短程透镜问题的最优解

本文给出了带卷边短程透镜问题的一个最优解,透镜子午线光滑无奇点,在透镜边缘处卷边的曲率半径趋于无穷大,具有使该点弯曲损耗达到极小的最优卷边形状.最优解优于已有的短程透镜其他解析形式解,完善了设计短程透镜的解析法.     

波导短程透镜的优化理论设计研究

本文给出了非球面短程透镜的优化理论设计。卷边与平面波导连接处的曲率半径为无限大,卷边与实际透镜连接处的曲率半径为较大的有限值。完善了短程透镜的一般解析法。     

短程透镜的损耗

本文讨论了引起短程透镜损耗的各种因素,用最优边缘卷边曲率半径和表面抛光的方法成功地降低了短程透镜的损耗,给出了短程透镜的损耗测量值.     

优化的波导短程透镜研究

对光波导短程透镜进行优化。在无曲率奇点理想波导短程透镜的基础上，选取一般形式卷边函数，以无弯曲损耗为目标，讨论了透镜过渡区不同卷边函数形式的曲率分布，选取了最优卷边函数并给出透镜母线的特解。经过数值计算得到了优化的理想波导短程透镜的母线函数数值，完成了非球面面型的精细加工，研制出优化的理想波导短程透镜。实验测试结果表明，短程透镜在通光孔径8mm内消球差，对4mm宽的平面波束，焦距20mm的短程透镜，其焦点束斑宽度小于4μm。     

无曲率奇点的光波导短程透镜的设计

在Ｓｏｔｔｉｎｉ等人提出的求解非球面光波导短程透镜一般解析方法的基础上，研究了卷边函数对透镜旋转母线曲率的影响。指出具有连续二阶导数的母线，可有效地消除曲率奇点，从而在理论上能够减小由于波导弯曲造成的导光损耗。基于这种观点，提出了一种新的卷边函数，求得了透镜轮廓的表达式，进而求得了透镜深度，并与Ｓｏｔｔｉｎｉ等人的解进行了比较。     

理想波导短程透镜的研究

报道无曲率奇点，无像差光波导短程透镜的研究。在透镜面型设计上，应用前文提出的过渡区母线函数形式，有效地消除了透镜卷边两端的曲率奇点，具体设计和研制了理想光波导短程透镜。     

光波导短程透镜加工容限误差研究

本文利用数值计算的方法，研究比较了目前常用的四种解析解设计的短程透镜凹坑深度方向加工误差对其聚焦效果的影响，得到了该方向加工误差与其焦距改变量之间的定量关系．结果表明：这四种解析解设计的短程透镜凹坑深度相对加工误差△Zo／Zo与焦距的相对改变量Ab／b的比值为一常数．根据这一关系给出了几种典型集成光学器件中短程透镜的加工容限误差．上述研究可为高分辨率光学器件的设计、制作提供理论支持和指导．     

新面型短程透镜的制备研究

根据解析理论新的精确公式进行设计并用单点金刚石超精切削加工制备,研制出一种优化的非球凹面短程透镜.透镜含光滑无奇点圆边,与平面连接的边缘曲率半径为无限大.样品制备在45×20×2.5mm3的LiNbO3衬底上,每片有两个孔径8mm、焦距8mm的无球差非球面短程透镜,利用670nm波长的半导体激光器端面耦合入样品一端,在另一端测得焦点光斑半宽度为2.9μm.     

用于光互连的聚硅氧烷波导弯曲损耗

研究了用于光互连的聚硅氧烷多模光波导直接弯曲时弯曲损耗与圆弧曲率半径的关系。用Marcuse的直波导近似法理论计算了其弯曲损耗,理论计算表明弯曲损耗随模阶数的增加而变大,随半径的减少而变大;光在波导中传输时,总弯曲损耗出现阶跃式变化,并且曲率半径大于4 mm时,波导的弯曲损耗小于1dB/cm。用BeamPROP仿真软件仿真了5、10、20mm三种曲率半径下的传输光场情况。利用数字化散射法测量了其弯曲损耗,实验结果显示曲率半径在5～6mm时弯曲损耗值在0.55～0.8dB/cm之间,考虑所制备的聚硅氧烷直波导固有的传输损耗,实验值与理论值基本相符。     

张角为直角两半径边简支时扇形薄板二维驻波的研究

本文在小挠度理论下对张角为直角、两半径边简单支承、圆弧边悬空时水平放置的扇形薄金属板的竖向小振动问题进行了研究.通过求解薄板的小振动方程,得出了薄板在不同本征频率(自由频率)下的解析解的简正模式,求出了通解,并计算了相应本征频率下薄板上的圆弧状驻波波节线的半径及方程本征值所遵从的规律,给出了驻波图及薄金属板的弹性模量,得到的简正模式波节线的分布有3种:分别是仅有辐射状波节线、仅有圆弧状波节线(不含两半径边)及辐射状与圆弧状波节线同时存在,并与实验观察到的驻波图形(即克拉尼图形)的相应实测值进行了比较,理论与实验符合得很好.     

无球差非球面短程透镜的研究

用光线追迹迭代法和解析法设计无球差非球面波导短程透镜的母线,用单点金刚石超精加工和凹面波导制备工艺,研制成孔径和有效孔径分别为8和6mm的LiNbO3导短程透镜.实验表明,器件在有效孔径内无球差;对4mm宽的输入平面波光束,焦点衍射光斑半宽度为4μm;透镜插入损耗为～1dB.     

洛伦兹光束经光阑失调傍轴光学系统的传输

基于广义衍射积分公式和光阑函数的复高斯展开,导出了一洛伦兹光束经一个带圆形光阑失调傍轴光学系统的近似解析传输公式.作为一般公式的特例,还给出了洛伦兹光束经一无光阑失调傍轴光学系统的解析传输式.作为数值计算的例子,运用所得到的公式分析了洛伦兹光束经带光阑失调薄透镜的传输特性.结果表明：不同强度的衍射即圆形光阑半径的大小明显影响衍射光束的归一化强度分布及其传输变化规律. 关键词： 洛伦兹光束 失调傍轴光学系统 光束传输     

Memory effects in the problem of light propagation in a Universe with inhomogeneities

The Jacobi equation on a geodesic of a Riemannian manifold with random curvature describes the propagation of light in a Universe with inhomogeneities. A formula for the effective space curvature is derived within the framework of a model with a gradual loss of memory. This curvature is shown to be negative for any correlation radius. The results are compared with the well-known results obtained within the framework of models with piecewise constant random curvature and a small correlation radius of curvature.     

X-ray focusing with compound lenses made from beryllium

We have measured the intensity profile and transmission of x rays focused by a series of biconcave spherical unit lenses fabricated from beryllium. The use of beryllium extends the range of operation of compound refractive lenses, improving transmission, aperture size, and gain. The compound refractive lens was composed of 160 biconcave unit lenses, each with a radius of curvature of 1.9 mm. Two-dimensional focusing with a gain of 1.5 was obtained at 6.5 keV with a focal length of 93 cm. The effective aperture of the compound refractive lens was measured as 600 mum , with 9% peak transmission.