实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱

提出了一种利用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学四阱新方案.计算了四阱的光强分布，讨论了从光学四阱到双阱或到单阱的演化过程，并导出了四阱和双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学透镜系统参数间的解析关系.研究表明，通过相对移动二元π相位板可实现光学四阱到双阱或到单阱的连续双向演化，获得了四阱或双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案在超冷原子物理、冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学，甚至量子计算及信息处理等领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 二元π相位板 可控制光学四阱 原子分子囚禁 原子光学     

用错位相位光栅产生的可调光学双阱

提出了用相位型错位光栅产生光学双阱的新方案.用平面光波(或TEM₀₀模式高斯光波)照射、正透镜聚焦,在透镜焦平面上产生的适用于冷原子或冷分子囚禁的多对可调光学双阱.计算和推导了双阱的光强分布、强度梯度以及光阱的几何参数与光学系统参数间的解析关系,研究了双阱到单阱三种不同的演化过程.同时还计算了光学双阱囚禁冷原子的光学偶极势和光子散射速率.研究发现,该方案不仅简单可行、操作方便,而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 原子光学 相位光栅 光学双阱 冷原子囚禁     

面向物体表面测量的四步相移光解码技术研究

精确高效的相位解码在非接触光学测量中有着重要的作用, 在总结传统算法的基础上,提出一种新的相移光解码算法.该算法是以四步相移为基础,对初始的包裹相位图使用残差检测理论,检测、提取、标志出残差点,然后使用一种新的相位质量图指导剩余残差点的检测,为了使质量图中残差点的检测达到最优,对质量图进行低通滤波、锐化残差编码点,尽量使残差点能完全检测出来,并进行残差平衡处理,最终选取一个种子点使用洪水算法实现整张编码图的解码.实验结果显示该相移光解码算法能自动避开不连续区域,得到较高质量的编码结果.     

基于偏振叠加和干涉两种方法的可控光脉冲延时器

可控的光信号延时在科研和通信领域有着广泛的应用.本文提出了两种可控光脉冲延时器的方案,分别基于偏振叠加和干涉原理.通过相位调制器的调制将光脉冲约束在一个环路中,需要时再释放,以达到光脉冲延时的目的.调节环路的长度和循环的次数便可以实现延时时间的可控.这两种方案均可以应用于全光纤光路中,通过集成光学技术可以实现微小尺寸的封装.基于偏振叠加的方案还可以方便地应用于自由空间光延时. 关键词： 光延时 可控 偏振 干涉     

基于级联分数傅里叶变换系统的数字水印技术

提出一种基于分数傅里叶变换和随机相位编码的光学加密数字水印技术,可成为一种信息隐藏及保护的有效方案.该数字水印技术对于噪音叠加和常见的图像处理操作具有较强的稳健性.该技术根据光学级联分数傅里叶变换系统,利用两个随机相位分布函数对水印信息编码并经过迭代分数傅里叶变换嵌入到变换域的载体图像中.在水印检测和提取过程中,两个相位分布函数作为密钥.随机相位编码技术的引入,进一步提高了数字水印系统的密钥空间.增强了系统的安全性.该数字水印技术基于光学分数傅里叶变换原理,可以利用光学变换系统方便地实现.     

冷原子或冷分子囚禁的可控制光学双阱

提出了一种采用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统产生的适用于冷原子与分子囚 禁的可控制光学双阱方案.计算了双阱的光强分布，研究了双阱到单阱的演化过程，并导出了双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参数间的解析关系.研究发现， 通过相对移动二元相位板可实现光学双阱到单阱的连续双向演化，得到了双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案不仅简单可行、操作方便，而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景. 关键词： 二元相位板 可控制光学双阱 原子囚禁 原子光学 分子光学     

实现冷原子、冷分子光学囚禁的组合三光学势阱方案

提出了一种利用单束平面光波照明液晶空间光相位调制器与透镜组合系统实现在透镜焦平面上的可演化组合三光学势阱方案.分析了该组合三光学势阱的形成原理,计算了势阱的相关特征参数,研究了从组合三光学势阱到双阱或到单阱的双向演化过程.最后,探讨了该组合三光学势阱及其新颖三阱光学晶格方案在实现物质波四波混频、三原子样品冷碰撞性质研究等领域中潜在应用前景. 关键词： 原子光学 原子分子囚禁 液晶空间光相位调制器 组合三光学势阱     

一种用于减少相位突变点的衍射光学元件改进设计方法

提出了一种基于数字图像处理技术的用于降低相位突变点的改进型Gerchbery-Saxton(G-S)衍射光学元件设计方法。与普通的G-S衍射光学元件设计算法相比,这种改进型的G-S算法能够使得衍射光学元件的相位分布曲线更加光滑,并且在迭代计算过程中具有更强的收敛能力。利用该种算法获得了由高斯光束变换成空心光束时所需要的衍射光学元件的相位分布,在同样参数条件下,均方根误差为8.31%,优于普通G-S算法的9.46%;并且约有33.2%的像素的相位值得到了改进,从而平滑了衍射光学元件的相位分布曲线,便于实际的微加工。     

用线偏振光产生可调矢量椭圆空心光束

提出了利用π相位板产生矢量空心光束的新方案,两个偏振方向互相垂直的线偏振光波分别通过π相位板调制后进行强度叠加,得到椭圆空心光束,用矩形光阑调节相位板的几何尺寸,可以实时调节椭圆的离心率;调节π相位板的方位,能够实现径向矢量空心光束到角向矢量空心光束的转换。分析、讨论了方案的可行性和在原子光学中的潜在应用,结果表明:本方案在原子光学中有很好的应用前景。     

叠加对相干态的相位概率分布特性

讨论了叠加对相干态的完备性关系,并根据Pegg和Barnett的相位算符和相位态的定义,计算了叠加对相干态的相位概率分布函数,并应用数值计算讨论了其特性.结果表明,叠加对相干态的相位概率分布受到相位参数和叠加参数的调制.     

Cascaded Fresnel holographic image encryption scheme based on a constrained optimization algorithm and Henon map

We propose an image encryption scheme using chaotic phase masks and cascaded Fresnel transform holography based on a constrained optimization algorithm. In the proposed encryption scheme, the chaotic phase masks are generated by Henon map, and the initial conditions and parameters of Henon map serve as the main secret keys during the encryption and decryption process. With the help of multiple chaotic phase masks, the original image can be encrypted into the form of a hologram. The constrained optimization algorithm makes it possible to retrieve the original image from only single frame hologram. The use of chaotic phase masks makes the key management and transmission become very convenient. In addition, the geometric parameters of optical system serve as the additional keys, which can improve the security level of the proposed scheme. Comprehensive security analysis performed on the proposed encryption scheme demonstrates that the scheme has high resistance against various potential attacks. Moreover, the proposed encryption scheme can be used to encrypt video information. And simulations performed on a video in AVI format have also verified the feasibility of the scheme for video encryption.     

光纤通信系统中基于光学相位共轭和预啁啾的色散及非线性补偿研究

采用光学相位共轭补偿光纤通信系统的色散及非线性必须满足一个前提条件,即相位共轭器两边线路上的色散和非线性分布(或传输功率分布)必须严格对称,这在现有的一般传输线路（标准单模光纤加集总掺铒光纤放大器）难以实现。提出了预啁啾结合中距相位共轭的补偿方案,并进行了数值计算。结果表明,通过在发送端对输入脉冲进行预啁啾展宽,可有效地减轻非线性效应与色散的相互作用,获得理想的补偿效果;对于皮秒超短光脉冲传输,脉冲内拉曼散射相对于三阶色散对补偿结果的影响很小,因此,频域相位共轭相对于时域相位共轭具有更好的综合补偿性能。该方案简单易行,无需对已敷设好的线路作较大改动。     

一种基于角谱理论的改进型相位恢复迭代算法

进行星间激光通信的光学发射天线光束整形器设计时, 首要解决的问题是根据输入光场及理想的输出光场, 确定整形器的相位分布, 其核心就是相位恢复. 基于角谱传播理论, 在传统 Gerchberg-Saxton (G-S)迭代算法的基础上, 提出了一种幅度梯度加成迭代算法, 给出了算法的详细流程与分析. 与G-S相比, 新算法利用迭代过程, 构建光场幅度反馈回路, 利用梯度搜索最佳迭代路径, 两者的联合作用加速其迭代收敛进程. 数值仿真表明, 新算法的单位迭代次数所引起迭代误差下降的速度是G-S算法的1.7倍, 其收敛速度明显优于G-S算法; 对不同的随机初始相位, 新算法都能进行有效迭代, 表现出适应性强, 且收敛一致性好的优点. 幅度梯度加成迭代算法为复杂光场的高效相位恢复提供了一种新思路, 为设计各种衍射光学元件提供了技术支持. 关键词： 相位恢复 迭代算法 角谱理论 光通信     

基于级联相位恢复算法的光学图像加密

在虚拟光学数据加密理论模型的基础上,提出了一种光学图像加密的可视化密码构造算法。该加密算法基于自由空间传播的光学系统,利用级联迭代角谱相位恢复算法把待加密图像分别编码到两块相位模板之中,从而实现图像的加密。该加密技术不但可通过同时调整两块相位模板的相位分布的搜索策略来扩大搜索空间,提高安全强度,而且扩大了系统密钥空间,使系统获得更高的安全性,且能通过简单的数值运算或光学实验装置得到质量非常高的解密图像,还从理论上分析了该算法的时间复杂度。计算机模拟结果表明,该加密算法的收敛速度快,能迅速找到非常好的近似解,解密图像质量高且系统安全性良好。     

Optical noise-free image encryption based on quick response code and high dimension chaotic system in gyrator transform domain

A novel optical image encryption scheme is proposed based on quick response code and high dimension chaotic system, where only the intensity distribution of encoded information is recorded as ciphertext. Initially, the quick response code is engendered from the plain image and placed in the input plane of the double random phase encoding architecture. Then, the code is encrypted to the ciphertext with noise-like distribution by using two cascaded gyrator transforms. In the process of encryption, the parameters such as rotation angles and random phase masks are generated as interim variables and functions based on Chen system. A new phase retrieval algorithm is designed to reconstruct the initial quick response code in the process of decryption, in which a priori information such as three position detection patterns is used as the support constraint. The original image can be obtained without any energy loss by scanning the decrypted code with mobile devices. The ciphertext image is the real-valued function which is more convenient for storing and transmitting. Meanwhile, the security of the proposed scheme is enhanced greatly due to high sensitivity of initial values of Chen system. Extensive cryptanalysis and simulation have performed to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed scheme.     

高精度,大口径平面波像差标准—移相式数字平面干涉仪

介绍研制成的一台移相式数字平面干涉仪，其孔径为φ２４５ｍｍ，用液面作基准标定并消除仪器的系统误差，准确度优于λ／５０（峰谷值，λ＝０．６３２８μｍ），利用计算机辅助干涉术，被测件口径可扩展到φ５００ｍｍ，该仪器将用于建立高精度，大孔径平面波像差标准。文中阐述了光学干涉仪，移相器及精度校核等问题。     

基于相位恢复算法的单强度记录光学加密系统

在传统的双随机相位光学加密系统的基础上,提出一种新的单强度记录光学加密技术。在加密时,将原始图像置于4-f系统的输入平面上进行双随机相位光学加密,利用CCD等感光器件记录输出平面上的光强分布作为密文,该光学加密过程只需一次曝光,在解密时,利用相位恢复算法进行迭代计算就可以由密文恢复原始图像。由于解密过程采用数字方式,因此可以在解密过程中引入各种数字图像处理技术来抑制散斑噪声,进一步改善解密图像质量。通过一系列仿真实验,证明该光学加密系统可以实现对二值图像和灰度图像的光学加密,并且能够很好地抵御已知明文攻击、选择明文攻击等方法的攻击。理论分析和计算机仿真表明,该光学加密技术系统结构简单,实现方便,并且不易受到各种攻击,安全性较高。     

A method for generating double-ring-shaped vector beams

We propose a method for generating double-ring-shaped vector beams. A step phase introduced by a spatial light modulator(SLM) first makes the incident laser beam have a nodal cycle. This phase is dynamic in nature because it depends on the optical length. Then a Pancharatnam–Berry phase(PBP) optical element is used to manipulate the local polarization of the optical field by modulating the geometric phase. The experimental results show that this scheme can effectively create double-ring-shaped vector beams. It provides much greater flexibility to manipulate the phase and polarization by simultaneously modulating the dynamic and the geometric phases.     

双随机相位加密系统的选择明文攻击

在光学信息安全领域,双随机相位加密方法最引人注目并得到广泛研究,但由于双随机相位加密系统是基于傅里叶变换的系统,其本质上是一种线性变换系统,明文、密文之间的函数依赖关系比较简单,这就为其安全性留下了很大的隐患。双随机相位加密方法可以用光学和数字的方式实现,提出了一种选择明文攻击的方法,利用多个冲击函数作为选择的明文,成功破解了基于数字方法实现的双随机相位加密系统,并给出了恢复密钥的解析式,此方法最大的优点在于解密图像的无损性,并从理论上加以证明,给出了实验结果。     

Application of optical diffraction method in designing phase plates

Continuous phase plate(CPP),which has a function of beam shaping in laser systems,is one kind of important diffractive optics.Based on the Fourier transform of the Gerchberg-Saxton(G-S) algorithm for designing CPP,we proposed an optical diffraction method according to the real system conditions.A thin lens can complete the Fourier transform of the input signal and the inverse propagation of light can be implemented in a program.Using both of the two functions can realize the iteration process to calculate the near-field distribution of light and the far-field repeatedly,which is similar to the G-S algorithm.The results show that using the optical diffraction method can design a CPP for a complicated laser system,and make the CPP have abilities of beam shaping and phase compensation for the phase aberration of the system.The method can improve the adaptation of the phase plate in systems with phase aberrations.