衍射花样及其近似描述

导出了描述夫琅和费衍射的正确公式,讨论了菲涅耳衍射和夫琅和费衍射的物理意义、两者间的逻辑关系,以及倾斜因子ｋ（θ）对衍射花样的影响。指出一些傅里叶光学文献中的“菲涅耳衍射公式”和“夫琅和费衍射公式”均只能在观察距离ｚ不太小也不太大的近轴范围内近似成立,ｚ越大成立的角范围越小,当ｚ趋向于∞时,成立的角范围趋向于零。     

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．     

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．     

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.     

菲涅耳衍射的计算机模拟研究

光的衍射现象研究,不仅具有重要的理论意义,而且在光学仪器研制和成像分析等方面均有重要价值。文章研究了菲涅耳衍射的计算机模拟问题,先从标量衍射的菲涅耳-基尔荷夫积分入手,导出菲涅耳衍射(积分)的数学公式,并从物理上解释了其意义。然后再对该公式进行变换,得出所需要的菲涅耳积分C(x)和S(x),尝试用菲涅耳积分的简化公式来进行数值计算,并利用Visual Basic 6.0编程绘制其函数图像。再之,进一步研究单缝菲涅耳衍射的计算,利用上面的研究做基础,采用VisualBasic6.0编程绘制单缝衍射的光强分布图和位图,并将此计算机模拟方法同传统的用科纽曲线研究衍射的方法做了对比,得出本文的方法更为简捷和精准。     

多矩孔菲涅耳衍射的数值模拟

本文由衍射积分公式出发,利用数值模拟方法对多矩孔的菲涅耳衍射进行分析,基于菲涅耳衍射积分法,提出了一种针对多矩孔菲涅耳衍射的数值算法,同时给出了相应的Matlab程序以及仿真结果。从数值分析结果可以看出,该研究结果对于实验验证和计算较为复杂的多矩孔菲涅耳衍射现象具有重要的理论参考意义。     

接近式光刻的计算机模拟研究

在接近式光刻中，衬底上的光强分布主要是受掩模与衬底问的间隙引起的衍射影响。一般的模拟分析中，都是利用菲涅尔近似模型进行分析。根据光的标量衍射理论，分析了菲涅尔近似模拟的误差起源，并对菲涅耳近似模型进行了修正，得到了更加准确的类菲涅耳近似模型，对这两种模型的模拟结果进行了比较。结果表明，即使在比较接近掩模表面或非傍轴条件下，类菲涅尔近似模型也能够得到比较精确的模拟结果。     

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     

菲涅耳透镜的衍射特性及误差分析

对均匀平面波、高斯光束和超高斯光束入射下菲涅耳透镜的衍射场在轴上和焦平面上的光强特性进行了研究，比较了它们之间的不同之处；分析了高斯、超高斯光束的束腰半径、位相误差和阶数对衍射场的影响。研究发现均匀平面波入射时，无论是轴上光强分布还是焦平面上的光强分布，都具有类似sinc函数的特征；而高斯／超高斯光束入射时，轴上的光强分布曲线相对较为平坦；高斯／超高斯光束入射时，随着超高斯光束的阶数增加或着束腰半径减小菲涅耳透镜的聚焦能力呈降低趋势；位相误差将使衍射场出现了多焦现象，这些焦点处的光强随着位相误差的增大而呈现增大的趋势，且正误差比负误差带来的影响更大。     

部分相干环形光束经透镜聚焦的焦移和焦开关

为了从理论上对部分相干环形光束被透镜聚焦后轴上点的光强分布以及焦移和焦开关现象进行研究,采用惠更斯-菲涅耳衍射积分方法进行了理论分析,取得了轴上点光强分布及焦移、焦开关现象的相关数据。结果表明,焦移量不仅依赖于环形光束外半径的菲涅耳数,还依赖于入射部分相干光的空间相干度和中心拦截比。菲涅耳数越大,焦移量越小;部分相干光的空间相干度越高,焦移量越小。菲涅耳数一定时,环形光束的中心拦截比越大,焦移越大。对于某一固定的空间相干度,随着菲涅耳数的降低会出现焦开关现象。这些结果对研究部分相干环形光束的聚焦性质是有帮助的。     

矩孔菲涅尔衍射的光强分布

根据菲涅尔-基尔霍夫衍射积分得出矩孔菲涅尔衍射的光强分布表达式,对该表达式作了数值计算,分析了矩孔尺寸对衍射光强分布的重要影响。当光源的孔面投影位于矩孔中心且矩孔尺寸很小时光强分布具有夫朗和费衍射的特征;随着矩孔尺寸增大,在离几何照明区与阴影区边界距离相等的阴影区域内相邻光强峰值与谷值的比值越小,几何照明区出现的光强峰值越多。当光源的孔面投影不在矩孔中心时光强分布的对称性不复存在。最后计算分析了多矩孔菲涅尔衍射的光强分布。     

基于菲涅尔衍射的圆孔直径测量

本文提出一种新的圆孔直径测量的方法。平行光照射下,圆孔直径和菲涅尔衍射光强分布中峰值轮廓直径存在一定的关系,根据该关系可以实现圆孔直径的测量。仿真和实验数据证明,该方法对于直径5~10 mm的圆孔可以达到亚微米级的测量精度。     

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。     

也谈夫朗和费衍射近似

分析信息光学和物理光学中夫朗和费衍射的差别 ,指出在研究单个物体的夫朗和费衍射二者的一致性 ,根据普适的夫朗和费衍射的定义 ,导出夫朗和费衍射的近似条件。讨论各种情况下该近似条件所体现出来的含义 ,实际测量中考虑残差时 ,被测物和衍射角的大小与测量准确度有关系 ,同时还得出 ,菲涅尔近似的衍射角受限 ,随着衍射距离的增大 ,观察屏中心区的菲涅尔衍射近似逐渐变为外环的夫朗和费衍射近似 ,当用物 -像法测微物体时 ,除满足傍轴近似等条件外 ,还需满足夫朗和费近似的衍射角条件     

分数傅里叶变换与菲涅耳衍射的等效性

用波前相因子判断法,分析了分数傅里叶变换频变分布与球面波照明物体的自由空间菲涅耳衍射光场分布的等效性,给出了分数傅里叶变换与菲涅耳衍射相互转化的约束条件。结果表明：分数傅里叶变换是适应于菲涅耳衍射的数学工具。计算机模拟实验证明了结论的可靠与可行。     

小尺寸波纹光阑的实验研究

报道了在光路中使用小尺寸波纹光阑代替圆孔光阑的研究结果。应用菲涅耳衍射光强分布理论以及光上光强分布理论对波纹光阑在一定条件下的作用范围进行了分析。用CCD成像系统对实验结果进行记录。结表明实际与理论能较好地吻合。从光路的实际使用效果看，对比圆孔光阑，应用波纹光阑在其作用范围内实现了对光束衍射调制的抑制和填充冈子的提高。     

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.     

菲涅耳衍射的逆运算研究

衍射光场的相位逆运算是有意义并且困难的工作.本文基于菲涅耳衍射计算公式,给出了实现衍射逆运算的方法.并用数字全息理论与技术,结合衍射计算和相位解包裹算法,研究了圆孔衍射在菲涅耳衍射区的光场重构.继而完成了用衍射逆运算来计算衍射孔光场分布的计算机模拟和实验测算工作,结果证明两者是吻合的.