菲涅耳衍射及柯林斯公式的快速傅里叶变换计算

在衍射的快速傅里叶变换（FFT）计算中,为减小频谱混叠对计算结果的影响,应尽可能缩小取样间隔对函数进行离散。然而,大数目的取样对于容量有限的FFT程序通常会形成困难。本文通过对频谱混叠能量及菲涅耳衍射积分的研究,提出误差跟踪计算方法。利用这种方法,只要用小容量FFT程序,便能完成任意给定取样间隔或计算精度的菲涅耳衍射及柯林斯公式的计算。     

分数傅里叶变换与菲涅耳衍射的等效性

用波前相因子判断法,分析了分数傅里叶变换频变分布与球面波照明物体的自由空间菲涅耳衍射光场分布的等效性,给出了分数傅里叶变换与菲涅耳衍射相互转化的约束条件。结果表明：分数傅里叶变换是适应于菲涅耳衍射的数学工具。计算机模拟实验证明了结论的可靠与可行。     

利用分数傅里叶变换设计衍射光学元件

本文讨论了分数傅里叶变换与菲涅耳衍射的关系,提出球面衍射过程就是一种具有尺度因子的分数傅里叶变换,并应用分数傅里叶变换进行衍射光学元件的设计。     

菲涅耳衍射系统的分数级传递函数

基于分数傅里叶变换与菲涅耳衍射的等效性和线性系统理论,给出了菲涅耳衍射系统在分数傅里叶变换下光学传递函数的数学表达式,分析了其基本特征,阐述了其物理意义,证明了常规傅里叶变换下的光学传递函数为分数传递函数的特例,对光学分数傅里叶变换在光学测量、信息处理和像质评价等的应用具有实用价值。计算机模拟文验验证了结论的正确与可行。     

菲涅耳衍射的分数傅里叶变换分析

基于菲涅耳衍射与分数傅里叶变换的关系，得出了描述菲涅耳近似下光波传播的光学分数傅里叶变换基本公式，并用分数傅里叶变换相加性证明了球面波的传播过程。进一步完善了分数傅里叶光学理论及分数傅里叶变换在物理上表示光波的传播。     

矩孔菲涅耳衍射的一种数值计算方法

提出了一种用计算机计算矩孔菲涅耳衍射的方法,通过对菲涅耳衍射积分公式的转换,把矩孔菲涅耳衍射公式用菲涅耳积分来表示,结合MATLAB和MAPLE的优点,在MATLAB中调用MAPLE的积分指令来实现对矩孔菲涅耳衍射场的计算．并给出了计算结果和这种方法用于计算单缝和半平面屏的菲涅耳衍射.     

透镜成象的广义傅里叶变换分析

在菲涅耳衍射与广义傅里叶变换关系的理论基础上,引入负广义傅里叶变换阶分析透镜的成象过程,证明了象面的曲率半径与用菲涅耳衍射分析的结论一致,透镜成象可看成是连续两次广义傅里叶变换.     

数字全息图再现像的分析计算

用菲涅耳衍射和振幅全息的理论，分析了数字全息的物像关系和再现像的分辨率，并进行相应的数值模拟和实验研究。研究结果表明：数字全息的物像关系与传统振幅全息的物像关系是等同的，当用相同波长的准直光记录和再现数字全息图时。可以得到与原物完全相同的再现像，且再现光入射方向的变化仅使再现像位置发生平移。对其大小没有影响。数字全息的横向分辨率与传统成像光学仪器的分辨本领具有相同的物理意义。其大小主要取决于再现像位置处以CCD尺寸为窗口的衍射极限。模拟计算和实验测量的结果是完全吻合的，但在实际物体的记录中。由于噪声、照明光场的不均匀性、物光衍射光场的调制和CCD动态范围的影响，后者的误差比前者大。     

一种红外衍射望远镜的光学设计

设计了一款口径为3 m的衍射望远镜,其工作波段为7.7~10.3μm,光谱宽度|Δλ/λ|达到了1/3.设计结果表明,系统得到了接近衍射极限的成像质量.制作了一套缩比的衍射望远镜,成像质量优异.     

关于衍射与无衍射光束

分析了衍射与无衍射光束的特点,讨论了无衍射光束的判据,指出衍射实质上是波动方程的非本征解光束在传输过程中趋于本征解光束的特点。     

单色光石英退偏器的近红外退偏性能测试研究

在７６０￣１０６０ｎｍ的光谱范围，对不同结构角的单色光石英退偏器的退偏性能进行了测试，并测试了入射线偏振光的截面大小对退偏性能的影响，就退偏器的平均退偏性能而言，大结构角退偏器优于小结构角退偏器，大光束截面优于小光束截面。     

基于AOTF技术红外单色光调谐控制系统的研究

采用数字频率合成器驱动声光可调滤光器(AOTF)实现红外单色光调谐控制系统,解决了AOTF波长连续、快速扫描的问题.对系统硬件组成做了详细说明,设计了系统性能测试实验.实验结果表明:波长分辨率为15.6～73.1nm,准确性优于2.0nm,重复性优于2.5nm.所得结果为非同向AOTF的应用提供了理论依据.     

相位片衍射的边界波理论分析

本文根据边界波衍射理论分析了圆孔及相位片的衍射现象,得出其轴上光强的解析表达式,并对高斯光束经相位片射后的轴上光强进行了数值计算和讨论。得到在一定条件的轴上最大衍射光光强可达入射光强的９倍。     

Raman-Nath衍射光强的研究

介绍了一种新的关于拉曼-内斯(Raman-Nath)衍射光强的推导方法。采用先推导超声光栅中一个栅缝的衍射光强,然后再考虑周期排列的N个缝的缝间干涉因子的思路,从而得到光强。该方法体现了周期性,得出了主极大的半角宽度,次级大的数目位置等性质,最后对这些性质的应用进行了探讨。     

激光衍射法测量液体粘滞系数

对频率为几百赫兹的低频液体表面波,当激光束照射在表面波上,可以产生清晰的光衍射效应.基于这种低频液体表面波的光衍射效应,提出了一种测量液体粘滞系数的光学方法.理论上导出了粘滞系数与表面波衰减系数和表面波波矢量之间的解析关系,进一步给出表面波衰减系数和波矢量与衍射图样的关系;实验上给出了测量装置,观察到高清晰稳定的液体表面波衍射条纹,衍射图样随表面波传播距离的变化,衍射条纹强度随表面波传播距离的变化,得到了表面波衰减曲线,最后测得水的粘滞系数为(0.746±0.0195)×10-3N*m/s2,与传统的毛细管法相比,本方法具有实时、无损、非接触的优点.     

喇曼型自由电子激光光导效应数值模拟与分析

本文对喇曼型自由电子激光光导效应进行了理论研究和数值模拟，我们编写了轴对称的二维计算机程序，用来研究无波导和有波导情况下的光导效应，对光场分布，光场半径，填充因子及等效折射率进行了模拟，根据实验参数进行的模拟结果与实验结果符合很好，并对影响光导效应的因素进行了分析。     

用于光导板的亚微米光栅衍射特性研究

提出了利用亚微米光栅制作光导板的方法,用严格耦合波理论计算分析了亚微米光栅从光密介质到光疏介质的1级透射衍射效率与光栅槽深、入射角度的关系。讨论了在满足基底全反射条件的入射角时对应于R、G、B三原色光的亚微米光栅（0．651μm、0．508μm、0．405μm）在导波条件下的光场衍射特性,并用实验证明在导波条件下1级衍射效率率与光栅槽深关系的可靠性。给出亚微米光栅型光导板的初始结构,并进行了误差分析。