衍射的基尔霍夫传递函数及瑞利—索末菲传递函数

由于菲涅耳衍射积分可以简单地表为卷积的形式，可以利用快速傅里叶变换（FFT）计算。通常认为，只有在菲涅耳衍射区，衍射的FFT计算才是可能的。事实上，基尔霍尔夫公式及瑞利-索末菲公式也可以表为卷积形式，可以用FFT对衍射问题作较准确地计算。本文将导出衍射计算的基尔霍夫公式及瑞利-索末菲公式的卷积形式及对应的传递函数，给出用FFT计算基尔霍夫公式及瑞利-索末菲公式的实例，讨论FFT的取样问题，并与实验测量进行比较。     

数字离轴无透镜傅里叶变换全息重建方法研究

为了提高再现像质量,对数字全息常见算法进行了比较研究.根据全息理论和线性系统理论,研究了利用菲涅耳近似法和基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法数值重建离轴无透镜傅里叶变换全息的方法,并做了计算机模拟.结果表明,在记录距离很短的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换在不同的记录距离性质不同,由瑞利-索末菲衍射积分利用卷积方法得到的再现像质不理想;对于离轴无透镜傅里叶变换全息显微来说,菲涅耳近似重建方法优于卷积方法.     

角谱法的等价形式与近似公式

运用坐标变换非常简明地证明了平面波角谱衍射理论与第一类瑞利-索末菲衍射积分的等价性，并由角谱表示直接导出衍射的近似公式-菲涅耳-基尔霍夫衍射、菲涅耳衍射、夫琅和费衍射．     

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...     

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     

色散对液晶菲涅耳透镜衍射效率的影响研究

首先研究了液晶菲涅耳透镜和传统菲涅耳透镜的区别,并给出液晶菲涅耳透镜衍射效率的计算公式。接着,研究了液晶材料的色散和入射波长偏离量化波长对衍射效率的影响。经过计算分析并通过相应的实验发现,当量化波长为470nm时,在400nm和700nm处衍射效率分别下降了9.0%和27.5%,说明波长偏离对液晶菲涅耳透镜的衍射效率影响较大;当量化波长为510nm时,波长偏离在400nm和700nm处产生的衍射效率下降大致相当,约为20.0%;当在400nm和700nm处液晶的折射率变化量Δn基本相等时,液晶色散造成的衍射效率降低都约为8.0%。结果表明,和波长偏离相比,液晶色散对衍射效率的影响相对较小,且液晶菲涅耳透镜的量化波长应在470～510nm区间选取。实验测量了色散对液晶菲聂耳透镜衍射效率的影响,测量结果和理论计算结果非常接近,说明分析结论有效。     

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。     

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.     

计算机源生全息菲涅耳透镜及其在微光学互连中的应用

本文简要叙述了菲涅耳源生全息透镜成象的原理，以及制造工艺，并研制了四位相台阶０．４×１０ｍｍ＾２大小的菲涅耳微镜列阵。最后提出了用离轴衍射的菲涅耳透镜实验现自由空间互连的两种方式，并讨论了其在微光学互连中的应用前景。     

双曲余弦高斯光束的聚焦特性

使用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分推导出双曲余弦高斯光束通过透镜聚焦的解析传输公式,从所得公式出发研究了聚焦光强随偏心参数的变化,讨论了光束的偏心参数和菲涅耳数对焦移的影响.研究得出偏心参数取恰当数值时光束达到最佳聚焦效果.     

宽带消色差平面透镜的设计与参量分析

大尺寸、大数值孔径、宽波段的消色差平面透镜设计是成像技术的一个瓶颈性问题，也是近年来超构透镜研究领域的一个重要挑战，主要原因是透镜的各个参量之间存在内禀的制约关系。文中结合消色差透镜的群时延理论及透镜的相位分布，通过理论分析给出各参量之间的半定量制约关系。同时，分别通过拓扑优化和直接二值搜索的方法，设计了不同参量下的消色差超构透镜和多阶衍射透镜，发现在保持效率80%左右的前提下，透镜尺寸增加了一倍，数值孔径或波段宽度减少了一半，而透镜厚度则随尺寸成线性增长。该结果表明，这两类平面透镜具有相同的內禀参数依赖关系，即透镜尺寸与数值孔径和波段宽度呈现反相关、与透镜厚度呈现正相关的关系，这与理论预测基本一致。     

高斯光束单丝衍射光强分布理论分析和实验

本文用基尔霍夫衍射理论推导出高斯光束单丝衍射的光强分布公式,通过计算机处理得到其数值解和它的远场条件,这些结论与实验结果一致.     

环型激光束空间传输的数值模拟

基于Maxwell方程组的经舆理论,对于腔的菲涅耳数不满足远远大于1的条件时的光束传播问题,利用衍射积分方程理论进行求解．根据菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程建立数值模型,采用matlab数值模拟的方法,对环型激光束传输方向的近场及远场强度的空间分布进行了分析．     

平面波圆环光阑衍射的边界衍射波理论

根据Maggi-Rub inowic边界衍射波理论和亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理,给出了平面波圆环边界衍射波积分公式.圆孔、圆屏衍射以及轴上光场分布可作为其特例得到.分析了衍射场的轴上光强分布特点.数值计算比较表明,使用文中所给公式与直接用基尔霍夫衍射积分公式作数值计算的结果完全一致,而在近场使用瑞利衍射积分与文中结果有较大差异.     

自然辐射的绕射分析以及成像模拟

利用几何绕射理论分析了自然辐射的绕射,得出了绕射亮温的计算公式,以墙角为例对自然环境的绕射进行计算,结果表明,除了处于太阳的入射角度和反射角度以外,其他情况下的绕射亮温非常微弱可以忽略.在不计绕射的情况下利用射线追踪法来进行自然场景微波辐射的成像模拟,分析了成像模拟过程中的各种关键因素,并利用真实场景进行了仿真验证.     

高斯光束经含失调透镜的猫眼系统反射特性研究

为了分析猫眼光学系统中透镜失调对高斯光束反射特性的影响,将分划板的光瞳函数展为有限项复高斯函数之和,并利用适用于失调光学系统的广义衍射公式,求解了高斯光束经含失调透镜的猫眼光学系统的反射光场近似解析式,针对给定猫眼光学系统定量分析了透镜失调量对反射光束场分布的影响.结果表明,透镜的角位移比横位移对反射光束传输特性的影响...     

红外场景产生器折射/衍射准直光学系统设计

在红外成像制导仿真系统中，场景产生器是一个非常关键的部分。利用二元光学技术，设计了一种应用于8~14 μm波段红外场景产生器的准直光学系统，视场角为±4°，光瞳直径为100 mm。借助于二元光学器件的独特性质，系统在仅使用两片锗透镜的情况下得到了接近衍射极限的光学质量。     

An analytic method for designing passband flattened DWDM demultiplexers using spatial phase modulation

An analytic method of spatial phase modulation based on Fourier analysis is introduced for the design of a planar waveguide demultiplexer with a flat-top spectral response. An analytic formula for an etched diffraction grating demultiplexer is derived using the scalar diffraction theory. The spatial phase modulation is realized by slightly adjusting each grating facet's position according to the analytic formula to obtain a spectral response with a flat top and sharp transitions as well as a good dispersion characteristic. The analytic formula is characterized by two parameters: a transverse shift distance and a profile exponent for the phase modulation. A linear relation between the passband width and the transverse shift distance is given, and an optimal figure of merit of the spectral response is obtained by choosing an appropriate profile exponent. A numerical example of a typical SiO/sub 2/ etched diffraction grating demultiplexer is used to demonstrate the advantages of this method.     

二元光学元件制作误差的振幅矢量分析法

本文用振幅矢量法分析二元光学元件的制作误差对衍射效率的影响,以四位相台阶光栅为例导出了衍射效率与对位误差、刻蚀深度误差的解析式并进行了讨论。整个处理方法对2n位相台阶的二元光学元件具有普遍意义。     

用闪耀光栅获得并聚焦偏振光

构造了用闪耀光栅分离并聚焦偏振光的模型，用傅里叶光学的方法详细推导出了衍射场强分布公式，分析计算了闪耀光栅对偏振光分离并聚焦的特性。优化设计了两个闪耀光栅。计算结果表明，选用不同的光栅参数，可以实现将o光和e光分离任意角度并聚焦。本文的方法扩展了闪耀光栅的应用范围，对实际制作偏振光分束器有一定的指导意义。