由焦面附近光强分布实现波前重构

介绍了一种由光束在焦面附近几个面上的强度分布重构出光束近场波前的方法。把波前重构问题作为一个非线性优化问题,利用光束口径区域内的正交多项式模拟光束波前相位分布,通过优化多项式各项的系数,使对应的波前分布在焦面附近相应的几个面上的强度分布与已知强度分布的偏差最小,即认为由此时的多项式系数决定的近场波前代表了真实的光束波前。针对方光束口径,利用Legendre多项式模拟光束波前分布,利用共轭梯度算法对多项式系数进行了优化计算;优化过程分为几步进行以减少计算时间。重构得到的波前分布与参考波前分布符合得很好。     

由重构矩阵存储精度引起的波前重构误差的研究

采用Southwell区域法波前重构模型对泽尼克多项式的前几项进行了波前重构的数值模拟, 研究了由重构矩阵存储精度原因而引起的波前重构误差。结果表明,对于前六项,以8Bit的数据精度来存储重构矩阵就能保证波前重构误差不超过1.0%,而对于具有更高阶的泽尼克多项式,比8Bit更高的数据精度不会使误差减小。对一个测量所得的波前进行了研究,所得结果和上述结论相符合。     

由重构矩阵存储精度引起的波前重构误差的研究

 采用Southwell区域法波前重构模型对泽尼克多项式的前几项进行了波前重构的数值模拟, 研究了由重构矩阵存储精度原因而引起的波前重构误差。结果表明,对于前六项,以8Bit的数据精度来存储重构矩阵就能保证波前重构误差不超过1.0%,而对于具有更高阶的泽尼克多项式,比8Bit更高的数据精度不会使误差减小。对一个测量所得的波前进行了研究,所得结果和上述结论相符合。     

激光推进应用中的波前重构仿真研究

分析了Hartmann传感器应用于激光推进中波前畸变测量的可行性,介绍了模式法波前重构原理。利用MATLAB7.0对小孔板进行了仿真。并根据几何光线追迹原理,对设定的畸变波前进行了重构。同时比较了选用不同Zernike模式数的波前重构结果以及选用不同采样率小孔板的波前重构结果。仿真结果表明:Hartmann传感器对推进应用中大口径光斑的波阵面测量是可行的。     

深度学习在波前重构与波前预测中的研究进展

深度学习技术与自适应光学技术的结合,预期能够有效提升波前校正效果,并能更好地应对更复杂的环境条件。详细梳理了在波前重构技术和波前预测技术方向上应用深度学习的研究进展,包括研究者在这两个研究方向中所采用的具体研究方法以及相应的神经网络结构设计,同时分析了这些神经网络在不同实际应用场景下的性能表现,并对不同神经网络结构之间的差异进行了比较和讨论,探究了结构差异所带来的具体影响。最后,总结了深度学习在这两个方向上的已有方法,并就未来深度学习与自适应光学技术如何深度融合的发展趋势进行了展望。     

大幅面气动光学波前畸变场测量与重构EI北大核心CSCD

各类高速飞行器所装备的光电成像探测与侦察系统、光电跟踪瞄准系统、定向能攻击武器和光通讯系统,都需要开展气动光学波前畸变场测量与校正技术研究。为此,提出大幅面气动光学波前畸变场测量与重构方法,将光束偏折位移场测量值转化为光束从摄影中心出发穿过扰流区到人工点的光程差,并研究了Zernike多项式阶数与波前畸变重构精度的关系。2m超声速风洞中某跨大气层飞行器模型实验结果表明:该方法可以定量测量波前畸变场,测得机头与机翼的斜激波所致的波前畸变结构正确。该方法光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源,为气动光学效应的测试及校正技术的研究提供了新途径。     

基于单幅干涉图的波前重构技术研究

条纹中心法是干涉测量技术中分析单幅干涉图的一种重要处理方法,该方法主要包括图像预处理、波前重构和样品表面形貌及参数的测量等三个部分。研究了条纹中心法的关键技术,特别是应用协方差矩阵法求解泽尼克多项式以进行波前重构的过程。提出了基于单幅干涉图自动波前重构的流程方法。最后应用该流程方法处理由泰曼-格林干涉系统采集的精密抛光铝制盘基片表面形成的一幅干涉图像。实验结果表明,该方法可以实现单幅干涉图的自动波前重构,干涉波前重构的拟合精度可达1．4686×10^-6nm,还可以自动获得精密抛光铝制盘基片表面的形貌及参数。     

基于衍射光栅曲率波前传感器的实时波前重构研究

自适应光学系统要求波前传感器能实现动态实时测量,曲率波前传感技术符合这一发展要求。一种新型的基于扭曲衍射光栅的曲率波前传感器在探测装置的实现方法方面具有较大优势,其波前重构已应用于光学度量。根据衍射光学理论,对其探测信号进行数值模拟,并利用Neumann边界条件的Green函数法对其波前重构进行数值模拟。结果表明：Green函数法归结为2矩阵相乘,计算速度快,达到实时重构要求; Green函数法对阶数不高的Zernike多项式重构效果较好;影响重构误差的主要因素是光强梯度的边界噪声。     

环形区域上Zernike模式法波前重构

针对激光技术领域常见的环形激光光束,利用圆域Zernike多项式和环域Zernike多项式进行模式法波前重构,结果显示,如果环形激光光束波前相位畸变主要由低空间频率成分组成,则可以直接利用圆域Zernike多项式进行波前重构;如果环形激光光束波前相位畸变含有较多的高阶频率成分,则利用环域Zernike多项式进行波前重构。     

环形区域上Zernike模式法波前重构

 针对激光技术领域常见的环形激光光束,利用圆域Zernike多项式和环域Zernike多项式进行模式法波前重构,结果显示,如果环形激光光束波前相位畸变主要由低空间频率成分组成,则可以直接利用圆域Zernike多项式进行波前重构;如果环形激光光束波前相位畸变含有较多的高阶频率成分,则利用环域Zernike多项式进行波前重构。     

Some remarks on intensity calculations near the caustic

Using various formulae describing the field near the caustic, the amplitude distribution along the direction perpendicular to the smooth branch of the caustic of A₂ type was calculated and then compared with the results of numerical calculations based on the Kirchhoff integral.     

Axial intensity distribution and focal shifts of focused partially coherent conical Bessel–Gauss beams

Based on the generalized Huygens–Fresnel diffraction integral and the theory of partially coherent light, the axial intensity distribution and the focal shifts of focused partially coherent conical Bessel–Gauss beams are investigated. The dependence of the maximum on-axis intensity and the associated focal shift on the Fresnel number and the coherence parameter are examined and illustrated numerically. The results related to the J ₀-correlated beams and the fully coherent Bessel–Gauss beams are obtained as particular cases of this study.     

Gaussian to flat-top intensity distributing lens

A system has been designed to convert the Gaussian intensity profile of a laser beam into a more uniform distribution. This paper postulates a number of afocal lens arrangements for this purpose and details the effect of one particular combination in balancing the higher-order terms and achieving collimation of a diffraction limited output between the l/e points.     

Design of thermistor probes for measurement of ultrasound intensity distributions

Thermistors coated with absorbing material provide small omnidirectional probes for measurement of ultrasound intensity distributions. They are simple and inexpensive to construct and can be made with dimensions less than 1 mm. The use of various glues, varnishes and resins for the ultrasound absorbing coating is considered. Heat is generated by shear viscosity in the neighbourhood of the boundary between the thermistor and coating material. The rate of temperature rise over the first one or two hundred milliseconds after the ultrasound is switched on is a reasonably linear function of intensity over the range used in physiotherapy.     

利用Taylor展开法研究Lamb波在功能梯度材料中的传播特性

超声技术可用于对功能梯度材料(FGMs)的性质进行评估. 由于FGMs性质的非均匀性,采用分布函数来描述FGMs弹性常数和密度沿厚度方向的变化趋势,并提出利用Taylor展开的方法来解决分布函数为任意函数时的FGMs中Lamb波的传播问题. 利用本征函数展开法得到了铁基氧化铝FGMs中Lamb波的相速度色散曲线,讨论了材料性质分布对铁基氧化铝FGMs中Lamb波传播特性的影响. 为FGMs性质(沿板厚方向变化)的反演提供了理论依据.关键词：功能梯度材料Lamb波Legendre多项式分布函数     

Effects of different correlations of partially coherent electromagnetic beam on three-dimensional spectral intensity distribution in the focal region

The effects of position-dependent correlations between the x- and y-components of the partially coherent incident electromagnetic beam on the spectral intensity distribution in the focal plane and along the z-axis of an optical imaging system with a high-numerical aperture are studied. The electromagnetic Gaussian Schell-model (GSM) beam is employed as an example to illustrate the analysis.     

Wind velocity profile reconstruction from intensity fluctuations of a plane wave propagating in a turbulent atmosphere

Reconstruction of a wind profile based on the statistics of plane-wave intensity fluctuations in a turbulent atmosphere is considered. The algorithm for wind profile retrieval from the spatiotemporal spectrum of plane-wave weak intensity fluctuations is described, and the results of end-to-end computer experiments on wind profiling based on the developed algorithm are presented. It is shown that the reconstructing algorithm allows retrieval of a wind profile from turbulent plane-wave intensity fluctuations with acceptable accuracy.     

会聚厄米-双曲余弦高斯光束的光强分布和焦移

 基于厄米-双曲余弦高斯光束通过无光阑限制薄透镜聚焦的解析传输公式,研究了厄米-双曲余弦高斯光束聚焦区域的光强分布,并对光束的焦移进行了分析,讨论了偏心参数对光强主极大位置的影响。结果表明：TEM₁₁模厄米-双曲余弦高斯光束的相对焦移（绝对值）随偏心参数和菲涅尔数的减小而增大,菲涅尔数较大时相对焦移趋于零。TEM₂₂模光束在偏心参数小于0.54时,轴外与轴上光强极大值的比值大于1,此时光强主极大在轴外,偏心参数大于0.54时则相反;在偏心参数等于0.54时比值为1,此时光束有两个主极大,偏心参数愈大光强愈集中于轴上。使用LW法和GH法得到的TEM₂₂模光束的相对焦移（绝对值）随偏心参数和菲涅尔数的变化规律与TEM₁₁模光束一致,但相同参数下使用这两种方法得出的具体结果不同。     

A new quantum mechanical photon counting distribution formula

By virtue of the density operator's P-representation in the coherent state representation, we derive a new quantum mechanical photon counting distribution formula. As its application, we calculate photon counting distributions for some given light fields. It is found that the pure squeezed state's photon counting distribution is related to the Legendre function, which is a new result.