连续相位板优化设计

提出一种适用于连续相位板设计的改进Gerchberg-Saxton(GS)算法,该算法应用相位展开相关原理,结合滤波处理使GS算法设计的近场相位连续分布,同时提出在GS算法的远场迭代中采用经过修正的振幅函数,可使远场光斑的包络更接近目标函数。模拟实验表明,该方法解决了现有连续相位板设计中相位连续性与靶面光强控制效果难以同时优化的矛盾,可满足惯性约速聚变(ICF)对束匀滑元件相位连续性、光斑包络及能量集中度的要求。     

衍射光学束匀滑器件的精细化设计

修正了衍射光学束匀滑器件一维设计公式 ,利用爬山 模拟退火混合优化算法 ,进行了束匀滑器件的精细化设计 ,不仅获得了算法中焦面采样点上的束匀滑光强分布 ,还使焦面上其他非采样点也满足束匀滑光强分布。     

圆对称衍射光学束匀滑器件的精细化设计

利用爬山 模拟退火混合优化算法 ,对圆对称衍射光学束匀滑器件进行了精细化设计。对比选取不同的焦面采样间隔进行的束匀滑器件的设计结果 ,发现其采样间隔严重影响设计结果的真实性 ,设计计算中仅仅满足采样定理是不够的。为了获得真实的束匀滑分布 ,采样间隔必须小于 /等于 0 5倍传统采样间隔 ,只有这样才能同时控制住焦面采样点和其他非采样点处的光强分布 ,使其满足束匀滑分布     

位相叠加效应对连续位相板束匀滑特性的影响

在大型激光系统的运行过程中，为了对相位畸变导致的焦斑分布不均匀进行改善，在光路通常会使用连续位相板(CPP) 来进行远场束匀滑。根据CPP 面型的随机特性，利用统计的方法对位相板与畸变波前相位的叠加特性进行了计算，系统研究了连续位相板对光束波前分布实现控制的机理。从CPP面形的概率密度与远场直方图之间的关系出发，推导了畸变波前通过CPP 后远场光强分布的表达式，从理论上解释了这种束匀滑器件的工作原理及特性。通过数值模拟计算了不同畸变光束经过CPP后的远场直方图，对结果进行比较并分析了不同面型特性对最终束匀滑效果的影响。结果证明:位相板能在焦斑光强上起到卷积滤波的作用，从而实现光束匀滑效果。从原理上解释了CPP 在具有小相关长度时具有更高匀滑效果这一特性，为实际面型设计和优化提供理论基础。另外，应用统计几何光学方法进行分析，可有效降低波前叠加分析的难度。     

基于相位板旋转排布的超快束匀滑方案

提出了一种基于相位板旋转排布的束匀滑方案,通过在激光集束中以旋转方式排布具有旋转非对称性的相位板,为集束中各子光光束提供不同的空间相位调制,进而利用存在一定波长差的子光束在靶面的动态干涉,使得焦斑内部散斑在多方向、多维度快速扫动,从而达到在皮秒时间尺度内改善焦斑均匀性的目的。以2×2集束为例,通过建立基于相位板旋转排布的束匀滑方案物理模型,分析了相位板参数、排布方式、激光束相位畸变参数以及空间偏差对束匀滑效果的影响。结果表明,在基于相位板旋转排布的束匀滑方案中,仅需同时加工多套参数相同的相位板,即可降低相位板的设计、加工难度。此外,该方案的束匀滑效果受激光束相位畸变、相位板排布方式以及空间偏差的影响较小。     

分数傅里叶变换衍射光学束匀滑器件的精细化设计

采用精细化设计方法,进行了分数傅里叶变换衍射光学束匀滑器件的设计,利用爬山-模拟退火混合优化算法,获得了真实的束匀滑分布,不仅控制了算法采样点上的光强分布,还控制了其他非采样点上的光强分布。     

用于光束匀滑的连续相位板设计

为了满足大型激光装置中驱动源聚焦光斑的均匀光强分布、高能量利用率和小旁瓣等特殊要求,提出了采用追迹法和改进G-S算法相结合的连续相位板设计方法。进一步采用衍射积分方法模拟了该连续相位板的光学性能,计算得到其产生的焦斑具有类似24阶超高斯分布,其顶部光强均方差σRMS=0.35%、顶部调制度γ=1.33%、能量利用率η=99.79%。结果表明,该方法不仅具有追迹法计算简单、运算量小的优点,而且克服了G-S算法容易陷入局部最优的缺点。采用该方法设计的连续分布,解决了加工难题,从而也提高了相位板的匀滑性能。     

衍射光学束匀滑器件的自相关系数与性能参数

根据衍射光学束匀滑器件透过率函数的自相关系数．重新定义了表征衍射光学器件(DOE)焦面光强分布束匀滑性能的两个参数：光能利用率和顶部不均匀性。此种定义是对利用衍射光学器件焦面比强分布的空间频谱进行的性能参数定义的一种近似，对于精细化设计．两种定义计算结果非常吻合；而对于传统设计．两种定义计算结果有较大偏差：当衍射光学束匀滑器件与光谱色散平滑(SSD)技术联合使用时．模拟计算结果表明．对于精细化设计与统设计，定义的性能参数均能反映衍射光学器件的实际使用性能。     

衍射光学元件表面反射对高功率激光系统的影响

对高功率激光系统中使用的衍射光学元件(DOE)在束匀滑时产生的表面反射光场进行了模拟计算.计算表明,随着传输距离的增大,反射光由于干涉叠加会产生一定数量的光强极值点,有可能会对前端元件造成损伤.因此,在高功率激光系统应用中,有必要对元件进行一定角度的倾斜放置,从而使反射光偏离前端元件.通过模拟计算分析了衍射元件放置时,倾斜角度对各项束匀滑指标的影响.发现匀滑性急剧变差,并在实验上观察到了相应的定性结果.设计了相位补偿方法,以保证倾斜放置下衍射光学元件的束匀滑能力,并给出了相位补偿的数值模拟结果.     

衍射光学束匀滑器件性能的空间频谱分析

采用空间频谱方法分析了衍射光学束匀滑器件的焦面光强分布 ,重新定义了光能利用率及顶部不均匀性两个参数 ,由于其定义的溯源性 ,能够真实准确地评价束匀滑器件的设计性能。最后 ,采用这两个参数对精细化设计前后的衍射光学束匀滑器件性能进行了对比 ,结果证明了精细化设计的有效性     

基于斜平面平滑优化的半全局立体匹配

基于斜平面平滑的半全局匹配算法虽然能很好地处理深度不连续区域,减少视差断裂现象,具有很好的视差平滑效果.但此方法计算量大,并且若输入的左右图像对不是理想校正的,最终得到的视差图中可能会出现黑色小方块.针对上述问题,本文提出了一种基于斜平面平滑优化的双目立体视觉算法,优化了视差斜平面拟合过程,提高了斜平面平滑的运算速度;另,通过对初始视差图中无效的视差值进行临近插值填充,很好地解决了视差图中的方块现象;同时考虑到同一分割块内的像素梯度值应比较接近,对图像分割时用到的能量函数增加梯度项,使分割区域更加合理.实验结果表明,本文算法能取得更好的视差图,主观效果得到改善,运算速度提高约40%.     

曲面双层带通频率选择表面天线罩设计

针对复杂曲面外形严重影响频率选择表面（ FSS)天线罩传输特性的问题,提出了一种基于表面寻迹技术的曲面FSS天线罩设计方法。首先通过平面网格剖分对曲面进行拟合及表征,然后采用表面寻迹算法对FSS阵列的排布位置进行计算,最后将平面FSS结构投影于曲面外形,从而提高了曲面FSS阵列的排布及建模精度。采用该方法完成了某K频段A夹层曲面FSS天线罩的设计及测试,结果表明该曲面FSS罩的传输特性与平面FSS基本一致,且对天线辐射方向图影响较小,有效消除了复杂曲面外形对天线罩传输特性的影响。     

Elimination of interference terms of the discrete Wignerdistribution using nonlinear filtering

Methods for interference reduction in the Wigner distribution (WD) have traditionally relied on linear filtering. This paper introduces a new nonlinear filtering approach for the removal of cross terms in the discrete WD. Realizing that linear smoothing kernels are unable to completely cancel the cross-terms without compromising time-frequency concentration and resolution of the auto-terms, a nonlinear filtering algorithm is devised where the filter automatically adapts to the rapidly changing nature of the WD plane. Varying the filter behavior from an identity operation at one extreme to a lowpass linear filter at the other, a near-optimal removal of cross terms is achieved. Unlike traditional smoothing and optimal kernel design techniques, this algorithm does not reduce the time-frequency resolution and concentration of the auto-terms and performs equally well for a very large variety of signals     

Slope diffraction and its application to horns

The first order geometrical theory of diffraction (GTD) predicts vanishing fields along the surface of a conducting wedge for the incident electric field polarized parallel to the diffracting edge. The slope diffraction coefficient is a valid correction term for incidence angles removed from the shadow boundary. A new slope diffraction function for the half plane is presented along with applications. This new form of slope diffraction coefficient for the half plane is valid through the shadow region. Reciprocity is invoked to find the far-fields for a source on the surface of the conducting wedge. In addition to applying the two-dimensional slope diffraction analysis to practical problems, the equivalent current concepts have been extended to include equivalent slope currents for the analysis of either finite or curved edges. This new form of the slope diffraction function has been successfully used to provide anH-plane horn pattern analysis that is considerably less tedious than previously possible with GTD. Both pure GTD solutions and hybrid solutions using conventional aperture integration for the main beam region and GTD for the far-out side and back lobes are compared with experimental results.