自适应光学波面传感器的研究

在讨论几种波面传感器的基础上,介绍了一种新型的自适应光学波面传感器。实验结果表明,软刀口型波面传感器具有良好的实际应用前景。给出了它的工作原理,并介绍了各种传感器的优点。     

基于液晶纯相位光调制器的4f系统去噪方法

分析了4f系统的噪声来源,提出使用液晶空间光调制器实时去除系统噪声.通过使用Zemike多项式拟合透镜等光学器件引入的像差,根据液晶纯相位光调制器利用位相共轭波进行静态波面校正的工作原理,提出了一种新的相位校正算法,模拟仿真美国BNS公司反射式256×256纯相位液晶空间光调制器,通过重构并逼近畸变波面,产生相位共轭波...     

均匀化位相的常规非稳腔的分析与实验

对常规非稳腔的输出镜面进行改造,在原来不透光的中央区域引入增透膜,使之能部分透过,使输出耦合能的比例得到提高;同时加敷适当的位相膜,使中央区与环带区波面位相拉平些.着重报导了均匀化相位常规非稳腔的系列实验和分析,从而使常规非稳腔的环带输出引起的中央不透明区与外环带输出波面的位相突变得到改善,克服了远场能量分布出现较严重离散的问题,使远场中央亮斑能量更集中.     

定量刀口检验研究

一、问题的提出刀口检验用于高精度的光学零件抛光工艺已有一百多年历史,它一直起着很重要的作用.直到现在还是被广泛地使用着.这个检验方法的优点在于它的极高的灵敏度和直观性,而其缺点是不能定量.根据阴影图判断波面误差的准确性与误差大小有关,误差愈大愈不准确,一般情况只能达50～80%左右.少数有经验的光学专家在波面误差为0.1λ量级时判断的准确性有可能达90%.这当然还是不能令人满意的.因此,研究出一种客观的定量刀口检验方法是光学界共同关心的事.苏联的马克苏托夫在四十年代曾做过定量刀口检验的研究,但所得结果连他自己也不满意.     

均匀化位相的常规非稳腔的分析与实验

 对常规非稳腔的输出镜面进行改造,在原来不透光的中央区域引入增透膜,使之能部分透过,使输出耦合能的比例得到提高;同时加敷适当的位相膜,使中央区与环带区波面位相拉平些。着重报导了均匀化相位常规非稳腔的系列实验和分析,从而使常规非稳腔的环带输出引起的中央不透明区与外环带输出波面的位相突变得到改善,克服了远场能量分布出现较严重离散的问题,使远场中央亮斑能量更集中。     

基于纯位相液晶空间光调制器的可变焦透镜的实现

提出一种基于纯位相液晶空间光调制器(LC-SLM)实现变焦透镜的方法。根据液晶空间光调制器的位相调制原理,以相息图控制LC-SLM来调制入射光波,并衍射产生透镜波面,改变相息图的衍射距离,可实现变焦位相菲涅耳透镜的功能。分析衍射孔径、衍射距离、相息图位相阶数等参数对变焦位相菲涅耳透镜的影响,并以点光源相息图为例对该方法的可行性进行了实验验证。实验结果表明:通过改变计算衍射距离,提出的方法可得到焦距不同的透镜,且易于控制,为三维扫描显示的实现提供了可行性依据。     

计算模拟法改善激光波面

计算模拟方法设计位相元件可将基模高斯光束均匀化,将椭圆波面校正为圆对称波面.本文推导了理论模拟结果和实验参数的关系.计算模拟给出的实验装置较为简单,能量转换效率高.     

用于自适应光学系统的波面传感器

本文给出用于自适应光学系统的波面传感器的功能、要求及特性。详细叙述了几种典型的波面传感器(高频振动波面传感器、相位共轭波面传感器、旋转光栅剪切干涉波面传感器及S-H波面传感器)。同时分析比较了各类传感器的优缺点及适用范围。     

用于自适应光学系统的波面传感器

本文给出了用于自适应光学系统的波面传感器的功能、要求及特性。详细分类叙述了几种典型的波面传感器。它们是:高频振动波面传感器,相位共轭波面传感器,旋转光栅剪切干涉波面传感器及S-H波面传感器。同时分析、比较了各类传感器的优缺点及适用范围。     

二,三及五等分激光分束器的设计与制作

由于激光分束器在光互连系统、光盘及光多路输出系统中有广泛的应用．而用二元位相光栅制做的激光分束器不仅体积小，且使用方便，灵活耐用．因此有诱人的发展前景．我们设计二元位相光栅激光分束器的方法是从二元位相光栅复振幅透过率的一般公式出发，经过付里叶积分可得到各级衍射光的强度公式，从而列出各级强度相等并取得极大值条件的方程，再利用数值计算方法求解．这种方法不仅物理意义明确，也达到了最优化设计的结果，是目前解决这一问题的最简便有效的方法．1设计二、三及五等分激光分束器的原理对于轮廓函数为矩形的一维二元位相…     

Amplitude point-spread function measurement of high-NA microscope objectives by digital holographic microscopy

We present here a three-dimensional evaluation of the amplitude point-spread function (APSF) of a microscope objective (MO), based on a single holographic acquisition of its pupil wavefront. The aberration function is extracted from this pupil measurements and then inserted in a scalar model of diffraction, allowing one to calculate the distribution of the complex wavefront propagated around the focal point. The accuracy of the results is compared with a direct measurement of the APSF with a second holographic system located in the image plane of the MO. Measurements on a 100 x 1.3 NA MO are presented.     

子孔径合成光学成像系统像质评价研究

由于子孔径合成光学成像系统出瞳波前离散,成像特征有异于常规光学系统.对比了两种子孔径合成光学成像系统的像质评价方法,其一是直接利用干涉仪实测获得的整体出瞳波面参量,拟合成泽尼克多项式,通过快速傅里叶变换获得光学系统的调制传递函数;其二是对子出瞳波面在像面复振幅分布的衍射直接积分叠加计算系统调制传递函数.对于离散出瞳波前,拟合的泽尼克多项式不可避免有较大误差,由此计算获得的调制传递函数与实际测量值有较大区别.设计并制造了一个三子镜合成的成像光学系统,在此基础上用ZYGO GPI干涉仪验证并对比了使用两种方法对像质计算的特点.结果表明,子出瞳波面直接衍射积分叠加法的精度更高,但计算量大,且要获得更高的像质评价精度,应使用更适于表达离散不规则形状子出瞳波前的波函数.     

High depth of focus by combining annular lenses

In some technological applications, optical systems that produce a high depth of focus and superresolving transversal responses are required. In this paper we present a pupil design consisting in a phase pupil with binary amplitude, that added to a conventional optical system, can accomplish these goals. The pupil function is characterized by a complex amplitude that consists basically in combining two annular lenses with different focal length. Meanwhile the central portion of the pupil has an amplitude equal to 0, the external portion is modulated with two quadratic phases each one covering an annular zone. One of the phases corresponds to a convergent lens and the other to a divergent lens. The effect on the incident wavefront is to redirect the light in front of and behind the best image plane (BIP) producing a widened focus. The evolution of the transverse gain for the extended focus is also studied. Experimental results are given, and they confirm the extended focus and the superresolving behavior of the proposed pupil function.     

Dynamic behaviour of speckle cluster formation

In this work, we analyse the speckle cluster structure generated when a coherently illuminated diffuser is imaged by introducing a multiple aperture pupil mask in front of the lens plane. We demonstrate that the speckle cluster originates from the complex speckle modulation generated by multiple interferences among the wavefront passing through each aperture. The auto-correlation function of the intensity distribution when using a multiple aperture pupil arrangement is calculated. Besides, we demonstrate that the autocorrelation function and the intensity corresponding to a single scattering element of the input are coincident. This result allows interpretation of the dynamics behaviour of the speckle cluster formation by considering the result obtained by a single scattering element. Then, we determine the pupil mask geometrical parameters that control the cluster behaviour and therefore the condition for obtaining a highly repetitive cluster structure that we define as a 'regular cluster'. The theoretical simulations based on the random walk model are in agreement with the experimental results supporting the validity of our approach.     

波前编码系统景深延拓性能研究

波前编码景深延拓技术是在非相干光学系统的出瞳处加入三次位相板,对成像进行解码处理而获得清晰图像以扩大光学系统景深的技术.文章通过深入研究波前编码光学成像系统的调制传递函数(MTF),分析离焦量和位相板的调制系数对MTF的影响,并通过数值计算和曲线拟合得到位相板调制系数、系统带宽、景深延拓性能之间的关系.该研究成果为位相板的调制系数的选择和景深延拓光学系统的设计提供依据. 关键词： 波前编码 景深延拓 调制传递函数 三次位相板     

倾斜入射的波前编码系统的点扩散函数扩大效应分析

通过对坐标系统进行旋转,计算得到了三次型波前编码系统的倾斜入射的光瞳函数,并给出了近似表达式. 分析表明倾斜入射会产生三次相位扩大效应和离焦扩大效应,它们和入射角的正负无关,且随着入射角绝对值的增大而增大. 这表现在点扩散函数(point spread function, PSF)上会扩展PSF包络的两条直角边,表现在调制传递函数(modulation transfer function, MTF)上会降低MTF值. 子午面倾斜入射时,子午方向的三次相位扩大效应和离焦放大效应大于弧矢方向,从而导致子午方向 关键词： 倾斜入射 波前编码 三次相位扩大效应 离焦扩大效应     

倾斜入射的波前编码系统的点扩散函数扩大效应分析

通过对坐标系统进行旋转，计算得到了三次型波前编码系统的倾斜入射的光瞳函数，并给出了近似表达式. 分析表明倾斜入射会产生三次相位扩大效应和离焦扩大效应，它们和入射角的正负无关，且随着入射角绝对值的增大而增大. 这表现在点扩散函数(point spread function, PSF)上会扩展PSF包络的两条直角边，表现在调制传递函数(modulation transfer function, MTF)上会降低MTF值. 子午面倾斜入射时，子午方向的三次相位扩大效应和离焦放大效应大于弧矢方向，从而导致子午方向     

像面滤波技术在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用

无透镜傅里叶变换数字全息波前重建主要采用全息图的一次快速傅里叶变换方法,重建图像不能充分占有重建平面.本文基于像平面滤波技术,提出对物体局部区域光波场进行放大重建并让重建图像布满重建平面的方法,给出具有精细结构物体的数字全息波前重建实例.此外,将数字全息光波场重建视为具有方形出射光瞳的光学系统的相干光成像过程,导出了物体放大图像的分辨率与光学系统相关参量的关系,并通过实验给予证明.     

像面滤波技术在无透镜傅里叶变换数字全息中的应用

无透镜傅里叶变换数字全息波前重建主要采用全息图的一次快速傅里叶变换方法,重建图像不能充分占有重建平面.本文基于像平面滤波技术,提出对物体局部区域光波场进行放大重建并让重建图像布满重建平面的方法,给出具有精细结构物体的数字全息波前重建实例.此外,将数字全息光波场重建视为具有方形出射光瞳的光学系统的相干光成像过程,导出了物体放大图像的分辨率与光学系统相关参量的关系,并通过实验给予证明.