表明, 当加工误差使得光栅局部缝宽变大时, 会造成光栅各主极大(除零级)衍射光强变小, 这一误差对±1级处的衍射光强影响相对较小, 随着误差的增加, 越高的衍射级次其光强下降得越快; 而当加工误差使得光栅局部缝宽变小时, 会造成光栅各主极大(除零级)衍射光强变大, 同样, 当误差变大时, 相对±1级的衍射光受到的影响而言, 级次越高对应的主极大衍射光强增大得越快。该研究对于加工矩形光栅减小局部周期和缝宽误差控制提供了参考。     

Study of a displacement sensor based on transmission varied-line-space phase grating

A displacement sensor based on transmission varied-line-space （VLS） phase gratings is proposed. The relationship be-tween the properties of the sensor and the parameters of VLS is discussed. Compared with the displacement sensor manu- factured by the reflective VLS grating, this type of sensor contains a grating with simpler structure and high diffraction efficiency. It also has good stability with the change of temperature.     

双掺杂LiNbO3:Fe:Mn晶体局域光折变体全息光栅形成及衍射特性

将带输运模型与二维耦合波理论相结合,研究了双掺杂LiNbO3∶Fe∶Mn晶体中由两束有限宽度平面波干涉产生的局域光折变体全息的动力学机制及其衍射特性。采用三步法联立求解了双中心带输运物质波方程和二维耦合波方程。数值计算结果表明,局域光折变体全息光栅的空间电荷场在空间上呈不均匀分布。当光栅区域较小时空间电荷场较强,随着光栅区域的增大,空间电荷场急剧下降,并降低一个数量级。此外,在接近光束入射边界的区域,空间电荷场时空变化规律与一维无限大光折变体全息光栅的结果相似,随着光栅区域的扩大,边界效应对空间电荷场的影响越显著。研究还发现,局域光折变体全息光栅的衍射效率随光栅厚度的增加而增加。理论结果对于由局域光折变体全息光栅形成的光学器件与系统的设计和应用具有重要的参考意义。     

阶梯透射光栅衍射效率的研究

阐述了标量近似与Snell定律和Fresnel关系相结合的方法,并推导出阶梯透射光栅的衍射场强分布和衍射效率公式。以四阶梯透射光栅为例,详细分析计算了衍射效率及其影响因素。研究表明所得结果优于纯标量近似的结果。该方法避免了完全矢量波理论的麻烦,克服了标量近似的不足,特别适宜于研究周期大于4λ的光栅的衍射。对周期小于4λ的光栅,本方法的使用受到了限制。     

全息凹面光栅二阶圆场和平场成象特性

从全息凹面光栅几何成象理论出发，用简捷的解析方法研究固定入射狭缝全息凹面衍射光栅摄谱装架二阶圆场和平场成象特性。指出罗兰圆是唯一的二阶子午无离焦圆场摄谱装架和只存在的唯一的一簇二阶矢无象散平场摄谱装架。还指出仅当柱面或平面光栅时，才能形成二阶子午无离焦平场和弧矢无象散圆场谱面，进一步讨论获得既不离焦也无象散的圆场和平场装架的可能性。     

一维周期光栅的菲涅耳衍射研究及光栅常数的测试

基于标量衍射理论研究一维周期振幅型光栅在不同照明条件下的光波场分布,理论上获得了平面波和球面波照明条件下的菲涅耳衍射场的分布特征,并给出实验证明。根据研究结果,提出一种测量光栅常数的方法,并将该方法与用分光计测量的结果进行比较。通过实验证实了所提出方法的可行性。     

超短光纤光栅刻写及其切趾方法研究

常用的光纤光栅的栅区长度为厘米量级,影响了其在非均匀物理场测量的应用。将光栅的栅区长度压缩到百微米以下,可以解决非均匀场的测量和光谱变形的问题。本文通过设置狭缝光阑以及调节掩模板与光纤之间的距离,实现了光栅有效长度的大幅度缩短,刻写出长度分别为0.1 mm、0.2 mm、0.5 mm,3 dB带宽为7.9 nm、4.2 nm、2.1 nm,反射率为5%、10%、30%的超短光栅,通过调节掩模板与光纤的距离,实现了栅区长度为0.05 mm,3 dB带宽为14 nm的超短光纤光栅的刻写。本实验采用单缝衍射的方法来控制光束强度的分布,从而对光栅进行切趾,此方法可以实现边模抑制比大于30 dB、长度为0.5 mm的光栅刻写。     

光栅衍射条纹主极大强度研究

针对光栅衍射条纹强度分布的主极大强度进行研究，理论计算结果：主极大强度不是受一个单缝衍射强度调制，而是受缝数为N的光栅的N个单缝衍射强度调制。理论计算与计算机模拟结果完全一致。     

亚波长双周期光栅电磁理论发展与现状

通过对光栅电磁理论发展历史的回顾,概述了一维衍射光栅电磁理论的发展历程与现状。通过一维光栅与双周期衍射光栅的结构参数的对比与实例的研究,指出双周期衍射光栅在应用上比一维衍射光栅有更加优越的性能;同时通过两种光栅编程仿真效果也表明：双周期衍射光栅理论的发展还不成熟,不能像一维光栅理论那样,作为研究光栅特性及器件设计的理想...     

成像狭缝对热红外高光谱成像仪接收能量的影响

由于热红外高光谱成像仪的狭缝宽度与成像波长在同一量级,光在其内部传播时能量发生损失而不能全部被探测器像元接收,因此基于几何光学的计算像元能量的方法已不再适用。为了探究能量损失情况,采用时域有限差分方法计算了热红外高光谱成像仪中光聚焦入射狭缝前表面时狭缝后光强的分布,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论得到了远场光强分布,从而分析了不同狭缝宽度、狭缝厚度时能量的损失情况,并搭建了实验装置进行验证。结果表明,随着狭缝宽度增加,能量损失逐步减小,且能量主要是由于狭缝后方光波衍射导致能量不能全部进入后级成像镜头而损失,在狭缝内部损失的能量很少。当狭缝宽度为几十微米量级时,狭缝厚度对能量损失影响不大。