菲涅耳衍射变换及其在二元光学设计中的应用

导出菲涅耳衍射的逆运算表达式，定义菲涅耳衍射变换，并基于二元光学设计的Gerch-berg—Saxton(GS)算法，将菲涅耳衍射变换用于二元光学元件的设计，给出对产品表面作激光标记的光学元件的设计实例．     

菲涅耳衍射与夫琅和费衍射相互转化研究

就菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的相互转化条件和实验方案进行了分析 ,在夫琅和费衍射的 5种装置中 ,如果把它们的远场条件、物象关系、焦面关系加以破坏 ,则夫琅和费衍射随即转变成菲涅耳衍射 ;就远场接受装置的夫琅和费衍射转变成菲涅耳衍射的实验现象进行讨论 ,并用实验方法进行验证 .     

利用相位光栅的衍射检测啁啾飞秒激光脉冲

分析了一种0ˉπ相位光栅在啁啾飞秒激光脉冲照射下的菲涅耳衍射.通过选择相位光栅的结构,可以使衍射光的±1级分量最大.提取±1级衍射分量,并通过两反射镜将这束光在远处干涉.当飞秒激光脉冲的宽度一定时干涉条纹的强度与飞秒激光脉冲的啁啾系数有关.通过检测干涉条纹的强度,可以间接测量飞秒激光脉冲的啁啾系数.     

光衍射光强分布理论计算及数值实验分析

从惠更斯-菲涅耳原理出发,通过理论计算得到单缝衍射光强的分布公式,利用Fortran软件编程及Origin6．0Professional软件画图模拟实现了光强在接收屏上的分布,讨论了缝宽、光波波长以及屏与缝之间的距离对衍射结果的影响．该数值分析结果与实验室实测结果一致,从而验证了单缝衍射光强分布公式的正确性．     

对工科物理教材中光栅方程问题的讨论

利用光振幅矢量对光栅方程进行了分析。解释了为什么当某种波长单色光垂直入射光栅时，若光栅相邻两缝对应点在某方向的衍射光满足干涉加强条件必导致光栅在该方向的衍射光也是干涉加强的。     

Cantor集合光栅的衍射场

为了研究Cantor集合光栅的衍射场,首先根据惠更斯-菲涅耳原理及位移-相移定理对Cantor集合光栅的衍射场进行研究,得出Cantor集合光栅的衍射在像面上的振幅分布公式和光强分布公式。然后利用MATLAB的可视化得出Cantor集合光栅在像面上的衍射图样及衍射规律。这对深入研究分形光学有重要意义。     

光学演示实验的Monte—Carlo模拟

为了克服光学实验对实验条件要求比较苛刻的缺点，加深对光学内容的理解，根据惠更斯和菲涅耳原理计算出光向空间某方向传播的几率，采用Monte-Carlo方法，对劈尖，牛顿环的干涉，单缝，圆孔和光栅的衍射以及偏振光的检偏过程进行了计算机模拟，每一种实验在主频为500MHz的计算机上用时4s左右，结果与实物实验相一致，计算机模拟光学演示实验方便，快捷，便于调整实验参数，观测不同的实验结果。     

光衍射的一种全新演示

利用计算机对单缝菲涅耳衍射和圆孔夫琅和费衍射进行了数学模拟，阐明了所采用数学模型的理论依据。论述了所采用的计算方法，并设计了相应的程序结构，给出了一系列模拟的实验结果，最后与实际情况做了比较，进行了相应的讨论。     

数字全息再现中的积分核近似问题研究

对数字全息再现中的菲涅耳近似核hFz和Fresnel-Kirchhoff衍射积核hz进行了理论分析。得出了在满足菲涅耳近似条件下,这两种积分核再现具有等同性,同时hFz核再现具有缩短计算时间的优点,并给出了利用hFz积分核数字再现的实验结果。而在数字全息显微术中,hz核再现可以得到高的分辨率,并进行了数值模拟。     

光栅衍射演示实验中异常现象的分析

根据光栅衍射次波的迭加原理 ,分析光栅衍射演示实验中缺级现象时隐时现的原因 ,并得出结论 :要想消出实验中的异常现象 ,就必须使光栅既直观又精密 ,即 :使光栅在直观的前提下 ,每条刻痕宽度相等 ,且保证光栅常数与缝宽的比值为一整数     

准互补屏衍射在细丝直径测量中的误差研究

本文根据Ｂａｂｉｎｅｔ原理，将单缝作为细丝的准互补屏，用Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ单缝衍射来讨论细丝直径及微小尺寸的测量，并讨论衍射角的大小对系统误差的影响，采用近似处理方法导出比较准确的测量公式，对测量的正确度问题也进行了深入的分析，指出要获得正确的测量结果除了要有Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ的近似条件外，最大衍射角也必须在一定范围内。并且还讨论了瑞利散射理论和准互补屏衍射之间的差异及引起的误差情况。     

复宗量菲涅耳积分的数值计算

在一致性绕射系数的计算等方面，菲涅耳积分尤其是复宗量菲涅耳积分的数值计算问题非常突出。本文给出的计算复宗量菲涅耳积分的小宗量级数展开和大宗量渐进展开表达式使得整个复平面的菲涅耳积分计算误差小于１０－ ６，并进一步找到了小宗量与大宗量的衔接部分。这种方法具有运算速度快，占用内存少的优点     

透射式位相光栅矢量衍射特性的实验研究

实验研究了透射式全息位相光栅的矢量衍射特性,实验结果表明当光栅常数接近或小于入射波长时,等光强的P、S偏振光入射,其各级衍射光强明显不同.经分析得知这种偏振依赖是由两方面的因素引起：玻璃基底的影响和光栅本身的矢量衍射特性所致.用时域有限差分方法（FDTD）模拟了光与位相光栅的相互作用,结果表明光栅本身的偏振依赖是由矢量衍射中P、S偏振光在光栅中形成的相对位相延迟不同引起的.     

光学演示实验的Monte-Carlo模拟

为了克服光学实验对实验条件要求比较苛刻的缺点 ,加深对光学内容的理解 ,根据惠更斯和菲涅耳原理计算出光向空间某方向传播的几率 ,采用Monte Carlo方法 ,对劈尖、牛顿环的干涉 ,单缝、圆孔和光栅的衍射以及偏振光的检偏过程进行了计算机模拟。每一种实验在主频为5 0 0MHz的计算机上用时 4s左右 ,结果与实物实验相一致。计算机模拟光学演示实验方便、快捷 ,便于调整实验参数 ,观测不同的实验结果     

各向异性介质中用几何绕射理论进行衍射快速计算及其应用

一、引言迄今用于计算各向异性介质中衍射效应的二个重要方法是抛物线各向异性和菲涅尔近似技术以及波的角谱理论,前者只对波速可很好用抛物线和传播距离足够远使菲涅尔条件得到满足的情形有用,后者对于非抛物线各向异性的普遍情况,是一个精确的方法但须大量的计算时间。本文介绍任意各向异性介质中衍射计算的另一种方法。此法是由J.B.Keller建     

半导体激光器的衍射准直透镜的优化设计

针对国内外现有半导体激光器准直器件的缺点,提出了一种用于半导体激光器准直的相位型二元菲涅耳衍射透镜的优化方法。该方法在现有衍射透镜加工设备分辨率条件下,可提高衍射透镜的衍射效率,增大衍射透镜的数值孔径。     

关于微波布拉格衍射实验中(110)晶面衍射极大值测量的探讨

从理论上对微波模拟晶体(其晶格常数为a=4.0 cm)的布拉格衍射实验进行分析讨论,推导出在测量(100)晶面衍射极大值的同时能够测量出(110)晶面衍射极大值时微波波长与衍射级数需要满足的条件。从而得出用三厘米微波进行布拉格衍射实验时,不能在测量(100)晶面衍射极大值的同时测量出(110)晶面衍射极大值的结论。本文还给出了测量(110)晶面衍射极大值的实验方法,并且通过该实验验证了上述结论。     

反射、折射光的偏振及相位的讨论

本文利用菲涅耳公式讨论了光在透明介质界面反射、折射的偏振和相位.着重分析了透明介质上下表面反射时的附加相差的条件.     

光学参量振荡器衍射损耗对输出场的影响

损耗对量子态的压缩和纠缠特性有重要影响。当光学参量振荡器微型化时,衍射损耗可能会降低光场的压缩度。针对菲涅尔数较小的平凹谐振腔,将菲涅尔—基尔霍夫衍射积分方程变量分离,利用Fox-Li数值迭代法分析平凹腔的镜面场分布和损耗特性。结果表明迭代法得到的自再现模不同于ABCD矩阵法得到的高斯模,但是二者相差不大;当镜片尺寸继续减小时,会使得镜面不再是等相位面,镜面上的位相呈高斯分布,因此会影响光学参量振荡器输出场的压缩度和关联度。     

数字全息图再现的有关参数选取

数字全息的再现过程是以数字的形式在计算机中完成的,对全息图有关参数的选取影响着数字全息再现像的结果。基于菲涅耳衍射理论和数字全息再现的原理,通过编程进行仿真实验,深入探讨了再现光波长、全息图像素元大小和再现距离等3个主要参数对再现像的影响。仿真实验结果表明,只要这些参数的取值处在合适的范围内,即可得到满足一定要求的清晰再现像。