圆孔的菲涅耳衍射

得到了圆孔菲涅耳衍射光强分布的表达式,此式由贝塞尔函数的数列(或Lommel函数)给出,因此很容易利用普及的数学软件算出结果.并且利用CCD照相机量度了衍射光强分布,与运算的结果作了比较,也与Burch在1985报导的结果作了比较.     

大孔径会聚光束的圆孔和圆屏衍射及其反演变换

实验中发现,经常使用的大孔径会聚光束的圆孔和圆屏衍射图样不同于一般的菲涅耳圆孔和圆屏衍射图样.通过对这种光束进行的实验性研究发现,这是一种由球差引起的畸变了的会聚球面波光束.解释了衍射图样的形成,证明了这种光束的衍射图样中存在反演变换关系.利用这种光束可以对微小的衍射物体进行反演放大.     

菲涅耳圆孔衍射计算机模拟演示的实现

为了克服菲涅耳衍射积分计算的复杂性和因光波频率高而导致的采样点数目巨大两大难题,利用Hankel变换算法,将二维计算变换为一维计算,并利用球面波因子处理,在普通PC上实现了菲涅耳圆孔衍射的计算机模拟演示．     

高斯型激光圆孔衍射中的光束畸变调控研究北大核心CSCD

从光波衍射的基本理论出发,利用高斯型分布的激光束,研究开普勒望远镜系统在衍射过程中光束畸变调控方法。利用中阶Zernike多项式构建像差函数法来模拟望远镜系统中的四叶畸变现象,并将该Zernike因子引入光学系统中弥补畸变效果。研究发现,波长和孔径会对奇异光强的分布产生明显的影响,波长增大的时候会改变光斑的形状,孔径会影响光斑强度和尺寸,11阶的Zernike四叶形变因子可以抵消望远镜系统的畸变现象。     

高斯分布圆口径天线辐射近场分析

采用口径场法对具有高斯幅度分布的圆口径天线辐射近场进行了分析。推导了非聚焦和聚焦2种工作方式下圆口径天线轴向近场和增益的解析表达式;采用数值积分方法分析了圆口径天线非轴向近场分布特性。分析表明,对于高斯幅度分布的圆口径天线,天线轴向场在近区为振荡分布,其近场增益与口径面分布和观测点位置有关,通过聚焦可以使近场焦点处增益达到远场增益,大大提高焦点及焦点附近区域的电场幅度。     

Near-field radiation behaviors of super-Gaussian circular aperture antenna

采用口径场理论分析了不同孔束比（孔径与束腰之比）的超高斯分布圆形口径天线近场辐射特性,得到了聚焦条件下焦点位置的近场增益解析式。并对不同观测位置点天线的辐射特性进行了仿真,结果表明：当观测点小于焦距的0.3倍时,且波束阶数大于4时,天线的辐射图样与孔束比无关;当观测点位于焦点时,设定孔束比,不同阶数的波束分布的辐射图样明显不同,但当孔束比为4以上时,辐射图样基本保持稳定,而且高阶波束没有旁瓣出现。     

超高斯波束圆口径天线近场辐射特性北大核心CSCD

采用口径场理论分析了不同孔束比(孔径与束腰之比)的超高斯分布圆形口径天线近场辐射特性,得到了聚焦条件下焦点位置的近场增益解析式。并对不同观测位置点天线的辐射特性进行了仿真,结果表明:当观测点小于焦距的0.3倍时,且波束阶数大于4时,天线的辐射图样与孔束比无关;当观测点位于焦点时,设定孔束比,不同阶数的波束分布的辐射图样明显不同,但当孔束比为4以上时,辐射图样基本保持稳定,而且高阶波束没有旁瓣出现。     

高斯分布圆口径天线辐射近场分析

采用口径场法对具有高斯幅度分布的圆口径天线辐射近场进行了分析。推导了非聚焦和聚焦2种工作方式下圆口径天线轴向近场和增益的解析表达式;采用数值积分方法分析了圆口径天线非轴向近场分布特性。分析表明,对于高斯幅度分布的圆口径天线,天线轴向场在近区为振荡分布,其近场增益与口径面分布和观测点位置有关,通过聚焦可以使近场焦点处增益达到远场增益,大大提高焦点及焦点附近区域的电场幅度。     

单一亚波长孔径增强透射效应的传输线模型

为了研究亚波长孔径的增强透射效应,把传输线理论引入到了单一亚波长金属孔径的增强光学透射效应中。把金属孔径看成传输线,将电流在传输线上的传输和类Fabry-Pérot腔联系起来;把孔径的出射面看成是传输线的输出端,将出射面的电流看成是一种局域的衰逝电流,电流经传输线在传输线的输出端以天线辐射的形式辐射电磁波。解释了孔径透射的近场分布问题、孔径增强透射峰的位置问题和透射峰位置随金属板厚度的红移问题,得到了与其它理论和实验一致的结果,对开发基于增强透射的亚波长元件具有重要的参考价值。     

Far-field diffraction characteristics of a time dependent Gaussian-shaped pulsed beam from a rectangular mask with a circular aperture array

The diffraction characteristics of a broad-band light source from a rectangular mask with a circular aperture array in the far field are theoretically investigated with a rapid and precise mathematical derivation. We provide a rigorous treatment of a time dependent Gaussian-shaped pulsed beam passing through a rectangular mask with a circular aperture array and give more accurate and concrete criteria judging the timing for the spectral red shift, blue shift, and splitting of light distributions as well. In addition, the distortion of the space-time diffraction intensity distribution is also presented in detail. This study shows the mathematically analytic form for a pulsed beam incident on an array of small apertures, when the usage of lenses is not practical. Also, the energy distribution of the pulse in the frequency domain is presented to benefit the understanding of its applications in optics information systems.     

The rigorous electromagnetic theory of the diffraction of vector beams by a circular aperture

The rigorous electromagnetic theory of the diffraction of vector beams by an aperture is proposed and numerically evaluated by the diffraction of vector Gaussian beams by a circular aperture. The results are compared with those, by using the vector Rayleigh–Sommerfeld diffraction integrals and angular-spectrum expression theory, showing a good consistency. The numerical calculation shows that the result calculated by the rigorous theory is much more precise than those calculated by the integral method in diffraction near field, and a highly consistency reaches by the three methods in diffraction far field. A further extension of the theory is discussed.     

Spectral shifts and spectral switches in diffraction of ultrashort pulsed beams passing through a circular aperture

Based on the Fourier transform method, a simple closed-form expression for the on-axis power spectrum of ultrashort Gaussian pulsed beams in diffraction at a circular aperture is derived, which permits us to study spectral changes both analytically and numerically. It is shown that for diffracted pulsed beams there exist spectral red and blue shifts, spectral narrowing, and spectral switches in the near field. The aperture diffraction plays an important role in spectral switching, but both the truncation parameter and bandwidth (or equally, Fourier transform limited pulse duration) affect the behavior of spectral switches.     

高斯光束经圆形光阑衍射的远场发散特性

线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布,导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式,由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义,给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式,重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大,远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关,当f参数较大时,截取参数对远场发散角的影响不明显;当f参数适中时,随着截取参数的增大,远场发散角先减小后趋向于各自的最小值;但当f参数较小时,高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。     

高斯光束经圆形光阑衍射的远场发散特性

线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布,导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式,由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义,给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式,重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大,远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关,当f参数较大时,截取参数对远场发散角的影响不明显;当f参数适中时,随着截取参数的增大,远场发散角先减小后趋向于各自的最小值;但当f参数较小时,高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。     

会聚球面波圆孔衍射的一般积分式

分别从菲涅尔-基尔霍夫和瑞利-索莫非衍射积分公式出发,导出了考虑倾斜因子后会聚球面波经圆孔衍射的一般衍射积分表达式。所得公式不仅可计算衍射场的焦移,而且对弱聚焦和强聚焦情况均适用。并与Li和Wolf公式的结果进行了比较,结果证实所得公式适用广泛。     

部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性

根据光束的相干-偏振矩阵和传输理论,对部分相干平顶光束经正多边形光阑衍射的偏振特性进行了系统的研究.给出了部分相干平顶光束偏振度传输公式,并将高斯-谢尔模型光束以及部分相干平顶光束在自由空间传输的偏振度作为特例统一于一般表达式中.研究表明：部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性与光阑截断参数、光束的空间相干性、衍射角、传输距离、平顶光束的阶数有关. 关键词： 部分相干平顶光束 偏振特性 相干-偏振矩阵 正多边形光阑 光阑衍射     

部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性

根据光束的相干-偏振矩阵和传输理论，对部分相干平顶光束经正多边形光阑衍射的偏振特性进行了系统的研究.给出了部分相干平顶光束偏振度传输公式，并将高斯-谢尔模型光束以及部分相干平顶光束在自由空间传输的偏振度作为特例统一于一般表达式中.研究表明：部分相干平顶光束经光阑衍射的偏振特性与光阑截断参数、光束的空间相干性、衍射角、传输距离、平顶光束的阶数有关.     

环形光栅的菲涅耳衍射

在圆孔的菲涅耳衍射的基础上 ,讨论环形光栅的菲涅耳衍射 ,并给出了计算机仿真结果     

基于畸变透镜孔衍射的激光束型转变

为了研究用畸变透镜孔产生的不同束型的精细激光束,先由基尔霍夫衍射公式得到高斯光束微圆孔衍射积分式,然后再经适当推理得到高斯光束通过畸变透镜孔的菲涅耳衍射的计算式,进而探讨了畸变透镜孔菲涅耳衍射对高斯光束进行束型转变的原理。用Matlab软件进行计算机模拟实验,表明了这种方法和技术是可行的。这种激光束整形技术可产生用于微细加工的不同束型的精细激光束。