倾斜多焦点Fresnel二元光学元件的优化方法

研究了近场Fresnel条件下,具有纵向多焦点的二元光学元件的设计和优化方法.提出在Fresnel衍射近似下,实现了采用倾斜像面多焦点衍射元件的一步优化,得到了衍射光学元件的一般性优化算法.在迭代傅立叶算法的基础上,用改进的迭代傅立叶算法不仅获得更高的衍射效率（提高近3%）,同时,明显改善了采用一般迭代傅立叶算法对不同焦点分布（不同倾斜角）下的不稳定性.与分步优化多焦点算法进行了比较,并用MATLAB编程计算得到所提出的方法,不仅算法速度快,同时衍射效率也更高.     

并列多焦点二元光学透镜

对菲涅尔波带片进行切割及拼接后得到一种新的二元光学透镜(BOL),在平行光照射时可产生2个或3个间距很小的并列焦点,可以用于多通道并行光存储,光通信,精密光学加工等方面。并用计算机模拟的方式研究了不同参数对结果的影响。     

并列多焦点二元光学透镜

对菲涅尔波带片进行切割及拼接后得到一种新的二元光学透镜（BOL）,在平行光照射时可产生2个或3个间距很小的并列焦点,可以用于多通道并行光存储,光通信,精密光学加工等方面。并用计算机模拟的方式研究了不同参数对结果的影响。     

多层衍射光学元件的特性分析

对采用不同材料多层衍射光学元件的衍射效率进行了分析.通过建立双层衍射光学元件的位相分布函数,实现了宽光谱范围内高衍射效率的多层结构设计.可见光波段设计结果表明多层衍射光学元件可在整个光谱范围内获得大于96%的衍射效率,克服了传统单层衍射元件衍射效率低的缺点,使衍射元件在混合光学系统中,特别是在可见光波段,充分发挥其校正色差、热差及提供非球面度的优势,从而实现体积小、重量轻、像质优越的光学系统.     

二维光束整形的衍射光学元件设计

采用加权串行迭代算法(WSI)设计衍射光学元件(DOE)，将二维圆形高斯分布的激光光束分别整形为二维正方形和三角形的均匀光束，同时实现了光束形状改变及振幅分布均匀化的功能．模拟计算结果表明，用WSI设计得到的输出波形形状基本达到要求，转换到均匀区的能量效率分别达到95．3％、93．6％．     

液晶技术实现计算机光学元件

基于计算机光学元件（Computer Optical Elements-COE）又名二元光学元件（Binary Optical Elements-BOE）的设计的研究,以及对传统材料和加工方法缺点的认识,根据液晶作为相位改变器的原理,利用液晶器件替代传统的二元光学器件,实现相同的衍射分布,更进一步促进了计算机光学器件的小型化、集成化.     

基于相位混合算法的衍射光学元件优化设计方法

在光束整形衍射光学元件的设计中,为提高目标衍射图样的重构精度,提出了一种基于相位混合的迭代算法。该算法采用复振幅每次迭代循环的初始相位与返回相位的加权和为驱动函数,并以每次循环开始和结束时的光强比较作为光束相位变换的判据。简单讨论了Gerchberg-Saxton（GS）算法的缺陷,并以高斯分布-均匀分布和高斯分布-环分布为例,对比了改进算法与GS算法的设计结果。计算机仿真结果表明,改进算法的极限收敛精度比GS算法高几个数量级,其能量利用率、顶部不均匀性等指标也均优于GS算法。该算法能获得重构精度较高的输出图样,对衍射光学元件的优化设计具体参考意义。     

用加权串行迭代算法设计衍射光学元件

提出加权串行迭代（WSI）算法用于解决衍射光学元件（DOE）的设计问题。以高斯光束均匀化为例，模拟计算的结果表明，该算法在减少误差和顶部不均匀度以及提高衍射效率方面都优于GS算法。     

高斯光束变换成方形均匀焦斑的衍射光学元件的研究

采用二维加权串行迭代算法(WSI)设计了8台阶的衍射光学元件(DOE)进行激光光束整形,将圆形高斯激光束变换为10μm×10μm的方形均匀焦斑,同时满足了二维激光光束形状的改变及振幅分布均匀化的功能;应用到高密度全息存储中,实现了入射到记录材料上焦斑强度的均匀分布。模拟计算结果表明,转换到均匀区的能量效率达到912%,平顶区的不均匀度为46%,误差小于0023%,基本上达到了设计的要求。同时分析了衍射光学元件对入射高斯光束的束腰半径及傅里叶变换透镜焦距的宽容度,还制作出了8台阶量化相位衍射光学元件的三套掩膜板。     

整形二元光学元件衍射效率的研究

设计了用于将He-Ne激光基模光束整形为环形光强分布的光束二元光学元件;并进行了实验分析,在实验中,主要改变输出面距BOE的距离L,测得输出面的衍射效率,并与数值计算相比对.     

用迭代傅里叶变换算法实现光学分级图像加密

在虚拟光学数据加密理论的基础上,基于光学4f系统及迭代傅里叶变换算法(IFTA),提出利用多个相位板进行分级图像加密的方法,将不同密级的图像分别加密到不同的相位板中,给出其理论原理和实现方法,并通过计算机模拟验证了该方法的有效性。在解密过程中,利用不同数目的相位板可以得到不同图像,相位板越多,得到的图像也就越多。随着相位板数目的增加,要想得到正确的解密图像,相位板放置的次序也有严格要求,系统的安全性也因此大大提高。此方法可将信息进行分级加密,用于对不同权限级别的用户开放,也可用于安全认证和准入检查系统。     

用于二元光学器件制作的激光直写系统

通过双远心成像光路，激光直写（LDW）系统SVG—LDW 04把液晶空间光调制器（LCD-SLM）上的光斑直接成像在光刻胶板上，得到高质量的光斑图形。放置在SLM的共轭面上的CCD成像调焦装置能够实时地在监控像面质量。控制SLM的输入图形、曝光量（刻蚀深度）及系统的运行方式，LDW系统能够制作不同特性的二元衍射光学元件。给出了典型的（2台阶、4台阶）位相衍射器件制作的实验结果。     

二元光学元件各级光强的分布规律和衍射效率

用振幅矢量作图法研究二元位相元件各级衍射光强的分布规律．并得出了普遍的衍射效率公式，方法简便，物理图像清晰，结果普遍适用。     

用二元光学技术制作的多通道频谱分析元件

介绍了两种二元光学组合元件：一种是两个线型波带板的组合,其效果相当于两个柱面透镜的组合;另一种是一个线型波带板和一个圆型波带板的组合,效果相当于一个凸透镜和一个柱面透镜的组合。这两种元件在x方向的焦距均为y方向焦距的两倍,如果把物放在此二种元件前fx焦平面处,则在元件后fx焦平面上,x方向可以产生傅里叶频谱,y方向可以产生等大倒像,从而具有多通道频谱分析的功能。给出了制作这两种元件的原理、方法、参数和相应的实验结果。     

二元光学器件激光直写技术的研究进展

二元光学器件的激光直写技术可克服传统的半导体工艺(掩模套刻法或多次沉积薄膜法)所带来的加工环节多、对准精度难以控制、周期长、成本高等问题,可进一步提高二元光学器件的制作精度和衍射效率.分析了二元光学器件激光直写的基本原理,对已有的各种激光直写方法和最新研究成果进行了综述,并展望了其发展趋势.     

复合型二元光学器件补偿色散和相位畸变研究

复合型二元光学器件作为一种新型色散和相位补偿元件,由于其色散的特殊性,在超强超短脉冲激光的色散和波前补偿中具有特殊的意义。提出并研究了利用复合型二元光学器件同时补偿全钕玻璃啁啾脉冲放大(CPA)系统中的色散和相位畸变,并利用光线追迹的方法对二元光学器件模拟了设计和补偿效果。在实验中,利用二元光学器件将100 fs的光束补偿至30 fs左右。实验结果验证了此方法的可行性。     

实现灵活光束转换的二元光学器件及其应用

介绍了一种可将线阵半导体激光器的光束转换为光斑截面为矩形的准平行消像散光束的二元光学器件，并讨论说明其设计原理、加工制作方法、测试实验结果及应用。     

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。