可见光波段衍射光学元件衍射效率测量

本文简要介绍了衍射光学元件衍射效率的理论计算原理,给出了一些衍射效率的测量方法;在此基础上设计了一套实用的衍射效率测量系统,并针对一个中心设计波长为546.1nm,F数为4的折衍射混合透镜进行测试,给出了测试结果和分析;此测试系统对衍射光学元件的设计加工具有实际意义.     

衍射光学元件在现代光学成像系统中的应用

衍射光学元件是利用表面浮雕结构对光波进行调制的元件．通过对比折射元件分析了衍射元件用于成像系统的特点,如任意相位分布、特殊色散等性质．探讨了衍射光学元件在现代成像系统中的应用优势,它与折射元件相结合可以实现许多传统光学系统不能达到的目标．     

红外双层衍射光学元件衍射效率研究

红外衍射光学系统中衍射元件的设计波长直接影响光学系统的衍射效率.介绍了常见的三种红外材料,利用整个波段(3~14μm)衍射效率的平均值作为评价红外双波段衍射效率的因子,分别模拟了三种不同材料组合下,561种设计波长组合的平均衍射效率.结果得出:三种材料的不同组合,在与之相对应的设计波长下,其衍射效率平均值均可达到96%以上.设计了含有双层衍射元件的中远红外光学系统:入瞳直径EPD=33mm,视场2ω=9.2°,焦距f′=50mm,中波红外的传递函数(MTF)在40lp/mm所有视场达到0.6,长波红外在40lp/mm所有视场达到0.2.     

菲涅耳衍射变换及其在二元光学设计中的应用

导出菲涅耳衍射的逆运算表达式，定义菲涅耳衍射变换，并基于二元光学设计的Gerch-berg—Saxton(GS)算法，将菲涅耳衍射变换用于二元光学元件的设计，给出对产品表面作激光标记的光学元件的设计实例．     

波动光学教学中的几个问题

本文讨论了光栅、多光束干涉和双缝实验的光强分布，目的在于对干涉与衍射之间的密切联系及其区别有比较深入的理解。     

衍射光学元件的耦合波方程与分析

从Maxwell方程组及其边界连续条件出发, 导出了严格的衍射光学器件的耦合波方程,指出各级次衍射波之间存在着相互耦合效应.用严格的耦合波衍射理论对二元位相光栅的衍射特性进行了分析,并与标量衍射理论分析的结果作了比较,从而得出了一些重要的结论.     

衍射光学元件的耦合波方程与分析

从Maxwell方程组及其边界连续条件出发,导出了严格的衍射光学器件的耦合波方程,指出各级次衍射波之间存在着相互耦合效应,用严格的耦合波衍射理论对二元位相光栅的衍射特性进行了分析,并与标量衍射理论分析的结果作了比较,从而得出了一些重要的结论。     

基于衍射和透射光学模型的边沿定位法

给出了一种适用于光的衍射和透射双重作用下的边沿定位算法,能够准确定位曝光对象投影图像的边沿。分析了普通单色可见光的衍射模型在透射环境下的局限性,然后根据菲涅尔衍射模型和透射性光线的衰减定律,提出了衍射和透射双重作用下的光强模型,基于该模型推导了边沿定位算法。所提出的新光学模型,是单色光的菲涅尔衍射模型在透射情形下的推广,边沿定位是该模型的一个重要应用。经过使用待定系数法计算曝光对象材料的衰减系数集,使该算法独立于曝光对象的具体材质。实验结果验证了该算法的定位精度和效率均优于算子法。     

二元光学元件衍射效率的分析与计算

衍射效率对于二元光学元件是一个非常重要的概念 ,也是一个重要的器件性能指标。从理想的锯齿形相位轮廓入手 ,利用标量衍射理论 ,分析并导出锯齿形一维位相光栅的衍射效率的计算公式。进而讨论在二元光学技术中 ,以台阶状的轮廓逼近锯齿形相位轮廓的机制 ,构造台阶状光栅的相位轮廓函数 ,从而导出其透过函数和角谱 ,得出二元光学元件衍射效率的理论公式 ,并对不同台阶数的二元光学元件的衍射效率进行了计算     

激光衍射法测量粉体粒度分布

本文从理论上论征了用激光衍射法测定粉体粒度分布,用相干光获得了两种颗粒样品的衍射图样,利用特制的光电探测器测得了衍射图样的光能分布,并用计算机对所得数据进行了处理,获得了与样品参数相符的结果。     

光镊模型的矢量衍射矩阵化方法与应用研究

光镊是生物物理以及生物工程领域的一种重要工具,光镊模型及其求解是目前的一个研究重点。根据矢量散射的基本原理和米氏散射作用,提出了一种将矢量衍射方程矩阵化的方法,该方法把经过透镜汇聚的入射光束进行平面波分解,结合米氏散射公式与旋转变换,然后导出了散射光场的矩阵形式,最后将该矩阵应用于模拟计算米氏散射的光场。此方法不限制光束的波长,不但简化了运算难度,也获得了与无散射情况下的矢量衍射计算、有散射情况下的瑞利近似计算各自相同的结果。本文的研究方法可应用于具有一定大小粒子的散射计算,为进一步控制光镊行为提供了依据。     

经卡式光学天线发射的高斯光束衍射特性的研究

激光通信发射系统一般都是采用卡塞格林式望远镜作为发射天线,由于激光通信采用的光源波形为高斯光束,卡式光学系统的主次镜光学结构为环形结构,以往对均匀波经圆孔光阑后的衍射特性并不适用于激光通信。对基尔霍夫衍射公式进行了简化,利用数值计算的方法,利用仿真软件得到了高斯光束通过卡式光学天线之后的远场衍射分布特性,并与近场菲涅尔衍射分布特性进行分析比对,给出了卡式光学结构的最佳遮拦比为0.2,理论上可以达到1.5倍的近衍射极限发射束散角,在工程计算中有一定的应用价值。     

近场光镊中纳米小孔衍射强度分析

近场光镊突破了传统远场光学的衍射极限,能够对纳米微粒进行近场光学捕获,目前常把亚波长尺寸的小孔作为近场光镊中常用的金属膜光纤探针的简化模型,通过对入射光透过纳米小孔后场强分布特性的研究,能更深地理解和分析探针在近场操作中的作用.本文导出了用于分析纳米小孔光场衍射强度的夫朗和费衍射公式,研究了无限大理想导体屏上纳米小孔的场强分布.计算结果表明,入射光从小孔出射后出现了衰减,四个象限内场强分布函数不全为零,中心呈现了一定的场增强,且小孔形状和尺寸对场分布有很大影响,随孔径变大衍射光强相应增大,但出射边界随之变小.     

CCD光电尺寸检测装置的分析与设计

本文介绍了CCD光电尺寸检测装置的原理,分析了光学系统中各部分的形式结构,设计了一套适合数字信号处理的单片机应用系统。并对通过实验得到的一些结论给予了详细的理论分析。最后就影响系统工作精度的几种主要误差进行了讨论。     

激光衍射测量研究与应用

激光衍射测量的应用多局限于夫琅和费衍射，因为夫琅和费衍射暗斑间距与衍射体尺寸之间具有很简单的函灵关系，而菲涅尔衍射光强分布非常复杂，缺乏解析的计算方法，本文首先从理论上证明，菲涅尔衍射暗斑分布与夫琅和费衍射是相同的，并通过实验数据证实了上述结论。同时，利用上述结论提出了一种新颖的衍射测量方法，能够有效地简化仪器结构，提高测量精度，扩展测量范围。     

用双晶衍射法测定超微细粉粒度

本文讨论了用X射线双晶衍射法测定超微细粉粒度及其分布时,测量背底的来源、它的扣除及实验数据校正等问题,使高精度的X射线双晶法实际用于小角散射测量成为可能。     

光电显微镜的光学系统设计

光电显微镜具有很高的灵敏度,能够消除测量过程中的主观性,提高测量过程的自动化与准确度。为了提高光电显微镜的测量精度,本文采用物方远心的原理设计了一应用于比长仪的物方远心光电显微镜。设计结果:视放大倍率Γ=100倍,物方线视场2y=0.5mm,数值孔径NA=0.2,分辨率σ=1.68μm,工作距离28.5mm,光学系统波像差小于1/4λ,传递函数接近衍射极限。光电显微镜的光学测量误差小于0.7%。     

X射线衍射法测量冷轧带钢残余应力

残余应力的不均匀分布是影响板形的根本原因。为了深入了解冷轧带钢残余应力的分布情况,文章采用X射线衍射法对在不同轧制条件下冷轧后带钢的残余应力进行了测量分析,研究了残余应力沿板厚方向的变化、张力对残余应力分布的影响以及残余应力与板形的关系。研究的结论对制定与完善板带轧制规程、提高板形质量具有重要意义。