基于长周期光纤光栅的新型地震检波器

基于长周期光纤光栅能透射特定波长的性质,以及其无后向反射的优点,提出一种新型的长周期光纤光栅地震检波器系统。以长周期光纤光栅相位匹配条件为基础,逐步推导出长周期光纤光栅地震检波器的灵敏度公式。建立长周期光纤光栅地震检波器的力学模型,并推导出检波器系统的传递函数。通过实例仿真得到该长周期光纤光栅地震检波系统的幅频特性图,从而证明了长周期光纤光栅用于地震检波器的可行性。通过调整光纤长度、质量块质量、阻尼系数等参数而得到适合的频率特性和灵敏度,为将来提高该系统的性能指明了研究方向。     

声-地震耦合探雷技术分析

根据声-地震耦合原理,分析地震波与地雷的机械作用,并设计一个基于地震检波器串的探雷实验系统。把高顺性雷体与其上方的土壤视作一个质量-弹簧系统,用解析法分析其谐振机理。采用扬声器发出可扫频的单音正弦波穿透到地下土壤,作为系统信号激励源,采用地震检波器串测出地表震动速度。根据有无地雷处的地表震动速度幅频特性曲线,分析地雷对地表震动的影响。实验结果显示,地雷上方的地表震动速度要明显高于没有地雷的情况,该系统可用于声波探雷的进一步研究。     

用菲涅耳理论研究衍射光路可逆性

 用菲涅耳衍射理论研究了光栅及双光栅成像系统衍射光路的可逆性。首先用菲涅耳衍射理论分析单片光栅衍射光的复振幅分布,根据其复振幅分布的相位关系研究其可逆性;再根据单片光栅衍射光路所具有的结论来分析双光栅衍射成像效应的衍射光路可逆性,得到了光栅衍射光路及双光栅成像系统光路具有部分可逆性;应用衍射光路的部分可逆性诠释了双光栅成像效应的本质及光栅的汇合光谱特性是色散光谱特性的逆效应,并根据衍射光路具有部分可逆性的特性实现了图像处理。     

有限宽双光栅成像效应的分析与应用

用稳相积分法分析了点光源经过2个平行放置的有限宽平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。当两光栅满足双光栅成像条件时,将其衍射成像与无限宽双光栅衍射成像进行对比,得到有限宽光栅对双光栅衍射像的位置没有影响,而衍射像随两光栅之间的相对距离及衍射级数而变化。文中计算了满足双光栅成像条件时,某实验参数下衍射像的大小的情形,结果有限宽双光栅成像被放大了1.22倍。并根据其原理进行白光再现普通透射全息图色彩研究。     

采用紫外光提高双掺杂铌酸锂晶体中全息记录的灵敏度和光栅强度

提出了一种在双掺杂铌酸锂晶体中用调制的双紫外光进行非挥发全息记录的方法。与通常的用紫外光敏化的非挥发全息记录相比,这种方法可以大幅度地提高光栅强度和记录灵敏度。联立双中心物质方程和双光束耦合波方程,数值分析了光栅强度和衍射效率随时间的变化并讨论了掺杂浓度和记录光强对紫外光非挥发全息记录机制下光折变效应的影响。研究发现,紫外光记录得到的深浅中心的光栅具有相同的相位,总的光栅（深浅中心光栅的叠加）强度为两光栅强度之和,固定过程中深中心的光栅得到增强;增大深浅中心掺杂的浓度可以提高光栅强度,增大记录紫外光的光强可以增加光栅的强度和记录灵敏度。理论模拟可以证实并预测实验结果。     

等腰闪耀光栅及其在非对称双光栅位移测量中的应用研究

本文简述了非对称双光栅位移测量的原理和特点,针对其中存在的一些问题,设计了一种新型透射式位相光栅———等腰闪耀光栅。文中导出了等腰闪耀光栅在垂直入射时的光栅方程和衍射光强分布公式,并通过计算机仿真,得到了衍射光强的分布图。最后探讨了等腰闪耀光栅在非对称双光栅位移测量中的应用     

光栅衍射的层次教学

光栅衍射的教学是工科大学物理教学中的一个难点,通过从衍射的光强分布的角度,组织了一个由单缝衍射到双缝衍射、到多缝衍射、再将双缝干涉和光栅衍射作一比较这样一个循序渐进的层次教学,更好地让学生理解光栅衍射.     

激光双光栅法研究音叉的振动——一种新的高精度测量小振幅的方法

我们最近利用了与光栅移动速度成正比的移动光栅的多普勒效应;并且采取双光栅的办法,把移频和非移频二束光直接平行叠加获得光“拍”;再通过光电的平方律检波器检测,取出差频讯号的简易办法,可以取得振动的振幅与速度的物理量。方法简易、精度高,是一种新的办法。     

基于数字闪耀光栅的位相全息图光电再现优化

针对利用液晶空间光调制器（LC-SLM）进行全息图光电再现过程中,再现像面存在多级衍射像造成单一像能量利用率低的问题,提出了一种在位相全息图中加载数字闪耀光栅的方法,以提高全息图光电再现中单一衍射像的衍射效率.分析了闪耀光栅作为衍射光学元件的特性及其对光波进行位相调制的原理,并阐述了在LC-SLM中加载数字闪耀光栅对位相全息图光电再现时像面能量分布的影响.搭建了基于LC-SLM的位相全息图光电再现实验系统.理论分析表明：在其他条件不变的情况下,加载竖直（或水平）槽向周期为2 pixels的数字闪耀光栅可使 关键词： 全息光电再现 位相全息图 数字闪耀光栅 液晶空间光调制器     

透射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性研究

采用傅里叶频谱分析法, 将超短脉冲高斯光束展开为单色单角谱成分的线性叠加;利用Kogelnik一维耦合波理论, 分析透射型体光栅对各单色单角谱成分的衍射特性;再通过逆傅里叶变换得出衍射光波的时空分布与光栅各参量的对应关系.结果表明:衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅周期的减小而呈展宽趋势, 且在空域的展宽趋势较为迅速, 与入射光束在空域进行比较, 衍射光束空域分布发生非常明显的畸变;衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅厚度的增大亦呈展宽趋势, 且展宽速度相当, 与入射光束在时域和空域比较, 均发生了较明显的畸变.     

台阶光栅衍射的傅里叶分析

提出了一种台阶光栅模型 ,并应用傅里叶光学方法推导出了反射式衍射光强的表达式。分析计算了衍射光强随台阶数、入射波长、衍射角和轮廓角 (闪耀角 )的变化关系。结果表明 ,台阶光栅能起到闪耀作用 ,台阶对衍射强度分布有影响 ,但不改变衍射光极大值的位置 ,随台阶数的增加 ,能量逐渐向闪耀方向集中。当台阶数等于 8时 ,其衍射效率可接近三角形闪耀光栅的衍射。台阶光栅衍射的傅里叶分析对光栅制作有一定的指导意义     

用菲涅耳衍射理论分析双光栅成像效应

从理论上对双光栅成像效应现象进行研究,分别从菲涅耳衍射理论和平面透射光栅的菲涅耳衍射公式出发,分析了物光波经过两个平行放置的平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。分析结果表明,在理想状态下,当两个光栅的放置位置满足一定条件时,在第二个光栅后面可以观察到一个清晰的原物体图像。理论分析解释了两个光栅在双光栅成像效应中的作用,得到了双光栅成像效应发生时,两个光栅的空间频率、衍射光级数以及光栅放置位置之间的关系式,这与实验所得结果相一致。     

基于双周期光纤光栅的温度/折射率双参量传感器

提出一种对温度和折射率进行同时测量的双周期光纤光栅传感器。双周期光栅通过将长周期光栅和光纤Bragg光栅刻写到光纤同一位置而构成。利用两种光栅对温度和折射率的灵敏度差异,结合灵敏度系数矩阵实现了双参量测量。将所刻写的双周期光栅使用氢氟酸进行腐蚀,进一步增加了倏逝场强度,实验结果显示温度灵敏度为64.26pm/℃,折射率灵敏度可达-297.14nm/RIU。所设计的传感器在双参量测量场合和折射率高精度测量中具有良好的应用前景,同时具有体积小、灵敏度高的优点。     

用反向调制照明法分析光栅成像效应

提出了用反向调制照法明分析光栅成像效应的观点，研究了光栅系统的反向衍射干涉效应，成功地揭示了泰伯效应与劳效应的内在联系，并在白光双光栅衍射干涉的“消色效应”的基础上获得了白光扩展光源照明下白光光栅成像效应和具有实用意义的四光栅干涉系统。     

利用劳条件求取双相位光栅干涉仪灵敏度

目前针对双相位光栅干涉仪灵敏度的分析存在着灵敏度模型不合理、理论结果不完整等问题,制约着系统灵敏度的提高。对此,提出了新的灵敏度模型,即物体所产生的条纹移动与光源位置变化产生的条纹移动是等效的。该灵敏度模型将物体对X射线的折射作用转化成了光源的移动,同时巧妙地利用了系统的劳条件将光源移动与成像条纹移动联系起来。利用新的灵敏度模型,成功获取了双相位光栅干涉仪和Talbot-Lau干涉仪的灵敏度,为优化系统灵敏度提供了理论指导。     

大公差宽容度矩形孔准周期阵列实现对高阶衍射的有效抑制

传统光栅的基础研究和应用研究进展一直备受关注。然而,高阶衍射污染使传统光栅获得的光谱纯度受到严重影响。为了抑制高阶衍射贡献,人们提出了许多单级或准单级光栅的设计方案,但它们对高阶衍射的抑制效果不可避免地受到加工精度的限制。提出了一种准周期矩形孔阵列光栅,通过优化矩形孔的概率密度分布函数,获得了比以往设计更大的加工误差宽容度。对这种光栅的衍射特性进行了分析研究。理论计算表明,即使孔径相对误差超过20%,光栅也可以完全抑制二阶、三阶和四阶衍射,五阶衍射效率与一阶衍射效率之比小于0.01%,大大降低了对加工精度的要求。     

一维光栅衍射光强的数值计算

基于变量离散化思想,将衍射积分转化为矩阵乘法运算,为一维衍射问题的计算提供了一种简单的数值计算方法.以等栅距振幅型光栅、等栅距相位型光栅、变栅距相位型光栅为例,分别计算了它们的衍射光强分布,计算结果与解析解的结果一致,表明此方法可以方便地计算一维复杂光栅的衍射场分布.     

同轴双无衍射光的理论与实验

提出同轴双无衍射光的概念。如果两束汇聚角略有不同的同轴无衍射光同时存在，则它们相互之间叠加干涉后产生一种纵向呈周期变化的光场结构，这是一种新的光束空间分布，这种光束在横向仍是一种同心环光斑，可用于精密对准。而在不同纵向位置，这些同心环的强度分布是不同的，且是周期性变化的。同轴双无衍射光的轴向周期性可用于沿光束传播方向的定位。文中提出了双环缝法、分段圆锥透镜法、正弦相位环光栅法等实现同轴双无衍射光的理论与实验方法，分析了同轴双无衍射光的横向与纵向传播的衍射光斑特性，理论计算与实验测量的结果基本相符合。     

各种莫尔技术灵敏度和分辨率的极限

<正> 一、前言近代实验力学领域对于材料微观响应的检测变得备加关注。微观力学的重要性促使莫尔技术的灵敏度和分辨率必须在微观上达到更加精细的水平。也许使灵敏度获得最大改进的方法是采用了相干光学处理。相干光技术发展之前,传统莫尔条纹的测量灵敏度等于参考光栅的节距。振幅光栅照相复制中的衍射效应使最小光栅距限制在大约0.025mm。在相干光技术中,灵敏度与光栅的衍射特性相关。通过使用高     

全息波导显示系统中输出光栅的优化

全息波导显示系统中输出光栅的衍射效率、位置和长度对整个显示系统的光强输出均匀性及能量利用率有重要的影响.通常输出光强均匀性由输出光栅的衍射效率决定,能量利用率受多重光栅的位置和长度影响.本文以中心视场光束的输出光强均匀为目的,对相应输出光栅衍射效率的位置分布进行优化与曲线拟合,得到输出光栅衍射效率随输出位置连续递增的分布曲线,并应用到所有视场光束.计算结果表明,相比于传统阶梯状衍射效率分布输出光栅,全息波导显示系统中采用具有连续衍射效率分布输出光栅时的光强输出均匀性得到明显提升.针对部分衍射光束未能进入出瞳的现象,提出错位优化法,按照出瞳大小和使用距离优化各重输出光栅的位置和尺寸,减小了光栅的无效衍射区域,提高了出瞳范围内的能量利用率.