紧聚焦条件下的轴向双焦点波带片EI北大核心CSCD

基于紧聚焦条件下的矢量衍射理论推出了一个解析解形式的环半径公式,利用此公式设计得到的二元相位波带片可以使入射光的紧聚焦区域呈现轴向双焦点分布。并且,公式中的两个焦点的轴向距离和环半径直接相关,可以设计一系列的具有不同轴向距离的二元相位波带片,用来调制高数值孔径物镜,使其产生轴向可调的双焦点。以径向偏振贝塞尔-高斯光束为例,数值模拟了在不同轴向偏移距离的二元相位波带片的调制下的紧聚焦场的空间强度分布。数值模拟结果表明,基于此类二元相位波带片可以成功地实现轴向距离可调的双焦点。此外,利用一些具有特殊轴向距离的二元相位波带片,还可产生"光泡"与"光针"等特殊的紧聚焦场分布。因此,此类二元相位波带片有望应用于微粒子的动态操控与捕获。     

紧聚焦条件下的轴向双焦点波带片

基于紧聚焦条件下的矢量衍射理论推出了一个解析解形式的环半径公式,利用此公式设计得到的二元相位波带片可以使入射光的紧聚焦区域呈现轴向双焦点分布。并且,公式中的两个焦点的轴向距离和环半径直接相关,可以设计一系列的具有不同轴向距离的二元相位波带片,用来调制高数值孔径物镜,使其产生轴向可调的双焦点。以径向偏振贝塞尔-高斯光束为例,数值模拟了在不同轴向偏移距离的二元相位波带片的调制下的紧聚焦场的空间强度分布。数值模拟结果表明,基于此类二元相位波带片可以成功地实现轴向距离可调的双焦点。此外,利用一些具有特殊轴向距离的二元相位波带片,还可产生"光泡"与"光针"等特殊的紧聚焦场分布。因此,此类二元相位波带片有望应用于微粒子的动态操控与捕获。     

采用阵列波带片波前传感的激光波前重构

 在高功率激光系统，激光束小尺度相位畸变波前探测是实现激光束中频段波前补偿与控制的重要前提。采用阵列菲涅耳波带片作为激光束波前传感的子孔径分割器，利用区域重构的Southwell模型进行波前重构。并针对波前传感器子孔径数目、小尺度相位畸变波前的参数对波前重构精度影响进行分析与模拟计算，给出了阵列菲涅耳波带片合理的子孔径数目，为20×20～30×30；对小尺度相位畸变，激光束波前的重构误差小于十分之一波长。     

软X射线聚焦波带片相对衍射特性的实验研究

通过测量软X射线相位型和振幅型聚焦波带片的一级衍射强度,实验得到了自行研制的两种相位型软X射线聚焦波带片的相对衍射特性。测量实验装置简单,调节相对容易。选择合适的针孔大小可使得接收信号有足够的信噪比。对波带片聚酰亚胺衬底的厚度进行了归一化。分别将3个镍和锗波带片的一级衍射强度与金波带片进行了比较。在3.2nm工作波长,研制的镍、锗软X射线相位型波带片的平均一级衍射效率分别是软X射线振幅型金波带片一级衍射效率的1.60和1.26倍,与理论值1.77和1.34很接近。测试结果表明,我们制作的相位型波带片具有较高精度。     

高斯光束经相位连续变化型波带片的衍射特性

 根据瑞利-索末菲标量衍射理论分析了相位连续变化型波带片对高斯光束的衍射特性。在高斯光束入射下,对相位连续变化型波带片光轴和焦平面上的太赫兹强度分布特性进行了模拟,分析了入射光束的束腰半径和束腰位置对衍射场的影响,并与平面波入射的情况进行了对比。数值结果显示,相位连续变化型波带片可以实现对高斯分布太赫兹波的聚焦。相位连续变化型波带片的衍射规律与薄透镜的聚焦规律相似。通过合理调整束腰与波带片之间的距离可以保证衍射效率在85%以上。与平面波相比,高斯光束入射下的焦点处中心场强较小,但衍射效率较高。     

相位连续变化型太赫兹波带片

通过对太赫兹波段相位连续变化型波带片的系统研究,分析了特征尺寸与焦距、F数、预设频率、材料折射率等设计参数之间的关系,讨论了影响相位连续变化型波带片效率的几个主要因素。选取太赫兹透过率较高的泡沫聚乙烯和高密度聚乙烯材料,提出了设计方案,对所设计的波带片沿光轴方向太赫兹波强度变化以及焦平面太赫兹波强度变化给出了计算机模拟结果,并给出一组不同频率的波带片的特征参数。     

软X射线相位型聚焦波带片的研制

软X射线波带片是软X射线光学中聚焦、色散和成像的重要元件。以激光全息-离子束刻蚀技术制作金的振幅型软X射线聚焦波带片,以此为掩模,利用接触式同步辐射光刻和离子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上,分别制作出了镍和锗的软X射线相位型聚焦波带片。     

有源光放大器链路中交叉相位调制的不稳定性

利用两种方法研究了有源放大器波分复用系统光纤链路中交叉 相位调制的不稳定性．首先利用非线性薛定谔耦合方程，在小幅度扰动下，研究了正常色散 和反常色散光纤中的交叉相位调制不稳定性. 由于相位噪声涨落，利用分裂步长傅里叶 变换法与Monte-Carlo法，模拟了有源放大器链路中反常色散和正常色散情况下的调制不稳定性. 两种方法得到的结论基本一致. 关键词： 调制不稳定性 交叉相位调制 斯托克斯带 反斯托克斯 带     

超短激光脉冲驱动的Thomson散射空间分布特性

研究了超短激光脉冲驱动的Thomson散射的辐射空间分布. 发现辐射的空间分布对称性显著地依赖于超短脉冲的载波相位η₀，在η₀＝0，π时，辐射的空间分布呈现出二重或一重对称性；而在其他载波相位时，这些空间分布对称性遭到破坏. 辐射光的准直性也依赖于驱动脉冲的载波相位，在η₀＝±π/2时辐射光的准直性最好. 这些结果表明可以通过改变驱动激光脉冲的载波相位来控制辐射光的空间分布，也可以利用辐射空间分布对相位的依赖特性来测量超短激光脉冲的载波相位. 关键词： Thomson散射 空间分布 载波相位     

一种新型的空气扰动探测方法

基于光折变材料的二波耦合特性提出了一种新型的空气扰动探测方法。空气中的微扰导致入射到光折变材料中两束光的光程差发生改变，干涉条纹随之发生变化。由于光折变体相位栅建立时间比较长，体相位栅不能及时跟随干涉条纹发生变化，导致干涉条纹与体相位栅间的相移将随空气扰动信息的变化而变化。相移角的改变将导致瞬态能量转移，输出两束光的能量在瞬态能量转移作用下将实现对空气扰动信息的光调制，并且这种调制过程是一种差分调制方式。在接收端采用电差分检测方法便可解调出空气扰动信息。这种利用光折变体相位栅的差分探测方法在未来的探测领域将有广泛的应用前景。     

软X射线显微成像位相型波带片浅析

软X射线显微成像技术是研究超微观世界的有力工具,而位相型波带片则以其高分辨率的优势,目前已成为实现软X射线成像的理想光学元件.本文简要介绍位相型波带片的特性及其在软X射线显微成像技术中的应用.     

X射线波带片的制作及其应用

波带片的低衍射效率限制其在可见光波段的使用,可是在Ｘ射线波段,波带片是唯一达到衍射极限的光学元件,因而引起人们的极大兴趣。本文介绍了当前国际上Ｘ射线波带片的主要制作方法及其应用,同时回顾了用于Ｘ射线聚焦、成像的光学元件——Ｘ射线菲涅耳波带片及近几年才出现的布拉格－菲涅耳波带片的历史背景、基本概念和主要类型。     

准随机点阵二值化Gabor波带片聚焦特性的数值计算

 Fresnel波带片有多个焦点,作为单色器波长选择元件使用时会受到高级衍射的影响。而Gabor波带片只有一个焦点,有更好的聚焦特性,但制作难度较大,准随机点阵二值化Gabor波带片概念的提出则解决了这个问题。介绍了准随机点阵二值化Gabor波带片的设计,并利用优化的程序分别对Fresnel波带片和准随机点阵二值化Gabor波带片的聚焦特性进行了模拟计算,通过对计算结果进行分析比较,发现准随机点阵二值化Gabor波带片具有抑制高阶衍射的特性。     

Phase zone photon sieve

A novel diffractive optical element, named phase zone photon sieve (PZPS), is presented. There are three kinds of phase plates in PZPSs: PZPS1, PZPS2, and PZPS3. Each of the PZPSs has its own structure and is made on quartz substrate by etching. The three PZPSs have stronger diffraction peak intensity than a photon sieve (PS) when the margin pinhole and zone line width are kept the same. The PZPS3 can produce a smaller central diffractive spot than the ordinary PS with the same number of zones on the Fresnel zone plate. We have given the design method for and the simulation of PZPS and PS. PZPS has potential applications in optical maskless lithography.     

Zonenplatten zur Öffnungsfehlerkorrektur und zur Kontrasterhöhung

A new type of zone plate is proposed whose purpose is to increase the contrast in electron micrographs. It consists of a circular aperture and a number of concentric rings, and it is arranged in the back focal plane of an electron objective lens with spherical aberration. The diameters of the outer rings are chosen such as to leave through only such parts of the wave surface which reach the image point with a phase delay of (2n+1)π relative to its paraxial part. The intensity distribution in the image plane is calculated for this zone plate and for a similar type of zone plate suggested byHoppe whose purpose is to reduce the resolution limit. Numerical calculations are made for the special case that the intensity is constant over the plane of the zone plate. The results show that an increase of resolving power may be expected if Hoppe's plate is used, and that the image contrast may be considerably increased by the new contrast plate without any serious reduction of resolving power.     

A super-resolution Fresnel zone plate and photon sieve

Realizing a smaller or sharper diffractive center spot is a valuable research aim in soft X-ray focus and other related research applications. Fresnel zone plates (FZP) and photon sieves (PS) are often used to focus the X-rays or other wavelength light at present. Here, we show that combination of a super-resolution phase mask (SPM) and an FZP (or PS) as one diffractive optical element can realize a smaller or sharper diffractive center spot without significantly increasing the fabrication difficulty. All these diffractive phase elements can be applied to beam shaping, mask-less lithography, energy congregation in high power lasers, soft X-rays focus, and any other field that requires a smaller or sharper diffractive center spot.     

一种重构高功率激光束波前的方法

介绍一种对“星光Ⅱ”１０＾１２Ｗ高功率激光器的波前相位进行重构测量的研究方法。实验中对高功率激光束经过孔阵列相位传感器在像纸上烧蚀成的光斑阵列进行图像处理,测定各光斑光强中心及相对位移,再由理论分析得到实用的迭代算法公式,重构出高功率激光束波前。