利用Zernike法进行激光小尺度畸变波前的重构

提出利用阵列菲涅耳波带片作为波前分割传感，采用Zernike模式法进行高功率系统激光束小尺度相位畸变波前重构方法。通过数值模拟讨论了畸变波前的纹波尺寸因子、畸变波前的幅度大小对波前探测重构的精度影响，并得到小尺度畸变波前重构的Zernike的优化价数。     

激光选择聚焦的响应增强型光电探测器

介绍了一种利用激光选择聚焦的结构来增强光电探测器的光电响应的方法。通过采用工作在传输模式的振幅型菲涅耳波带片,获得了较高的激光收集效率,同时也较好地抑制了背景光。当激光入射时,集成了菲涅耳波带片的InGaAs/InP p-i-n 光电探测器和InGaAs/InP 雪崩光电二极管的响应分别增强了36 倍和4 倍,而当模拟自然光的卤钨灯照射时,集成了菲涅耳波带片的两类光电探测器的响应均被抑制了30%。集成了菲涅耳波带片的探测器显现出对激光信号的较强吸收,对模拟自然光的卤钨灯光源的明显抑制。     

光控菲涅耳波带片扫描天线

描述了基于光生等离子体效应的瞬态毫米波菲涅耳波带片扫描天线的工作原理.模拟计算了高阻硅片在不同激光光强照射下对毫米波的透射率,设计了毫米波在以不同偏离角入射时菲涅耳波带片的结构.分析了激光照射硅片形成不同焦距的波带片时天线的增益性质.实验验证了94 GHz波段天线,测试结果与模拟计算结果吻合得较好.     

阵列位相环匀光器

基于衍射光学中的角谱理论,针对一种分布为同心3环、相位为0.9π,0和0.9π的结构进行深入分析,提出一种10×10的3环2值位相环阵列结构,并与二元光学中的10×10的菲涅尔波带片阵列结构进行比较,应用MATLAB软件仿真632.8nm激光器的高斯光通过二者后的效果。结果表明,阵列3环2值位相环对高斯光的匀光效果要明显优于阵列菲涅尔波带片,该阵列可以对激光束在远场的衍射光场进行修正,能较大地改善高斯光的匀光效果,在光均匀性要求较高的场合具有广泛的应用前景。     

畸变光束远场光强叠加特性研究

在远场将阵列激光的光强进行叠加是获取高功率激光输出的一种有效方法,由于激光在传输过程中会产生波前相位畸变,进而导致远场光强分布不匀滑。基于惠更斯-菲涅耳原理,建立了多束具有随机相位畸变的二维矩形阵列高斯光束非相干合成模型。模拟了光强合成过程远场焦斑的质量变化,计算了远场焦斑RMS和PSD与合成光束数量之间的关系。结果表明:光束非相干合成不仅能够有效提高激光的输出功率,还可以使畸变光束合成后的焦斑分布更加匀滑,提高光束的质量。     

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.     

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。     

用于宽调谐太赫兹探测的菲涅耳相位匹配和频特性分析

论述了用于宽调谐太赫兹(THz)探测的菲涅耳准相位匹配技术方法的原理,讨论了共振及非共振菲涅耳相位匹配的条件,重点研究了Goos Hanchen延迟对菲涅耳准相位匹配的影响,还讨论了和频过程中有效非线性系数、光波在晶体内全反射角θ的允许宽度及GaAs晶体对互作用三波的吸收,提出了利用角度调谐在菲涅耳相位匹配GaAs晶体中实现宽调谐THz探测的实验设计方案。     

多层介质型太赫兹菲涅尔天线研究

基于菲涅尔波带片透镜的设计原理,设计了三款多层介质结构的菲涅尔波带片天线.该天线采用高增益的波纹喇叭天线提供馈电,工作频段为太赫兹通信第一大气窗口320～380GHz,回波损耗低于-15 dB,增益大于25 dBi.研究了菲涅尔波带片天线的周期数和子区数对天线性能的影响,结果表明随着周期和子区数的增加,增益也会不断的提高,而当波带片直径和喇叭口径面积相比拟时,电磁波损耗较大,并且谐振频率在太赫兹大气窗口内右移.     

一种新型自适应天线的空间谱估计性能分析

利用菲涅尔区相位修正聚焦结构和馈源阵列构成一种新型的多波束自适应天线。本文深入分析了基于该天线的阵列输出特性，与基于均匀线形阵的空间谱估计技术比较的基础上，揭示了其良好的去相关性能。最后应用极大似然估计算法实现了相干信号源在大角度入射的情形下，菲涅尔平板天线对来波方向的有效估计，从而避免了应用MUSIC算法进行来波方向估计时所遇到的观察区域的限制问题。仿真计算的结果表明菲涅尔平板天线良好的空间谱估计性能。     

基于阵列激光导星的自适应光学波前探测数值仿真

为克服当前波前探测技术存在的固有问题,提出了一种基于阵列激光导星（Laser Guide Star,LGS）的自适应光学系统。该系统可以有效消除聚焦非等晕效应的影响从而提高系统的波前探测精度,由此大幅度增大激光导星自适应光学系统的大气湍流探测范围,从而降低自适应光学系统对导星亮度的要求。阐释了该系统的闭环工作过程,并依据其工作过程建立仿真模型,数值仿真了该系统基于阵列激光导星的波前探测过程。最后对重构波前精度进行评估,分析了仿真存在的误差。数值仿真结果显示:该系统的波前重构精度较好,校正残差为11%,初步验证了利用阵列激光导星进行波前探测的可行性。     

基于线性双向脉动阵列的自适应光学波前复原

针对自适应光学系统，提出了一种基于线性双向流水脉动阵列的快速波前复原方法。该方法结合直接斜率波前复原算法和线性双向脉动阵列工作特点，通过对复原矩阵进行PCT数据变换和引入资源共享，提高了阵列的单元利用率，减少了资源占用且保证了计算的实时性，同时具有阵列结构简单规整、模块性强、可扩展性好等优点。最后在FPGA上实现了61单元48子孔径自适应光学系统的波前复原，验证了方法的可行性。     

On-die diffractive alignment structures for packaging of microlens arrays with 2-D optoelectronic device arrays

A novel technique for aligning a microlens array to an electrically packaged optoelectronic device array is presented: reflective Fresnel zone plates (FZP's) are fabricated on the device die to provide registration spots during alignment. A proof-of-concept experiment in which an MSM array was aligned to a microlens array with an accuracy of better than 9 microns is described.     

A Comparison of the Focusing Properties of a Fresnel Zone Plate With a Doubly-Hyperbolic Lens for Application in a Free-Space, Focused-Beam Measurement System

A Fresnel zone plate is designed to perform the function of a doubly-hyperbolic lens. The focusing characteristics of the zone plate and the lens are compared using both measured data and body-of-revolution finite-difference time-domain simulations. The results from this comparison are used to evaluate the use of zone plates as focusing elements in a free-space, focused-beam measurement system. A set of two zone plates is used to perform measurements of the material properties of a dielectric sheet, and the results are compared to the results from a standard system which uses two doubly-hyperbolic lenses.      

径向剪切干涉波前重建算法和不同倍数下重建精度的研究

提出一种新的基于循环式径向剪切干涉术的波前重建算法 ,以此模拟计算了不同放大倍数下波前的还原结果与还原精度 ,得出不同放大倍数下采用本算法都能还原出原始波前且还原精度相差不大的结论。同时在基于伽利略望远系统的循环式径向剪切干涉仪上测量了激光系统输出中存在台阶结构的畸变波前 ,得出了与此基本一致的结论。     

应用于环形激光束的低阶哈特曼波前传感器设计

针对高能化学激光器出光过程中存在着大比例、大PV值低阶像差这一现象,设计了专用于前5项Zernike像差检测的低阶哈特曼波前传感器。该传感器的透镜部分采用呈环形分布的6单元微透镜阵列与凸透镜组合的方法,且均用CaF₂材料制作。该方法不仅可以同时用于可见光和红外光的低阶像差测量,还具有成本低、光路结构简单、探测范围大等优点,适用于环形激光束的大PV值低阶像差检测。之后还搭建了测试光路系统,测试结果表明,该低阶哈特曼波前传感器的波面测量PV值量程为±8λ （λ=3.39 μm）,测量精度优于λ/10 （λ=3.39 μm）。     

基于泰伯-莫尔条纹的激光波前曲率半径测量

为了精确测量激光波前曲率半径,提出了基于泰伯-莫尔条纹技术的波前曲率半径测量方法,建立了激光波前曲率半径测量理论分析模型。对波前曲率半径与莫尔条纹倾角的关系、系统测量不确定度进行了分析,完成了激光波前曲率半径测量系统的设计,构建了测量系统,并对口径为200mm的激光发射系统的出射波前曲率半径进行了测量。结果表明,测量结果为498m时,测量重复性为0.2%,根据测量结果推算光束束腰位置与实际位置相对偏差为0.4%;并根据500m~3000m的测量结果对激光发射系统中出射波前曲率半径、物镜焦距、目镜位置等参量进行了校准,校准完成后与理论值的最大偏差为2%。该方法能够实现大口径激光发射系统出射波前曲率半径的高精度测量。