畸变光束的焦斑质心位置

为分析振幅和相位发生畸变情况下光束焦斑质心位置所受的影响,以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础,根据光斑强度分布一阶矩质心位置的定义,推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑质心位置的一般表达式。进一步推导了焦斑质心位置对光束近场强度分布和相位斜率分布的依赖关系式,并对该式清晰的物理意义进行了阐述。利用焦斑质心位置表达式,可分析和确定由于振幅调制和相位畸变导致的质心位置偏移。最后,对无相位畸变和存在低阶泽尼克相位畸变情况下的简单畸变光束进行了相应的分析讨论。     

焦斑二阶矩半径与光束近场分布的关系

为分析光束振幅畸变和相位畸变对其焦斑二阶矩半径的影响,以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础,根据光斑二阶矩半径的定义,推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑二阶矩半径的一般表达式,并进一步推导了直接依赖于光束近场强度分布和相位分布的焦斑二阶矩半径和焦斑二阶矩角半径的表达式。结果表明：畸变光束的焦斑二阶矩角半径由光束近场波前相位梯度的强度加权均方根值和对数强度梯度的强度加权均方根值决定。利用焦斑二阶矩半径表达式,可直接分析并计算光束近场分布由于振幅调制和相位畸变导致的焦斑二阶矩半径的变化及焦斑发散角的变化。利用焦斑发散角表达式,直接推出了理想高斯光束和像散高斯光束的远场发散角,得到了与文献一致的结果,验证了表达式的正确性。     

焦斑二阶矩半径与光束近场分布的关系

为分析光束振幅畸变和相位畸变对其焦斑二阶矩半径的影响,以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础,根据光斑二阶矩半径的定义,推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑二阶矩半径的一般表达式,并进一步推导了直接依赖于光束近场强度分布和相位分布的焦斑二阶矩半径和焦斑二阶矩角半径的表达式.结果表明:畸变光束的焦斑二阶矩角半径...     

影响空间变化偏振矢量光束强聚焦后焦斑移位的因素

利用衍射积分公式数值模拟了不同阶次的空间变化偏振矢量贝塞尔-高斯(BG)光束经过强聚焦系统后在焦点附近的强度分布.数值结果显示空间变化偏振矢量BG光束聚焦后在光束传播轴负方向存在焦斑移位现象,其焦斑移位的大小与光束的模阶次、光束宽度、波长以及局部偏振状态密切相关.矢量光束偏振态的变化依靠液晶相位延迟器(LCVR)的相位延迟角度来控制,由于LCVR的相位延迟角度可以在0～π之间连续变化,从而改变光束的局部偏振状态,间接实现了对矢量光束焦斑移位大小的实时控制,在光学微操纵领域具有潜在的应用价值.     

有振幅调制和相位畸变光束的远场光谱移动与光谱开关

基于瑞利衍射公式,研究了被光阑衍射的具有振幅调制和相位畸变光束的远场光谱变化规律。结果表明,有振幅调制和相位畸变光束在远场也会出现光谱异变现象和光谱开关效应,光阑截断参数、光束的相位畸变参数、振幅调制参数、光强调制参数对远场光谱的跃迁量和光谱开关产生影响。通过数值计算结果分析讨论了光阑截断参数及光束各参数影响远场光谱的规律。     

圆孔受限波差高斯光束的远场近似及发散度分析

引入复高斯函数对衍射受限的圆孔进行了复高斯分解,得到了波差高斯光束远场衍射的近似解析式。在各种参量条件下,近似解析式所表示的衍射图样与严格的夫琅和费衍射积分的衍射图样完全一致,这表明用此解析式表征远场衍射是正确的。它的形式相对简单,为计算带来极大的方便。基于此,对有波差的高斯光束的远场发散度进行了深入的研究,检验了确定参量的光束随距离的改变而发散度不被改变的特性;同时,探讨了在圆孔限制下,发散度随高斯光束的束腰及波差的改变而变化的关系曲线,结果表明,这两个参量是影响发散度的主要因素。     

光束畸变对连续相位板性能的影响

研究了光线追迹和随机相位滤波作为初始相位设计的连续相位板下,光束畸变对连续相位板整形性能的影响。结果表明：随机相位滤波得到的连续相位板相比光线追迹获得的连续相位板,在幅度畸变、离焦的容忍度等方面都有优越性;进一步分析了相位畸变、对准误差、口径误差等对连续相位板性能的影响,确定了相位畸变是影响性能的首要因素,并且大目标焦斑的畸变宽容度更大,由此引入了波前的相对畸变因子,在所定义的连续相位板性能标准下,波前容忍度为0.5。     

光束畸变对连续相位板性能的影响

研究了光线追迹和随机相位滤波作为初始相位设计的连续相位板下,光束畸变对连续相位板整形性能的影响。结果表明:随机相位滤波得到的连续相位板相比光线追迹获得的连续相位板,在幅度畸变、离焦的容忍度等方面都有优越性;进一步分析了相位畸变、对准误差、口径误差等对连续相位板性能的影响,确定了相位畸变是影响性能的首要因素,并且大目标焦斑的畸变宽容度更大,由此引入了波前的相对畸变因子,在所定义的连续相位板性能标准下,波前容忍度为0.5。     

用衍射法监测物体的几何参数和空间位置

概述用衍射法监测物体的几何参数和空间位置。提出用频率光谱相位分辨率对物体进行监测以提高灵敏度和监测精度，这需使用一个具有信息处理功能的光学系统，该系统能连续完成物体传递函数中的傅里叶变换和频谱的菲涅耳变换。实验结果表明，利用被监测几何参数和空间位置的物体频谱相可完成监测工作。     

完美Lommel光束的产生

引入了一种新型完美涡旋光束——完美Lommel光束（PLBs）。首先给出了产生这种光束的理论机制,然后构建实验系统来产生PLBs。实验主要分为两步：第一步是利用罗曼迂回相位编码法产生高质量Lommel光束;第二步是将生成的Lommel光束经傅里叶变换后产生PLBs。产生的PLBs的环半径不受拓扑荷值的影响,并可通过阶数、不对称参数的模和角度三个参数来调控PLBs的分布,这意味着PLBs是一种具有三个自由度的三参量完美涡旋光束。     

The physical optics integral on the scatterer's unlit surface

The scattering integrals of the modified theory of physical optics are redefined according to the illuminated and unlit surfaces of the scattering object. With this aim the canonical problem of wedge diffraction is taken into account. It is shown that the new scattering integral contain two geometrical optics and diffracted fields. One of the geometrical optics waves is the reflected field component that propagates in the real space. The other one transmits to an imaginary space through the scattering surface and does not have any influence in the real space. The diffracted waves exist in the real space and satisfy the related boundary condition on the scattering surfaces. The resultant field expressions are compared with the exact series solution of the problem numerically.     

相位、振幅调制两用声光调制器设计

针对实际应用中大多的光调制器只能实现单参数调制的情况,提出一种既可以调相又可以调幅的声光调制器的设计方案.运用矩阵级数解法求解正常声光相互作用Raman-Nath方程,通过计算机编程进行数值求解,得到衍射光的衍射光强和附加位相变化,从而指出以往解法的一些不合理性,并找到声波功率和衍射光的光强和位相的关系,为声光效应的位相调制和振幅调制设计提供了一种可行的方法.结合调制声波频率,可在同一个调制器上进行调幅、调相、调偏转方向.     

The relation between the boundary diffraction wave theory and physical optics

The physical optics surface integral is asymptotically reduced to a line integral along the contour of the diffracting edge. It is shown that the resultant integral can be separated into two sub-integrals which represent the reflected and transmitted diffracted fields. The integrands are transformed into the same forms with the potential function of the boundary diffraction wave theory.     

可变光阑光学衍射加密系统

为了克服双随机相位编码系统的局限性,提出基于光学衍射成像原理的图像加密方法.该方法在光学衍射加密系统中加入可变光阑,形成透光面积不同的振幅板,对明文进行加密,得出多个密文.解密时,通过相位恢复算法,从多幅衍射强度图像中恢复原始明文.仿真表明,由于只需要记录光波的衍射强度,在密文记录过程无需使用干涉装置,通过可变光阑可以方便地调节振幅板的透光面积,无需改变光学结构或者移动光学器件,因此,大大降低了加密过程实施的难度.     

The physical optics of phase-conjugate mirrors: Scalar theory

A scalar theory of physical optics is developed for the scattered waves by finite or infinite phase-conjugate mirrors. The method is applied to the scattering problem of waves by a semi-infinite phase-conjugate mirror. The results are examined numerically and compared with the scattered waves by a conducting half-plane. The effect of the phase-conjugation to the location of the transition region is outlined.     

MTPO based potential function of the boundary diffraction wave theory

A novel potential function is introduced by using the modified theory of physical optics integrals for a perfectly conducting half-plane. The function is valid for arbitrary aspects of observation. The line integration of these functions gives the total scattered fields. The method is applied to the problem of diffraction of plane waves by an opaque half-plane for oblique incidence.     

Boundary diffraction wave theory of resistive surfaces with edge discontinuities

The line integral of the boundary diffraction wave theory is derived by considering the exact diffracted fields of a resistive half-plane. The line integral is generalized for arbitrary resistive surface with edge discontinuity. The method is applied to the diffraction problem of waves by a convex resistive spherical reflector and the resultant field expressions are investigated numerically.