脉冲响应函数与平面周期物体构成任意光学系统的成象特性研究——理论与实验

本文首先用线性系统中脉冲响应函数的概念分析了光学系统中平面周期物体的广义Talbot效应,利用我们以前导得的Talbot和Lau成象条件,导出了广义Talbot成象条件,得到十分简洁的系统脉冲响应表示式,然后利用光学系统的线性叠加和相关原理研究了任意光学系统中Talbot效应、Lau效应和多重成象现象及其相互关系,最后讨论了任意光学系统中三者之间的关系,并进行了实验证明。所用方法简单明了。     

超短脉冲激光照射下光栅Talbot效应的实验研究

理论上研究了超短脉冲激光照射下光栅的Talbot效应,得到了超短脉冲激光照射下光栅Talbot图像的性质.实验上采用严格的实验方法(频率分辨光学开关装置测量超短脉冲激光、反射式扩束系统对超短脉冲进行扩束)很好地验证了理论分析结果.理论分析和实验结果表明,超短脉冲激光照射下光栅的Talbot图像的对比度会显著下降,而且超短脉冲激光的脉宽越短,Talbot距离越大,Talbot图像的对比度会进一步下降.     

利用Gyrator正则变换实现环形激光阵列的Talbot效应

本文对环形激光阵列的Talbot效应进行了研究,利用Gyrator正则变换推导了极坐标下环形激光阵列的Talbot效应和自成像条件,并进一步分析了其在分数Talbot距离处的成像规律.通过FDTD Solutions软件对环形激光阵列在分数Talbot距离处的空间分布、相位分布进行模拟,得到与理论计算相一致的结果.通过与一维激光阵列分数Talbot效应的空间分布、相位分布情况进行对比分析,环形激光阵列可有效消除一维激光阵列的Talbot边缘效应,获得等光强分布的Talbot自再现像,扩展了Talbot效应在环形激光相干阵列锁相的应用.     

物理光学 光学性质、效应

O436.4 2005010069 用全息光栅检测Talbot效应=Validate Talbot effect by using holographic gratings[刊,中]／林桂江(厦门大学物理系,福建,厦门(361005)),刘守…∥福光技术.-2004,26 (1)．-41-45 从实验的方法出发,利用全息光栅及莫尔技术原理检验了Talbot效应。具体阐述了光栅的制作方法,Talbot效应、莫尔条纹技术的相关原理。图6参3(于晓光)     

一个研究型物理实验项目——周期物成像规律实验

介绍清华大学物理系如何将“Talbot效应实验”排成研究型实验,以利激发学生的求知欲,拓宽知识面,进而促进其综合能力提高的有益经验。     

畴腐蚀掺镁铌酸锂可调阵列光分束器的研究

研究了不同畴腐蚀深度的掺镁铌酸锂二维六角可调阵列光分束器的分数Talbot效应.对不同Talbot分数β和不同畴腐蚀深度的阵列光分束器Talbot衍射像进行了数值模拟理论研究.模拟结果表明,Talbot分数β可以改变Talbot衍射像的周期及结构分布,而畴腐蚀深度可有效调制衍射像的光强分布.在理论研究的基础上,设计并制备了具有不同畴腐蚀深度的掺镁铌酸锂二维六角阵列光分束器,对其在不同Talbot分数β条件下的分数Talbot效应进行了通光实验研究,实现了畴腐蚀阵列光分束器对近场Talbot衍射光强分布的调制,实验结果与理论研究结果一致.     

模糊函数和任何光学系统中的Talbot-Lau效应

本文用模糊函数处理了光栅的Talbot和Lau效应,并推广到任何光学系统中。得到了十分简洁的通用表达式,它能够直接描述干涉条纹的空间分布,并只与系统的传递矩阵有关。同时也讨论了Talbot和Lau效应中的相位关系。     

应用光纤分数塔尔博特效应产生重复频率倍频的光脉冲序列

提出了一种基于光纤分数塔尔博特(Talbot)效应的光脉冲序列的倍频方法,介绍了Talbot效应的基本原理;应用自制的可调色散补偿器,将光纤锁模激光器产生的重复频率为10 GHz、脉宽约2.8 ps的窄脉冲序列倍频到重复频率为20,40和50 GHz的脉冲序列,也将重复频率5 GHz的窄脉冲序列经8倍频变换得到40 GHz的脉冲序列;通过分析窄脉冲序列的频谱,指出了实验中倍频得到的40 GHz和50 GHz脉冲质量下降的原因,提出了相应的优化措施。     

基于周期极化掺镁铌酸锂晶体的六角可调相位阵列光栅

研究了基于周期极化掺镁铌酸锂(PPMg…LN)晶体的二维六角可调相位光栅及其Talbot效应光衍射成像。理论模拟不同相位差及分数Talbot距离条件下的近场光衍射强度分布,计算取样区内衍射强度随相位差和分数Talbot距离的变化,给出相位差恒定及变化情况下取样区强度最大值的位置。在理论研究基础上,设计与制备PPMg…LN六角可调相位阵列光栅,并进行了Talbot衍射成像的实验研究,实验结果与理论研究吻合较好。     

Talbot效应的简单解释

从双缝干涉的简单理论出发,将光栅分解为许多组双缝,利用人们熟知的干涉条纹间距公式导出Talbot成像位置,结论与Talbot效应公式一致。并由实验证实,在(2 m 1)d2/λ(m为正整数)的位置得到的为横向平移d/2的周期像,并非原周期性物的负反差像。     

部分相干光栅衍射效应和干涉术

本文提出一种新的部分相干照明的光栅衍射干涉仪.先分析了光栅的介于Talbot和Lan效应之间的部分相干衍射效应.部分相干干涉图的特点是条纹由频率成倍的两种光栅状载波所表征.调整光源狭缝,系统在两相干性极端分别转成Talbot和Lau干涉仪.理论分析采用了模糊函数方法.最后给出了实验.     

基于Talbot效应的周期性图像自修复

从惠更斯-菲涅尔原理出发,基于Talbot效应推导了周期性结构被破坏的物体衍射像自修复特性,并进行了理论模拟和实验验证.     

利用保角变换实现环形光栅的Talbot效应

Talbot效应是一种近场自成像效应,通常只有周期光栅可以产生Talbot效应,而环形光栅无法产生.本文通过引入保角变换,发现可以在环形光栅外部设计适当的折射率渐变层介质,使得其中也能够产生严格的Talbot效应,并计算了对应的自成像半径表达式.本文利用FDTD软件分别将一个环形光栅放置在真空中以及人工设计的折射率渐变层中进行了模拟,并对二者的结果进行了比较分析,发现这种折射率渐变层介质确实对点光源入射的环形光栅的自成像情况有着很好的改善.希望这一工作能够推广Talbot效应的应用范围.     

Talbot外腔压窄线阵大功率半导体激光器输出谱宽

线阵半导体激光器（LDA）内部发光元周期排列,基于Talbot效应,改进传统Littrow外腔窄线宽系统,在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽,并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明:铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%,说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性,提高半导体激光器泵浦效率。     

啁啾超短脉冲光波照射下光栅Talbot效应的研究

应用傅里叶频谱分析法，给出了光栅在啁啾超短脉冲光波照射下菲涅耳衍射方程并分析了其Talbot效应. 数值计算表明，在Talbot距离处的衍射光强不仅与照射的超短脉冲光波的宽度有关，而且与脉冲光波的啁啾有关. 根据光栅在Talbot距离处衍射光强的变化，给出了一种检验超短脉冲光波是否含有啁啾的简单方法. 关键词： 光栅 菲涅耳衍射 Talbot效应 啁啾超短脉冲激光     

点光源下的Talbot效应在阴影叠栅中的应用

传统的阴影叠栅轮廓术的测量深度十分有限。根据点光源照明下Talbot自成像的空间分布规律,提出将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅三维轮廓测量的方法。推导点光源模型下阴影叠栅测量系统中相机接收到的光强随物体到光栅距离变化的数学表达式。数值模拟和实验表明,相对于传统的阴影叠栅轮廓术,利用Talbot效应会大大增加阴影叠栅轮廓术的测量深度。分别使用文中所提出的方法和传统的阴影叠栅轮廓术对同一物体表面进行测量,两次测量结果之差在±5μm内。说明将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅轮廓测量能够准确地反映物体表面的三维形貌。     

空-频域中自成像分析和解释

基于魏格纳变换和魏格纳分布函数,分析讨论一维物体在空域-频域空间的自成像及其形成过程。从成像过程中各衍射频谱分量的光程差出发,给出Talbot效应和Montgomery效应的统一解释。对于周期物的Talbot效应,得到了用杨氏双缝干涉解释自成像现象的理论依据。周期物的自成像是物平面上间距为2倍周期,光程差为波长的整数平方倍的各衍射频谱分量同相相干迭加的结果。Montgomery效应是物平面上间距为抛物线关系,光程差为波长整数倍的各衍射频谱分量同相相干迭加的结果。     

二极管激光阵列在Talbot外腔中同相模的选择

 从理论和实验上对二极管激光阵列在Talbot外腔中的锁相进行了研究。在同相模和异相模近场分布的基础上,利用1维情况下的菲涅耳衍射公式计算了其远场分布。根据同相模和异相模在Talbot腔中的分布特性,采用1/2 Talbot腔并将外腔镜倾斜一个角度a的方法既能选择同相模,又能使模式的功率损耗最小。二极管激光阵列芯片采用CD金刚石材料,“三明治”结构对其进行封装,明显地减小了阵列的“smile”效应。在实验中实现了二极管激光阵列同相模的锁相输出,远场单瓣模的半高全宽为0.11 mm。     

自成像魏格纳函数分析

在空域-频域空间,基于魏格纳变换和魏格纳分布函数,分析讨论了一维物体的自成像及其形成过程.从成像过程中各衍射频谱分量的光程差,给出了Talbot效应和Montgomery效应的统一解释.对于周期物的Talbot效应,得到了用杨氏双缝干涉解释自成像现象的理论依据.周期物的自成像是物平面上间距为两倍周期、光程差为波长的整数平方倍的各衍射频谱分量同相相干迭加的结果.Montgomery效应是物平面上间距为抛物线关系、光程差为波长整数倍的各衍射频谱分量同相相干迭加的结果.     

基于Talbot效应的掺镁铌酸锂二维六角位相阵列光栅的研究

本文系统研究了基于泰伯效应(Talbot) 的位相可调掺镁铌酸锂二维六角位相阵列光栅及其光衍射成像, 对光栅占空比D、不同位相差Δφ、及泰伯分数β条件下的光栅近场光衍射强度分布进行了理论研究, 结果表明当光栅占空比D=52%、位相差Δφ=0.75 π、 泰伯分数β=0.2时, 光栅近场衍射光图像效果最佳. 实验设计与 制备了掺镁铌酸锂二维六角位相阵列光栅, 并对其进行了Talbot衍射光成像实验研究, 得到了不同位相差和不同泰伯分数β条件下光栅近场衍射 光图像, 实验结果与理论研究结果相符. 关键词： 二维六角位相阵列光栅 掺镁铌酸锂晶体 泰伯效应