高超声速湍流流场高折射率梯度区域气动光学畸变仿真研究

基于折射率界面厚度的描述建立了一种高折射率梯度门限的数学模型,在此梯度门限下,研究了高超声速流场中高折射率梯度区域的气动光学传输效应.提出了一种用折射率梯度的调和平均值描述高折射率梯度门限的方法.采用高超声速流场的计算流体力学结果作为分析折射率梯度和进行气动光学传输仿真的源数据,忽略绝对值低于该门限的梯度值重构折射率场,并采用变折射率介质中光线追迹算法仿真其气动光学传输畸变.不同流场状况、不同位置截面的仿真结果表明,采用本门限,重构折射率场和原折射率场的相关性达0.9以上,仿真光程差均方根的相对误差不超过±5%,验证了该高折射率梯度门限模型的有效性和适用性,同时从数值角度证实了高超声速湍流流场中高折射率梯度区域是气动光学传输畸变的主要成因.     

平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

 利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时的解析表达式,对平顶高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,讨论了介质梯度折射率系数和光束阶数对传输特性的影响。研究表明,平顶高斯光束在梯度折射率介质中传输时轴上光强分布呈现周期性变化,其周期决定于介质梯度折射率系数,而与光束的阶数无关;轴上峰值处的横向光强分布受梯度折射率系数和光束阶数的影响较大,横向光强的最大值随着梯度折射率系数的增大而增大。     

二维散射性梯度折射率介质的表观辐射特性

通过采用线性折射率bar模型处理多维梯度折射率介质,本文研究了二维矩形半透明体的表观方向发射特性.考察了折射率分布、散射反照率、散射相函数等多种参数对二维梯度折射率介质表观发射的影响.提出类相干性的概念描述多维梯度折射率介质的辐射特性.     

基于折射率梯度门限的气动光学窗口光传输研究

基于流场界面厚度（Interfacial—Fluid—Thickness,IFT）理论,建立了高折射率梯度门限模型来研究气动光学窗口光传输畸变。首先在光学窗口折射率梯度场基础上,提出高折射率梯度门限,忽略绝对值低于该门限的折射率梯度值,重构折射率场,并对其气动光学传输效应进行仿真。结果表明,当58．37％的梯度值被忽略时,得到的重构折射率场与原折射率场仿真光程差（OPD）最大相对误差不超过1．5％,验证了气动光学窗口高折射率梯度区域是产生光传输畸变的主要原因,也证实了该门限模型对气动光学窗口光传输效应进行仿真的可行性,对气动光学失真的机理、预测及校正有一定的指导意义。     

锥形梯度折射率激光准直系统的矩阵光学研究

把梯度折射率激光准直系统视为一个整体,采用矩阵光学的方法,研究了高斯光束经锥形梯度折射率激光准直系统的传输特性.讨论了多级密接锥形梯度折射率激光准直系统的设计原理.     

梯度折射率球透镜的制备及其光线轨迹测试

自麦克斯韦鱼眼透镜理论模型提出后,长期以来学术界一直以为它只是一种绝对光学仪器,在实践中并没有应用的可能。但通过对麦克斯韦鱼眼微球透镜的理论研究表明,在一定条件下,它具有良好的成像性能和耦合效率。根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数。并且熔制了含Li+硅酸盐玻璃和采用槽沉法以及Na+/Li+离子交换法制备直径为0.3—3.0mm的梯度折射率球透镜。通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,并研究了光线通过梯度折射率球透镜的轨迹。研究结果表明:在590℃,离子扩散系数为3.07×10-6mm2/s;所制备的梯度折射率球透镜的折射率分布是抛物线分布,并且和理论分析相吻合;梯度折射率球透镜的光线轨迹满足椭圆方程。     

层状梯度折射率板浑浊层机理研究

采用溶液 凝胶扩散共聚法可以成功地合成二元体系的甲基丙烯酸苄酯 甲基丙烯酸甲酯层状梯度折射率板。但采用此法合成的板,在其中部会产生浑浊层,减小了梯度折射率变化范围及梯度折射率指数差Δｎ。通过对层状梯度折射率板浑浊层进行光谱分析、差热分析及其共聚实验,得出了浑浊层产生的两种可能机理。     

余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性

 为了研究光束在梯度折射率介质中的传输规律,利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分法,推导出余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输的解析表达式,对余弦高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性进行了分析,并进一步讨论了介质梯度折射率系数和调制参数对传输特性的影响。结果表明,余弦高斯光束在梯度折射率介质中传输时,轴上光强分布呈现周期性变化,横向光强分布受梯度折射率系数和调制参数影响较大。余弦高斯光束传输时具有不稳定性,通过适当调节参数,可在空间某位置实现余弦高斯光束的整形。     

梯度型聚合物通信光纤制备的理论分析

对直接挤出法制备梯度型聚合物光纤的工艺流程进行了分析,根据双组分混合物折射率计算理论和梯度型聚合物光纤径向折射率分布函数,计算了梯度型聚合物光纤单位长度中所含掺杂剂的质量;将非稳态扩散理论和有限差分法结合起来,对梯度型聚合物光纤折射率分布的形成进行了理论研究,建立了数学物理模型,得到描述梯度型聚合物光纤径向折射率形成的普遍性近似方法.     

洛伦兹-高斯光束在梯度折射率介质中的传输

导出了洛伦兹-高斯光束在梯度折射率介质中传输的光场分布,给出了二阶矩定义下的光束半宽度及其变化率的解析表达式,重点分析了梯度折射率系数对洛伦兹-高斯光束传输性能的影响。结果表明,梯度折射率介质中的归一化光强分布和光束半宽度等呈周期性变化,周期为梯度折射率系数的"倍,轴上最大光强出现在半周期处。梯度折射率系数除影响周期性外,对归一化光强分布和光束半宽度无明显影响,但影响光束半宽度变化率。     

离子交换引起的GRIN棒透镜大折射率差值分析

利用两次离子交换法制作了GRIN棒透镜样品，并采用雅明干涉法对样品的折射率分布进行了测试.结果表明，样品获得了较大的折射率差值.讨论了两次离子交换增大折射率差的原因.研究结果在制作生产梯度折射率材料方面有一定的参考价值和指导意义.     

二次离子交换法改进自聚焦透镜折射率分布

对二次离子交换制作自聚焦透镜的理论和工艺进行了研究.利用KNO3和NaNO3混合盐进行二次离子交换.对二次离子交换前后的自聚焦透镜的折射率分布和畸变进行了测试,结果表明,经过二次离子交换后,折射率分布明显改善,更接近理想折射率分布曲线,相对畸变由二次交换前的13.1%减小到7.7%.     

Measurement of gradient refractive index profile of crystalline lens of fisheye in vivo using optical coherence tomography

We report the use of optical coherence tomography (OCT) for noninvasive measurement of the refractive index profile of a crystalline lens of a fisheye. The approach exploits the fact that OCT provides a direct measurement of the optical path of the light traveled through the medium. The gradient refractive index profile for the crystalline lens was retrieved by iterative fitting of the optical path calculated by the ray tracing method with that experimentally measured using OCT. The estimated error in refractive index is approximately 1%. The measured gradient refractive index and Matthiessen’s ratio (ratio of focal length to lens radius) are in good agreement with the previously reported values. PACS 42.62.Be; 42.30.-d; 42.30.Wb; 07.60.Vg     

结合计算层析与光学相干层析测量折射率分布

通过将计算层析技术与光学相干层析技术相结合,测量散射介质非均匀折射率分布。该方法测量散射样品折射率分布时,通过光学相干层析技术测量散射样品折射率分布在多个方向上的投影,采用计算层析技术实现对样品折射率分布的层析重建,克服了传统折射率光学测量方法如单纯的基于光学相干层析原理的焦点追迹法和光程匹配法,不能测量散射介质非均匀折射率分布的缺点。采用该方法在实验中对梯度折射率棒的径向相对折射率分布进行层析重建,取得了较好的实验结果。     

Plasmon–Exciton Interaction in Planar Nanostructures with Quantum Dots

Optics and Spectroscopy - In most cases, cylindrical structures with a gradient refractive index (GRIN) are formed on the basis of diffusion technology. The refractive index and the residual...     

Curved ray tracing method for one-dimensional radiative transfer in the linear-anisotropic scattering medium with graded index

The curved ray tracing method (CRT) is extended to radiative transfer in the linear-anisotropic scattering medium with graded index from non-scattering medium. In this paper, the CRT is presented to solve one-dimensional radiative transfer in the linear-anisotropic scattering gray medium with a linear refractive index and two black boundaries. The predicted temperature distributions and radiative heat flux at radiative equilibrium are determined by the proposed method, and numerical results are compared with the data in references. The results show that the CRT has a good accuracy for radiative transfer in the linear-anisotropic scattering medium with graded index and the dimensionless emissive power and dimensionless radiative heat flux depend on the dimensionless refractive index gradient. It can also be seen that the dimensionless refractive index gradient has important effects on the temperature discontinuity at the boundaries.     

On rainbows of inhomogeneous spherical droplets

The paper is devoted to the study of the intensity distributions and the angular spectra of the second and fifth rainbows of homogeneous and inhomogeneous spherical particles predicted by Lorenz-Mie theory. The results show that the distribution around the second rainbow angle for a homogeneous sphere of refractive index between 1.32 and 1.33 is due to the interference of the light after two or five internal reflections. The structure of the scattering diagram and the angular spectrum for homogeneous and radially inhomogeneous spheres are studied. For a homogeneous sphere we show that the second and fifth rainbows can be independently reconstructed by filtering the calculated spectrum. Since each order of rainbow penetrates the particle to different depths, such methods could be used to provide information about the refractive index profile or the temperature gradient of an inhomogeneous sphere. The Airy-like peaks of the second and fifth rainbows are closely connected with the refractive index profile, which is beneficial to the measurement of its refractive index profile or temperature gradient.     

Influence of refractive profile shape on the distribution of modal attenuation in planar structures with absorption cover

The paper illustrates the influence of refractive profile shape in a sensor planar structure on the distribution of modal attenuation. Depending on the shape of refractive profile, the dependence of modes attenuation on their order can be an increasing function, decreasing function or non-monotonic one. The problem is discussed basing on the example of parabolic, exponential, Gaussian and linear profiles of refractive index. For the linear refractive profile, we present the influence of the gradient of waveguide’s refractive index and the influence of the thickness and refractive index of sensitive layer on the distribution of modal attenuation. Theoretical predictions are experimentally verified for two different refractive profiles. Theoretical predictions are excellent agreement with experimental results.     

多层介质中的光自旋霍尔效应研究

本文研究了光束通过多层介质分界面的光自旋霍尔效应. 以三层介质为例,建立了光束通过棱镜-空气-棱镜结构的传输模型,揭示了横移与空气介质的厚度、折射率梯度以及入射角等因素的定性关系. 发现对某一特定的圆偏振光束,改变两棱镜之间的折射率梯度可以调控横移,反射场与传输场的横移方向取决于折射率梯度. 相对于两层介质来说,高斯光束通过三层介质能明显地增强光自旋霍尔效应. 研究多层介质中光自旋霍尔效应横移的影响因素可为调控和增强光自旋霍尔效应提供理论依据. 关键词： 光自旋霍尔效应 横移 折射率梯度