基于偏振衍射色散共焦的光学元件轴向间距测量

光学元件轴向间距测量对精密光学系统的定位和装调具有重要意义.针对现有色散共焦测量系统中色散物镜结构复杂、色散范围小的问题,提出基于偏振衍射色散共焦的光学元件轴向间距测量方法,将传统折射共焦镜头几百毫米的轴向尺寸和复杂的装调需求简化为数毫米的单片镜,简化了系统结构.透镜间距和厚度测量实验表明,间距测量误差为10μm.     

基于柯西色散公式的多层衍射光学元件的设计和分析

以衍射光学元件相位延迟表达式为理论基础,采用光学材料的折射率柯西色散近似公式,研究并得到了多层衍射光学元件的相位延迟与材料的关系,以及衍射效率与设计波长的关系.在400～700 nm可见光波段,以聚甲基丙烯酸酯和聚碳酸酯为基底材料,由柯西色散近似公式设计的多层衍射光学元件的最大带宽积分平均衍射效率为99.62%,相应的...     

衍射光学元件在红外成像系统中的应用

利用衍射光学元件除了能减小成像系统的体积和重量外,还具有许多传统光学元件无法比拟的优越性,如消色差和热补偿功能等,本文以实例阐述衍射光学元件在红外成像系统中的应用。     

衍射光学透镜色散特性的仿真研究

在白光照射下,衍射光学透镜的焦距不仅同材料色散和波长色散有关,而且还同孔径因子有关。基于折射率随波长变化的经验公式,利用自编的仿真计算程序包,得到了透镜焦距、材料色散、波长色散、孔径因子之间的关系曲线。所获得的理论分析和仿真计算结果为进一步设计消色差的纯衍射目视光学系统提供了理论依据,具有一定的指导意义。     

衍射光学元件的制作和应用

衍射光学是基于光的衍射原理，利用计算机设计衍射图，并通过微电子加工技术直接在光学材料上制作表面浮雕的元件，从而能够灵活地控制波前位相和光线偏折，衍射光学在是模拟全息，计算全息图和相息图的基础上发展起来的新型光学分支，随着微电子加工工艺的革新和高性能计算机的出现，衍射光学引起广泛的关注和兴趣，其技术业已应用到各个领域之中，将着重介绍衍射光学元件的制作和复制方法以及具体的应用。     

衍射光学元件衍射效率的测量

根据衍射光学元件衍射效率的测量原理,建立衍射光学元件衍射效率测量的双光路装置,简要介绍了双光路测量的优点。针对衍射光学元件衍射效率的测量装置,讨论了影响衍射效率测量精度的因素,合理地选择测量装置中的针孔光阑,即可以让主衍射级次的光全部通过被探测器接收,又可以滤掉次级衍射光,保证测量结果的准确度。针对所设计研制的一个折衍射混合成像光学系统,测量了可见光波段3个激光波长的衍射效率,并对测量结果进行了模拟和分析。在473～632.8nm波段范围内任意一个波长处,衍射效率的测量结果同理论值的偏差均小于5.0%。实验证明,双光路测量装置可以用于测量衍射光学元件的衍射效率。     

衍射光学元件的效率研究

衍射光学元件的衍射效率是其在设计和应用时需要重点考虑的因素。用标量理论的方法分析可以得到较高的理论衍射效率。然而,标量理论所作的假定限制了其在高频衍射结构中分析结果的精确性,制作上的局限也降低了实际可能的衍射效率。讨论了标量分析的方法,并说明了怎样结合设计实际来实现对衍射效率的提高。     

基于衍射光学元件的全光分幅成像技术

超快成像技术可用于研究爆炸、高压放电等超快现象,其中,全光分幅成像技术可克服光电转换的时间限制,具有很大的发展前景.利用衍射光学元件和窄带滤波片搭建了全光空间分幅成像系统,成功实现阵列分幅成像,并分析了不同波段的成像效果.实验结果表明,所设计的全光空间分幅成像系统,可在不同波段内实现4×4阵列的16分幅成像;且图像幅间...     

用于衍射光学元件优化设计的遗传算法及其与模拟退火算法的比较

本文成功地将遗传算法运用于高维衍射位相光学元件的优化设计.并与模拟退火算法进行了比较.结果表明,该算法不仅对于二元,而且对于多元位相光学元件的优化疫计均是十分有效的.而且,它特别适用于利用光电混合处理系统进行优化计算.     

衍射光学元件的设计方法

衍射光学是基于光学衍射原理和利用计算机产生全息图和相息图（ｋｉｎｏｆｏｒｍｓ）以及微电子加工　　技术而发展起来的一个新的光学分支。衍射光学元件能够同时实现几种光学功能,从而实现光学元件的微型阵列化与集成化。着重介绍基于衍射标量理论、衍射光学元件的设计原理和相关的算法。通过简单的例子来说明设计的步骤和结果。     

光纤色散性能的微分迭代解法

将“双向迭代”、牛顿二次差商以及直接微分等分析手段有效地结合起来,形成一种被称为“微分迭代”的波导方程解析方法.该方法可根据任意光纤的剖面结构在计算机上精确模拟出光纤的能量场分布、波导色散、零色散波长和截止波长等参量.该解析法分别被用于三包层G.655光纤和五包层G.656光纤的波导分析,分析结果和实测值具有极好的一致性.     

三镜级联结构Gires-Tournois谐振腔的色散特性分析

系统分析了三镜级联结构G-T谐振腔的色散特性,表明三镜级联结构G-T谐振腔具有不同于两镜级联结构G-T谐振腔的特有色散特性.利用该特性以三镜级联结构G-T谐振腔作为色散补偿元件可有效改善MGTI型interleaver的色散性能,并给出了以三镜级联结构G-T谐振腔为补偿元件的具体补偿实例.模拟结果表明：对50 GHz的MGTI型光交错复用器,可实现中心波长附近±0.08 nm、±0.09 nm和±0.1 nm范围内的色散绝对值分别小于1 ps/nm、2.4 ps/nm和6.6 ps/nm的良好的补偿结果.与文献报道的两镜级联结构G-T腔补偿结果相比,色散绝对值小于1 ps/nm的波长范围扩大了60%;在中心波长附近±0.09 nm范围内的色散绝对值降低了92%.     

高速相干光通信系统中残留色散均衡器研究

在高速相干光通信系统中,完全使用电子色散补偿时会引入均衡增强相位噪声.本文提出在已有10Gbit/s光纤通信链路上使用电子色散补偿来补偿残留色散的混合色散补偿方案,实现了特定通道100Gbit/s以上高速数据传输.使用虚拟光学仪器软件仿真了在112Gbit/s相干光通信系统中,分别采用有限脉冲响应均衡器和重叠频域均衡器对现有光纤信道进行残留色散补偿后的系统性能.仿真结果表明:相同的抽头长度下,有限脉冲响应均衡器相比重叠频域均衡器有更好的残留色散补偿能力,并且有限脉冲响应均衡器均衡性能更稳定而且计算复杂度更低.因而,有限脉冲响应均衡器相较于重叠频域均衡器更适于混合色散补偿.     

介质膜滤波器色散特性的研究

采用信号处理的方法,对介质膜滤波器的滤波特性进行了详细的研究。介质膜滤波器是最小相位滤波器,它的幅度响应与相位响应之间存在希尔伯特变换规律,因此可以通过它的幅度响应重构它的相位响应,进而可以得到它的色散特性。为了验证理论分析,设计了射频调制法测试介质膜滤波器群速度延时的实验装置。实验测试了一个100GHz33信道的介质膜滤波器的群速度延迟。通过对实验结果与理论计算结果的对比分析,发现实验数据与理论分析吻合得比较好。最后,对介质膜滤波器的色散的特点进行了分析。     

基于色散器件的波束形成网络中的色散限制

利用强度—频率混合调制模型研究了基于色散器件的波束形成网络中色散导致的相位误差的变化规律.基于相位误差的分析,得到了0.5 ps延时精度下系统对最大色散值的限制,并指出存在最优的频率调制系数使系统色散容限最大;随着强度调制系数增大,频率调制系数的最优值也增大.     

刻蚀衍射光栅色散特性分析

对作为波分复用关键器件之一的刻蚀衍射光栅(EDG)的色散特性提出了一种完整的计算方案,分析了器件强度响应和相位响应之间的内在关系.同时通过模拟计算提出并验证了平坦化的同时加剧了色散,以及适当改善频谱响应带通纹波大小可以在一定程度上降低器件的色散.最终指出了使用渐变的抛物线结构多模干涉更有利于得到综合性能最优的平坦频谱.     

石英晶体旋光光学滤波器的特征参量

利用Müller矩阵和Stokes参量,从石英晶体旋光光学滤波器的透射比公式,推导出了石英品体旋光光学滤波器特征参量的理论计算公式.研究发现,特征参昼的值与滤波器的级数和滤波器中最薄石英晶体的厚度存在直接联系.计算得到一、二、三级石英晶体旋光光学滤波器在不同透射主峰的特征参量,并对其进行了实验验证.通过对不同透射主峰的特征参量进行比较可以看出,对于确定的滤波器,不同透射主峰处的自由光谱范围和通带半峰伞宽随着波长的增大而增大;同一透射主峰处的通带半峰伞宽随滤波器级数的增大而减小.     

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.     

基于三投影方向的层析重建分析

针对传统的层析方法中,投影方向多、系统复杂等特点,提出了基于三个投影方向的层析重建方法.论文选取适用于少投影方向的代数迭代重建算法,采用参量修正方法,能较好的提高重建准确度和抑制椒盐噪音.同时对影响重建图像质量和速度的迭代次数、不同原图像结构对重建图像质量的影响进行了分析,给出了相应分析模拟结果.结果表明,迭代300次后,重建结果基本稳定.同时对于具有轴对称结构物体,三个方向投影数据能够较好地实现三维层析重建.分析结果为后期开展的基于单幅层析全息图的三维层析重建实验研究提供了理论依据.     

基于纳米压印的大角度衍射光学元件批量化制备方法

针对大角度(大于50°)衍射光学元件低成本、批量化制备的需求,提出一种基于纳米压印技术的制备方法.首先利用光学曝光技术或电子束直写技术制备衍射元件的原始母板,然后将原始母板的结构通过纳米压印过程复制到压印胶上,完成衍射光学元件的制备.由于纳米压印母板可以多次重复使用,降低了制作成本,提高了效率.用该方法制备了不同特征尺寸(最小为250nm,衍射全角为70°)的衍射光学元件,具有良好的衍射效果,实现了对高深宽比浮雕结构的高保真复制.该技术可实现从微米到纳米跨尺度兼容的衍射光学元件的高保真、低成本、批量化制备.