离焦光学镜头的猫眼效应反射光干涉特性研究

将离焦光学镜头猫眼效应反射光视为球面波形式,利用Collins公式以及将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法,推导了其与参考入射光的干涉场分布公式。通过数值计算分析了离焦量对干涉场分布及条纹级数的影响规律,并进行了实验验证。结果表明,镜头离焦是其猫眼效应反射光与入射光发生干涉并产生条纹的必要条件;离焦量增大,干涉圆环逐渐向内移动,条纹级数逐渐增大;近场条件下,几何光程差函数可以正确描述干涉条纹级数与离焦量的关系。     

牛顿环条纹宽度与可见度的研究

为了更深刻地认知牛顿环条纹,推导了牛顿环条纹的宽度公式;分析了当折射率N增加时相邻两级亮、暗条纹的距离都会减小的原因;研究了同一波长对应的同一级亮、暗条纹的宽度的差异;论证了明、暗条纹的宽度都会随级数k增加而减小的规律;比较了用钠光灯测量平凸透镜的曲率半径R时两种处理双波长问题的方法;讨论了钠光灯双波长对条纹可见度的影响;最后指出了牛顿环条纹可见度最小时对应的级数k是平凸透镜曲率半径R的函数。     

非对称含左手材料平面波导的传输特性

由Maxwell方程组讨论三层非对称含左手材料平面波导，推导了衬底和覆盖层为左手材料而薄膜为右手材料的平面波导TE模的色散关系；通过求单位宽度TE模所承载的功率，得到了含左手材料平面波导的等效厚度；引入右手材料平面波导的相关方程、曲线并和含左手材料平面波导的方程进行对比分析，发现了非对称3层含左手材料平面波导的一些奇异特性。     

参量对暗孤子在非线性左手材料中演化色散起始值影响分析

对于一个耦合非线性Schr?dinger方程组的暗孤子解在非线性左手材料中传播,参量对该暗孤子的演化具有重要意义。通过采用分步傅立叶方法(SSFM),本文对暗孤子在非线性左手介质中演化进行了数值仿真,对参量对暗孤子演化稳定性的影响进行了讨论。仿真结果表明,小参量在区间[3.3,2.2]上可导致从开始引起暗孤子的色散到暗孤子完全色散无法传播的演化现象,对暗孤子在非线性左手材料中的演化影响明显。进一步分析表明,小参量与色散起始坐标T之间呈现出非线性关系。本文有助于人们进一步开展非线性左手材料在高性能孤子通信中应用的研究。     

有损耗左手材料电波传播特性的FDTD分析

为研究电磁波在有损耗左手材料中的传播特性,采用时域有限差分（FDTD）法和色散媒质的Drude模型,推导出基于Drude模型的左手材料二维FDTD迭代方程。一维数值仿真结果验证了平面电磁波在穿过有耗左手材料时,其相速度大小与光速相同,方向与传播方向相反,且随着损耗因子的增大,左手材料内的电场强度幅值亦相应减小。此外,还利用多循环m-n-m脉冲作为激励源,对左手材料平板具有的完美透镜现象进行了二维数值仿真验证。结果表明,有耗平板左手材料具有明显的聚焦效果,在特定条件下能实现完美成像。     

左手材料空心平板波导的表面模

详细研究了衬底或者覆盖层是左手材料两种情况下,空心平板波导中的表面模.引入归一化频率、归一化传播常数和非对称量等参数,得到用归一化参数表示的色散关系.用解析法计算了色散曲线,结果表明,材料参数对左手材料空心平板波导色散特性的影响很大.有的情况下只有表面TE1模存在,有的情况下只有表面TE0模存在,而有的情况下表面TE0模和表面TE1模都存在.分别讨论了TE表面模和TM表面模.     

左手材料介质平板波导的表面模

引入归一化频率、归一化传播常数和非对称量等参数,研究了衬底是左手材料的介质平板波导中的表面模,得到用归一化参数表示的色散关系.用解析法计算了色散曲线,结果表明,材料参数对左手材料平板波导色散特性的影响很大.有的情况下只有TE1表面模存在,而有的情况下TE0表面模和TE1表面模都存在.有时TE1表面模与零阶振荡模圆滑连接,形成一个完整的曲线,有时会出现双重简并现象.分别讨论了TE表面模和TM表面模.     

棱镜色散成像光谱仪光谱辐射采集特性

棱镜色散成像光谱仪对景物光谱的采样不是等间隔的.为了研究非线性色散对成像光谱仪采集景物辐射能量的影响,首先推导出相应的计算表达式,据此,在可见近红外光谱范围内(VNIR)分析了以单棱镜或复合棱镜为色散元件时成像光谱仪辐射能量采集特性.结果表明:与等间隔光谱采样相比,对于采用单棱镜作为色散元件的成像光谱仪而言,探测器像元采集到的景物辐射能量在光谱范围的短波(0.4～0.6 μm)部分较低,在中长波(0.6～1.0μm)部分较高;对于采用复合棱镜作为色散元件的成像光谱仪而言,探测器像元采集到的景物辐射能量在整个光谱范围都比较均衡;随着光谱采样通道数的增加,大气的弱吸收特征越来越明显地表现出来.     

基于左手材料波导的慢光产生

通常右手材料中实现慢光的方法包括改变材料色散和波导结构色散,而左手材料的提出除了可以利用上述方法外还为慢光技术的实现提供了全新的方法,并具有室温固体条件下易实现的优点。分析了利用左手材料实现慢光的两种机理,并介绍了当前利用含有左手材料的波导结构实现慢光的研究进展和成果,最后对左手材料在慢光领域的应用做了总结。     

双曲正弦平方高斯光束通过左手平板材料的传输特性

在傍轴近似条件下,基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,推导了双曲正弦平方高斯光束在自由空间、左手平板材料中及通过左手平板材料后的三维光强传输公式,并进行数值计算和分析,探究了双曲正弦平方高斯光束通过左手平板材料的传输特性。研究表明,左手材料对双曲正弦平方高斯光束轴上光强和横向光强分布规律的影响是使光强呈对称分布;材料的负折射率会影响光束轴上光强极大值的位置;轴上光强和横向光强均随传输距离和偏心参数的改变而变化,即双曲正弦平方高斯光束不能保持其传输不变性。实际应用中,可用改变偏心参数的方法在不同位置对光束进行整形。     

凹形弯曲液面的边界反射及应用

发现了凹形弯曲液面上边界反射光场的带状亮场扩张效应.当平行激光束垂直入射到两平行平板之间润湿效应引起的凹形弯曲液面上时,边界反射产生特殊反射图样,图样的中间为带状亮场,两侧为暗场,亮场中有清晰的带状衍射条纹,并且亮场宽度随入射光束宽度的增加而迅速地变大.分析了反射图样中带状亮场宽度与入射光束宽度的解析关系,进而精确地描述凹形弯曲液面的斜率和上升高度,建立了一种描述凹形弯曲液面特性的新方法.     

基于远场干涉测量棱镜内气泡直径

为了测量固态透明物质中气泡直径,采用远场干涉的方法测量玻璃棱镜中气泡直径。平行激光束照射到棱镜中的气泡时,在远场将产生圆环状干涉条纹,利用气泡远场干涉模型进行理论分析,并用分光仪对三棱镜外干涉条纹进行测量,取得一组关于干涉条纹角位置的数据,由折射定律换算为棱镜内干涉条纹角位置,进而使用计算软件MATH-EMATICA计算出气泡直径。结果表明,测量相对差为0.2%,所测气泡直径的方向应为入射激光束的方向,对气泡在载物台上方的位置要求不严格;对测量方法进行适当改变,亦可测量其它形状透明介质内的气泡直径。这一测量结果对透明物质中气泡形状的研究是有帮助的。     

迈克尔逊干涉环自动计数装置设计

针对迈克尔逊干涉仪实验需要人工计数干涉环的问题,研制了一种干涉环自动计数装置.该装置运用光电传感和阈值比较的方法,采集干涉环,产生与明暗环纹相对应的电脉冲,由单片机计数并显示.为滤除电路噪声产生的干扰脉冲,在软件中使用了延时技术,提高了计数的准确性.实验结果表明:该装置计数精确,简单实用,可为此项实验提供方便.     

一种新型的圆偏振光分束器的设计及分析

对两种旋向相反却又各向同性的旋光晶体进行组合,可以获得一种新型的圆偏振光分束器。本文计算了波长为300nm-800nm的偏振光通过此类器件后产生的左右旋圆偏振光的分离角,并对其相关的性能进行了分析。计算结果表明:对于两块晶体所组成的器件,左右旋圆偏振光之间分离的最大角度超过0.2°。此类器件的特点是由各向同性的旋光晶体构成,光在其内部传输时,具有的圆偏振状态不会因传输方向而变,经过器件后的左右旋圆偏振光都是严格的圆偏振光。     

Left-handed and right-handed rotation double function circular polarizer

In order to gain circularly polarized light of left-handed and right-handed rotation by using a fixed device, a left-handed and right-handed rotation double function circular polarizer is designed with two λ/4 retarders and one polarizer, and its operating principle is analysed by matrix optical means. The result indicates that when the monochromatic light enters this circular polarizer in the positive direction and the negative direction,the emergent light should be circularly polarized light, of left-handed and right-handed rotation respectively. The testing system has been established to verify the above results.     

左手材料平面波导之间的耦合特性

从电磁场理论出发,求得芯层是右手材料,包层是左手材料的两个平面波导之间耦合系数的一般公式,引入归一化频率,归一化传播常数,作出耦合系数随归一化频率变化的曲线.进一步讨论了两个平面波导之间的距离和芯层折射率改变对该曲线的影响,从而得出含左手材料平面波导之间的耦合特性.     

准平行光干涉的激光干扰方案与实验研究

提出一种利用准平行光干涉进行激光干扰的方案。在干涉理论分析的基础上,利用He-Ne激光实验得到2路、3路、4路的多光束准平行光干涉图像与干涉强度极大值,并仿真得出准平行光干涉图像和干涉光强分布。实验和仿真表明:准平行光干涉的图样的形状取决于光束的方向角。在某些方向角时,干涉视场的中央可出现干涉亮纹或亮斑。干涉条纹或干涉光斑之间的间距由两两光束之间的夹角所确定。在不大于0.5 mrad范围内,两两光束间夹角的实验数据与仿真数据近似一致,并且干涉亮纹或亮斑的强度极大值接近理论最大值,即2束、3束、4束准平行光的干涉强度最大值分别是单束光强的4倍、8倍、15倍。给出干扰方案的效果评估以及干扰有效性的验证。     

基于CRLH-TL的直线天线阵性能分析与仿真

提出利用左手材料的相位超前特性作为相位补偿器,调整传输线相位分布,并与右手材料相结合构成左右手传输线,用于为直线天线阵馈电,实现不同的天线馈电条件,达到不同的天线辐射特性.分析了无耗级联左右手传输线模型的相位特性,建立了基于左右手传输线的直线天线阵模型,对天线阵方向特性进行了仿真.结果表明,文中设计的天线性能明显优于传统直线天线阵.     

左手媒质的阻抗边界条件

从Maxwell方程出发，研究了平面波入射到空气和左手媒质的分界面上时，界面附近的电磁场，并将电场和磁场的关系表示为阻抗边界条件表达式，然后与右手媒质的阻抗边界条件进行对比，指出其形式上的统一和计算公式的区别。在此基础上，对多层媒质引用传输线法进行分析，并采用其给出的多层媒质的反射系数计算公式，计算了多层媒质内包含左手媒质时的表面反射系数，并对多层媒质包含左手媒质和右手媒质的情形进行了对比，研究了其反射系数幅度和相位的异同。最后将边界条件应用到阻抗半平面的散射场的计算中，探讨了平面波入射到单面涂敷左手媒质的阻抗半平面上时的散射场，并对场的计算公式作了简单分析。     

Co-polar and cross-polar diffraction images in the focal plane of paraboloidal reflectors: A comparison between linear and circular polarization

Equations for the co-polar and cross-polar fields in the focal plane of paraboloidal reflectors when excited by a plane wave are derived for linear and circular polarization, it is shown that for linear polarization the co-polar diffraction image consists of an elliptically shaped bright region followed by dark and bright zones. On the other hand, the cross-polar image consists essentially of four bright spots separated by a dark cross. These theoretical findings were confirmed by measurements. With circular polarization the co-polar diffraction image comprises a bright central circle followed by dark and bright rings, whereas the cross-polar image consists of a dark central circle followed by bright and dark rings. It is also shown that the field distribution in the image space is affected to a great extent by the angular semiaperturepsi'. Graphs of the variation of the image characteristics withpsiare also given.