产生空心高斯光束的改进型菲涅耳波带片

空心高斯光束是一种不携带轨道角动量的空心光束,它的暗斑尺寸较小,函数公式简单,在原子引导、粒子操控、光通信等领域具有潜在应用价值。近年来,关于波带片的研究不断深入,通过使用等效光瞳函数理论,说明了波带片的焦平面复振幅分布函数正比于其等效光瞳函数的傅里叶-贝塞尔变换,可以通过此关系设计产生空心高斯光束的波带片。作为一个应用,分别计算了用来产生一阶、三阶、六阶空心高斯光束的波带片的等效光瞳函数,据此设计了这三个波带片的结构参数,并研究了改变波长和焦距对波带片结构参数和暗斑尺寸的影响。基于瑞利-索末菲衍射积分对这三个改进型菲涅耳波带片的焦平面光场进行仿真模拟,仿真结果与预期相符,验证了使用等效光瞳函数法设计波带片的可靠性和精确性。     

基于相位截断菲涅耳变换的彩色图像加密系统

针对相位截断的加密系统无法抵御信息泄露的问题,提出一种基于相位截断菲涅耳变换与随机振幅掩模的加密系统,以抵御信息泄露的问题。将图像分为3个独立的颜色通道,并加入随机幅度掩模通道,对4个通道分别进行菲涅耳衍射截断处理。通过级联处理过程提高了秘钥与密文之间的关联性并消除了信息泄露的风险。最终进行了仿真试验,结果证明,该算法对一般攻击具有较好的鲁棒性,同时解决了信息泄露的问题,优于已有的同类型算法。     

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。     

啁啾对基于交叉相位调制的脉冲压缩影响研究

研究了啁啾和离散效应对基于交叉相位调制的脉冲压缩影响。结果表明:离散效应会减小脉冲压缩比,而适当地对脉冲进行预啁啾可减小离散效应的影响,增大压缩比,提高压缩质量。     

同轴菲涅耳全息中提取相位的算法

同轴全息术得到的相位通常都有弯曲和畸变,且0级和±1级再现像相互重叠,使得以往在离轴全息中常用的相位补偿处理技术在同轴菲涅耳全息中效果不佳。为了解决该问题,采用一种仅需拍摄一幅同轴菲涅耳数字全息图,对该全息图做必要处理得到另一幅全息图,通过将两幅全息图的衍射再现光场相减消除相位弯曲,以及0级像和矩孔衍射对相位的影响,从而提取待求光场相位近似值的方法,进行了相应的理论推导和实验验证。结果表明,该算法相较以往使用的相位掩膜方法能够得到更好的结果。     

基于啁啾补偿技术的自相似脉冲压缩光纤设计

为了获得高功率优质的超短脉冲光源,利用色散渐增光纤产生的强线性啁啾对自相似脉冲进行了啁啾补偿光纤设计.首先利用色散补偿光纤得到了半峰全宽为52.6fs、峰值功率为684.5W的超短脉冲输出.在此基础上研究了色散渐增的补偿光纤设计,讨论了色散线性渐增光纤和色散指数渐增光纤对自相似脉冲的压缩影响.当色散渐增系数取1km-1...     

菲涅耳波导的波导色散特性分析

采用转移矩阵法对菲涅耳波导的波导色散特性进行了分析，讨论了波长、波导宽度和折射率差异参数对其波导色散的影响，并指出菲涅耳波导在色散补偿方面的应用。     

基于菲涅耳变换的盲信息隐藏技术

在研究双随机相位加密和数字水印技术的基础上,提出了一种新的基于菲涅耳变换 的盲信息隐藏方法。该方法将待隐藏水印信息经过透镜组微缩或放大成像后,利用随机相位 板进行随机相位加密,然后离轴记录其像全息图像,通过编码将其以适当强度嵌入到原始宿 主图像中,从而实现盲信息隐藏。理论分析和仿真实验表明：该方法对JPEG有损压缩、图像 剪切、噪声污染、图像旋转、中值滤波等具有一定的抵抗能力,且具有一定安全性 、鲁棒性和不可见性,对于提高传输信息的隐蔽性具有重要意义。     

子波叠加算法实现方孔菲涅耳衍射的仿真

运用数值计算方法对方孔的菲涅耳衍射进行分析和仿真,基于菲涅耳衍射积分和子波的相干叠加法,设计了一种针对方孔菲涅耳衍射的数值算法,并给出了相应的MATLAB程序以及仿真结果．从数值分析结果可以直观而明确地看到,菲涅耳衍射场的光强分布完全由菲涅耳数决定．并对菲涅耳衍射过渡到夫琅禾费衍射时的菲涅耳数的取值进行了讨论．     

色散对液晶菲涅耳透镜衍射效率的影响研究

首先研究了液晶菲涅耳透镜和传统菲涅耳透镜的区别,并给出液晶菲涅耳透镜衍射效率的计算公式。接着,研究了液晶材料的色散和入射波长偏离量化波长对衍射效率的影响。经过计算分析并通过相应的实验发现,当量化波长为470nm时,在400nm和700nm处衍射效率分别下降了9.0%和27.5%,说明波长偏离对液晶菲涅耳透镜的衍射效率影响较大;当量化波长为510nm时,波长偏离在400nm和700nm处产生的衍射效率下降大致相当,约为20.0%;当在400nm和700nm处液晶的折射率变化量Δn基本相等时,液晶色散造成的衍射效率降低都约为8.0%。结果表明,和波长偏离相比,液晶色散对衍射效率的影响相对较小,且液晶菲涅耳透镜的量化波长应在470～510nm区间选取。实验测量了色散对液晶菲聂耳透镜衍射效率的影响,测量结果和理论计算结果非常接近,说明分析结论有效。     

光纤中双脉冲传输的频率啁啾及脉冲压缩

对双脉冲在光纤中传输时所满足的非线性耦舍方程进行了理论分析和数值计算,求得了脉冲演化时啁啾参量的一般表达式。结果表明,利用交叉相位调制效应压缩光脉冲时,无论泵浦脉冲还是信号脉冲,其线性源啁啾都对光脉冲的压缩产生重要影响。在泵浦功率一定的条件下,选取负啁啾的泵浦脉冲和正啁啾的信号脉冲易于获得更短的压缩光脉冲。     

利用块状介质进行飞秒强激光脉冲的腔外压缩

高强度飞秒激光脉冲的腔外压缩是获得高次谐波阿秒脉冲驱动源的必要手段.实验研究了超强超短飞秒激光脉冲在经过块状介质后的光谱展宽和色散补偿压缩现象.单脉冲能量0.26 mJ,脉宽50 fs的激光脉冲经透镜在空气中聚焦后再入射到块状材料上,出射脉冲光谱被展宽到接近40 nm.由于在块状材料中的自聚焦效应,出射光束质量变好并保持较小的空间啁啾.利用熔融石英棱镜对补偿带有正色散的出射脉冲,最后得到＞0.1 mJ,19 fs的压缩脉冲.利用SPIDER装置测量了出射脉冲的脉宽和光谱相位.整个系统的能量效率大约为35%,压缩后的激光脉冲具有很好的空间分布和平滑的时域包络.实验结果实现了利用块状材料对飞秒激光脉冲的腔外压缩,这种方法将适用于对更高能量飞秒脉冲的压缩.     

菲涅耳微透镜列阵衍射效率的测试

提出了一种测试菲涅耳微透镜列阵衍射效率的有效方法，采用Ｈｅ－Ｎｅ激光器作为测试光源，利用计算机辅助测试构成了一个衍射效率测试光路系统，对测试原理进行了分析，该方法具有简便易行的特点，适于测试具有微小单元尺寸、周期密排的二元微光学元件的衍射效率。     

线性源啁啾对孤子脉冲压缩的影响

通过线性源啁啾对孤子脉冲压缩影响的研究,发现泵浦脉冲和孤子脉冲的源啁啾参量地脉冲压缩产生重要影响,且孤子脉冲压缩存在最佳光纤长度。在泵浦功率一定的条件下,选取负啁啾的泵浦脉冲正啁啾的孤子脉冲可以获得高压缩因子的光脉冲;同时选取负啁啾的泵浦脉冲和正啁啾的孤子脉冲易于产生更短的压缩光脉冲。     

基于TFT-LCD的相位型菲涅尔波带片生成的中空光束

中空光束具有特殊的物理性质,在光信息处理、微电子学、同位素分离和分子光学等领域有着广泛的应用。本文提出采用TFT—LCD制作相位型菲涅尔波带片,平面波经TFTLCD衍射生成中空光束。实验结果表明,基于TFT—LCD的菲涅尔波带片生成的中空光束具有实时可调、快捷和精确等优点。     

基于菲涅耳反射的准分布式光纤温度传感器

基于菲涅耳反射原理和光时域反射(OTDR)技术,提出了一种新型的、结构简单的准分布式光纤温度传感器.传感器由两个端面抛光的光纤对接构成,并在两端面间隙中填充温敏材料.传感器周围温度变化改变温敏材料的折射率,从而引起菲涅耳反射强度的变化.将三个传感头串联,利用OTDR探测各传感器菲涅耳反射的微弱变化实现温度传感和传感器定位.在-30～80℃范围内,随着温度升高,该系统各个传感头的菲涅耳反射强度单调增大,且温度传感特性具有良好的重复性,同时具有极低的附加损耗.     

非对称方孔的夫琅和费和菲涅耳衍射

基于标量衍射理论,对均匀平面波通过两个非对称双矩孔的衍射作了解析研究和数值计算,给出了夫琅和费和菲涅耳衍射的横向、轴上和轴外光强分布。研究表明,可用其最大光强的相对误差来区别夫琅和费和菲涅耳衍射,所得结果与两个圆孔情况一致。     

菲涅耳衍射的逆运算研究

衍射光场的相位逆运算是有意义并且困难的工作.本文基于菲涅耳衍射计算公式,给出了实现衍射逆运算的方法.并用数字全息理论与技术,结合衍射计算和相位解包裹算法,研究了圆孔衍射在菲涅耳衍射区的光场重构.继而完成了用衍射逆运算来计算衍射孔光场分布的计算机模拟和实验测算工作,结果证明两者是吻合的.     

聚光光伏系统菲涅耳聚光器性能分析与仿真

对太阳能聚光光伏发电技术中的聚光系统进行了研究,分析了菲涅耳透镜应用于太阳能聚光器的优点、聚光特性以及光学效率,推导并获得了平面向外、菲涅耳面向太阳电池的点聚焦菲涅耳透镜的设计公式。在ZEMAX软件的非序列模式中实现了基于非成像光学理论的光线追迹仿真,对某一尺寸的菲涅耳透镜的焦平面上光斑能量分布情况进行了分析与模拟。研究结果表明,利用通常的菲涅尔透镜实现聚光作用的聚焦光斑的光能量主要集中在太阳电池的中心部位,呈现为从中心往外围能量越来越弱的同心圆环。要使太阳电池接收到的光能量尽可能均匀,则需要增加二次聚光元件。     

点源照射的单随机相位菲涅耳域光学图像加密

为了简化系统设置,根据双随机相位编码加密方法中两块相位掩模的作用,提出用点光源照射系统,结合球面波的相位因子,实现了只用一块相位掩模在菲涅耳域进行图像加密。理论分析和计算机仿真实验结果表明,该方法不仅能获得与双随机相位编码加密技术一样的效果和安全性能,而且还能减少相位掩模数量,简化系统设置,增强了该方法的实用性。