高斯光束焦深探析

对聚焦激光光束焦深的不同定义作了比较分析，并对基模高斯光束的光强分布作了数值计算，作出了等光强分布曲线。同时对高阶模情况也作了一定分析。对不同情况下激光光束焦深的合理选用进行了讨论。     

激光器光学谐振腔高斯光束的仿真研究

谐振腔是激光器的核心部件,光学谐振腔理论的重点是高斯光束.应用Simulink对谐振腔高斯光束进行了仿真,分析了仿真参数对仿真系统的影响,并指出了仿真系统的应用.     

CCD用于光谱检测中光强分布因素的研究

本文针对较大范围的光学检测中光强分布不均匀的问题，提出了固定光学系统的解决方法：主要是通过实时地从检测信号中消除光强分布的因素，从而得到不受光强分布影响的有效信号，并通过对此信号的处理完成实际的检测任务。     

高斯光束的光学变换

本文从高斯光束和几何光学概念出发,分析了光学系统传输高斯光束的参数选择原刚,提出了某些设计要求。并以准直系统为例分析了激光准直系统对高斯光束的变换特性,还推导了光束扩展比的一般关系式。     

高斯光束夫琅和费衍射径技术

在文［１］基础上，对比平面波衍射测细丝直径方法，讨论了高斯光束Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ衍射测径的几个技术性问题。在衍射原理基础上，对用Ｇａｕｓｓｉａｎ光束测细丝直径这种方法给予了理论上的解决和实验上的校准，表明用Ｇａｕｓｓｉａｎ光束测细丝直径优于用平面波衍射细丝直径，理论和实验结果有较好的吻合。     

高斯光束整形系统的光学设计

研究了真实光线追迹优化光学系统的方法以简化高斯光束整形系统的光学设计.理论分析了高斯光束整形原理,并选择超洛伦兹函数作为平顶光分布函数;根据能量守恒原理,推导了高斯光束整形系统中任意光线在入射面与出射面的坐标变换关系.针对该系统的特点,使用Zemax编程语言(ZPL)编写计算坐标变换的ZPL宏指令,并优化设计了高斯光束...     

纳米分辨微小光斑光强分布检测系统设计

介绍了现有的微小光斑测量技术,针对纳米分辨率检测精度要求,对纳米分辨微小光斑光强分布检测技术进行深入研究,设计和构建了具有纳米分辨的微小光斑光强分布检测系统。利用该检测系统进行了低数值孔径弱聚焦下所形成的微光场光强分布检测实验,得到较好的光强分布图。实验结果表明,该检测系统具有可靠性高、稳定性好、便于操作等优点。     

圆环衍射效应下涡旋光束的光强变化

为了分析拓扑电荷数以及相干性对部分相干涡旋光束的影响,利用部分相干光的统一理论和惠更斯-菲涅耳衍射原理,推导出随机电磁涡旋光束在自由空间中传播时,尤其是部分相干涡旋光束经圆环衍射后光强的计算公式,研究了部分相干涡旋光束通过圆环后的夫琅和费衍射特性。通过理论分析与数值计算表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后的光强分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。当入射光束的拓扑电荷数越大,相干长度越长,衍射孔径越小时,衍射光束的光强分布会更加清晰,衍射效果也更加明显。     

高斯光束夫琅和费衍射测径技术

在文[1]基础上,对比平面波衍射测细丝直径方法,讨论了高斯光束Fraunhofer 衍射测径的几个技术性问题。在衍射原理基础上,对用 Gaussian 光束测细丝直径这种方法给予了理论上的解决和实验上的校准,表明用 Gaussian 光束测细丝直径优于用平面波衍射测细丝直径,理论和实验结果有较好的吻合。     

LED器件光强分布测试方法进展

针对LED器件光强分布的测试方法,在传统光源配光曲线的测试原理的基础上,阐述了旋转法、多探测器法测试LED光强分布的方法。由于这些方法存在测试时间长、测量准确度低以及定标繁琐的缺陷,进而介绍了一种新型测试方法及装置,即通过CCD光度探测器接收光强度,经过CCD的光电转换功能将光强度信号转换为电信号,再通过成像系统软件便可得到整个半球面空间内壁的光强图。新的测试方法具有测试速度快、精度高、信息量丰富和直观性的显著优点。     

测量高斯光束腰斑尺寸的实验与分析

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数。设计了利用刀口法和狭缝法分别测量高斯光束腰斑尺寸大小的测量实验装置,并阐述了具体的测量过程,给出了所测得的实验结果,最后对这两种方法进行了比较分析。这两种方法实验装置简单实用。     

变边限高斯拟合提取激光条纹中心线方法的研究

投射到物体表面的激光条纹因被调制在条纹不同位置处其宽度也各不相同.因此高斯拟合法提取宽度有变化的激光条纹中心线时,由于不能确定合适的拟合数据使得提取精度较低.针对该种情况,提出了变边限高斯拟合法来提取激光条纹中心线,其特点是当激光条纹粗细发生变化时其高斯拟合数据边限也发生与之对应的改变,具体步骤是先采用极值法和边缘取中法获得条纹像素级的中心位置,然后采用阈值法提取出条纹各列法向宽度值,通过条纹法向宽度值和近似中心位置选定恰当的拟合数据进行高斯拟合.实验证明该法可获得亚像素级的激光条纹中心线,提高了提取精度.     

正三角形与正六边形夫琅和费衍射光强分布

根据衍射角谱理论,利用计算机数值计算了由正三角形和正六边形组成的衍射平面的夫琅和费衍射光强分布,分析并比较了两者的衍射光强分布特点,并用实验验证了上述数值计算的正确性。     

高精度激光光束准直系统设计

为了进一步提高激光光束用作直线基准的精度,建立了基于反射镜平动式光束稳定器以及两点式光束漂移分离法的高精度激光光束准直系统。首先,对系统中基于反射镜平动的光束稳定器进行研究,对其光束偏转原理以及影响因素进行分析,并对两点式光束漂移分离方法进行介绍。然后,对光束偏转单元的分辨力以及偏转范围、所使用的压电陶瓷非线性和迟滞特性、以及光束偏转单元的频率响应特性进行实验测试。最后,对该激光准直系统的激光光束准直精度进行测试。实验结果表明本文提出的光束偏转单元在120μrad范围内的光束偏转分辨力可以达到5 nrad,频率响应特性高于2 kHz;最终激光准直系统的准直精度在二维方向上分别达到1.9×10^-8 rad和2.1×10^-8 rad,相对于现有技术约提高了3倍,满足激光光束用作高精度直线基准的需求。     

LED光源光强空间分布特性的快速测试

介绍一种LED光源光强空间分布特性的快速测试方法及装置,具有测试速度快,精度高,信息量丰富,更具有实时性和直观性的显著优点。采用31个光度探测器的多路同步测试方法,取代1个光度探测器多点测试,同时基于PC和LabVIEW开发测试软件,进行LED光源的二维光强空间分布特性的快速测试,测试时间小于0.2s,通过增加LED光源相对旋转机构,也可快速获取LED光源三维光强空间分布立体图。     

光学表面冗余粒子在离轴及斜入射高斯波束作用下的辐射力

针对光学表面冗余粒子的清除问题,通过离轴高斯波束的球矢量波束展开方法,研究了介质球对离轴及斜入射高斯波束的散射特性;基于得到的结果结合连带勒让德函数的正交递推关系推导了离轴高斯波束对介质球的横向和轴向辐射力的解析表达式,并重点分析了离轴距离和高斯波束斜入射角度分别对轴向辐射力和横向辐射力的影响。结果表明,离轴入射时,在束腰负半轴2μm处出现一个总力极大值,过束腰零点后5μm处出现一个反向次大值点;高斯波束斜入射时,辐射力在束腰中心前后各出现一个极大值,随着入射角的增大,曲线整体下移减小,辐射力极大值所对应的Z0位置固定。得到的结论可用于无损检测工程中,即通过调节高斯波束束腰位置可提高对冗余粒子驱逐和控制的效率。     

基于高斯分布的星像点精确模拟及质心计算

为提高星敏感器仿真系统的精度,提出了基于高斯规律的模拟星像点的灰度扩散方法和高斯质心提取算法.按照二维高斯分布规律置灰度值来模拟星像点像素,对称中心是映射坐标而不是取整的中心像素坐标,以便准确模拟实际星像点散焦及像差导致的灰度扩散.高斯质心提取亚像素定位过程包括像素粗定位和偏差精定位两个步骤,基于高斯规律建立了一个分段函数实现偏差精定位.在星像点噪声为N(0, 1.22)的仿真条件下,整个偏差区间[-0.5,0.5)pixel内高斯质心定位标准差为0.007 pixel,远小于灰度重心法的0.041 pixel和加权灰度重心法的0.026 pixel,而3种方法对模拟星图的处理结果一致.仿真实验表明:模拟星像点高斯灰度扩散法是合理准确的,而高斯质心提取算法简单精确,精度高于传统灰度重心法.     

高斯拟合光斑定位算法推导及性能探讨

为了解决混凝土结构挠度测量中参考点精确定位的问题,推导了高斯光斑的拟合算法,证明了参数克拉美-罗下界的存在,并利用莱文贝格-马夸特方法优化了相应参数。实验结果表明,基于非线性参数优化的高斯拟合光斑定位算法在信噪比为40 dB时,其中心提取的均方根误差衰减为0。随着对比度的降低,3种测试方法的提取精度会变差。在对比度降至原图像的25%之前,基于非线性参数优化的高斯拟合光斑定位算法的鲁棒性优于其他算法,但当对比度继续下降时,这一优势将消失。因此,在对比度良好的情况下,该算法不仅可以保证精度而且可以较好地提高鲁棒性。     

高斯光束经望远镜和薄透镜组合系统的聚焦特性

运用q参数和 ABCD 定律,推导了高斯光束经望远镜和薄聚焦透镜组合系统的聚焦特性的变化规律,并对其进行了数值模拟计算。利用平凹腔He-Ne激光器对模拟结果进行了验证,在相同距离下,与单一薄透镜的聚焦性能进行了比较。结果表明,随着距离(70~400 mm)的增加,两者的聚焦效果相差增大,最大为30倍;随着距离(70~400 mm)的减小,两者的聚焦效果相差减小;经望远镜和薄聚焦透镜组合系统聚焦的高斯光束束腰处光斑半径随距离(70~400 mm)变化的最大值为0.043 μm。因此,在实际聚焦过程中,应选用望远镜和薄聚焦透镜组合系统,且距离尽可能地小或为零。