证明锥形光纤数值孔径表达式的新方法

本文提出一种利用几何光学中的镜象原理分析锥形光导和锥形光学纤维数值孔径、光能传输等简明而直观的方法。利用这种方法证明了圆锥形光学纤维子午面数值孔径的表达式,通过讨论以求澄清目前在这个问题上的分歧     

一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象研究

本文研究了一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象规律。光在这种类锥形纤维中的传播具有变幅值和变周期的振荡特征,文中从光线轨迹的近似解析式出发,导出高斯光学公式,并讨论了结果的适用性。研究表明,类锥形梯度折射率纤维与在光学特性上锥形梯度折射率纤维十分类似,它们都可望成为微型光学和激光装置的重要新元件。     

锥形光学纤维的拉制

锥形光学纤维用作导光元件,有使光束会聚或发散的作用,从而可以使光束加强或减弱;用作导象元件的锥形纤维束又有放大或缩小图象的作用;抛物形折射率分布的锥形纤维(锥形Selfoc)用在雪崩二极管上用以提高二极管的接收面积;近来还有人研究了通过锥形光学纤维将激光束偶合到纤维波导中的问题。制造锥形光学纤维或锥形纤维束,一般是将一根或一束套有折射率比它低的玻璃管的玻璃棒置入加热炉中,等这样的棒一管组合体到达软化温度后,将其一端固定,而用适当的钳具夹住另一端慢慢拉长。但是用这种方法连续生产是困难的。本文提出了一种简单的连续生产的方法。     

纤维光学讲座 第三讲 纤维光学元件的测试

一般地说,我们要求纤维光学元件在光学性能方面数值孔径大,透光性能好,分辨率高,对比度好。本讲以光学纤维面板(以下简称为面板)为例来讨论它的几个主要特性的测量原理和一般测量方法。一、面板数值孔径的测量面板的数值孔径是表明它集光能力大小的一个基本参数。理论上面板的数值孔径可根据公式NA=(n_1~2-n_2~2)~(1/2)计算得到,式中n_1为芯玻璃折射率,n_2为涂层玻璃折射率。实际上,由于控制纤维的过程中芯玻璃和涂层玻璃互相渗透,在两者间形成一个过渡层,过渡层中的玻璃折射率不等于n_1,也不等于n_2,因此使数值孔     

自聚焦光学纤维浅谈

普通光学纤维都是由内外折射率不同的两种光学材料制成的,在高折射率的芯层外面包以折射率较低的皮层,利用光在芯-皮层界面上发生的全反射来传光,如图1所示.入射角io与临界角io对应,i>io的入射光将由皮层逸出,所以io决定了光学纤维的集光能力,通常把叫光学纤维的数值孔径(Numerical Aperture). 自聚焦光学纤维(Selfoc)是1964年由日本学者首先提出的,四、五年后有了样品,1975年用梯度折射率型的自聚焦纤维实现了 10 db/km的低损耗传输.当前,信息容量大的光通信系统中大都使用这种光学纤维,它还可以制成微型光学器件,用作光耦合器和馈光线. …     

相干纤维束质量分析

简述了相干纤维束的三种制作方法：溜丝法、酸融法和层叠法，从相干纤维束的分辨率、光学传递函数、透光率、断丝率、数值孔径等技术参数和排列状态、网格效应、暗区、移位、色泽均匀性等相关制作工艺两方面分析了相干纤维束质量，介绍了相干纤维束技术参数测试的方法和样品检测方法。     

一种新颖的激光准直系统的研究

本文用等效望远镜系统的方法研究了锥形梯度折射率纤维透镜用作激光准直系统的原理和特性,指出这种新颖的激光准直元件可望在微型光学和波导光学中获得新应用。     

利用远场法测量多组份玻璃自聚焦通信光纤的数值孔径

多组份玻璃自聚焦通信光纤是采用离子交换法在双坩埚拉丝炉中拉制出来的一种梯度折射率光学纤维。本文用远场法测量了多组份玻璃自聚焦通信光纤数值孔径。探测光辐射光功率用两种方法:园周扫描光功率探测和直线扫描光功率探测。采用圆周扫描光功率探测可同时测出数值孔径角,进而可得数值孔径值。本文采用棒状玻璃自聚焦微透境进行光源与光纤端面耦合。拍摄了在几种实验条件下波长为0.6328μm激光在固体介质——变折射率光纤中传输的模式分布图片。介绍了测量系统和测量结果。本测量系统同样可测量阶跃型光纤数值孔径。     

光在类锥形梯度折射率纤维中的传播——波动光学研究

本文从近轴波动方程出发,寻求光在类锥梯度折射率纤维中传播的解析解。研究了在纤维中传播的高斯光束光斑半径、波面曲率半径、光束强度分市的变化规律,并讨论了准锥形近似及准几何光学传播条件。     

锥形光栅衍射特性分析

针对光学绝对式编码器的分辨率和尺寸之间的矛盾,自行设计了一种锥形光栅进行高位细分.以夫琅和费衍射理论为基础,分析了锥形光栅的光学衍射特性,初步推导了利用锥形光栅实现光学细分的基本原理,并通过实验验证了上述的理论分析结果.     

点衍射干涉系统光学结构参数优化研究

采用时域有限差分方法,在分析点衍射波前误差的前提下,讨论了点衍射干涉系统中物镜数值孔径、针孔尺寸、检测的数值孔径对衍射光强的影响;逐步优化光学结构参数,得到不同光学结构参数之间的匹配数值表;通过比较点衍射干涉系统和Zygo干涉仪对球面镜的测量结果,得到测量面形误差的均方根之差为波长的1/1000,且获得的干涉条纹具有合适的对比度和亮度,验证了光学结构参数选择的合理性。     

光学相干层析成像系统的蒙特卡罗模拟

将光学相干层析成像系统采样臂的光纤与聚焦系统和被测样品作为一个整体来模拟光学相干层析成像信号的形成机理.通过追迹采样光束中每一光子在聚焦系统和被测样品中的随机传输轨迹,来决定该光子对光学相干层析成像信号是否有贡献及贡献大小.对样品IntralipidTM的模拟结果与实验结果表明：1）高散射系数和弱前向散射是引起光学相干层析成像信号随测量深度增加迅速减弱的主要原因;2）对于确定的聚焦系统,光纤的数值孔径有一最佳取值范围.数值孔径太小,则光学相干层析成像信号很弱;数值孔径超出这一范围继续增大,光学相干层析成像信号变化很小.3）当光纤的光轴偏离聚焦系统的光轴h距离时,光学相干层析成像信号随h的增加而减弱.     

高数值孔径聚焦三维光链的研究

通过设计衍射光学元件对入射矢量光进行调制，在高数值孔径聚焦系统焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构——光链.并针对不同的入射矢量偏振、聚焦透镜的数值孔径以及衍射光学元件结构，对光链性能的影响分别进行了系统的分析，实现对该独特光俘获结构的可控性研究. 关键词： 衍射光学元件 矢量光 光镊     

基于大数值孔径环形光锥照明的超分辨光学 显微成像方法研究

提出和发展了一种基于大数值孔径环形光锥照明的远场超分辨光学显微成像新方法, 采用将发光二极管(LED)面光源、窄带滤光和环形光锥照明相结合的特种照明方式, 实现超分辨显微成像. 建立了大数值孔径环形光锥照明成像的物理模型, 根据标量衍射理论, 在不同环形光锥照明时, 推导出光学显微系统像面衍射斑光强分布的理论计算公式; 通过Matlab求解和绘图, 得到衍射斑光强的分布图样, 从理论上证明这一成像方法可以有效提高光学显微镜的分辨率; 建立了相应的显微成像系统, 通过实验验证了该方法可有效改善显微镜的成像质量, 显著提高分辨率; 在中心波长450 nm、环形光锥数值孔径1.125—1.25时, 实验获得的分辨率至少优于150 nm, 与理论研究结果相符合, 从而证明了这一方法的可行性.     

二元光学元件和新型超分辨光盘读写头的设计研究

本文采用杨-顾相位恢复算法数值模拟设计了一个用于光盘读写头的二元光学元件,并构思了一种新型超分辨光盘读写头,在现有光盘读写头的激光波长处和数值孔径基础上,利用该二元光学元件实现光学超分辨,从而提高光盘存储容量.     

锥形空心银波导的聚焦特性

利用时域有限差分(FDTD)方法数值演示了一种能光学引导和聚焦激光的锥形空心银波导,数值模拟结果表明这种锥形空心银波导能把激光聚焦成一个极小的、直径只有1 μm、强度高度局域性的光斑.对锥形波导能光学引导和聚焦激光的物理机理作了分析和探索,并进一步探讨了激光倾斜入射、波导几何结构对锥形波导聚焦特性造成的影响,这些研究结果对于锥形光学的应用、快点火或产生高能带电粒子中锥靶结构的最佳设计具有重要的参考价值. 关键词： 锥形波导 聚焦特性 时域有限差分     

高数值孔径聚焦系统中的光学参量对三维双光链的影响

设计了衍射光学元件,利用该元件对入射的角向偏振拉盖尔-高斯矢量光束进行调制,在高数值孔径聚焦透镜的焦平面附近获得了沿光轴方向成对的三维多点光俘获结构——双光链。分析了入射光束的参数(缔合拉盖尔多项式的拓扑荷数和径向模数以及光束的拦截比)、衍射光学元件的内外环结构和聚焦透镜的数值孔径对双光链的影响。结果表明,改变拓扑荷数和径向模数会破坏双光链结构,通过调节拦截比和衍射光学元件的结构可重新获得双光链,从而实现对双光链结构的高自由度控制。     

锥形光纤模场直径极小值特征研究

模场直径是光纤波导基模的特征参量。单模光纤中的功率密度与模场直径成反比。随着光纤激光器单模输出功率的不断攀升,纤芯中的功率密度不断增加,过高的功率密度会使光纤波导产生光学损伤和热损伤。基于锥形光纤模场分布近似模型,研究发现不同参数的拉锥光纤模场直径最小值位置对应的归一化频点具有规律性。采用有限差分波束传播法（FD-BPM）对不同波长、不同数值孔径下纤芯直径和模场直径的对应关系进行模拟,结果表明:模场直径最小值位置在归一化频率1.8附近,与光纤参数和波长的选取没有直接关系。这个特征参数可为高功率激光在光纤中功率密度最大值位置的快速确定提供依据,也为光纤光学理论增加了新的内涵。     

光学应用 光学生物学应用

Q63∥O436.1 2006043799高数值孔径聚焦三维光链的研究=Study of 3D opticalchain with highly focused vector beam[刊,中]/张艳丽(中国科学技术大学物理系.安徽,合肥(230026)) ,赵逸琼…∥物理学报.—2006 ,55(3) .—1253-1258通过设计衍射光学元件对入射矢量光进行调制,在高数值孔径聚焦系统焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构—光链。并针对不同的入射矢量偏振、聚焦透镜的数值孔径以及衍射光学元件结构,对光链性能的影响分别进行了系统的分析,实现对该独特光俘获结构的可控性研究。图9表1参22(严寒)Q63 2006043800世界生物…     

菲涅耳型衍射光学元件的研究

本文在衍射理论基础上,深入分析了菲涅耳型衍射光学元件的特性,针对连续及二元浮雕结构,建立了位相深度因子(M),波长匹配系数(α)与衍射效率的关系式,对影响衍射效率的因素进行了讨论.研究了设计与工艺的匹配问题,建立了数值孔径,最小特征尺寸与衍射效率的关系,为不同波段衍射光学元件的应用,及设计和评价衍射光学元件提供了有效的理论方法.本文最后举例分析了用于白光波前传感器中的小数值孔径微透镜列阵的性能,并对衍射效率及传递函数两个综合指标进行了测量.