基于本征系数的大口径望远镜失调量解算

针对大口径望远镜光学系统内部空间限制的特点,为了实现失调量校正,提出了一种基于本征系数的失调量解算方法.该方法首先利用波前曲率传感器的原理,通过交替测量前后离焦面的方式采集光斑图.然后,利用无需分区探测的本征函数法进行波前重构,利用本征系数来表征系统波像差,并依据失调量建立灵敏度矩阵模型.最后,根据失调状态与理想状态的本征系数即可求解出失调量.与其他技术途径相比,该方法具有无需添加光学元件、无需分区探测、运算简单的特点.主镜直径为1.8m的望远镜实验结果表明,当次镜偏心距离范围为--0.9～0.9 mm、倾斜角范围为--0.2°～0.2°时,利用本征系数灵敏度矩阵法得到的计算值的误差均小于10％,对大口径望远镜中的应用具有一定的意义.     

受与速度平方成正比的力的变频率谐振子

受与速度平方成正比的力的变频率谐振子(THOFQV)可以用一个适当的Lagrangian量来描述，可以求出THOFQV的普遍解.再利用不变量算子求解该系统的Schrdinger方程，得到本征函数和本征值. 关键词： 谐振子 不变量 本征函数 本征值     

高维空间各向同性谐振子的超径向阶梯算符

用因式分解法找出高维空间各向同性谐振子的超径向阶梯算符，给出归一化系数的一般公式，计算能量本征值和超径向本征函数。     

用数字干涉仪测量变形镜影响函数的实验研究

分析了变形反射镜面形影响函数的意义，鉴于自适应光学系统中波前探测大都以测量波前斜率为基础的特点，提出应研究斜率影响函数，并在此基础上构成波前复原矩阵。还介绍了用数字干涉仪测量变形镜影响函数的方法和结果，并对测量结果进行了分析，得到了影响函数的各种参数，例如：交连值，高斯指数，特征宽度等。并将干涉法测量斜率影响函数的结果与实际的哈特探测器的测试结果进行了比较。     

高精度激光微能量校准技术研究

利用斩波器将连续激光斩波成为脉冲宽度s量级重频脉冲激光,利用选单器将重频脉冲激光转变成单脉冲激光,从而实现变连续激光为单脉冲激光。由陷阱探测器测量连续激光的输出功率,高速APD、高增益PIN探测器作为波形探测器测量脉冲激光波形,并通过示波器对脉冲宽度进行测量。依据测量得到的功率和波形就可得到脉冲激光能量,从而实现了0.2 pJ激光微能量的测量和校准,通过不确定度分析,该装置的pJ激光能量测量不确定度达到了0.42%。     

正切平方势与平面沟道系统的本征值和本征函数

讨论和分析了常用的平面连续势，引入了新的正切平方势描写粒子-晶体相互作用.在量子力学框架内，把系统的本征值和本征函数问题化为超几何方程的本征值和本征函数问题.将 低位能级之间的自发辐射同实验进行了比较，结果表明理论和实验符合很好. 关键词： Schrdinger方程 超几何函数 沟道辐射 本征值 本征函数     

水下圆柱壳结构表面振速插值方法及其辐射声场预测

提出一种圆柱壳表面速度的全局插值算法,表面速度函数周向采用Fourier级数、轴向采用分段Lagrange函数表示,利用圆柱壳结构表面有限位置处的测量数据,计算得到速度函数的级数展开式系数,然后对表面其它位置处的振速进行插值,避免了传统的局部插值和离散产生的误差。数值算例验证了该插值方法能通过有限点位置处的数据,获取连续光滑的表面速度分布,并能满足圆柱壳辐射声场预测的需求。进而,在实验条件下,使用该插值方法对双层圆柱壳水下辐射声场进行了预测,实验结果表明通过该插值方法得到壳体表面速度分布,利用快速边界元方法计算得到的预测声场与实测声场有很好的一致性,验证了该插值方法在圆柱壳辐射声场预测中的正确性和工程适用性。     

Ru络合物及其配体的非线性光学特性

采用四波混频方法测量了Ｒｕ络合物在４５０ｎｍ处的三阶极化率和三阶超极化系数，并对不同本体和取代基对三阶超极化系数的影响进行了定量和定性的分析。发现在该类型结构中，取代基的负电性对γ值的影响很大。     

水下圆柱壳结构表面振速插值方法及其辐射声场预测

提出一种圆柱壳表面速度的全局插值算法,表面速度函数周向采用Fourier级数、轴向采用分段Lagrange函数表示,利用圆柱壳结构表面有限位置处的测量数据,计算得到速度函数的级数展开式系数,然后对表面其它位置处的振速进行插值,避免了传统的局部插值和离散产生的误差。数值算例验证了该插值方法能通过有限点位置处的数据,获取连续光滑的表面速度分布,并能满足圆柱壳辐射声场预测的需求。进而,在实验条件下,使用该插值方法对双层圆柱壳水下辐射声场进行了预测,实验结果表明通过该插值方法得到壳体表面速度分布,利用快速边界元方法计算得到的预测声场与实测声场有很好的一致性,验证了该插值方法在圆柱壳辐射声场预测中的正确性和工程适用性。      

一种大面积高能激光光束参数的在线测量方法

 提出了一种大面积连续波高能激光光束参数的在线测量方法——环形光刀扫描测量法。该方法采用偏心安装的斜面环形光刀高速扫描反射，光电探测器阵列沿反射光圆周均匀布置探测，使得绝大部分被测激光沿原光路传播，只有少量取样光被反射到探测器阵列上。通过对采集得到的探测器响应信号进行空间映射计算和图像复原，得到激光束的光强分布参数。该方法可用于光束直径数百mm的高能激光光束测量，测量空间分辨率约2 mm，时间分辨率为30~50 ms。     

复杂介质地震初至波数值模拟

发展了一种地震初至波(first break)数值模拟的旅行时插值波前追踪方法.将复杂变速介质剖分成匀速的矩形或多边形单元,在单元边界上设置一些对波前旅行时采样的节点.首先从震源开始计算波前到达所有节点的旅行时,然后从接收点开始反向确定震源与接收点之间的射线路径.其中,到达任意一点的波前旅行时和射线是通过对该点所在单元其它两两相邻的已算节点旅行时的插值和Fermat原理求极小而获得的.该算法对介质的复杂程度、单元形状和震源与接收点的位置没有限制,能模拟直达波、临界折射波和绕射波以及盲区射线等,具有较强的适应性和较高的精度.用该方法对一些典型近地表模型的初至波进行了数值计算,清晰地显示出这些模型的波前形态和射线路径.     

基于多对流速度的波前重构算法研究

 在气动光学研究中，Ronald J. Hugo 和Eric J. Jumper的小孔径光束技术(SABT)波前重构算法在理论推导中忽略了与涡结构尺度相关的对流速度的差异，因此必然会给波前重构带来误差。用小波分析提取了上、下游探测光束输出的不同尺度的光程信号，通过计算两个探测光束输出的同一尺度信号的互相关系数，并利用互相关系数达到最大值对应的延迟时间研究了尺度相关的对流速度，然后再进行尺度相关的小孔径光束波前重构。结果表明：相对于单一对流速度的小孔径光束波前重构算法，该尺度相关的波前重构算法能有效地提高波前重构的精度。     

Partial correction estimation of adaptive optics systems for large fields of view

A novel method for the simulation of atmospheric turbulence-degraded wavefronts is shown. The computer generated wavefronts contain all the statistical and spatial properties predicted for Kolmogorov-type turbulence. The technique enables the generation of wavefronts from two separated point sources while maintaining the correct correlation. The techniques was used to check the effects of anisoplanitism on the performance of wavefront compensation by adaptive optics using the modal correction. The dependence on the order of correction was also estimated. It is shown that for strong turbulence, for extended sources, there is no benefit of correction beyond the third order (tilt).     

色分离光栅对输入波前畸变宽容度的研究

 采用频域分段的方法，对强激光系统的波前畸变进行了理论分析；使用随机相位屏构建低频畸变波前模型，并提出采用迭代算法构建中高频畸变波前模型。使用构建的畸变波前模型作为输入，通过模拟计算，给出了色分离光栅对输入波前畸变宽容度的初步规律。     

Eigenfunctions of Laplacian for phase estimation from wavefront gradient or curvature sensing

Modal cross coupling usually exists in wavefront estimation through Zernike polynomials. In order to cope with the problem, the eigenfunctions of Laplacian with Neumann boundary condition are proposed instead of Zernike polynomials to reconstruct phase from wavefront gradient or curvature sensing. It is proved theoretically that these modals can avoid modal cross coupling in both wavefront gradient sensing and curvature sensing. In wavefront gradient sensing, the coefficients of eigenfunctions of Laplacian can be obtained from the integral of the scalar product between the gradient of Laplacian's eigenfunctions and wavefront gradient signal. In wavefront curvature sensing, the coefficients of eigenfunctions of Laplacian can be calculated from the integral of the product of Laplacian's eigenfunctions and wavefront curvature signal. This approach is applicable on arbitrary apertures as long as eigenfunctions of Laplacian on apertures of arbitrary shape can be obtained.     

矩形元件离焦及像散计算方法

利用Zernike多项式进行最小二乘拟合来计算矩形元件的离焦及像散,不需要波面数据在圆域内正交,从而避免了波面数据缺失区域的数据插值。通过计算圆形口径数据,与商业软件计算结果比较,差别小于0.005倍波长,证明了该方法计算离焦及像散的可行性。分析了不同长宽比下矩形元件的离焦及像散。结果表明用商业软件计算矩形口径元件像散时,随着长宽比的增加,偏差会明显增大。     

基于模型选择的模式波前重构算法研究

基于Zernike模式的波前重构算法通常忽略实际波前像差构成的差异, 而用一定数量的低阶Zernike模式进行波前重构, 导致模式混淆或耦合等问题, 进而影响波前重构的精度. 根据信息论中的最小描述长度准则对重构模型的阶数进行了选择, 在此基础上应用非线性优化算法计算重构系数, 并最终实现波前重构; 对不同信噪比条件下振幅均匀分布入射光束的波前进行了重构. 结果表明: 该算法不但能够实现相对于现有算法相对较高的波前重构精度, 并且具有优良的噪声适应性, 体现了模型选择在模式法波前重构算法中的意义.     

Wavefront measurements of diode laser beams with large dynamic ranges

We propose and demonstrate a method for the measurement of the wavefronts of high-power diode laser beams with large dynamic ranges. Our wavefront sensor consists of a movable pinhole and a wavefront-slope detector. The measurement results show that the wavefront sensor exhibits a large dynamic range of pi/2 to -pi/2 and a high precision on the measured average wavefront slope. The wavefronts of high-power diode laser beams having large divergence angles at arbitrary locations (including near and far fields) can be reconstructed via the wavefront measurement at a given location. The amplitude and phase distributions of a laser beam could be determined from the measured optical field data using diffraction theory. The experimental measurement of the wavefront of a 980 nm diode laser beam will be presented and discussed.     

基于解耦差分泽尼克待定系数法的二维横向剪切波面重建算法

横向剪切干涉术是一种自参考干涉计量技术,其原理是被检测波前与其自身被剪开的波前之间在重叠范围内相干涉,由干涉图得到两相互剪切波前的波前差,通过波面重建算法得到待测波面.在波面重建算法中,泽尼克待定系数法是其中的一种.分析了横向剪切干涉技术的测量原理;提出了一种新的基于解耦差分泽尼克待定系数法的二维横向剪切波面重建算法....     

Wavefront sensor using the Talbot effect

A method for measuring optical wavefronts is proposed by properly sampling the light amplitude distribution with a two-dimensional periodic mask. At the Talbot planes, where a reference wavefront (spherical or plane) would originate replicas of the aperture, distortions of the resulting selfimages take place. These intensity patterns are detected and processed for obtaining the required wavefront information. The approach is illustrated with some experimental results.