斜入射角度调谐滤光片的反射光强分布

基于多光束干涉原理,从高斯光束在自由空间的传输方程出发,推导了高斯光束斜入射角度调谐窄带滤光片的反射光强以及透射光强的表达式。在此基础上研究了滤光片入射角对高斯光束反射特性的影响和关系。理论数值计算和实验结果都表明,随着入射角度的增大,滤光片透射光强的光斑会出现明显的展宽现象,而其反射光强的光斑虽会在较大角度斜入射时出现一定的展宽,但是展宽幅度远小于透射光斑的变化。故角度调谐窄带滤光片的反射端口在其调制范围内不需要跟透射端口一样进行光斑整形处理。     

入射角对猫眼光电系统回波光强分布的影响

为了研究入射角对猫眼光电系统回波光强分布的影响,从广义衍射积分公式出发,建立了倾斜高斯光束通过猫眼光电系统的光强分布模型,推导出其传输解析表达式,数值模拟了两种探测距离下光强分布随入射角度的变化规律.结果表明,在猫眼光电系统的半视场角范围内,入射光束为高斯光束时,探测距离、入射角的共同增大使得回波光束的能量逐渐减小,且分布模式越来越接近高斯模式;相比近距离探测,远距离探测时回波光强分布达到高斯模式对入射条件的要求更为严格.该研究为实际侦察提供了理论依据,尤其对入射角的选取具有指导意义.     

高斯光束介质反射光场中双峰现象研究

基于电磁场的角谱理论,文章讨论了高斯光束介质反射光场的双峰现象。数值分析发现,当光束的入射角满足一定条件时,高斯光束的介质反射场中会出现双峰现象,且这些入射角关于布儒斯特角（Brewster angle）对称分布。文章最后拟合分析了产生双峰入射角的变化规律,并讨论了拟合误差。对反射光场中的双峰现象的研究可以快速估测介质折射率和制作全息滤光片等。     

金属腔量子阱红外探测器共振波长的角度依赖性

测量了金属腔量子阱红外探测器在斜入射条件下的光电流谱,斜入射条件分为入射面垂直于器件长轴和平行于器件长轴两种情形.从实验和理论上研究了金属腔共振模对入射角度的依赖性.实验结果表明:入射面垂直于器件长轴时,腔模共振波长不随入射角度变化;入射面平行于器件长轴时,腔模共振波长随入射角度变大而向短波移动.测试结果和推导出的共振...     

格兰式偏光分束棱镜光强分束比的入射角效应

为了分析自然光斜入射格兰式分束棱镜时光强分束比随入射角度、棱镜结构角及入射波长的变化关系,根据几何关系、菲涅耳公式及相位匹配条件从理论上推导出光强分束比的数学表达式,并通过了实验验证。结果表明,光强分束比随入射角度、棱镜结构角及波长变化呈非线性关系。所得结果为格兰式棱镜在光学器件应用中提供了有用的信息。     

激光束经离轴抛物面镜聚焦后光斑特性的研究

从几何光学和物理光学出发,对抛物面镜以离轴90°的方式应用于激光束的聚焦光路时,光轴的角度失准和入射光发散角对聚焦光斑造成的影响进行了分析.基模高斯光准直入射时,由于抛物面镜无球差,焦斑的峰值光强将与入射光直径的平方成正比.光线追迹法证明角度失准导致产生一对相互垂直的焦线,由衍射光学知入射的高斯光将转变为类椭圆高斯光,降低了焦面处的峰值光强.抛物面镜对入射角失准的敏感度极高,mrad量级的误差就足以使焦面处的峰值光强降低一半左右.而且,入射光束直径的增大又将大幅度降低对角度失准的容忍度,使焦面处的峰值光强对失准更敏感.同时也证明发散角的存在将导致产生彗差,亦降低其峰值光强.     

基于频域递推算法的窄带滤光片光束传输特性研究

多腔窄带薄膜滤光片在倾斜入射时中心透射波长会向短波方向移动,由此可制备角度调谐滤波器。但其透射光斑在倾斜入射时会出现明显的斑展宽现象,由此产生的接收端耦合度及干涉级次的降低会导致其透射光谱的插入损耗迅速增大,会限制其有效波长调谐范围。传统的多光束叠加法可以对窄带滤光片斜入射时的透射光斑展宽现象进行仿真,但是在光强分布上与实验结果有着较大的误差。本文基于快速傅里叶变换及菲涅尔公式,提出了一种新颖的频域递推算法来计算光斑的展宽程度及透射光强分布,计算了从0度到60度倾斜入射范围内光斑展宽以及透射率的变化情况。理论计算和实验结果都表明该方法较之传统的多光束叠加算法结果更准确且计算效率高。     

拉盖尔-高斯光束入射石英基底石墨烯涂层的透射光强分布特性研究

石墨烯材料在光学领域的特性吸引了众多学者进行研究。本文基于角谱衍射理论建立了拉盖尔-高斯光束入射石英基底石墨烯涂层的双层结构模型,研究了拉盖尔-高斯光束通过该模型的透射光强分布特性,分析了改变石英基底的方向自相关长度、拉盖尔-高斯光束的拓扑荷数和石墨烯涂层的厚度对拉盖尔-高斯光束入射该模型的光强分布影响,且搭建了实验来进行验证,将其结果进行对比。结果表明：随着石墨烯涂层厚度增加,拉盖尔-高斯光束透过的光强随之减弱,当石墨烯涂层的厚度大于20 nm时,光强强度明显减弱。当石英基底的方向自相关长度增大时,光束受粗糙面影响变大,光强分布中暗斑变多。本文研究结果可以为石墨烯材料光学特性的研究提供支撑。     

格兰-傅科棱镜空气隙厚度的测量

为了测量格兰-傅科空气隙的厚度,分析了棱镜对单模高斯光束的影响,结果表明：透射光束随光束在棱镜端面上的入射角变化呈现周期性的振荡,且振荡特性与入射光的波长、光强分布特性、棱镜结构角及空气隙的厚度有关,对于给定波长的入射单模高斯光束,由于棱镜的结构角在棱镜胶合之前可以精确测得,所以通过分析这种振荡特性便可以得出棱镜空气隙的厚度,据此,设计实验,并测出了成品棱镜空气隙的厚度。     

一种红外多光谱成像光学系统设计

介绍了一种中波段的多光谱成像光学系统,由于窄带滤光片对光线入射角度有严格要求,故在光学系统中窄带滤光片的放置位置尤为重要.光学系统由三部分构成,分别为光束压缩单元、分光单元和成像单元,光线经过光束压缩单元口径压缩,但各个视场仍然保持平行光状态,入射到窄带滤光片上的角度均小于7°,满足窄带滤光片的最小入射角要求,最后经过成像单元成像在制冷型中波探测器上.通过细分光谱可以很好的提高目标识别能力.     

基于薄膜滤光片的角度调谐系统设计

基于薄膜滤光片角度调谐的基本原理,实现了一种具有较宽波长调谐范围的可调窄带滤光器。通过优化机构装置参量,利用步进电机精确控制滤光片的入射角度。通过对多腔窄带薄膜滤光片的膜系结构及其等效折射率的计算,得到了滤光片透射中心波长与入射角度的关系式。制备了一个包括步进电机及转动机构在内的滤波器角度调谐装置,在1543-1563...     

Tunable thin-film filter with low angle sensitivity

Conventional angle-tuned thin-film filters have serious angle sensitivity for their low spacer effective refractive index, and it is difficult to fabricate their angle control system. In this paper, we propose and fabricate a novel 100 GHz angle-tuned thin-film filter stack with low angle sensitivity, which uses the high refractive index material TiO2 as the spacer, and its incident angle can be expanded to 25°. Compared with the traditional Ta2O5-SiO2 thin-film filter stack, the novel stack has fewer layers. Using the polarization beam splitters and the half wave plates, the polarization sensitivity of the angle-tuned filter can also be suppressed. Simulation results and the experiments show that the thin-film filter with low angle sensitivity has an effective tuning range of 33 nm, which can cover the whole C-band, and its angle control system is easy to be fabricated.     

基于薄膜干涉滤光片的线性调谐滤光器

基于薄膜干涉滤光片角度调谐的基本原理,提出并实现了一种线性调谐滤光器。利用步进电机控制薄膜干涉滤光片的入射角,通过优化机构装置参量,使步进电机旋转角成为线性控制变量。通过应用多层介质薄膜的膜系特征矩阵以及机构装置的几何关系,从理论上得到了滤光片的峰值波长随步进电机的旋转角之间的变化关系曲线,证明线性调谐滤光器具有可行性。设计了一个包括步进电机控制电路在内的实验装置,在1548~1561nm的波长调谐范围内,取得了线性误差在±0.6nm以下的实验结果。     

四频差动激光陀螺法拉第片最佳入射角的研究

为了探究入射光偏振态对四频差动激光陀螺法拉第片最佳入射角的影响,建立四频差动激光陀螺法拉第片三光束干涉的琼斯矩阵,利用计算机进行数值计算,模拟圆偏振光和椭圆偏振光在陀螺仪内的传播方程,并通过搜索不同入射角情况下-40℃~80℃温度范围内磁圆二向色性差分损耗的振幅最小值来选取最佳入射角。结果表明,圆偏振模式下和椭圆偏振模式下法拉第片的最佳入射角有一定差别,这种差别足以影响到激光陀螺仪的测量精度,因此在安装法拉第片时应考虑入射光偏振态对其最佳入射角的影响;此外,法拉第片的最佳入射角与入射光s分量(垂直于入射面)、p分量(平行于入射面)在反射镜上的反射相位差以及反射镜的反射系数均有关。     

Seismic array response in the presence of a dipping shallow layer

Seismic arrays are commonly used to enhance vertically traveling signals and attenuate horizontally traveling noise. However, variations within the array length can degrade the array response. This paper studies the effect of a dipping shallow layer across the array length on the array response, by modeling plane Ricker wavefronts incident on 12-element equally and triangularly weighted arrays. To analyze the dip effect, shallow layer dip angles of 0°, 15°, 30°, and 45° are used, while wavefront incidence angles of 90°, 70°, 45°, 20°, and 5° are used to analyze the effect of dip on various types of signals and noises incident on the array. In the presence of a dipping shallow layer, an array designed to attenuate a wave with a certain dominant frequency will actually attenuate a wave with a different frequency, so degrading the array performance. The effects of incidence and dip angles on the array response are opposite. The degradation in the array performance depends largely on the combination of incidence angle of the targeted signal and shallow layer dip angle. However, the degradation in the array response became more severe as the incidence angle decreased. Thus, vertically incident signals are more severely affected than horizontally incident noise (e.g., ground roll). A spatial filter to compensate for these effects is proposed, which requires knowledge of the incidence and dip angles. Since a dipping bottom boundary of the shallow layer cannot be inferred from the surface topography, it can affect the array response without being detected. Therefore, the dip of the shallow layer bottom should be estimated prior to array layout. Once the dip angle is known, a spatial filter can be designed to account for the effects of incidence and dip angles.     

场对双绞线的电磁耦合研究

给出了计算任意极化平面波照射下双绞线终端感应电流的通用表达式，分析考虑了不同终端和各种入射角时双绞线终端的感应电流，并且和普通平行传输线的结果进行了比较。数值结果表明：平面波斜入射时双绞线的抗耦合干扰能力较之垂直入射时显著降低。     

斜入射下液晶偏振光栅衍射特性研究

为了表征光束倾斜入射下液晶偏振光栅的衍射特性，提出了液晶偏振光栅斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型建模方法。该方法利用吉布斯自由能方程，求解液晶分子指向矢，得到驱动电压与液晶分子倾斜角的表达式，推导出斜入射角度与相位延迟量之间的关系，结合扩展琼斯矩阵表征不同入射角度下液晶偏振光栅的透过率，通过矢量衍射理论，建立了斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型。该模型不仅可以定量求解不同斜入射角度下液晶偏振光栅衍射效率，而且能够实现衍射效率最优时驱动电压的标定。通过仿真分析和实验对该模型的有效性进行了验证，结果表明:光束入射角度从0°倾斜到10°时，最优驱动电压由2.2 V降低到2.0 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到78%；光束入射角度从0°倾斜到?10°时，最优驱动电压由2.2 V升高到2.4 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到74%。     

Design and experimental study of compensation fitting on the angle-tuned filters

For a 100 GHz DWDM angle-tuned filter with low polarization dependent loss, the insertion loss and the Gaussian- transformation tendency of the transmission spectrum will become more serious as the incident angle is increased. It is because of that the optical path and the transmission modes of the thin film filter will change when the incident angle is varied. According to the thin film matrix theory, the analysis model is established, the displacement change of the transmis- sion field is simulated, and a dynamic compensation fitting is also designed and fabricated in the paper. The experimental results show that it can effectively reduce the insertion loss and the phenomenon of Gaussian process. Using the compen- sation fitting, the tunable range of the filter is at about 20 nm which coincides with the theoretical design.     

一种基于光子晶体的中远红外双波段兼容伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于其光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。选择红外波段透明的薄膜材料A、B,设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱。通过构造异质结构光子晶体,实现了光子带隙的展宽,该结构光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,在2.94~5.06μm和7.66~11.98μm波段的光谱反射率接近为1;在2.91~5.12μm和7.62~12.29μm波段的光谱反射率大于95%,较好地满足了中远红外双波段兼容伪装的要求。倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,随着入射角度的增加,TM波的带隙逐渐变窄,而TE波的带隙逐渐变宽。