用二元光学技术制作计算全息波面变换元件

基于计算全息原理与二元光学技术设计制作了应用于机载平视显示器（HUD）中的计算全息波面变换元件,该元件具有较高的衍射效率,一块二元相位型计算全息元件的衍射效率比一般计算全息图的衍射效率提高了四倍,并能产生传统光学元件不能实现的光学波面,如非球面,环状面和锥面等,制作工艺简单,复制简便。     

液晶相息图用于光学检测

根据液晶的动态响应和位相调制特性,研究了一种利用液晶显示器进行光学检测的检测方法.实验中,把液晶显示器改造为纯位相的空间光调制器,并测定了它的位相调制特性.实验测得：改造后的液晶显示器可实现1 λ(λ=632.8 nm)的调制量.通过引入相息图的方法,实现了液晶空间光调制器的大位相调制量.并产生了调制量为3.4 λ的球面波.最后,利用液晶显示器检测了凸透镜的前表面.检测结果发现,干涉条纹为平行直条纹且PV值为0.32λ.     

用改进的两步模拟退火法进行二元光学元件的设计

为了减少二元光学元件设计的计算量并提高设计精度,在对现有算法机理进行深入分析的基础上,提出了适用于二元光学元件设计的两步模拟退火法.该算法在整个退火过程中采用先量化后优化的策略,并将优化过程分为两个阶段：搜索并锁定最优解区间;快速收敛到最优解.模拟实验显示,与传统设计方法相比,该算法不仅保持了全局寻优的特点,而且提高了稳健性和效率.算法剔除了对设计结果影响较大的量化误差,提高了设计精度.用此法实例设计了单焦面辐射聚焦元件,得到了与目标图像一致的光学实验结果.     

一种三维物体相息图的迭代计算方法

在传统迭代傅里叶变换算法的基础上,提出了一种计算三维物体相息图的新方法.基于层析法将三维物体的多个分层物面作为衍射再现图像,在一个输入面(相息图)和多个输出面(再现像)之间进行迭代.通过在傅里叶迭代运算中引入距离相位因子,表示物体不同物面的深度,体现了物体的三维特征.实验结果证明了本文算法良好的收敛特性和再现性能.最后,分析了物面数量和间距对全息再现质量的影响,利用液晶空间光调制器采用时分复用的方法还原了三维物体的多个物面.     

三维场景相息图的白光再现研究

讨论了相息图白光再现的可行性,得到采用在相息图和观察者之间加入狭缝的方法可实现相息图的白光再现的结论.提出了一种通过对彩虹全息图进行复数滤波来制作相息图的方法.根据彩虹全息图中物光的频谱宽度设计有限脉冲响应数字滤波器.对该滤波器进行移频,得到与通带位置物光的频谱位置一致的复系数带通滤波器.对全息图进行空域滤波,去除共轭像和零级,求出调制后物光的位相分布,制作场景相息图.实验观察到了经过此方法制作的相息图在白光下的再现像,表明本文的理论分析正确,所提出的方法可行.     

深蚀刻二元光学元件

提出一种新颖的，蚀刻位相深度超过２π的深蚀刻二元光学技术，并从理论上分析深蚀刻二元光这元件与衍射效率的关系，然后用计算机进行模拟与分析，得到深蚀刻二元光学元件特性后一些初步研究结果。     

实现ICF束匀滑的二元光学器件设计与制作

 采用爬山法和模拟退火法相结合的混合优化算法,设计得到了二元光学器件的良好位相结构;基于高斯分布随机信号模型,分析了二元光学器件对输入波面位相畸变的宽容度。首次针对波长λ＝1.053μm研制了φ10mm的连续位相二元光学器件,并通过多级衰减片及CCD实现了焦斑光强分布测量,结果表明得到了边缘陡峭、旁瓣小、中心主瓣具有一定均匀性、且没有中心零级锐脉冲的焦斑光强分布。     

二元光学元件的偏振特性研究

二元光学元件的偏振特性研究孙炳全，毛文炜（抚顺石油学院１１３００１）（清华大学精仪系１０００８４）二元光学是基于衍射理论而发展起来的新学科，是光学与微电子技术互相渗透、交叉而形成的前沿课题［１－２］．二元光学元件的性能分析及测试技术是二元光学发展中关...     

二元光学元件衍射效率的逐层分析法研究

提出了一种有效的分析二元光学元件衍射效率的新方法－逐层分析法，并对四台阶二元器件，就蚀刻深度误差和横向对准误差对器件衍射效率的影响进行了详细的分析和讨论，证明了用该方法分析含有横向对准误差的二元光学元件的衍射效率非常简便有效。     

Research for Horizontal Parallax Only Kinoform in 3D Display

The most promising 3D display technology lies in holographic display system. Kinform, whose theoretical diffraction efficiency is 100%, is the promising type of hologram. It is found that one of the greatest obstacles to the practical application of kinoform is the computational speed. A new model to increase the computational speed is proposed to solve the problem. In the proposed model named horizontal parallax only (HPO) kinoform, the vertical parallax is omitted because the human visual system cannot perceive the vertical parallax. Therefore, the computational speed for HPO kinform is many times faster than that for full parallax kinform. In this paper, both the theoretical basis and the experimental results of HPO kinoform are discussed.     

Research for Horizontal Parallax Only Kinoform in 3D Display

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ ,ｗｉｔｈｗｈｉｃｈｔｈｅｏｂｊｅｃｔｗａｖｅｆｒｏｎｔｃａｎｂｅｒｅｃｏｒｄｅｄａｎｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ,ｉｓｔｈｅｐｒｏｍｉｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ3Ｄｄｉｓｐｌａｙ .Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ,ｔｈｅｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｈｏｌｏｇｒａｍｓｉｓｌｏｗｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｚｅｒｏｏｒｄｅｒａｎｄｏｔｈｅｒｈｉｇｈｅｒｏｒｄｅｒｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｏｌｏｇｒａｍｓ.Ｏｎｔｈｅ…     

应用相息图再现二元图像的振幅配置法

针对应用相息图再现二元图像的图像质量劣化问题，提出一种基于对二元图像进行振幅补偿的改进方法，对二元图像的零振幅区进行一个微小量的振幅配置，实现该区域相位对迭代的参与，从而增加了相息图设计的自由度，改善了二元图像的质量。通过对模拟实验结果的比较分析，讨论了振幅补偿对二元图像质量的改善效果。     

二元光学波面变形器件的研究

基于计算全息原理设计了二元光学波面变形器件，一块二元光学器件的衍射效率比计算全息可提高４倍，高斯波面整形需要二块整形光学器件，二元光学器件的激光利用率比计算全息提高１６倍，而且制做工艺简单．     

二元光学反／衍混合Schmidt望远系统光学设计

针对空间光学系统轻型的特点，采用衍射光学元件取代Ｓｃｈｍｉｄｔ校正板来校正系统像差，设计了一个二元光学反／衍混合Ｓｃｈｍｉｄｔ望远系统。光学系统的通光孔径为＝２００ｍｍ，相对孔径Ｆ／＃＝１．９，波长λ＝４．３μｍ，视场２ω＝１０°。光学设计采用ＯＳＬＯｓｉｘ软件。光学设计结果：空间频率ν≤６０ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ时，调制传递函数ＭＴＦ≥０．４。     

二元光学元件制作误差分析与模拟

从标量衍射理论出发，首先从理论上计算出多台阶二元化学元件发生深度误差时衍射效率的解析式，然后以４台阶和８台阶闪耀光栅为例，对二元光学元件套刻制作中的主要误差及其这些误差之间的相互影响进行了系统的分析和计算机模拟研究，模拟结果给实际制作提供了重要理论指导和实验参数。     

Design of the Optimum Holographic Optical Element Lens Using the Hologram Computer-Aided Design Tool

A hologram CAD (computer-aided design) tool capable of designing holographic optical element (HOE) is described. We have been developing this tool which is specialized for holograms. An optimum HOE lens with high diffraction efficiency and diffraction limited imaging characteristics is designed with the tool by applying a computer generated hologram (CGH) which generates an aspherical wave. The imaging characteristics of the HOE lens are experimentally verified and desirable results are obtained.This paper was originally presented at the 2nd International Conference on Optical Design and Fabrication, ODF2000 which was held on November 15-17, 2000 at the International Conference Center, Tokyo, Waseda University, Japan.     

柱面透镜和圆锥透镜的相息图

本文基于新近提出的计算全息透镜制备原理，对柱面透镜和圆锥透铁相息图作了计算。该方法的优点是当这类全息光学元件的有关参数发生变化时能进行灵活调整，无须进行重新设计。     

Characteristics in optimization of CGH for array generator

A method of simulated annealing in optimization of a computer generated holo-gram(CGH)is presented.The characteristics of energy in annealing curve are analyzed.Thecooling schedule such as giving an initial temperature,the temperature function,the numberof interactions and stopping criterion are discussed.As an example,an optimization of phaserelief kinoform,a CGH with multiple phase levels,is implemented.