基于MATLAB GUI的波动光学仿真平台

利用MATLAB GUI构建了一个波动光学仿真平台,实现了不同条件下波动光学实验的仿真,并设计了人机友好的图形用户界面,最后由mcc编译生成可脱离MATLAB环境运行的可执行文件。该平台具有可移植性、可拓展性强、且具有交互性的优点,能实现传真基本波动光学实验现象的条纹及光强分布等功能,并且能灵活设置实验参数以及实验结果的对比分析。     

超快光场与物质相互作用虚拟仿真实验平台

采用校企合作方式,与科大奥锐科技有限公司合作研发了超快光场与物质相互作用虚拟仿真实验平台.基于此平台,使用者可以了解激光器原理及操作、激光时频域及空间强度分布测量、超快激光脉冲测量物质超快动力学特性、物质高分辨率光谱测量等.该平台提供包含激光光源、光学元件、设备等大仪器库,面向使用者完全开放,使用者通过调取相关实验设备,独立搭建实验光路,改变实验仪器相关参量,真实呈现实验现象,并实现数据的提取与分析,体现了在超快光学虚拟实验平台上的人机实时交互.该虚拟仿真平台的设计注重学习者认知规律、符合教育学实践操作的教育特点,有助于学习者充分掌握激光原理及激光光谱测量技术,并且学以致用,理论指导实验,实验提升理解.     

MATLAB GUI在光学实验教学中的应用

利用MATLAB GUI设计了杨氏双缝干涉、牛顿环干涉等经典光学实验的仿真平台。借助实验仿真平台,有助于加深对相关实验理论的理解;与实际的实验操作相结合,不仅可以激发学生的学习兴趣,也提高了课堂教学效果。     

基于斐波那契波带片的三维光镊

斐波那契波带片(FiZP)在焦平面上有两个不同的主焦点且具有独特的自恢复特性,因此FiZP光束能够在不同平面同时捕获微粒,同时对微粒实现焦平面上的自由移动。仿真分析了FiZP的构成与轴向强度,利用液晶空间光调制器、倒置光学显微镜以及光学元件组合搭建实验平台,对微粒进行三维捕获。实验验证了FiZP光束具有三维光学捕获特性,并可用于构建三维光镊,实现复杂的捕获功能。     

抑制大型折叠腔结构光斑抖动技术的研究

针对光腔镜盒的真空变形和振动对精密光学系统的影响,分析了传统刚性连接的光学调整架平台以及球关节连接结构在减振降噪设计的不足,从支撑和柔性密封连接的角度,设计了隔离振动和光腔镜盒真空变形的精密光学调整架平台,对应用于大型折叠腔的双层光学调整架平台的动力学特性进行ANSYS仿真,并完成了光斑抖动验证实验。结果显示框架式双层光学调整架平台的第一阶弹性体频率可达到126.5,172.3Hz,很好地满足折叠腔光学调整架平台的使用要求;应用在大型折叠腔,抽真空试验前后He-Ne导引光输出光斑位置无变化,形状变化很小,出光过程中输出抖动角均方根值为3.73″,隔离振动传递效果明显。     

光学虚拟仿真实验及动态交互功能的研究与开发——以单缝衍射实验为例

本文以单缝衍射实验为例,结合VB.net、Flash及Matlab三大软件研究开发了光学虚拟仿真实验平台,并实现了动态交互功能。不仅可以演示实验过程,同时可以得到量化的实验结果。激发了学生的兴趣,增强了课堂教学效果。     

悬线式物镜力矩器动态特性的仿真实验研究

悬线式物镜力矩器是目前光学头系统中使用最为广泛的力矩器,其动态特性直接决定了光学头的读写性能。基于ANSYS参数化设计语言(APDL)建立了悬线式光学头物镜力矩器的仿真设计平台。通过仿真平台进行了力矩器一阶共振频率和峰值、二阶共振频率和峰值、扭转共振频率、静态灵敏度、动态灵敏度和相位等动态特性参数的仿真实验,仿真计算的结果与实际测量的结果相比,最大相对误差为4.2%。该仿真平台对于二维乃至三维悬线式物镜力矩器的设计和评价都具有重要的指导意义。     

小型光学天线系统光传输特性测试平台研究

利用牛顿反射式光学天线对接系统构建了光传输测试平台,重点研究了高精度准直,牛顿反射式光学天线及其光传输特性等主要内容;得到了激光632.8 nm波长的天线效率、天线耦合效率和光纤耦合岀射三维光斑测试结果与仿真验证.为实际研究大气激光通信系统中光学天线光传输特性提供了实验依据.     

复杂目标光学散射截面数值仿真方法

研究复杂目标的几何建模、光学面元消隐和目标表面的光学散射特性.针对任意构型的目标,提出采用均匀光照明仿真图像进行光学散射截面（OCS）数值计算方法.通过自适应Z缓存方法,实现目标光学消隐面的计算,将这部分消隐面面积从目标OCS的数值积分中去除.研究近似镜面材料的空间模板褶皱表面的光学散射数值模拟方法,以及基于激光主动探测系统实验测量数据的目标OCS实验分析方法.根据某缩比例空间目标相对探测系统不同方位、俯仰角情况的OCS实验结果,校正OCS数值仿真参数.仿真结果与实验结果的图像比较和OCS曲线趋势大略一致,考虑到表面褶皱的随机性、姿态的测量误差和仿真模型有限的校准能力等因素,本文提出的数值仿真方法能够在一定程度上描述目标的OCS值.     

空间激光冷却原子集成光学平台设计

介绍了一种基于空间冷原子铷钟的激光冷却光学平台设计。该平台是我国以空间工程应用为目标而研制的激光冷却原子光学平台,能够为空间冷原子钟提供5路连续单模稳频激光,用于冷原子的制备、操控、选态和探测。该平台采用分布布拉格反射(DBR)激光器作为87Rb原子激光冷却光源,所有光机组件通过小型化、模块化设计集成在一块300 mm×290 mm×10 mm的铝基碳化硅基板上,通过力学仿真分析优化结构设计、热仿真分析优化基板热设计,使该平台满足航天设备设计要求。经过地面严格的环模实验测试,证明该光学平台同时具备高精度、高稳定性和高可靠性,可长时间稳定工作而无需人工调节,可广泛应用于各种需要激光冷却操控原子技术的科学研究和工程项目。     

基于MATLAB的傅里叶光学实验的计算机模拟

计算机模拟技术广泛应用在教学和科研当中，在傅里叶光学实验中引入计算机模拟技术能更生动和深入地揭示光学现象的物理内涵，文章提出利用MATLAB模拟傅里叶光学实验的方法，该方法的优点是操作简单灵活，能完成一般光学实验中较难实现的操作，并给出了光学滤波实验的结果。     

LabVIEW与Matlab在信息光学教学中的应用

计算机仿真技术已经被广泛应用到教学和科研中.将LabVIEW和Matlab引入信息光学课程教学中,通过设计相关的程序,可使复杂的物理理论以形象直观的实验仿真表现出来.经过实践证明,该措施可提高学生的学习兴趣和教学质量.     

Computer simulation of Fraunhofer diffraction based on MATLAB

In this paper, we describe a novel computer simulation technique of generating Fraunhofer diffraction images from different patterns. The simulation can be performed in almost any PC using the software MATLAB. The patterns of five types of elements, including one slit, one rectangular aperture, two rectangular apertures, the grating and one circular aperture are discussed and simulated. Diffractions images can be generated for any wavelength of light and for any program are presented. Finally, the Fraunhofer diffraction optical intensity distribution is analyzed. Simulation results can improve the physics experimental teaching of Fraunhofer diffraction. The programs based on MATLAB have been used as the platform to real-time calculation and simulation and solve the optical problem.     

Design of aspheric collimation system for semiconductor laser beam

In this paper, semiconductor laser beam collimation lenses system has been optimum simulated and designed. The new design methods for aspheric cylinder lenses collimation system have been discussed in detail and the system parameters are calculated and optimized by using a geometrical ray optics approximation. The optical system has been further simulated by software MATLAB, and the simulation results showed that the emergence angle can be collimated effectively, and the output beam can be expanded to a circular spot in centimeter level beam radius.     

结构光编码的MATLAB程序优化设计

结构光编码在光学非接触三维测量中是一种重要的图像编码方法。因为它要对多幅图像中的对应像素点进行处理,数据量很大,循环运算次数很多,因而通常是在代码执行效率较高的VisualC++上实现。由于VisualC++编程和调试都比较困难,所以不是一种理想的研究平台。由于MATLAB具有很强的矩阵运算、信号处理、数据分析、图像处理和显示等功能,应用和扩展方便简单,因而MATLAB是理想的结构光编码研究平台。尝试在MATLAB中实现高效的结构光编码算法,用向量化代替常规的循环判断,使程序运行效率提高较大,进而与其它部分一起组合成为统一、方便、快速和灵活的与结构光编码相关的光学无接触三维测量研究平台。     

Correcting dynamic residual aberrations of conformal optical systems using AO technology

This paper analyses the dynamic residual aberrations of a conformal optical system and introduces adaptive optics (AO) correction technology to this system. The image sharpening AO system is chosen as the correction scheme. Communication between MATLAB and Code V is established via ActiveX technique in computer simulation. The SPGD algorithm is operated at seven zoom positions to calculate the optimized surface shape of the deformable mirror. After comparison of performance of the corrected system with the baseline system, AO technology is proved to be a good way of correcting the dynamic residual aberration in conformal optical design.     

激光系统组件化仿真软件EasyLaser

针对国内一直以来缺乏一套能够对复杂激光系统进行全面仿真模拟工具的问题,在成熟仿真模块的基础上,基于组件化建模仿真思想研发了通用易用的激光系统仿真软件EasyLaser。它由通用的组件化建模仿真支撑平台SciSimu和8个仿真组件库构成,具备对光束的光学元件间传输、大气传输、电视成像、自适应光学校正、识别提取跟踪等复杂过程的建模与仿真能力。详细介绍了EasyLaser的物理仿真能力和软件特色,并利用EasyLaser软件搭建仿真光路模型,进行自适应光学系统对大气湍流效应的校正效果的分析和研究。     

基于子孔径拼接技术的大尺寸光学材料均匀性检测系统

为实现大尺寸光学材料折射率均匀性的高精度、低成本检测,提出一种基于子孔径拼接技术的干涉绝对测量方法,并研制了一套由Zygo干涉仪、五维气浮调整平台、子孔径拼接软件、计算机等组成的测量计算系统。待测件安放在精密的五维气浮调整架上,通过移动调整架来对各个子孔径区域进行精密检测,再利用子孔径拼接软件自动拼接计算出全口径待测件的光学均匀性分布。对直径为300mm的石英待测件进行了口径为180mm的8个子孔径拼接检测实验,并将拼接所得结果与全口径干涉仪直接测量的结果进行了分析和比较,波面峰谷值相对误差为0.21%,光学均匀性值相对误差为0.23%,精度与大口径干涉仪直接测量的精度相当,实现了绝对检验下的平面类波前子孔径拼接技术的实用化。整套系统集光、机、电、算于一体,操作简便,测量精度高。     

Investigation of Deuterium Substitution Effects in a Polymer Membrane Using IR Fourier Spectrometry

Since last few decades optics has already proved its strong potentiality for conducting parallel logic, arithmetic and algebraic operations due to its super-fast speed in communication and computation. So many different logical and sequential operations using all optical frequency encoding technique have been proposed by several authors. Here, we have keened out all optical dibit representation technique, which has the advantages of high speed operation as well as reducing the bit error problem. Exploiting this phenomenon, we have proposed all optical frequency encoded dibit based XOR and XNOR logic gates using the optical switches like add/drop multiplexer (ADM) and reflected semiconductor optical amplifier (RSOA). Also the operations of these gates have been verified through proper simulation using MATLAB (R2008a).