环状光束通过球差透镜的聚焦特性

利用偏心高斯光束相干叠加的方法,建立了柱坐标系下环状光束的新模型.从广义衍射积分理论出发,经过大量数值计算分析,详细研究了环状光束通过球差透镜的聚焦特性,定量分析了环状光束的阶数L,M、偏心高斯光束的束腰宽度w0以及球差系数C4对聚焦光场实际焦点(轴上最大光强)位置以及轴上最大光强的影响.研究结果表明,本文提出的模型可统-描述基模高斯光束和环状光束.在透镜焦距和入射光束波长一定的情况下,环状光束通过球差透镜的聚焦特性不仅与透镜的球差系数C4有关,而且还与环状光束的阶数L,M以及偏心高斯光束的束腰宽度w0有关.     

高能激光光学系统偏振分析

本文详细地论述了反射式激光光学系统偏振态变化的起因。并得到几个重要结论。     

平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性。推导出轴上光强分布的表达式,并对轴上光强进行大量的数值计算及分析。研究结果表明,当平顶多高斯光束的阶数N一定时,透镜的球差将在很大程度上影响光束的聚焦特性;当透镜的球差一定时,N值的改变将影响轴上最佳聚焦点的位置;当无球差时,轴上最佳聚焦点并不在几何焦点处,轴上最佳聚焦点位置随着N值增加向几何焦点靠近,例如当阶数N由0增大为1时,则归一化最佳聚焦点由0.91增大到0.98。     

环形孔径高斯光束的远场特征

讨论环形孔径高斯光束的远场光斑能量分布，并给出拟合表达式。首先推导光束没有拌动时远场光斑的光能分布表达式，然后研究各种不同中心遮拦和不同光束截断比。在有以及没有激光束拌动的情况下，对高斯光束的远场环围能量分布变化的影响。     

激光测速仪定焦系统设计

为满足激光测速仪在米级距离的测速需要,设计了一种激光测速仪定焦系统.通过光束分析仪测量距离激光出射口不同位置处的光斑半径,利用函数拟合的方法得到激光束腰斑半径与腰斑位置.采用望远镜系统作为定焦系统的基本结构,通过MATLAB软件穷举定焦系统的各项参数,记录满足条件的参数.根据操作过程中的实际条件选择其中一种数据搭建定焦...     

设计激光波面整形器的一种改进算法

波面整形器是现代光子技术中具有重要科学意义和实际应用的研究课题。本文深入研究二元光学波面整形器的设计方法，在常用计算方法的基础上提出了一种改进的计算方法用于整形器的设计，并且取得了衍射效率大于９５％，平均偏差小于０．５％的结果。     

粗糙表面散射基模高斯光束的散射特性实验研究

本文介绍良导体二维粗糙表面对红外激光束的散射分布;讨论不同偏振方式入射时散射光的分布特点,以及中等粗糙表面和弱粗糙表面散射能量在不同入射角下的变化趋势;分析表面参数对分布的影响。文章对观察到的弱粗糙表面散射在镜反射方向附近的边凸现象作了简述;这一现象由散射光的相干叠加而引起,有深入研究的价值。     

高斯光束均束器光学系统设计

为了提高激光光束的应用水平,需要将高斯光束整形为平顶光束。分析了非球面高斯光束均束器的基本原理和设计理论,选用超高斯光束函数作为平顶光束的数学-物理模型,建立了入射高斯光束与出射平顶光束之间的映射关系式,给出了高阶非球面的面型参数,利用光学设计软件ZEMAX设计了高斯光束均束器光学系统。系统入射光束直径为2 mm,出射光束直径为4 mm,激光波长为1064 nm。分析了能量转换效率,根据Bessel公式定义了平顶光束的平顶度。设计结果实现了激光束的2倍准直扩束、95.98%的能量转换效率和96.6%的平顶度。     

空间相干光通信外差效率及天线像差的影响

空间相干光通信中接收天线像差会使光外差效率下降.对本振光为高斯分布,信号光为爱里斑分布的光外差效率进行了研究,给出了无像差时外差效率的解析表达式.当焦平面上爱里斑半径与本振高斯光束光腰半径之比为1.71时,有最大外差效率81.45%.然后以本振光为理想的高斯光束,信号光受像差的影响,研究了倾斜、离焦、球差、彗差、像散等像差引起的光外差效率损失,给出了存在像差时外差效率的一维积分表达式.研究表明即使在采用离焦校正后,一个波长的球差引起的附加外差效率损失仍可达0.9 dB.因此对于爱里斑位于光轴上的接收天线,在设计时需仔细处理球差的影响.     

焦区附近球形粒子对高斯光束的弹性散射

本文应用复源球面波理论,将高斯光束场按矢量球波函数展开,对高斯光束入射到单个球形粒子上时的弹性散射问题进行了理论分折。并对球形粒子在波束传播轴上时的远场散射光强角分布进行了数值计算,同时还与平面波散射的结果进行了比较。     

反射式横向位移光纤传感器特性

在实验测量的基础上形成了一种在高斯光束几何反射模型下的一维数值计算方法,可以在计算机上对反射式横向位移光纤传感器的特性进行计算分析,为该传感器的优化设计提供了一个必要工具.对用62.5/125多模光纤组成的并列反射式横向位移光纤传感器的计算分析结果表明:接收光纤端面处的反射光斑半径在180 μm附近时有最大的接收光强和最佳信噪比;反射光斑半径在180 μm～600 μm时接收光强对反射条边缘的横向位移或横向振动的动态范围、线性关系和信噪比都较佳;接收光强对反射条横向位移的分布宽度主要取决于反射条的宽度和接收光纤的芯径.     

光学系统设计中降低公差灵敏度的方法

基于初级像差理论提出了一种降低系统公差灵敏度的方法,即通过控制光学系统各元件表面的初级像差值以“小像差互补”达到像差平衡.首先阐明“小像差互补”含义,然后通过理论公式指出了初级像差与公差灵敏度的关系,最后举出一个航空相机光学系统的设计实例,通过对其“大像差互补”与“小像差互补”两种设计结果进行公差分析,结果表明利用“小...     

基于环形光切图像法的管内壁激光测量系统

研制了基于环形光切图像法的管内壁测量系统。测量系统主要由半导体激光器、环形光发生器以及CCD摄像机组成。来自光环发生器的环形光带投射于被测管内壁上并成像于CCD摄像机。根据光散射和反射的理论,测量系统参数被选择以优化系统。实验结果显示原理正确、技术可行。     

折反射式连续变倍扩束系统的设计

为了用同一台仪器获得不同口径的激光准直光束,设计了一个连续变倍激光扩束系统,系统扩束比可在55～155之间连续变化,可以得到比传统扩束系统更大的激光光斑,满足对大口径激光束应用的要求.该系统由两级扩束子系统构成,一级折射式无焦变倍扩束系统实现激光光束口径连续变化,变焦系统选用仅有4片透镜的三组元结构,并采用"正-负-正"的形式,有利于减小系统整体结构尺寸.考虑到可能产生的热形变,对入射光斑较小的变倍移动组的材料进行了分析选择.二级折反射系统实现激光束的高倍率扩束,由球面反射镜取代离轴抛物面镜,用一片弯月透镜补偿像差.由于单透镜折射元件对系统性能影响很大,对其结构形式和材料进行了分析,确定了透镜的厚度与材料.应用光学设计软件CODEV给出了系统的优化设计,设计结果显示该系统像差得到了很好地校正,成像质量达到衍射极限.最后用Light tools软件进行三维建模分析,系统准直度与理论设计值相符.