球面端面的锥形梯度折射率透镜的近轴成像特性

本文根据光线在球面上的折射公式及光线微分方程,研究了光线经两端面为球面的锥形梯度折射率透镜的传播和变换,基于光线传递ABCD矩阵,提出了球面端面的锥形梯度折射率透镜的一种等效光学系统.文中给出了该透镜的主平面、焦平面和焦距计算公式,以及近轴成像高斯公式.当锥度为零时即得到球面端面的柱形或径向梯度折射率透镜的相应结果.     

高斯光束在梯度折射率纤维中的传播—振幅与光斑分布的解析解族

从近轴波动方程出发，导出在梯度折射率纤维中传播的高斯光束振幅与光斑分布的解析解族。从这一结果可得到高斯光束在抛物型、锥形、类锥形梯度折射率纤维中传播的一系列特解。     

一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象研究

本文研究了一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象规律。光在这种类锥形纤维中的传播具有变幅值和变周期的振荡特征,文中从光线轨迹的近似解析式出发,导出高斯光学公式,并讨论了结果的适用性。研究表明,类锥形梯度折射率纤维与在光学特性上锥形梯度折射率纤维十分类似,它们都可望成为微型光学和激光装置的重要新元件。     

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。     

塑料梯度折射率透镜棒的色差

本文从光线理论出发,讨论了塑料梯度折射率透镜棒的色差,得到了M₁—M₂共聚体的一组色差方程式。并在五种特殊情况下讨论了色差方程式的解。     

非线性锥形梯度折射率棒透镜的成像特性

根据变分法和ABCD定律,导出了非线性锥形梯度折射率棒透镜中高斯光束的成像公式.结果表明,这种透镜的成像特性与光线轨迹依赖于光功率.当n_2=0(n_2:非线性系数)以及几何光学近似下,成像公式就简化为已知的结果.     

一种聚焦的光学纤维透镜

在本世纪六十年代末期,国际上出现了一种聚焦的光学纤维[1、2],命名为自聚焦纤维(Selfoc),它和普通的光学纤维结构不同,没有外套层,它的折射率分布自轴沿半径方向逐渐变小,所以它的传光原理也不是光的全反射.这种纤维的传光效率高,能够聚光、成像,类似于光学系统的透镜.透镜是用改变厚度的方法来改变光程,使传播的光线曲折,而自聚焦纤维则是用改变折射率的方法来改变光程,同样使传播的光线曲折(图1),这两种结构不同的光学元件都能使物象之间的对应点达到等光程,所以它们的作用是基本相同的. 一、光线在纤维中的轨迹 自聚焦纤维的折射率分布…     

利用光共聚法制造塑料梯度折射率棒

<正> 一、序言用公式(1)可表示塑料梯度折射率棒的梯度折射率(GRIN).折射率的分布规律用于宽带光通信纤维和新式微型光学元件(棒透镜),这种梯度折射率棒正在受到极大的注视。     

轴向梯度透镜效应

本文导出了以单边梯度变化的矩形介质板作轴向梯度透镜的光线轨迹方程.在以中心折射n_o面为入射面时,光线的轨迹为对数函数曲线,而以边缘折射率n_(x)为入射面时,光线轨迹为反正切函数,由此可以考虑在光学系统中的应用.     

异轴双半圆柱透镜准直半导体激光光束

运用光线追迹的方法,讨论了异轴双半圆柱透镜准直半导体激光光束的效率.数值模拟结果表明,异轴双半圆柱透镜可用于准直半导体激光光束,在最佳准直时,透镜材料的折射率允许高于2;当折射率在一定的范围内变化时,其准直效率随折射率的增大而提高.理论上可以将半导体激光器输出光束快轴方向的发散角压缩到0.1 mrad量级以下.     

Effect of laser beam induced nonlinearity on the performance of crystalline lens

This paper presents the performance of the human crystalline lens having gradient index (GRIN) structure in the presence of a moderate power laser pulse. Nonlinear dynamical equations have been set-up governing the laser pulse propagation in the lens by taking into account the nonlinearity introduced by the laser pulse. Semi-analytical results have been obtained by using the paraxial ray approximation when GRIN and nonlinearity effects are simultaneously present. Performance of the lens has been analyzed in two explicit cases. In the first case, only the GRIN structure is considered while in the second case the nonlinearity and the GRIN both are considered. A moderate power laser pulse can be used for self-focusing in the crystalline lens when GRIN effects alone are not sufficient to focus the laser pulse in the crystalline lens.     

梯度透镜折射率分布高次项系数的数值计算

本文从光线方程出发,给出了一系列利用径向梯度透镜球象差进行数值计算求解折射率分布高次项系数的公式及测量计算结果。     

采用GRIN透镜的微胶囊内窥成像技术

研究了采用新型的GRIN透镜的微胶囊内窥镜成像的工作原理.根据近轴子午光线方程,用矩阵分析法分析GRIN透镜成像原理,并提出自动调焦、CCD光电转换、图像传送和无线传送电能等的实现方法.为研发微型生物医学仪器提供了必要的理论基础和重要的技术方法.     

Helmholtz dark solitons

A general dark-soliton solution of the Helmholtz equation (with defocusing Kerr nonlinearity) that has on- and off-axis, gray and black, paraxial and Helmholtz solitons as particular solutions, is reported. Modifications to soliton transverse velocity, width, phase period, and existence conditions are derived and explained in geometrical terms. Simulations verify analytical predictions and also demonstrate spontaneous formation of Helmholtz solitons and transparency of their interactions.     

有界非局域非线性介质中空间光孤子传输的研究

对有界非局域非线性介质边界对孤子传输的影响进行了研究.基于非局域非线性薛定谔方程以及热传导的泊松方程,采用格林函数法求出了强非局域介质铅玻璃的响应函数和临界功率;从光线方程出发得到了偏离材料中心入射的光束中心振荡轨迹以及周期的解析解.通过数值模拟证明了该结果在不靠近样品边界的范围内都是准确的. 关键词： 空间光孤子 铅玻璃 非局域非线性     

正方形自聚焦透镜光线理论研究

针对正方形自聚焦透镜折射率分布特点,引入方向角概念,以平方律表征其折射率分布.从理论上研究了平方律折射率分布下正方形自聚焦透镜的光线轨迹方程,得到了子午光线表达式.结果表明,与传统径向自聚焦透镜相比,正方形自聚焦透镜的光线轨迹受光线入射方向角影响,会产生较大像差.得到了正方形自聚焦透镜数值孔径表达式,表明数值孔径并非常量,且与方向角密切相关.计算了中心轴上的最大数值孔径,方向角为0°时最小为0.405,方向角为45°时最大值0.5以上.