相位片衍射的边界波理论分析

本文根据边界波衍射理论分析了圆孔及相位片的衍射现象,得出其轴上光强的解析表达式,并对高斯光束经相位片射后的轴上光强进行了数值计算和讨论。得到在一定条件的轴上最大衍射光光强可达入射光强的９倍。     

基于衍射计算的激光束变换应用研究

通过建立等效近似光学系统,研究了激光加工用的抛物面反射聚焦系统的光学变换特征,并根据标量衍射理论,导出任意给定入射光束在通过光学系统后不同空间平面上光束的强度分布,并对实际检测的高功率高阶混合多模激光束通过聚焦系统后的光强分布做了详细的计算。结果表明,衍射计算的结果与实验相吻合。     

高斯光束经圆波片后的衍射

模拟腔外式新光束激光器并基于线性衍射理论得到经各种圆波片衍射后,其光轴上的光强分布。发现加带位相差的圆波片衍射后,轴上光强可在很宽的范围内得到加强,但其无穷远处的发散角将增大。     

导航卫星激光后向反射器研究

鉴于设计Galileo导航卫星上激光后向反射器的需要,采用理论计算和实验验证的方法对角反射器的光行差补偿设计和远场衍射光强分布进行了研究.对不同直角偏差、是否镀反射膜的角反射器远场衍射光强分布给出了计算和试验结果.研究结果表明:理论计算与实验结果是完全一致的;对类似Galileo卫星的角反射器设计采用光行差角补偿是必要...     

非螺旋型相位片对高斯光束的调制效应

利用矢量衍射理论分析了高斯光束通过非螺旋型相位片调制,经过透镜聚焦后的焦点区域光强分布.数值模拟结果表明:通过调节相位片的相位变化率,可以方便地调节焦点区域光强分布,因此可通过调节相位片的相位变化来控制和改变焦点区域光强分布,这种技术方法可应用于光钳系统中控制搬运微小颗粒.     

调制因子对拉曼 纳斯声光衍射的影响

通过建立拉曼-纳斯衍射模型,运用数值模拟法,获得了拉曼-纳斯声光衍射的各级光强分布规律.表 明调制因子对拉曼-纳斯衍射现象的产生有重大作用,且随着调制因子的增加,各衍射级的光强相对系数变化明显,且各级衍射光强变得匀滑.同时进行了相应的实验测试,实验结果与理论分析一致.     

异形孔径光阑成像系统像方空间光强分布计算

基于异形孔径光阑的成像系统像方光强分布计算对显微系统自动对焦、景深扩展等成像技术领域发展有极其重要的理论价值，而传统的菲涅耳衍射光强分布计算公式仅适用于轴对称孔径光阑，且在焦平面处光强分布的问题。利用标量衍射理论，通过结合频谱变换与正交分离，推导出适用于异形孔径形状、任意离焦量的像方空间光场强度分布数理关系式；并利用离散傅里叶变换原理，获得了基于异形孔径光阑的光学成像系统像方空间光强分布的数值计算表达式。在圆形孔径光阑、焦平面处，对获得的表达式与传统计算公式进行了对比计算与分析，两组计算结果完全一致。针对半圆形孔径光阑，在相同的系统参数下，在离焦量分别为0,4,8μm三个像方位置处，数理模型理论计算的结果与实验测试结果基本一致。从而证明所推导数理模型的准确性，其可适用于任意形状的孔径光阑。     

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。     

全息波导显示中输出扩展光栅的衍射效率分布分析

对于全息波导显示系统,为获得连续的输出光瞳而引入的半透半反膜,会在波导中形成阶跃形光强分布,与阶跃形强度分布相匹配的输出光栅衍射效率须为阶跃形分布,这样才能获得均匀的衍射输出强度。为保证衍射角带宽内所有光线均有较佳的输出强度均匀性,提出了一种连续递增的衍射效率分布光栅模型。建立了基于对阶跃形衍射效率分布的分段加权平均和二次曲线拟合的优化计算模型,计算得到了衍射效率分布曲线,并由衍射效率分布曲线计算得到衍射角带宽内不同视场光束的输出光强分布。结果表明,输出光强位置均匀性最小为52.4%,出瞳内角度均匀性达到84.9%。随着分束膜层数的增加,波导阶跃形光强差将会减小,可获得更好的输出强度均匀性。     

位相型单缝衍射因子的实验研究

对二元光学元件单元结构的衍射因子进行了实验研究。用微电子技术制作了位相台阶数分别为 2、3、4、8等几种结构的单元 ,对其衍射光强分布进行实验测量 ,用光电池将光信号转换为电信号 ,由 x-y记录仪测试出其光强分布曲线 ,实验结果与理论分析一致。     

体全息光栅偏移布拉格角读出时衍射角的测定

体全息光栅的读出偏离布拉格条件时,衍射光方向的确定是体光栅耦合波理论中的一个重要问题.前人(例如Kogelnik和Heaton)对此有两种不同的假设,基于这两种假设算出的衍射光方向有一定差别.我们设计实验,较精确地测量了透射式和反射式光栅在不同写入条件下衍射光方向随读出光角度变化的规律.实验结果表明,衍射光的方向并不是简单地符合某种假设,而是与两写入光的角度和光栅的倾斜度有很大关系.特别是对反射式全息图,光栅矢量的倾斜角越大,衍射光方向越接近于Kogelnik的假设.反之,衍射光方向越接近于Heaton等人的假设.     

Atmospheric thermal lens induced by high-power CO2 laserbeams in laser materials processing

The atmospheric thermal lens induced by high-power CO₂ laser beams in laser materials processing and its influence on beam propagation and focus are studied in this paper. It is found in experiments that the atmospheric thermal lens is generated when the air in the beam propagation path is stationary. But it can be eliminated by blowing air with a certain pressure into the beam's guidance system. Also, the behavior of the beam's propagation under the case of the thermal lens deviates from Gaussian theory. This deviation is calculated by the linear and nonlinear models of the atmospheric thermal lens under the conditions of a large beam diameter and high power intensity. In addition, the influence of the thermal lens on the beam's focus size and position is also discussed in this paper     

部分相干光光栅衍射新特性研究

基于Diriehlet边界条件下瑞利一索末菲衍射积分公式,文章推导出了部分相干光光栅衍射场中交叉谱密度的计算表达式,并以高斯一谢尔模型光束为例研究了部分相干光光栅衍射场中光强的空间分布。数值计算发现部分相干光光栅衍射场中存在极值光强的衍射角不随入射点位置改变而改变和衍射场中极大光强的中央有凹陷,且凹陷深度随光束束宽的减小而变大的新特性。最后利用严格电磁场理论比较研究了本文中的结果。     

双光束扫描法测量灵敏度的研究

本文研究了用双光束扫描法测量材料非线性折射率过程中,泵浦光束与探测光束的共焦参数的相对大小以及两光束束腰相对位置对测量灵敏度的影响。     

高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性

基于横截面上精确表述的光强和精确的衍射场公式 ,对高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性进行了研究。结果表明 ,高斯衍射光束的轴上光强特性取决于初始高斯半宽度w0 和波长级圆孔的孔径R。对于w0 /R≥ 1的高斯衍射光束 ,轴上光强存在的极值个数和出现的位置仅由比值m=2R/λ决定 ,最大的轴上光强均出现在N =R2 / (λz) =1的地方 ;至于轴上光强极值的峰和谷明显与否 ,取决于w0 /R的比值 ,比值越大 ,轴上光强极值的峰和谷就越明显。当w0 /R的比值足够大时 ,就趋向于平面波入射时的情形。而对于w0 /R<1的这一类高斯衍射光束 ,轴上光强存在特定的演化规律 :随着初始高斯半宽度的减小 ,轴上光强极值个数逐步减少直至全部消失。     

湍流大气中激光束经卡塞格伦天线后的传输

将卡塞格伦天线系统等效为一个环形光阑和括束器的组合,通过将环形光阑展开为复高斯函数的叠加,并利用广义的惠更斯-菲涅尔积分公式得到了准直的光束经卡塞格伦天线系统后衍射场的强度解析表达式。研究了湍流大气中光束经卡塞格伦天线衍射的传输特性及光强分布随折射率结构常数和天线遮挡比的影响。该研究工作将对大气激光通信中的端机性能的评估具有一定的意义。     

A new method for dynamical HOLZ calculations

An exact scheme for dynamical HOLZ calculations has been developed with a matrix formula based on the modified Bethe's theory and current flow without the small angle approximation. The HOLZ intensity must be calculated with the current flow for electron beams. For a quantitative intensity calculation at large illumination, not only the current flow in diffracted beams from an exit surface but also the current flow in a primary beam plays an important role.     

超声吸收引起的声光偏转器指向偏差研究

分别在不考虑晶体超声吸收及考虑超声吸收和超声功率角分布的情况下,建立了声光互作用方程。运用空间傅里叶变换方法推导出衍射光场与入射光场在空频域下的传递函数。仿真结果表明,超声吸收使得衍射光光强峰值位置偏离光束中心,光强不再呈高斯分布,会引起卫星光通信发射端的指向偏差。通过研究超声功率和频率与衍射光光强分布的关系发现,超声功率选取某一数值时可以消除峰值位置偏差,将此功率值定义为最优超声功率Popt。求出声光偏转器整个工作频带内的Popt并进行多项式拟合,得到了最优超声功率与超声频率的关系。按照该多项式关系同步调节超声频率与功率可以补偿超声吸收引起的指向偏差。     

毫米波光栅谱仪分辨率的研究

对具有一定入射角的波束经球面镜聚焦后焦点区域场的分布进行理论计算与实验测试,结果表明:在毫米波光栅谱仪(25～100GHz)中大球面镜聚焦系统明显限制了频谱分辨率.增大光栅对波束的衍射角是减小和消除这一限制的有效方法.