激光光学系统的初级象差

本文从泽尼克一高斯国多项式出发,讨论了三种初级象差(球差、营差、象散)在平衡及未平衡状态下的标准偏差同衍射孔半径与高斯光束半径之比α的关系.最后讨论了在均匀光波的最佳校正状态下,高斯光束初级象差同α的关系,得到高斯光束的初级象差可按照均匀光波象差理论进行校正的结论.     

同轴柱面光学系统的象差

本文首先由柱面系统中描写光线所须的参数和对称性,确定了同轴柱面系统的独立象差数是八个,而对无限远物体而言则只有六个。而后由矢量代数方法证明空间光线在柱面系统中的折射光路与发生折射率改变后的子午截面内光路全同,由此得出柱面系统有别于球面系统的二种象差与色差相当。从而导出了校正柱面象差的条件并对柱面望远镜象差作了估值。结果表明,校正柱象差一般而言是很困难的,另一方面虽不加以校正影响也不算严重。最后讨论了柱面望远镜的高斯光学,结果表明,望远镜使一方向余弦按定比例缩小,而另一方向余弦不变时,它所成出的直线的象是弯曲的。     

高斯轨迹参量的线性变换对于电子光学象差的影响

本文从比较普遍的观点出发,采用矢量形式描写高斯轨迹,运用矩阵形式表示象差,从而讨论了普遍的高斯轨迹参量线性变换下的电子光学系统的三级象差和象差系数及其偏微商。由此得到了电子光学广义的Fraunhofer条件(即消除各向同性和各向异性彗差的条件),证明了在此条件下,象散和场曲取极值或稳定值。利用上述的普遍公式和结果,讨论了固定束和扫描束电子光学系统中光阑位置变化的影响,还讨论了阴极发射系统中磁浸没的影响。 关键词：     

基于高斯光束特性的Mie散射大气激光雷达回波近场信号校正研究

介绍一种基于高斯光束传输特性对Mie散射激光雷达回波信号校正的新方法.首先根据发射激光束的高斯光束特性，对大气激光雷达回波信号作高斯修正，然后在大气近似均匀假定下，对近场区经高斯修正的回波信号距离校正函数进行二次曲线拟合，实现对交叠面积影响的修正，实际计算表明，用此方法对Mie散射激光雷达回波近场信号进行处理，可获得与实际更为接近的反演结果. 关键词： 大气激光雷达 高斯光束 回波近场信号修正 大气消光系数     

离轴光学系统中象散和焦点的纵向漂移

在许多激光应用中,用光学系统对只部分地通过系统孔径的离轴光束进行聚焦。本文在衍射理论的基础上得出了若干分析表达式,对于因象散和纵向焦点偏移象差而受损的光学系统中的均匀和高斯离轴光束而言,这些公式给定了衍射焦点、归一化峰值强度以及容限条件。其结果可用在激光束聚焦系统的设计中。     

用算符代数描写付里叶光学

本文用算符代替菲涅耳—基尔霍夫积分、透镜传递因子,以及其它运算来描写菲涅耳衍射。所得到的算符代数能够简洁地描述傅里叶光学而避免了繁复的积分运算。作为本理论的一个简单推广,还讨论了象差影响和高斯光束照明。     

磁透镜与偏转器的复合系统的电子光学性质和象差理论

本文研究了旋转对称磁透镜和磁偏转器的复合系统,给出了场和轨迹的普遍表达式。利用向量形式来描写电子轨迹,讨论了高斯光学性质。运用变分原理(费马原理)计算了三级象差,得出了复合系统普遍的象差公式。它们以矩阵的形式表出,形式简洁,便于进行数值计算。本文的结果具有较大的普遍性,概括了文献上关于偏转象差的已有结果,并对复合系统作了较完整的论述和严格的计算,因而可以广泛地研究各种电子束管和电子光学仪器的偏转象差。     

双齐明面透镜

<正> 在光学设计中单个透镜是非常有用的,设计人员常常利用单透镜来进行光学系统的象差校正。例如,在显微物镜设计中所采用的单个消球差透镜,斯米特校正板,马克苏托夫弯月镜以及同心透镜等均属此类单透镜。单个消球差透镜虽然使高斯焦点位置有移动,但是却因光束孔径角大大减小,并且其象点没有球差和彗差而提高了显微物镜数值孔径。斯米特校正板和马克苏托夫弯月镜放在平行光路中用来补偿光学系统的球差和彗差。同心透镜位于会聚或发散光路中,主要用来控制子午场曲。本文提出一种双齐明面透镜,同样也是在会聚或发     

高斯光束匹配的讨论

采用稳定腔的激光器所发出的激光，将以高斯光束的形式在空间传输．我们能够从已知的腔参数，推导出高斯光束的参数，就可以用透镜那样的光学元件来使一个腔的高斯光束同另一腔的高斯光束相匹配本文讨论两共轴高斯光束的匹配问题．     

高斯光束在对数型非线性介质中自诱导效应

从标量Helmholtz方程出发,推导了对数饱和非线性介质中光场满足的非线性Schr dinger方程(NLSE)。通过与梯度折射率下的光场满足的方程比较,发现高斯光束在对数型饱和非线性介质中可自诱导梯度折射率。利用数值计算,详细地讨论了自诱导梯度折射率对高斯光束传输特性的影响。发现高斯光束在其自诱导的梯度折射率的影响下,呈振荡形式的准稳定的传输。光束注入介质中的初始状态,直接影响着光束的振荡形式(先发散还是先聚焦)、振荡深度(幅度)、振荡周期。得到高斯光束形成孤子的条件,以及若使高斯光束在对数饱和非线性介质中保持小损耗、高稳定的传输,应该使光束在阈值(孤子条件)附近注入介质的结论。     

Efficient in-depth trapping with an oil-immersion objective lens

Maximum trapping efficiency in optical tweezers occurs close to the coverslip because spherical aberration owing to a mismatch in the refractive indices of the specimen (water) and the immersion oil dramatically decreases the trap efficiency as the trap depth increases. Measuring the axial trap efficiency at various tube lengths by use of an oil-immersion objective has shown that such an aberration can be balanced by another source of spherical aberration, leading to a shift in the position of the maximum efficiency in the Z direction. For a 1.1 microm polystyrene bead we could achieve the maximal efficiency at a depth of 70 microm, whereas the trap was stable up to a depth of 100 microm.     

长焦距超高倍率变焦距光学系统设计

为设计一套焦距17～1 700mm的长焦距、超高倍率变焦距光学系统,首先在合理选择初始结构基础上,通过比较高斯光学计算结果找出高斯解对系统性能的影响规律,从而确定系统的关键参量;然后通过分析各组元相对孔径和像差特点选定结构形式,并进行系统像差的校正和优化.设计结果系统光学总长760mm,各焦距位置全视场50lp/mm处MTF>0.3,各项指标满足系统要求.     

量子模型分析激光驻波原子透镜的像差

采用量子模型对近共振激光驻波原子透镜会聚Cr原子束、形成纳米量级光栅结构的物理过程进行数值模拟。为提高原子透镜的成像质量,对各种像差,如衍射像差、球差、色差、及原子束发散角、原子磁支能级、原子同位素等因素引起的像差进行了理论分析。模拟结果表明,相比粒子光学模型,量子模型能更加精确地描述原子会聚结果,且能解释原子在驻波光场中的衍射现象。在各种像差中,原子束发散角是最主要的因素,其影响大于衍射像差、球差、色差。原子的磁支能级、同位素等因素对像差影响很小,可以忽略不计。激光冷却准直原子束的方法可以减小束发散角引起的像差,压缩原子速度Vz分布范围的方法可以减小色差。     

两电极静电同心球系统的成像电子光学及其空间-时间像差

基于实际轨迹方程和电子运动方程对两电极静电同心球系统求解由光阴极逸出的运动电子的空间和时间轨迹,推导成像位置和电子飞行时间的精确和近似表达式,并由空间和时间轨迹的解析解出发讨论系统的空间-时间特性.对空间像差和时间像差给出统一的定义,即横向像差可视为近轴横向像差和几何横向像差的合成,时间像差可视为近轴时间像差和几何时间像差的合成,并导出了所有相应的像差表示式.     

用2种光学设计软件对像差特性进行的研究

目前用于光学设计的计算机辅助设计有许多种,但它们在像差特性参数的形式和表示方法上不尽相同,特别是国内外软件的这种差别更为明显,例如：ZEMAX将球差表示为“Longitudinal aberration”(纵向像差),其表示形式也与国内软件不同。另外,有些像差参数需要转换。采用美国焦点软件公司开发的光学设计软件ZEMAX和国内北京理工大学编写的DOS版CAOD对同一双胶合透镜进行光路计算,同时对其轴上球差、彗差、场曲和畸变等主要几何像差在2个软件之间的差别进行比较,以建立国内软件与国外软件在进行光学镜头设计时的光学像差特性参数的转换关系,并为光学设计者提供设计一种镜头或光学系统时使用不同的软件进行数据核查和复算的方法。     

两电极静电同心球系统的近轴电子光学及其空间-时间像差

将从近轴解出发研究两电极静电同心球系统的空-时轨迹及其像差.由近轴轨迹方程和近轴运动方程出发,先求解两电极静电同心球系统中自光阴极逸出的运动电子的近轴空间-时间轨迹,然后讨论此系统的静动态电子光学及其空间-时间像差,揭示近轴光学系统成像的一般规律.文中定义和推导了各级近轴空间像差和近轴时间像差,得到了与关于近轴空间-时间像差同样的结论,表明完全可以直接由近轴轨迹方程和近轴运动方程出发来研究理想成像及其空间-时间像差.     

离散效应对高强度激光三次谐波转换的影响

使用分步傅里叶变换和四阶龙格库塔法(R-K) ，对高强度激光以Ⅰ/Ⅱ类角度失谐方式，在KDP晶体中的谐波转换进行了研究，详细讨论了离散效应对三次谐波转换的影响。结果表明，离散效应不但降低了三次谐波转换效率，而且使谐波光束质量显著降低；初始入射基频光束腰半径较小时，离散效应是二次谐波转换和三次谐波转换效率降低的主要因素，失谐角对三次谐波转换的影响较小；随着束腰半径的增加，离散效应的影响逐渐减小，失谐角对三次谐波转换的影响逐渐增加。     

Effect of Coma Aberration on Orbital Angular Momentum Spectrum of Vortex Beams

Spiral spectra of vortex beams with coma aberration are studied. It is shown that the orbital angular momentum （OAM） states of vortex beams with coma aberration are different from those aberration-free vortex beams. Spiral spectra of beams with coma aberration are spreading. It is found that in the presence of coma aberration, the vortex beams contain not only the original OAM component but also other components. A larger coma aberration coefficient and/or a larger beam waist will lead to a wider spreading of the spiral spectrum. The results may have potential applications in information encoding and transmittance.     

Aberration correction and its automatic control in scanning electron microscopes

An automatic aberration correction method has been implemented in scanning electron microscopes (SEM). Necessity of the automatic aberration correction is discussed. The procedure of the automatic aberration correction is explained in detail, where deconvolution techniques are used in order to extract probe information from SEM images. Due to the precise digitization and the usage of proper combinations of correction fields, linearity has been found between the amplitude of each aberration and the corresponding field strength. Experimental results are shown which demonstrate that the aberrations are corrected automatically by a linear feedback control method. After the automatic aberration correction, the image quality has been improved drastically.