由干涉图计算波差和传递函数

本文讨论一种用于光学系统和光学反射镜面检验中的完整而定量的方法.该方法以干涉术为基础,将所得干涉图样表示成光学系统光瞳坐标的函数和光学零件表面坐标的函数.此函数为与象差密切相关的Zernike圆多项式的线性组合.并利用Gram-Schmidt正交法求多项式的系数使其与干涉图上一些离散点相啮合.由此函数出发本文讨论了检验系统本身误差及调整误差去除的方法及计算被检波面的最小均方波差及波差分布,进而求得系统的PSF和OTF值.     

物面单反射镜波前分割三光束全息干涉计量研究

提出了一种用于分析物体三维位移场的全息干涉计量新方法。该方法将一个小平面反射镜贴于被测物体的表面，用三束呈空间分布的发散光波，在干版的三个不同区域或同一部位，记录被测物体的三个独立的双曝光干涉图。这些干涉图被由小平面反射镜运动造成的参考光虚点光源的位移所调制。基于对这种调制的理论分析，导出计算参考光虚点光源和被测物体三维位移的二个线性方程组。     

反射镜平动式光栅光调制器的光学特性分析

提出了一种反射镜平动式光栅光调制器,每个像素主要由一个可动反射镜和上面的固定光栅组成,通过控制可动反射镜和固定光栅的距离达到对入射光的调制.依据标量衍射理论对反射镜平动式光栅光调制器工作状态的光学特性进行了详细的理论分析;并仿真了光调制器的结构参量对衍射效率和对比度的影响.发现:当可动平板和光栅的距离为λ0和5λ0/4,像素表现为暗态和亮态;这种光调制器的工作原理决定了其有效面积大,具有形成面阵的潜力;固定光栅占空比为1/2时,对比度最优;同时给出了对比度随入射光带宽的关系,即带宽越大,对比度急剧下降.     

在一种新的聚合物材料上刻写正弦相位波导光栅及其特性研究

用双光束干涉法在一种新的聚合物材料IAC-4上刻写正弦相位型光栅,实现了光栅耦合光波导,并研究了该光波导对不同偏振态的入射光的传播特性,对光栅的形成进行了理论分析,对光波导的传播常数进行了数值计算,并对该波导光栅在导光的光强调制和方向控制及其在集成光学方面的应用进行了讨论,最后对任意入射角的光栅方程进行了理论探讨. 关键词： 波导光栅 有机聚合物 平板光波导 集成光学     

低阶梯多级微反射镜高度误差分析及制作研究

本文提出了一种基于多级微反射镜和栅格分束器的静态轻型傅立叶红外变换光谱仪,通过两个多级微反射镜实现光程差的空间离散和干涉图的静态二维采样,通过引入栅格分束器有效降低了系统的体积和重量。作为该光谱仪的核心光学器件,多级微反射镜的阶梯高度一致性、面型平整度和结构精度是决定采样间隔、分辨率和噪声等仪器指标的主要因素。本文提出了基于MOEMS技术的厚度依次减半多层膜法,制作了台阶高度为0. 625μm,阶梯数为32的低阶梯多级微反射镜。测得实际阶梯高度平均值为626. 9 nm,表面粗糙度均方根值为1. 72 nm。分析了阶梯高度误差对光谱复原的影响,提出了两种阶梯高度误差校正方法,分别为通过修正因子来减小膜厚监控误差,和利用最小二乘余弦多项式算法对复原光谱进行校正。校正后的复原光谱误差(SCE)降低为2. 34%,满足系统对光谱复原的要求。最后,将该低阶梯多级微反射镜置入光谱仪中,得到乙腈样品的干涉图和复原光谱图。     

光栅光阀光学特性分析及其在热敏CTP中的应用

光栅光阀(GLV)是一种衍射MOEMS空间光调制器,利用其对激光束的调制作用,可成功地应用于计算机直接制版(CTP)系统中。提出了简化的光栅光阀光学模型,并根据夫琅和费单缝衍射理论和多光束干涉理论对光栅光阀的光学特性进行了理论分析。介绍了光栅光阀在热敏CTP系统中的应用,分析了光栅光阀光学记录设备的结构和成像原理。得出了基于GLV技术的热敏CTP数字成像过程,为国内印刷企业使用这种热敏成像技术提供了理论依据。     

用光栅编码实现干涉图和阴影图的超快分幅记录

一束激光被分成几束子光束,每子光束具有不同的延时并用以不同方位放置的光栅对它编码.用一系列反射镜将这些子光束汇合成一束,并用来对客体进行全息干涉和阴影诊断.解调之后,可从全息底片获得对应于各个不同时刻的一系列干涉图或阴影图.     

洛埃镜干涉中的一个值得注意的问题

洛埃镜干涉实验装置由平面反射镜MM’、线光源S1、接收屏幕F和挡光板P组成，如图1所示．当入射角很大时，直接入射到接收屏幕的光和由反射镜反射到接收屏上的光相遇，在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹，并且当屏幕水平移到紧贴反射镜的边缘M’时，屏上过M’处是一条平行于线光源的暗纹．由此我们认为当光掠入射时，     

物理光学

光的干涉与衍射O436.12007021031线性啁啾相位掩模的设计=Design of linearly chirpedphase mask[刊,中]/方玲玲(苏州大学信息光学工程研究所.江苏,苏州(215006)),吴建宏…//光电工程.-2006,33(11).-88-92研究讨论了用全息干涉方法制作线性啁啾位相掩模的设计方法,提出用两球面波干涉产生条纹密度随空间距离线性变化的干涉条纹记录啁啾位相光栅,按设定光栅端点空频和端点空频差两种优化设计方法设计了长度100mm、啁啾量1nm/mm的线性啁啾光栅,理论和实验结果给出两种设计方案的非线性系数分别为2.5%和1.6%,理论设计和实验结果相符。图11参9(…     

用于制作光纤光栅的Talbot干涉仪的分析与建模

对用于制作光纤光栅的Talbot干涉仪进行了分析.当考虑准分子激光器的空间相干性和时间相干性时,几何光学中的光线法并不能给出Talbot干涉仪干涉场的真实强度分布情况,而通过光的电磁理论,则可以提供对干涉场的详细描述.基于电磁理论,建立了一个Talbot干涉仪干涉场计算模型,并首次将Talbot干涉仪的反射镜转角作为模型计算参数加以考虑,随后进行了一系列的计算.计算结果显示了干涉场的分布,同时表明空间相干性对Talbot干涉仪的近场干涉和远场干涉影响都很大,其中远场干涉对空间相干性的要求更严格,且对于远场干涉,反射镜转角的影响不可忽视.     

微小型傅里叶变换光谱仪光场分析与衍射抑制

为了进一步实现傅里叶变换红外光谱仪的微小型化,在基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪结构中引入空间光调制器与点探测器。利用多级微反射镜对入射光场进行相位调制,同时利用空间光调制器对各干涉级次进行分布式测量。将两个多级微反射镜作为两个相位衍射屏并将空间光调制器作为振幅衍射屏,分析光波与每一个衍射屏的作用,发现干涉光场受到空间光调制器和多级微反射镜边缘衍射光场的调制。多级微反射镜边缘对入射光的截止产生了衍射效应,为了抑制该衍射效应对系统的影响,提出了一种扩展多级微反射镜阶梯级数的方法。该方法通过扩大干涉区域,避免了边缘衍射效应对内部有效干涉级次的影响。计算表明,该方法可以消除干涉图序列的失真,有效实现信号光谱复原。     

声光栅正弦结构光投射器的光学系统设计

针对一种新型的声光波干涉测量技术,对声光栅正弦结构光投射器的三维测量工作原理进行了系统的分析,讨论了影响投射器光学系统结构的因素和影响接收屏上的光照度的因素,并进行了光学系统设计。在优化设计过程中,采用了限制光线最大入射角的方法,达到控制投射系统的球差和保证接收屏上照明均匀的要求。所设计的声光栅正弦光投射器具有很好的成像质量。应用该系统对在500mm处的石膏像上投射干涉条纹,可以得到能量比较均匀、变形量很小的干涉条纹图,利用该条纹图和相关的算法可以对具有复杂几何形状的物体进行有效的三维测量。     

光栅光阀的光学特性分析和仿真

光栅光阀是一种基于微型机电系统（MEMS）工艺的光调制器,利用其表面具有的可选择的变形部分（可动光阀）,提供衍射光栅,被应用于投影显示等领域。光栅光阀的光学性能决定其在投影显示系统中应用的成败。依据多光束干涉理论和衍射理论对光栅光阀工作状态的光学特性进行了详细的理论分析和计算机仿真。结果说明,光栅光阀在工作中处于“开”态时,可动光阀下降的距离应该是入射波长的1／4倍;设计时选择h=λ0／2,δ=Aλ0／4;当间隙处的反射率不同时,占空比对光栅光阀的光学特性有着不同的影响,给出了占空比与反射率的最佳组合值。     

用矢量法推导光栅衍射光强公式

“平面光栅”这一节是波动光学的一个难点。在这里要综合应用干涉和衍射原理，还要用“复数法”进行光振动的求和与积分运算，推导衍射光强公式。许多学生抓不住这部分内容的要领。笔者认为，采用“矢量法”推导光栅衍射光强公式会使学生在推导过程中直观地掌握光栅作用机理。     

水平腔面发射DFB激光器光栅调控出光特性研究

以面发射分布反馈(SE-DFB)半导体激光器为研究对象，基于耦合模理论，通过耦合系数表征器件的出光特性，研究二阶光栅对器件出光特性的调控作用。使用时域有限差分法(FDTD)进行光栅的结构仿真和参数优化，在器件衬底部位引入分布布拉格反射镜(DBR)协同光栅调控出光特性，以980 nm波段半导体激光器为例，重点研究DFB光栅占空比、DFB光栅周期长度、DFB光栅刻蚀深度、DFB光栅倾角、DBR反射镜占空比、DBR反射镜材料折射率、DBR反射镜周期介质层数对光栅耦合系数的综合影响，得到优化的光栅参数，为后续器件设计与制备提供理论依据。     

计算全息图CGH非球面干涉检验

<正> 一、前言非球面光学元件的干涉检验,可以用平面自准直法和补偿检验法。但是,平面自准直法只限于抛物面反射镜。光学补偿法虽能用于各种非球面光学元件,但光学补偿件的加工较复杂,调整麻烦。我们知道用计算全息图可以再现一个用数学解析式表示的波前或它的傅里叶变换。同样的道理可用计算全息图再现一个理论计算的像差波面对非球面进行补偿干涉测量。这方面的工作在国外已有报道。     

光栅平动式光调制器结构参量的优化分析

提出的光栅平动式光调制器是一种基于微机电系统(MEMS)工艺的光调制器,利用其表面具有的变形部分(可动光栅)提供衍射光栅,通过控制可动光栅的位移实现光调制器的两种工作状态,即亮态和暗态。根据衍射理论和傅里叶光学对光栅平动式光调制器工作状态的光学特性进行了详细的理论分析和仿真。重点讨论了可动光栅占空比、长度L1、垂直光栅周期方向上边框长度、光栅栅条宽度、整个器件的光栅周期数等对光调制器工作性能的影响。结果表明,可动光栅与反射镜的距离为入射波长的一半时,调制器工作在暗态;而当可动光栅向反射镜方向下移入射波长的1/4时,光调制器工作在亮态;要达到最佳的衬比度,需满足可动光栅的栅条宽度为光栅周期的一半,L1应该为光栅周期的整数倍;在不满足L1为光栅周期d的整数倍时,可动光栅在垂直于光栅周期方向上的边框越小越好;光栅栅条越宽、光栅周期数越多,衬比度越高。     

衍射光栅空间滤波成像方法实验研究

为了实现毫秒级分辨力光栅式角位移的测量,从光学角度出发,对光栅的设计、制作形成和空间滤波方法进行实验研究;依据马赫-曾德尔干涉法原理进行多光束全息光栅设计;同时对矩形光栅和制作的多光束干涉全息光栅进行相应的空间滤波成像处理;最后选取平行光和点光源两种光源进行检测,并利用面阵CCD和线阵CCD对光栅的衍射信息进行采集,分别从条纹质量、透过率函数和频谱三个方面对空间滤波成像处理前后的光栅进行检验。结果表明:空间滤波成像处理可以减少光栅中高次谐波的含量,明显改善光栅信号的质量;随着衍射光栅空间频率的增大,光栅的正弦性有效提高。     

牛顿环干涉实验的改进

研究光的干涉现象可以进一步加深对光的波动性的认识,产生光的干涉的仪器很多,牛顿环仪是一种常见的观察光的干涉的光学器件、用牛顿环仪可以观察到光的等厚干涉,对其干涉条纹有关量进行测量,便可以很精确地测得产生牛顿环干涉条纹的光学元器件的一些特性参数、用牛顿环仪可以测单色光的波长、组成牛顿环仪的平凸透镜的曲率半径,检验物体表面的光洁度和平面度.用牛顿环干涉实验测平凸透镜的曲率半径是大学物理实验中的基本实验.笔者根据多年的教学实践,认为该实验中存在一些问题,而且在数据处理方法上没有一个规范和统一的方法,本文就此进行探讨与研究.     

基于微机电系统光栅平动式光调制器实验和优化设计

基于微机电系统(MEMS)的光栅平动式光调制器(光栅平动式光调制器)调制性能的实验研究关系到其进一步应用。设计了光栅平动式光调制器的相干光学信息处理系统实验方案,He-Ne激光器出射的光束经扩束器和准直透射后成为平行光入射光栅平动式光调制器,被测光栅平动式光调制器放置在相干光学信息处理系统的输入面,滤波器在频谱面上,显微镜放大像面上的信号,经CCD在计算机上记录存储;实验结果和理论分析吻合。对光栅平动式光调制器进行方案优化,将可动光栅边框和悬臂梁表面处理成不反光,使可动光栅和下反射镜构成的整个反射面为光栅周期的整数倍。经理论计算,在光栅周期为8μm,光栅占空比为0.5,光栅边距为2μm,周期数为6的条件下,光栅平动式光调制器图像填充率为74.67%,光学效率为81.06%,衬比度大于5000∶1。