大口径拼接压缩光栅波像差研究

为了研究大口径拼接压缩光栅的固定像差和随机像差对光学拼接的影响,采用数值模拟的方法,理论分析了参考光栅的衍射光斑特性。在有效判据的基础上,得到了光栅的拼接精度。结果表明,当拼接子光栅的波像差为1.0λ时,其最大拼缝偏差约为0.26个光栅周期,采取人工干预后,最大拼缝偏差增加到0.42个光栅周期。与此同时,最大角度偏差约为0.71μrad,两种特性参量均比无像差时的拼接要求大幅度降低。这一结果对高能量皮秒激光装置的改进有一定的积极意义。     

刻蚀衍射光栅像差特性分析

对作为波分复用关键器件之一的刻蚀衍射光栅(EDG)的像差特性提出了一种简单方便的计算方法,分析了像差对刻蚀衍射光栅频谱响应的影响.理论推导了基于基尔霍夫衍射、角谱衍射以及快速傅里叶变换等方法.最终证明彗差会造成谱形失称,明显降低耦合效率;而球差则会明显地增加串扰.并指出当像差存在时通过输出端加ta per结构,并不能显著改善器件的串扰特性.     

刻蚀衍射光栅像差特性分析

对作为波分复用关键器件之一的刻蚀衍射光栅(EDG)的像差特性提出了一种简单方便的计算方法,分析了像差对刻蚀衍射光栅频谱响应的影响.理论推导了基于基尔霍夫衍射、角谱衍射以及快速傅里叶变换等方法.最终证明彗差会造成谱形失称,明显降低耦合效率;而球差则会明显地增加串扰.并指出当像差存在时通过输出端加taper结构,并不能显著改善器件的串扰特性.     

人眼像差校正仪视网膜微血管像拼接

针对液晶人眼像差校正仪拍摄的小视场视网膜血管图像的拼接算法进行了研究.通过对传统的Harris特征角点算法的改进,解决了该算法在低对比度、小视场视网膜血管图像处理中定位精度较差、需要三次高斯平滑而导致计算量相对较大以及对噪声比较敏感的缺点.然后将配准好的图像进行融合,实现了视网膜血管图像快速、准确的无缝拼接,扩大了视网膜的观测区域,为医务人员的诊治判断提供了更准确的信息.     

米级光栅全息曝光拼接系统像差分析

全息曝光系统像差对光栅拼接精度及其远场衍射光斑能量分布有直接影响。根据全息曝光拼接方案提出了一种拼接光栅像差分析方法。模拟了全息曝光波面随机初级像差,利用500个曝光波面进行了光栅拼接统计,得到了米量级三拼光栅记录波像差和拼接精度,通过统计分析得到理想拼接情况下拼接引入的像差成份不到整体波面像差的10％。考虑到光栅衍射波像差包括记录像差和光栅基片面形,计算了不同拼接精度情况下一级衍射波面及远场衍射光强分布,对衍射波面PV值、远场光能量比和斯特列而比进行了统计分析,得到了拼接误差与衍射波面及远场光斑之间的关系。在拼缝误差为0．1λ以内时,远场光斑能量集中度和斯特列尔比的变化量可分别控制在5％以内。本文为米量级全息拼接光栅制造提供了理论支撑。     

高斯光束质量与波像差之间的关系

为了考察光阑截断时高斯光束质量与波像差之间的关系,采用高斯光束值作为截断高斯光束质量的评价参量,通过数值仿真的方法分析光学系统波像差对截断高斯光束质量的影响,给出了高斯光束值与波像差间的拟合关系。讨论了高斯光束质量与Kolmogoroff大气湍流强度间的关系,并给出了二者间的拟合公式。结果表明,该拟合公式的计算结果在相当广的湍流强度范围内与数值仿真结果较好吻合,这也进一步验证了高斯光束值与波像差拟合关系的正确性。     

几种失调反射光学系统的波像差特性

为了描述失调状态下反射光学系统在整个像平面中的波像差分布特性,从而对反射光学系统进行有效的装调,对偏心和倾斜影响下的几种反射光学系统的三阶彗差和三阶像散进行了研究。首先,对失调光学系统三阶波像差的矢量形式进行了推导。然后,对失调状态下经典Cassegrain系统、Ritchey-Chrtien系统和三反射镜消像散系统三阶彗差和三阶像散的分布情况进行了分析,并且对两反射和三反射系统的装调进行了简要的讨论。使用Zernike多项式对视场中各个位置的波像差进行拟合,分离出三阶彗差和三阶像散并进行了全视场显示。理论分析与实际拟合结果一致,说明结论是正确的。     

波像差与光束质量指标的关系

用数值计算的方法，研究了不同类型波像差及其组合的均方根值（ＲＭＳ）和β及Ｓｔｒｅｈｌ比的关系，建立了拟合关系式，并以此分析了Ｋｏｌｍｏｇｒｏｆ湍流的ｒ０与β的关系     

波前像差对超短飞秒激光脉冲聚焦特性的影响

为了研究波前像差对超短飞秒激光脉冲聚焦特性的影响, 基于瑞利-索末菲标量衍射理论, 对比研究了在散焦、像散、慧差、三叶形像差以及球差等各类波前像差下, 均匀强度分布和高斯强度分布的超短飞秒激光脉冲的聚焦特性。结果表明, 波前像差对均匀强度分布的飞秒脉冲在焦平面处的光强分布具有明显的不利影响, 从而降低飞秒脉冲的聚焦峰值功率, 而对高斯强度分布的飞秒脉冲影响相对较小, 即在高斯强度分布下, 在焦平面处仍然有可能获得较好的、近衍射极限的聚焦光斑; 在非焦平面处, 即使初始脉冲具有高斯强度分布, 非焦平面处的光强分布受各类波前像差的影响也较为明显; 对于所研究的30fs(1/e2半宽度)超短脉冲, 波前像差对脉冲持续时间的影响几乎可以忽略。此研究结果对超短飞秒激光束的光束质量评估及聚焦特性分析具有实际的指导意义。     

波前像差引导准分子激光角膜消融的研究及实现

波前像差引导的准分子激光角膜消融是屈光手术的新方法 ,本文研究目的用像差来引导屈光手术 ,使人眼的视力能够达到 2 0 / 10以上 ,并避免当前PRK、LASIK屈光手术前后像差增大而引起的对视觉质量的影响。分析人眼像差的概念和产生的原因 ,并用Zernike多项式表示 ,理论上定量地分析了Zernike多项式表示的波前像差与角膜切削深度的关系 ,研究了准分子激光切削角膜的机理 ,给出了准分子激光人眼像差矫正系统的原理框图 ,达到了矫正人眼像差的目的。     

全息拼接光栅的误差研究

为了制作大面积拼接光栅,对全息光栅拼接误差进行了分析。利用参考光栅与光场光栅形成的莫尔条纹来控制拼接光栅位置和误差,确定了参考光栅莫尔条纹间距、倾斜度及相位与拼接光栅位置之间的关系。研究了参考光栅面和拼接光栅基片不平行时莫尔条纹与拼接光栅条纹的相位一致性,计算了光程差漂移对拼接光栅相位对准误差的影响,分析了工作平台移动对光栅拼接误差的影响。得出光栅拼接总误差为0.15λ,该误差接近光栅拼接精度要求,通过实验验证了全息光栅拼接误差分析的正确性。结果表明,利用参考光栅进行全息光栅拼接是可行的。全息拼接光栅的误差分析为制作米量级高精度拼接光栅提供了理论支持。     

布喇格光纤光栅反射特性及制作的理论研究

在对光纤光栅折射率分布进行合理假设的基础上,运用耦合模理论计算了光纤光栅的反射特性,对其反射特性与相关参数的关系进行了分析,并且还推导出了用相位掩模法制造光纤光栅的理论根据,得到了一些有益于光纤光栅制造的结论和有用公式。     

激光束波面象差的补偿

本文总结了钕玻璃高功率激光束波面象差的补偿方法,同时给出了非球面补偿透镜设计及加工检验的方法。在激光束象差补偿实验中,实际光束象差由初始2.3λ降到λ/2～λ/4。     

Lossless compression of color mosaic images.

Lossless compression of color mosaic images poses a unique and interesting problem of spectral decorrelation of spatially interleaved R, G, B samples. We investigate reversible lossless spectral-spatial transforms that can remove statistical redundancies in both spectral and spatial domains and discover that a particular wavelet decomposition scheme, called Mallat wavelet packet transform, is ideally suited to the task of decorrelating color mosaic data. We also propose a low-complexity adaptive context-based Golomb-Rice coding technique to compress the coefficients of Mallat wavelet packet transform. The lossless compression performance of the proposed method on color mosaic images is apparently the best so far among the existing lossless image codecs.     

Dynamic gratings induced by electrostrictive compression of critical microemulsions

We report on preliminary forced Rayleigh scattering experiments in a microemulsion system close to a critical point. It is shown for the first time that electrostriction induces sizable concentration gradients in a critical liquid mixture. The amplitude and the relaxation time of the induced gratings are found to increase divergently in the vicinity of the critical point, as expected from the known critical behaviors of the osmotic compressibility and of the correlation length of the concentration fluctuations.     

光纤布拉格光栅在光脉冲压缩中的应用

光纤布拉格光栅(FBG)由于其独特的光学特性和灵活的设计特点,在光通信系统中有着广泛的应用,包括光脉冲压缩、全光开关、全光复用/解复用器、色散补偿器和光存储等等.文章主要对FBG在光脉冲压缩中的应用进行了分析,并对几种压缩器的结构、原理和性能作了介绍.     

Rigorous coupled wave analysis of induced photorefractive gratings

The usefulness of rigorous coupled wave theory in the analysis of induced transmission and reflection grating formation, wave mixing, and higher order generation is demonstrated. No approximations air made, exact photorefractive material equations are used, and optical and electrical anisotropies are included. Several new effects, such as time oscillation, higher order generation, etc., are predicted     

Improved coupled wave analysis of two-dimensional planar multiple gratings

An improved coupled wave approach is presented for the analysis of diffraction behavior of a two-dimensional spatially periodic or almost periodic dielectric layer illuminated by TE polarized plane waves. This method applies to any simultaneous composition of arbitrarily modulated planar transmission gratings with any permittivity in neighboring regions. Two major improvements have been made. In the first part, the eigenvalues and eigenvectors of coupled wave system of equations are first-order corrected to reduce the inherent errors generated by neglecting second-order derivatives. In the second part, a scattering matrix method is used to model the effect of boundaries. Using this method, the applicability range of coupled wave approach is extended to higher modulation depths and thicker grating layers. The main advantages of the proposed method compared with rigorous coupled wave analysis are ease of simulation, ease of extension to multiple grating structures, and increased speed. Results are presented for single and multiple grating structures, and comparisons with results obtained using rigorous coupled wave analysis are made to verify the accuracy of the proposed method.     

单级磁压缩网络理论分析与实验研究

脉冲电源具有广泛的应用价值,而磁压缩技术是脉冲电源的关键技术.本文分析了单级磁压缩电路的结构和工作原理,设计并搭建了一种单级磁压缩电路,对其进行了仿真分析与实验研究,仿真结果和实验结果具有很好的一致性.实验结果表明,所设计的磁压缩电路可有效陡化电流波形.