径向偏振光束的聚焦整形及应用研究

针对径向偏振光束进行聚焦整形的问题,通过调整入射光束的参数、透镜的数值孔径以及衍射光学元件的结构,对调控光束聚焦场的强度分布进行了理论分析,提出了一种利用衍射光学元件对径向偏振光束进行聚焦整形的方法。结合实际应用的需求,设计了2种衍射光学元件,实现了超小光斑及长焦深和光链结构的聚焦场分布。数值模拟结果证实了设计的合理性。     

半导体激光器光束准直系统设计

为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题，对高斯光束远场性能进行了分析，得出不能采用常规的倒置望远镜方法实现半导体激光器光束准直的结论．针对一种5mW半导体激光器。提出使用组合透镜的方法使其实现光束准直．运用光学设计的PW方法，使用ODP2光学设计软件，设计了两组三片式组合透镜构成的光束准直系统，经过象差检验，准直效果好．     

双折射棱镜干涉光谱仪分光特性研究

分析了空间干涉光谱仪对空间分光特性的要求，即两干涉光束的光程差应该是某空间变量的线性函数，同时为了提高仪器的分辨率，最大光程差应该有尽可能大的值。为了得到满足上述条件的光学元件，对双折射棱镜中光波的传播特性进行了分析。并在不同的棱镜切割角条件下，当入射光束取不同入射点和不同入射角时，所形成的两光之间的光程差进行了计算机模拟，给出了相应的函数曲线。模拟结果表明在切割角不太大的条件下，光程差与入射点和入射角的关系具有较好的线性，只要相关的元件参数和空间变量选取的合适，也可以得到较大的最大光程差。     

偏心高斯光束的强度分布

根据Collins公式得到了离轴高斯光束通过光学系统后的变换关系，分析了变换后光束强度分布的特点，结果表明变换后的光束为偏心高斯光束，进而导出了偏心高斯光束在垂直于传输方向上强度分布的近似表达式．最后以薄透镜系统为例，数值计算了该方向上的强度分布；以及不同位置处，偏心高斯光束与高斯光束强度分布的偏离程度，表明束腰平面上强度分布为高斯分布，随着考察面到束腰平面距离的增大，此偏离程度迅速变大．     

大功率Slab CO_2激光器光束质量的测量

为了充分了解SlabCO2激光器的光束质量,采用LASERSCOPEUFF100光束光斑质量检测仪对SlabCO2激光器的光束质量进行了全面的测量研究.从激光束通过飞行光学导光系统(flyingoptits)前后的光束质量测量、聚焦后光斑的质量测量以及焦点漂移4个方面全面考察了SlabCO2激光器的光束质量.测量结果表明:SlabCO2激光器的光束质量因子M2约为1.1,光束横截面的强度分布接近基模高斯分布;激光束经过长距离的导光系统传输后仍能保持光束横截面的强度分布,采用焦距为190.5mm的聚焦镜,聚焦光斑的半径约83μm;在工作范围内(x:0-3m)的焦点漂移量约为1mm.     

磁光盘存贮中偏振信息的检测

磁光盘存贮以磁光克尔效应力基础，为有效地检测出读出光束中包含的偏振信息，用琼斯矢量分析方法，讨论了读取光束偏振态对磁光信号的影响，光学系统中双折射，振幅、位相特性与偏振态的关系。给出了光系统的优化设计，采用高偏振性能光学元件，优化其光学参数，引入相位补偿，消除双折射，相移的影响，保证读光束高线偏振性，增大了读光束尔旋转角，提高了系统的信噪比。     

用衍射法测量会聚光束的曲率半径

描述一种用狭缝、细丝和不透明圆盘等物体衍射的傅里叶频谱精确测量会聚光束曲率半径的原理和方法,并介绍了其在近代光学和光学测量中的应用。实验表明,这种方法对像差不灵敏,具有测量精度高,仪器调整简便,适用范围大等优点。     

ZrO2纳米微粒红外振动特征

测定了单斜ＺｒＯ２纳米材料在各种粒度下的付里叶变换红外光声光谱发现随粒度的减小，大部分的谱线位置蓝移，而有些谱线的位置红移，同时在不同频段，有的强度增强，有的强度减弱甚至消失。研究了量子尺寸效应和介电限城效应对其光学特征的影响，对观察到的物理现象进行了物理机制探讨。     

单球面透镜产生线光束的理论分析与计算

基于几何光学定律和菲涅耳公式，建立了单块球面透镜生产线光束的数学模型，给出了光束出射角、橡距、像散、光强分布的计算公式，通过计算机仿真计算，得出了一些有益的结论。指出了大入射角产生的大像散是单球面透镜产生线光束的原因，子午面内光束各点的反射和透射系数不等。是它使入射的细高斯光束趋于均匀化的原因。理论与实验结果吻合。     

实现圆环光束的光学系统的研究

圆环光束与普通光束相比有着独特的性质,它的产生和应用是光学研究中的一个重要课题,本文主要研究内容是利用几何光学法实现圆环光束,通过比较几种方案,提出一种实现圆环光束的新方法。     

光束穿越搅拌槽圆形壁面时对LDA中控制体和测点的影响

本文利用空间几何及光学原理,分析和计算了利用激光多谱勒测速仪(LDA)测速时,光束穿越圆形壁面对控制体和测点位置带来的影响,并定性给出了LDA对诸如圆形搅拌槽之类流场测试时的一些有关参数,为测点定位和数据分析提供了依据。     

单模高斯光束在自聚焦光纤中的传播分析

根据高斯光束在均匀介质中的传播特点，用几何光学方法阐述也自聚光纤的原理，分析了一束单模高斯光束在自聚光纤中的传播行为，说明这种中心折射率大，四周逐渐减小光纤具有自聚焦能力。     

光学谐振腔中光束的完备态与自再现波型

本文用光学传输矩阵理论给出了光学谐振腔中光束的本征态与完备态,分析给出了在菲涅耳数 N_F 足够大时光腔光束的特征与完备描述.讨论了在各种光学谐振腔中的自再现波型。从理论上给出了描述光腔基模特性的统一处理方法。     

双折射棱镜干涉光谱仪分光特性研究

分析了空间干涉光谱仪对空间分光特性的要求,即两干涉光束的光程差应该是某空间变量的线性函数,同时为了提高仪器的分辨率,最大光程差应该有尽可能大的值。为了得到满足上述条件的光学元件,对双折射棱镜中光波的传播特性进行了分析。并在不同的棱镜切割角条件下,当入射光束取不同入射点和不同入射角时,所形成的两光之间的光程差进行了计算机模拟,给出了相应的函数曲线。模拟结果表明在切割角不太大的条件下,光程差与入射点和入射角的关系具有较好的线性,只要相关的元件参数和空间变量选取的合适,也可以得到较大的最大光程差。     

单色光束通过平行光栅对的研究

利用平面波角谱理论和光栅一级衍射方程，导出了单色光束通过平行光栅对的传输方程，同时引入了角谱传输的轴向有效距离公式。针对超高斯光束入射进行了数值模拟，结果表明了光栅对对光束具有纵横非对称性作用。     

新的谱随机有限元方法在随机结构中的应用

研究了随机结构的静力、自由振动以及稳定问题的递推求解方法，显式地给出了基于随机场谱表示的有限元求解的近似表达。和已有的谱随机有限元方法相比，推导更加简洁实用，计算规模大幅缩减。当随机场出现较大随机涨落时，从理论上保证了计算结果的收敛性。     

导弹侧窗中的光传输效应

采用有限元分析与光学设计相结合的方法,构建光束在光学头罩热窗口中传输的数学模型,研究光学头罩气动热环境下光学传输理论和计算方法.通过光学追迹程序,分析了折射率分布不均匀的窗口对目标成像光束的影响.研究结果表明针对形变情况下折射率不均匀分布的窗口中光线追迹程序可行.所得结果可用于后续成像系统的研究.     

高速扫描摄影中光学偏转加速技术研究（英文）

分析并设计了一种新型的光学偏转加速装置,可以对入射光束偏转角度进行倍数放大.该装置利用曲面反射原理,当入射光束发生很小的原始偏转时,其反射光束随之发生偏转且其偏转角度被放大.可通过调节曲面反射镜的曲率来实现微小光学偏转角度放大1~2个数量级.该种技术主要用于非管扫描相机,比如转镜相机、电光晶体偏转相机及其他光学扫描器件,无机械装置,更适合小角度的电光偏转以及古斯-汉欣位移等光学偏转加速.     

准直器插入损耗分析

降低准直器的插入损耗是生产准直器的难点，本文在几何光学和高斯光束传输理论的基础上，利用矩阵光学原理和高斯光束耦合理论对准直器的原理和损耗进行计算和分析，提出一种用自聚焦透镜与球面透镜进行匹配的方法，并通过实验证明该方法能有效降低准直器的插入损耗，在生产过程中将逐渐采用这种方法进行装配，以提高生产效率．     

大功率激光三维制造技术

北京工业大学研发的“大功率激光三维制造技术”通过了专家鉴定。专家认为，该项研究成果达到了国际领先水平。该成果包括： 　　1.在国际上首次提出基于附加相移的大功率 CO2混合模激光光束传输与聚焦理论，可计算大功率 CO2激光光束横截面能量分布的变化、光束的光学参数、焦点偏移等参数，并可根据激光光束质量参数确定三维激光加工的范围，为大功率激光三维加工飞行光学系统的应用条件提供了理论根据。 　　2.在国际上首次建立了将激光光束参数、激光聚焦参数、材料参数、加工工艺参数综合的大功率激光三维焊接和切割数量模型，形成了…