用于彩色液晶显示器的色分离光栅的优化设计

利用光栅实现液晶显示器中的色分离可以提高液晶显示器对光能的利用率。为了提高光能利用率,对光栅台阶数进行了优化设计,经矢量衍射理论计算,优化后的多台阶色分离光栅的能量利用率达到了65.3%,与采用滤色片的方法相比,光能利用率提高了近一倍;与三台阶相比,光能利用率提高了9.3%。     

光谱色散匀滑技术与衍射光学器件联用性能的空间频谱分析

基于空间频谱分析方法，建立了光谱色散匀滑技术(SSD: Smoothing by Spectral Dispersion)与衍射光学器件(DOE: Diffractive Optical Element)联用性能的简化分析模型，为SSD与DOE联用时，SSD参量的优化提供了理论依据.数值模拟了SSD各参量，包括脉冲时间、调制频率、位相调制系数、光栅线色散系数等对束匀滑性能的影响.模拟结果表明，SSD参量经过优化选取，且波前畸变随时间快速变化时，能获得良好的束匀滑性能.     

有限口径非周期亚波长衍射聚焦偏转器的严格矢量优化

有限口径非周期亚波长衍射光学器件的亚波长结构特性使得传统标量衍射理论失效,必须借助严格电磁理论进行器件的设计。提出一种循环平面波谱算法(IterativePlaneWaveSpectrumAlgorithm,IPWSA)作为器件优化算法,利用二维时域有限差分方法作为严格电磁计算模式,根据Farn方法对器件面型进行亚波长处理,设计出有限口径非周期具有亚波长结构的衍射聚焦偏转器件,偏转角为24.8°,该器件可与激光器集成构成微型集成光学系统,也可以用在红外量子阱系统中。详细分析了算法原理,设计实例验证了算法的优化效果。     

盲目反卷积光谱图超分辨复原算法

反卷积是实现光谱图超分辨复原的重要手段,与常规反卷积相比,盲目反卷积具有不需要预先准确获取卷积核函数的优势.着眼于充分利用光谱信号的特点和已有的光谱图反卷积成果,详细讨论了空域迭代盲目反卷积方法用于光谱图反卷积时的算法实现问题,并在分析光谱图卷积退化过程的基础上,针对光谱图反卷积算法特点,提出了光谱图卷积退化简化计算模型和最小二乘高斯拟合模型,以解决算法中相应的计算问题.基于Matlab平台的仿真表明,对于所用的高斯型谱线和点扩散函数,空域迭代盲目反卷积算法效果良好,在信噪比为50 dB时,分辨率提高约30%.     

Tunable directional beaming assisted by asymmetrical SPP excitation in a subwavelength metallic double slit

We present a design for tunable directional beaming through a subwavelength metallic double slit surrounded by dielectric surface-relief gratings.On-axis and off-axis beaming can be switched by controlling the incident angle to asymmetrically excite surface plasmon polaritons(SPPs) that are subsequently coupled out to propagating beams by the two gratings on the left and the right sides of the double slit.Furthermore,the division of optical power into two off-axis beaming directions can be tuned smoothly by varying the incident angle while keeping the total power almost unchanged.The mechanism of this effect is analyzed theoretically and verified using rigorous numerical simulations.     

宽光谱Czerny-Turner光谱仪中的彗差与分辨率

小型光谱仪较多地采用Czerny-Turner(切尼—特纳)光路结构,其设计应遵循Shafer消彗差原理消除中心波长处的初级彗差并尽量平直整个谱面以提高分辨率。但常规设计并未考虑非中心波长处彗差和分辨率的变化情况。在对两种典型切尼—特纳光路结构进行初级彗差分析的基础上,指出交叉型光路结构宽光谱范围内的分辨率呈"V"形,而M型光路结构分辨率在全光谱范围内变化较小,近似呈"一"形,即后者宽光谱范围内的分辨率一致性远好于前者。针对于此,该文设计了光谱范围为400～600nm的2种光路,并对其进行了理论计算和对比实验,实验结果表明,两者边缘波长处分辨率分别比中心波长处分辨率低3.7倍和1.2倍,与理论计算结果基本一致。     

求解分数傅里叶变换衍射积分的一种快速算法

在对Lohmann 二型分数傅里叶变换(FRT)和菲涅耳衍射积分进行比较的基础上,给出基于快速傅里叶变换(FFT)求解该分数傅里叶变换和菲涅耳衍射积分的快速算法及算法适用范围.数值模拟实验证明了理论的可靠性和算法的高效性.此快速算法为分数傅里叶变换在工程实际中的进一步广泛应用奠定了基础.     

焦斑形态精细化设计及其性能分析

 对实现焦斑形态控制的衍射光学器件进行了精细化设计,模拟计算结果表明,可同时满足洞口附近旁瓣光强峰值不超过主瓣平均光强的0.01%,且主瓣顶部不均匀性小于10%。选取不同的采样间隔对比说明了精细化设计相对于传统设计,能真实准确地获得焦斑形态的性能参数。最后,采用功率谱密度(PSD)方法初步分析了器件几何结构与焦斑性能,特别是旁瓣间的对应关系。     

基于环形光束整形的衍射光学元件的精确设计

提出一种改进的Gerchberg-Saxton(G-S)算法,实现了基于环形光束的衍射光学元件的精确设计。所提算法可以确保输出平面上有小的采样间隔,起到了抑制散斑的作用;与未采用散斑抑制的常规的改进G-S算法相比,所提算法得到了更高性能的均匀光斑;仿真结果和实验结果一致。     

Optimal Design of an Achromatic Angle-Insensitive Phase Retarder Used in MWIR Imaging Polarimetry

Dielectric gratings with period in the range from λ/10 to λ/4 with A being the illumination wavelength not only exclude higher order diffractions but also exhibit strong dispersion of effective indices which are proportional to the wavelength. Moreover, they are insensitive to the incident angle of the illumination wave. With these features, we can design a true zero-order achromatic and angle-insensitive phase retarder which can be used as the polarization state analyzer in middle wave infrared （MWIR） imaging polarimetry. A design method using effective medium theory is described, and the performance of the designed phase retarder is evaluated by rigorous coupled wave analysis theory. The calculation results demonstrate that the retardance deviates from 45° by 〈 ±1.6° within a field of view ：±l0° over the MWIR bandwidth （3-5μm）.