Wavefront dislocations of Gaussian beams nesting optical vortices in a turbulent atmosphere

A phase singularity of the light field created by interference of two Gaussian singular beams which propagate in a weak and near ground turbulent atmosphere is analyzed by the Rytov approximation and the short-term averaging method of the dislocation-position. We demonstrate that an edge or circular dislocation may be formed by both parallel and coaxial or noncoaxial collimated beams with different or equal beam-width interfere. The edge or circular short-term wavefront dislocations of super position field depend on the atmospheric turbulence strength, beam propagation distance, amplitude ratio, dislocation of nesting vortices, and beam-width or beam-width ratio of the individual beams.     

地物散射和大气湍流导致的激光闪烁统计

通过分析大气湍流和地物散射对传输激光束的调制机理，运用双随机统计理论研究了空－地－空传输路径空载探测器接收到光闪烁统计问题。闪烁统计由大气湍流和地物（岩石，海洋和森林等）散射的联合效应给出，分析中采用最速下降法处理概率积分，获得了与岩石，海洋和森林二大类地物散射体对应的闪概率密度函数，广义Ｃｈｉ－Ｓｑｕａｒｅｄ地面散射与大气湍流综合调制效应明显地压缩了概率分布的宽度并使分布函数的峰值移向归一化强度     

Effects of Turbulent Aberrations on Probability Distribution of Orbital Angular Momentum for Optical Communication

Effects of atmospheric turbulence tilt, defocus, astigmatism and coma aberrations on the orbital angular momentum measurement probability of photons propagating in weak turbulent regime are modeled with Rytov approximation. By considering the resulting wave as a superposition of angular momentum eigenstates, the or- bital angular momentum measurement probabilities of the transmitted digit are presented. Our results show that the effect of turbulent tilt aberration on the orbital angular momentum measurement probabilities of photons is the maximum among these four kinds of aberrations. As the aberration order increases, the effects of turbulence aberrations on the measurement probabilities of orbital angular momentum generally decrease, whereas the effect o[ turbulence defocus can be ignored. For tilt aberration, as the difference between the measured orbital angular momentum and the original orbital angular momentum increases, the orbital angular momentum measurement probability decreases.     

斜程大气中聚焦J0相关部分相干光束的传输特性

采用部分相干光交叉谱密度理论,给出了适用于任意大气湍流条件的斜程湍流大气传输J0相关部分相干光束在接收面内的长期平均光强分布、光束长期扩展和质量因子的解析表达式,分析了天顶角、传输距离、光源相干性以及湍流外尺度对接收面光强分布特性和光束扩展的影响.研究结果表明:在天顶角和传输距离一定的条件下,通过选择合适的光源相干性可控制焦面光强为平顶分布或中心光强为最大;在传输距离给定的条件下,随着天顶角或大气湍流外尺度的增加,焦斑光强分布均由中央凹陷分布逐渐变为高斯分布.焦面附近光强的中央凹陷比焦面的中央凹陷浅.J0相关部分相干光束实际焦斑位置随天顶角、湍流外尺度的增加以及相干性减弱而移向发射端.     

光学与粒径耦合多分散性的动态光散射研究

研究了满足Rayleigh-Gans-Debye(RGD)近似条件的球形稀溶液的光学和粒径多分散性耦合的动态光散射技术检测问题.在分析中采用了球壳L和球核R-L都连续变化且壳层变化满足L=αR (其中α<1和R是壳球半径)的壳-核硬球模型.得出了在溶剂折射率n_m和壳层折射率n_s匹配时,即n_m=n_s,平均散射强度I(q)和等效扩散系数D_e(q)与散射矢q间的关系.给出了用以检测窄分散系统小多分散性 关键词：     

湍流大气成像系统分辨率的研究

采用基于Kolmogorov 1941串级湍流模型建立的调制湍流折射率谱模型、简单透镜成像系统传递函数的高斯函数近似和平方近似,从理论上分析了大气成像系统的光学传递函数,研究了有限湍流尺度(湍流内、外尺度)对湍流大气中成像系统光学分辨率的影响。给出了成像系统长曝光光学传递函数和积分分辨率的近似解析关系。结果表明在采用大孔径成像系统成像时,应该考虑湍流尺度对大气系统成像的作用。     

光纤耦合双光学腔系统的相干动力学

为了研究量子相干性在腔量子电动力学系统中的动力学和分布特性,基于两个各自捕获原子系综的光学腔建立了双光学腔系统,腔与腔之间由光纤耦合.利用相对熵度量的量子相干性,引入量子相干非平衡性的概念,分析了系统中相干动力学和光纤-腔耦合强度对相干性分布的影响.结果表明:在强耦合极限下,光纤-腔耦合强度的增加有利于保持两腔中的原子的整体相干性;光纤-腔耦合强度、原子-腔耦合强度以及原子数三个参数之间满足特定条件时,腔内的原子相干性可以传输至另一个腔.考虑腔、光纤及原子都存在耗散的情形,对比了不同耗散速率和非耗散情形下的相干性演化,发现耗散使得耦合双腔系统的相干性以及各个腔中的原子相干性发生衰减.     

双面半色调图像的光谱反射率色彩精确预测模型

为了准确地预测双面半色调图像的光谱反射率,并考虑光在纸张内的散射和油墨在纸基上的扩展渗透,建立了一个统一的双面半色调图像光谱反射率精确色彩预测模型.在油墨是非散射介质,纸张为强散射体以及油墨和纸张具有相同的折射率的条件下,引入Williams-Clapper模型中光在油墨中斜程传播的思想,考虑进入纸基层的光线横向传播和油墨扩展导致的网点扩大效应以及光在纸基和印刷品-空气界面间的多重内反射,利用多重内反射的网状结构分析法和最小二乘曲线拟合方法,确定了各种不同叠印条件下的理论网点面积率和有效网点面积率的函数关系,得出彩色双面图像的光谱反射色彩精确预测模型.新模型的预测值和测量值达到了较好的匹配,同时这也为彩色双面图像的呈色规律分析和印刷品质量检测系统的研制与开发提供了理论依据.     

湍流大气中高斯谢尔光束的波前位错

在Rytov近似下,通过引入短期统计平均位错位置的概念,研究了高斯谢尔光束通过近地面弱湍流大气传播时,波前圆形位错形成和位错位置与湍流大气起伏强度和传播距离等参数间的关系.基于湍流大气中平行和交叉双光束的简化近似传输模型,研究了湍流大气中传播高斯谢尔光束波前位错位置与大气湍流强度、传输距离等参数间的相关机制.在远小于光波位相起伏周期的条件下,分别得出了束径不同同轴双光束和交叉双光束传播情况下波前圆位错位置的湍流系综统计平均理论关系.所得结果表明,同轴平行光束干涉和交叉光束干涉所产生的光束波前位错受大气湍流强度、传输距离等参数调制的规律是不同的.     

CMYK防伪印刷微镜阵列

以印刷微镜的反射亮度、反射稳定性和CMYK颜色模式为基础,建立了一种新型的CMYK印刷微镜结构模型。利用微镜表面函数的雅可比行列式和梯度函数,对模型的表面反射亮度和稳定性进行了分析评价。结果表明:该结构模型表面函数的雅可比行列式近似为0,梯度函数随坐标变化而变化。因此,此结构模型表面的反射光具有足够大的亮度和稳定性,适用于创建基于位置和角度变化来改变光变图案反射密度的光学防伪效果。设计了一幅由不同CMYK印刷微镜组成的防伪光变图案,模拟了该防伪图案的印刷微镜阵列结构。