四瓣高斯光束经过偏心圆孔限制的矢量非傍轴传输

基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,建立了非傍轴条件下四瓣高斯光束经过偏心圆孔光阑在自由空间传输的矢量场模型。选取倾斜光轴作为参考光轴,借助于硬边圆孔的复高斯级数分解,得到了近场模型下衍射场分布的矢量解析式。通过数值计算和模拟,详细讨论了f参数、光束阶次、衍射孔位置和截断参数对像场分布的影响,包括衍射场主瓣强度的位置和光束宽度。这些结论有助于更好地理解四瓣高斯光束在离轴非对称光学系统中的传输特性。     

基于晶体双折射和电光效应设计的90°2×4空间光桥接器

综合利用锂酸铌(LiNbO3)晶体的双折射效应和电光效应,设计了一种适用于相干光通信系统的新型空间光桥接器.其由4块结构相同的具有电极控制的晶片和一块检偏双折射元件所组成,两对双折射晶体光学平板利用双折射效应分别实现信号光和本振光的偏振分离和合束,电光调制则产生所需的相移.通过调整晶片的控制电压,可从检偏双折射元件输出四通道的相对相位差为90°的信号/本振合成光.与以往的空间光桥接器相比,该桥接器具有结构紧凑、损耗小和相移性能稳定的优点.     

介电超晶格结构极化设备的研究

针对介电超晶格结构的特殊极化问题,自行研制了极化设备.研究了Windows操作系统下实现高频精确定时的高性能定时器法.基于此方法实现了极化设备的任意波形发生器及信号采集功能.研制开发了高精度0～10 kV稳压电源,产生满足要求的极化电压.利用这种设备完成了化学计量比钽酸锂晶体的极化实验.结果表明设备运行稳定可靠,性能良好.     

局域体全息光栅衍射的平面波与柱面波的波前转换研究

利用一维耦合波理论研究了入射方向相互垂直的一束平面波与一束柱面波干涉形成光折变局域体全息光栅的波前转换情况。给出了透射波和衍射波振幅的解析表达式。讨论了该局域体全息光栅的几何尺寸以及全息透镜的焦距对光栅衍射效率的影响。结果表明,随着光栅横向尺寸的增加,光栅的衍射效率也逐渐增加。然而,光栅的衍射效率却随着光栅纵向尺寸的增加而减小。全息透镜的焦距越长,光栅的衍射效率也越大。此外,分析了光栅的布拉格选择特性,该光栅具有非常好的角度选择特性。在平面波与柱面波干涉形成全息透镜的设计中,为了获得最优的衍射效率,应当根据要求合理地选择记录所用柱面波和设计光栅的几何尺寸。     

双折射晶体时域电光综合器

提出了一种利用电光双折射网络实现的光波波形综合器。该综合器由偏振器、多块具有电光效应的双折射晶体和补偿器组成,输入余弦信号,组成一多级电光双折射网络。利用琼斯理论对该综合器进行了理论分析,根据扩展傅里叶级数系数正向对比法,实现了其他类型的周期性时域波形。给出一类三元综合器的分析与设计方法,得到合成矩形波与三角波所需的多组结构参量,并对输入信号误差及方位角误差对波形的影响进行了分析。     

复振幅光瞳滤波器的三维超分辨性能研究

超分辨技术中现有的纯振幅型或纯相位型光瞳滤波器,大部分只能实现轴向或横向超分辨而不能实现三维超分辨,三维超分辨在三维成像系统中有着重要的作用。因此为提高成像系统中的三维分辨能力,设计了一种复振幅光瞳滤波器,并对其三维超分辨性能进行了研究。详细分析了该光瞳滤波器的第一区半径和透射率对施特雷尔比、轴向和横向超分辨因子以及旁瓣能量的影响。通过一系列的模拟证明,借助于复振幅光瞳滤波器可以实现三维超分辨。该滤波器的优点是容易实现三维超分辨,且有比较高的施特雷尔比,缺点是三维超分辨的实现总是伴随着旁瓣能量的增加,但可以采用共焦扫描成像系统来加以抑制。     

反射型体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质

在光栅记录介质色散效应的影响下,拓展Kogelnik的耦合波理论研究了反射型体全息光栅对偏振方向垂直和平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的性质。结果表明对于记录在LiNbO3光折变晶体中的体全息光栅,在色散效应、光栅参量和入射条件的共同影响下,光栅对偏振方向垂直于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽大于对偏振方向平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽,在不考虑光栅介质色散效应的影响时,它们都变大。进一步给出了衍射光的光谱带宽及光栅的衍射效率随入射脉冲的光谱带宽与光栅的光谱带宽比值的变化情况。     

卫星激光通信终端光跟踪检测的数理基础

卫星激光通信光束的传播在空间属于远场衍射,而在地面光学跟踪检验中属于近场衍射。采用菲涅耳衍射理论研究了远场衍射和近场衍射对于产生光学跟踪位置误差信号的本质上的差别并且分析了等效条件,证明了近场检验中采用卫星相对角度运动轨迹的光束扫描可以准确模拟远场相对运动,同时也得到了光斑特性和卫星抖动模拟的分析。澄清了卫星激光通信终端光学跟踪性能检验中的基本概念,具有实际指导意义。     

入射光偏振方向对LiNbO3晶体近光轴电光调制的影响

分析了在垂直LiNbO3 晶体光轴方向加电压,光沿近光轴方向传播时,入射光偏振方向对电光调制器的影响.通过计算加电场后双折射光程差的变化和偏光振动方向的转动,画出在正交偏振镜下不同起偏方向的锥光干涉图,得到干涉图随起偏方向变化的规律:由偏光振动方向转动引起的消光区域随起偏方向的转动而转动,在起偏和检偏方向上始终消光,在与起偏方向成±45°角方向始终全透光,并且消光线的交点即感应双光轴头不随起偏方向的转动而变化,始终在折射率变大的感应主轴上.     

基于局部信噪比的微小损伤自适应检测技术研究

大型高功率激光驱动装置中,激光能量密度及系统运行速度主要受终端光学元件损伤增长的限制。为高效、精确地检测元件的损伤状态,提出了一种基于局部信噪比的自适应差异窗过滤算法。该算法通过设计一种作用在像素点上的窗函数,以关联邻域点的像素值强弱完成目标点或背景点的判断,从而完成种子图像的阈值化,最后通过对种子图像区域生长完成损伤分割。为验证算法的有效性,搭建了在线检测模拟平台以获取损伤样品图像,并使用该算法对图像进行处理。结果表明:对直径50μm以上的损伤点,算法的平均识别率在99%以上,达到了高功率激光驱动系统对微小损伤检测的精度要求。因其不需要依据经验设定种子图像的阈值,与现有局部信噪比算法相比具有更高的自动化程度。