光场的时间相干性和空间相干性分析

研究了光场的时间相干性和空间相干性,提出了光源的谱线宽度与光场的时间相干性的关系,讨论了光源线度对光场相干性的影响。     

经典强度和振幅的空间分布对三态叠加多模光场N次方Y压缩的影响

构造了由多模相干态、多模复共轭相干态和它的相反态线性叠加所组成的三态叠加多模叠加态光场,本文分别以基模圆高斯激光束、厄米-圆高斯激光束、拉盖尔-圆高斯激光束、基模椭圆高斯激光束和厄米-椭圆高斯激光束为例,通过大量的数值计算并借助计算机绘图,利用多模压缩态理论,详细研究了激光场经典强度和经典振幅等在空间呈现的圆高斯分布和椭圆高斯分布特征对三态叠加多模叠加态光场的广义非线性等幂次N次方Y压缩的影响。     

光子晶体光纤产生超连续谱的相干性研究

研究光子晶体光纤中超连续谱的时间相干性和空间相干性.采用时间分辨率为飞秒级的迈克尔逊干涉仪,通过在零点附近改变两光路的延迟,对超连续谱的复时间相干度曲线进行测量,得到超连续谱的相干长度为3.71μm.采用同样系统对飞秒泵浦源的复时间相干度曲线进行测量,计算得到其相干长度为62.24μm.通过计算光程差为零点处的互相干度得到超连续谱的空间相干度为0.77,表明光纤小的发光面积使其空间相干性较好.利用准直透镜和分光棱镜将光纤输出的光束进行分光,得到超连续谱中几种不同颜色的输出光谱及对应的脉冲序列,其脉冲序列与泵浦激光有相同的重复频率.     

光的时空相干性

分别讨论了光的时间相干性和光的空间相干性。推导出了时间相干性和光的单色性之间的关系,以及光源线度的极限值,最后从部分相干理论的角度对时空相干性进行了统一的分析与探讨。     

光纤莫尔干涉轮廓测量方法

为了探寻微小物体非接触形貌测量的有效途径,采用多光纤干涉所形成的光场,提出了三光纤反射莫尔干涉轮廓测量方法.利用3根高双折射光纤,构成了光纤莫尔干涉光场生成器,给出了计算机仿真结果.实验上,讨论了莫尔光场生成器的设计和制作方法,实现了方形格子和六角形周期格子的光场分布.给出了光纤莫尔干涉测量系统的结构和组成,以半球形物体轮廓测量为例,展示了如何应用光纤莫尔干涉技术实现微小物体形貌的测量.开拓了光纤莫尔测量新方法.     

干涉仪激光三维成像的照明光场特性分析

分析了用于干涉仪成像的照明相干光场的特性。通过对平面波与平面波之间、球面波与球面波之间以及平面波与球面波之间形成的干涉场的描述和对其回波信号分析,得出了平面波与球面波之间形成的干涉场适用于干涉仪成像的照明光场的结论     

激光告警接收机中多模光纤天线出射激光空间相干性研究

傅里叶变换激光告警装置光学天线设计中,需要研究多模光纤出射光的空间相干性问题.在分析多模光纤中光场分布的基础上,建立了光纤作为二次光源的光源模型;运用经典的杨氏双缝实验和统计理论知识,分析了光纤出射光的空间相干性,推导出和空间相干性有密切关系的互强度;得出了多模光纤对输入激光空间相干性影响的数学表达式.结合实验论证了光纤芯径、数值孔径以及入射激光角度对传输激光空间相干性的影响.     

自由场中完全相干特性的研究

研究了电磁矢量理论框架下的空间-频率域中的统计相似,然后利用Cauchy-Schwarz不等式和相干偏振统一理论,在二维光场中根据WOLF提出的以及SETL提出的随机电磁场光谱相干度的定义,分别确定了两点处光场完全相干的充分必要条件,直观的说明了这两种定义之间的区别和联系,根据WOLF定义的随机电磁场的光谱相干度,两点处光场完全相干的充分必要条件是这两点处对应的随机光场满足一定的线性关系;根据SETL定义的随机电磁场的光谱相干度,两点处光场完全相干的充分必要条件就是这两点对应的随机光场任意两个分量之间均要满足一定的线性关系。     

基于相位梯度的干涉条纹图配准方法

利用单基线InSAR系统对同一地区进行重复观测,是获取多基线干涉数据的一种现实可行的途径.单基线InSAR系统单次航过形成的SAR图像对具有高相干性,利用传统的图像配准方法容易实现配准.然而,多次航过获得的SAR图像存在严重的时间去相干和基线去相干,配准难度很大.但是,多次航过形成的干涉相位图对应于同一数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),因此,多次航过产生的DEM中必然存在相干信息.基于此,提出了一种对干涉相位图的配准方法,此方法充分利用相位梯度信息,解决了单基线InSAR多航过数据处理中的干涉条纹图配准问题.计算机仿真结果验证了本方法能够有效地配准单基线InSAR系统多次航过所获得的干涉条纹图.     

激光干涉成像两相流粒径空间分布测量

为了实现两相流粒径空间分布的测量，研究了激光干涉成像测量技术．激光干涉成像测量技术利用片状脉冲激光束照射粒子场，用数码相机拍摄粒子的散射光干涉图像，并从粒子干涉图像中获取粒子空间位置和粒径分布信息．利用激光粒度仪验证激光干涉成像测量技术的粒径测量精度．实验证明，该技术有较高的测量精度．对水喷雾场的不同片状区域进行测量，从而获得两相流的空间粒径分布．结果显示，所测喷雾场平均粒径由中心区域向边缘区域逐渐变小，大粒子基本集中在中心区域，小粒子基本集中在边缘区域．该方法为研究两相流流场特性提供了一种有效的测量手段．     

卫星相干光通信跟瞄误差对链路性能的影响

以星间相干激光通信链路的接收机相干效率为研究对象,分析了动态跟瞄误差对相干效率的影响,将相干效率引入到星间相干激光通信链路方程,推导了跟瞄误差波前失配条件下的相干光通信链路的误码率概率表达式,对卫星激光通信链路中跟瞄对准误差导致的相干效率下降、链路误码性能劣化情况进行了仿真计算。结果表明,由于跟瞄对准误差波前失配的影响,相干激光通信接收终端具有一个优化的接收孔径,在本仿真条件下,LEO-GEO星间链路动态跟瞄误差为0.5μrad时,优化接收孔径为0.5 m,链路可获得最佳误码性能。     

电磁场的空间相干性对均匀多波束影响研究

多波束反射面天线是无源毫米波成像系统接收前端,通过对均匀多波束抛物反射面天线的计算和分析,发现由于电磁场的空间相干性的存在,当馈源间距较小时多馈源抛物反射面天线得不到多个波束而是一个相干波束。电磁场的空间相干性影响到波束间的均匀性和成像质量,通过增加相邻馈源间距,电磁场的空间相干影响减小,独立波束开始出现,该结论能够指导多波束反射面天线的馈源阵排列。用FEKO软件对多馈源反射面天线的仿真结果可以证明结论的正确性。     

自适应零点形成技术抑制雷达相干干扰

在实际电磁环境中,当目标飞高度很低时,就会有相干干扰生,而且相干干扰往往落在主瓣内,本文提出了的将自适应理论与空间平滑相结合的自适应零点形成技术,对于相干干扰,特别是主瓣内的相干干扰有很好的抑制作用。     

具有轨道角动量的涡旋光束在非均匀大气湍流中的传输特性

基于拓展的惠更斯–菲涅尔原理、维格纳分布函数的二阶矩定义,研究涡旋光束（l=1）在非均匀大气湍流中的传输特性,推导出其 M2因子及光束扩展表达式,并进行数值模拟。结果表明,初始空间相干长度、束腰半径、光束波长、天顶角以及湍流内尺度对光束传输有较大影响。在一定范围内,减小相干长度、天顶角、束腰半径,增大波长或湍流内尺度,均能有效提高光束传输质量。相较于电磁–高斯谢尔模型阵列光束、部分相干空心光束,具有轨道角动量的涡旋光束受大气湍流的影响更小,更有利于信息的有效传递。在自由空间光通信（FSO）中,采用电磁高斯涡旋光束,具有更高的稳定性。     

激光束高斯特性对LDA测量精度的影响

本文通过理论推导,数值计算详细论述了激光束高斯特性对LDA(Laser Doppler Anemometer)测量精度的影响。首先从高斯光束的波动方程出发,推导出双光束激光多普勒测速仪相干区域的光学结构及随被测体一起运动的微粒所散射的光波函数。本文定量地论述了高斯光束的各因素对测量精度的影响;给出了测量误差表达式,经过各种情况下的理论计算值的对比和分析,得出了两束腰分别在测量区两侧,等距离时,干涉条纹空间频率梯度引起测量误差最小的结论。     

层析测量聚合物材料内部连续变化的离面变形场

结合时域相位解卷绕和相位对照谱域光学相干层析技术,提出了一种层析测量聚合物材料内部连续变化离面变形场的方法.该方法通过实时拍摄参考面与被测样件之间的干涉条纹,利用时域相位解卷绕方法复原出真实相位,解调出离面变形场的连续变化过程.该方法的特点在于测量速度快、灵敏度高、抗噪能力强,可以实现连续变化下的变形场层析测量.文中搭建了一套测量深度为6 mm, 深度分辨率为15 μm的实验系统,通过测量硅胶薄膜材料在固化过程和热变形过程的离面变形场,验证了该方法的可靠性.结果表明,这种高精度层析测量方法特别适用于聚合物材料变形场的动态力学特性研究.     

一类部分相干光束的焦移特性研究

基于部分相干光的传输方程,研究了光强为高斯分布、空间相干度函数为零阶贝塞尔函数的部分相干光束聚焦的焦移现象.研究结果表明,部分相干光束的焦移不仅依赖菲涅耳数,且依赖光束的相干长度.菲涅耳数越小,焦移量越大;部分相干涡旋光束的相干长度越小,焦移量越大.     

激光干涉光斑图像恢复方法研究

应用CCD测量激光参数时,干涉噪声会降低测量数据的精度,影响激光参数的准确性。为解决此问题,提出一种激光干涉光斑图像恢复方法：根据光斑空间分布特性,分析图像梯度信息,利用梯度信息将图像划分为若干区域,在各区域中重新分配高斯曲率与高阶微分的权重系数,建立高斯曲率与高阶微分融合去噪模型,去除干涉噪声恢复光斑图像。实验结果表明：该方法能够自适应地、快速地恢复干涉光斑图像,减小束宽测量误差35.6%,提高激光参数测量精度。