高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性

基于横截面上精确表述的光强和精确的衍射场公式 ,对高斯光束经波长级圆孔衍射的轴上光强特性进行了研究。结果表明 ,高斯衍射光束的轴上光强特性取决于初始高斯半宽度w0 和波长级圆孔的孔径R。对于w0 /R≥ 1的高斯衍射光束 ,轴上光强存在的极值个数和出现的位置仅由比值m=2R/λ决定 ,最大的轴上光强均出现在N =R2 / (λz) =1的地方 ;至于轴上光强极值的峰和谷明显与否 ,取决于w0 /R的比值 ,比值越大 ,轴上光强极值的峰和谷就越明显。当w0 /R的比值足够大时 ,就趋向于平面波入射时的情形。而对于w0 /R<1的这一类高斯衍射光束 ,轴上光强存在特定的演化规律 :随着初始高斯半宽度的减小 ,轴上光强极值个数逐步减少直至全部消失。     

平面波经小圆环衍射轴上光强特性分析

从标量衍射理论出发,采用瑞利-索末菲衍射边界条件,通过求解第一类瑞利-索末菲衍射积分得到平面波经圆环衍射后轴上的波函数,进而分析轴上的光强特性以及光强极值数量、位置和大小与衍射圆环内外孔径的关系.比较用传统的光强定义和精确定义得到的光强公式的偏差,以及偏差与内外半径的关系.并将圆环衍射向内半径为零和外半径为无穷大两个方向进行推广,即对圆孔和圆形障碍物两种情况下的衍射情况进行讨论.     

Structural polarization properties of vector Gaussian beam in the far field

Based on the vector angular spectrum representation of optical beam and the method of stationary phase, the analytical TE and TM terms of vector Gaussian beam have been presented in the far field. By using the local polarization matrix, the polarization properties of the TE and TM terms in the far field are investigated, and it is found that the degree of their polarization is only determined by the spatial location. When the source is completely polarized, the TE and TM terms are both completely polarized in the far field. When the source is completely unpolarized, the TE and TM terms in the far field are partially polarized. The whole beam is also partially polarized except on the propagating axis. Moreover, the degrees of polarization of TE and TM terms are both larger than that of the whole beam.[第一段]     

涡旋洛伦兹-高斯光束的远场矢量结构特征

利用矢量角谱法和稳相法,研究了涡旋洛伦兹-高斯光束的远场矢量结构特征,导出了横电项(TE项)和横磁项(TM项)远场电磁场和相应能流的解析表达式。通过相应的数值计算,分析了拓扑电荷数对涡旋洛伦兹-高斯光束及其矢量结构项远场能流分布的影响。TE项由位于竖直方向的2瓣或3瓣组成,TM项可由TE项旋转90得到。涡旋洛伦兹-高斯光束在拓扑电荷数小时内部中空,外部亮环均匀分布。增大拓扑电荷数,涡旋洛伦兹-高斯光束外部亮环上的能流呈起伏分布,内部变化相对复杂。涡旋洛伦兹-高斯光束及其矢量结构项的光斑尺寸随拓扑电荷数的增大而增大,但会饱和。研究显示,涡旋洛伦兹-高斯光束在实际应用时拓扑电荷数不宜过大。     

基于NI数据采集卡的铂电阻温度系数测量

基于NI USB-6210数据采集卡,采用LabVIEW设计了铂电阻温度系数测量系统。该系统可定量、实时记录并直观显示非平衡电桥输出电压随温度的变化过程,在同一坐标界面中显示不同参量的多条实验曲线,并实现曲线斜率拟合计算等数据处理功能。实验结果表明,系统操作方便,测量精度高,能够更好的满足科研测试和教学实验的要求。     

平面波经小圆孔衍射轴上传播函数的特性

从标量衍射理论出发,采用瑞利-索末菲衍射边界条件,通过求解第一类瑞利-索末菲衍射积分得到的平面波经小圆孔衍射轴上波函数的精确解,分析并总结轴上光强极值数量、极值位置和极值大小的一般规律;比较用振幅表示光强和光强的精确表示之间的差异及用振幅表示光强的条件,为研究其他衍射问题的准确性提供了一准确的判断标准;又由于角谱理论和第一类瑞利-索末菲衍射积分的一致性,同时也就得到角谱理论在处理小孔衍射时不可积积分的解析表达式,为进一步研究小孔非傍轴衍射提供了新的方法。[编者按]     

涡旋洛伦兹-高斯光束的远场矢量结构特征

利用矢量角谱法和稳相法,研究了涡旋洛伦兹-高斯光束的远场矢量结构特征,导出了横电项(TE项)和横磁项(TM项)远场电磁场和相应能流的解析表达式。通过相应的数值计算,分析了拓扑电荷数对涡旋洛伦兹-高斯光束及其矢量结构项远场能流分布的影响。TE项由位于竖直方向的2瓣或3瓣组成,TM项可由TE项旋转90得到。涡旋洛伦兹-高斯光束在拓扑电荷数小时内部中空,外部亮环均匀分布。增大拓扑电荷数,涡旋洛伦兹-高斯光束外部亮环上的能流呈起伏分布,内部变化相对复杂。涡旋洛伦兹-高斯光束及其矢量结构项的光斑尺寸随拓扑电荷数的增大而增大,但会饱和。研究显示,涡旋洛伦兹-高斯光束在实际应用时拓扑电荷数不宜过大。     

Vectorial Structure of Non-Paraxial Linearly Polarized Gaussian Beam in Far Field

According to the vectorial structure of non-paraxial electromagnetic beams and the method of stationary phase, the analytical TE and TM terms of non-paraxial linearly polarized Caussian beam are presented in the far field. The influence of linearly polarized angle on the relative energy flux distributions of the whole beam and its TE and TM terms is studied. The beam spot of the TE term is perpendicular to the direction of linearly polarized angle, while that of the TM term coincides with the direction of linearly polarized angle. The whole beam spot is elliptical, and the long axis is located at the direction of linearly polarized angle. The relative energy flux distribution of the TE term is relatively centralized in the direction perpendicular to the linearly polarized angle. While that of the TM term is relatively centralized in the direction of linearly polarized angle. To obtain the isolated TM and TE terms, a polarizer should be put at the long and the short axis of the whole beam spot, respectively.     

温室植物生产用LED组合光源的优化设计

基于温室植物光合作用的光需求,通过分析单颗红、蓝光LED的特性,选择合适的红、蓝光LED.出于工程上自动控制之需要,LED组合光源为行、列数各为8的方阵,采用两种不同形式之排列.方案一为红光LED、蓝光LED均匀间隔整行排列,方案二为每行每列中红、蓝光LED交错均匀排列;其中LED的间距可调.以点光源模型简化单颗LED来计算LED组合光源的空间光照度和光质.数值计算表明:方案二优于方案一,其照明区域内的红、蓝光光通量比除边缘外基本均匀一致;LED的间隔以不超过LED大小的一半为限.模块化设计的LED组合光源具有快速安装、更换和拼装的优点.具体对于阴性植物和中性植物,红、蓝光光通量比还可以通过调节红、蓝光LED的工作电流而加以调控.