斜程湍流大气中矢量涡旋光束的OAM特性研究

基于螺旋谱理论推导出矢量涡旋光束在斜程大气湍流传输中的轨道角动量(orbital angularmomentum,OAM)谱,讨论了修正Kolmogorov大气湍流对不同阶矢量涡旋光束光场分布及光束OAM谱的影响。利用旋转毛玻璃作为随机相位屏,实验采集了矢量涡旋光束通过旋转毛玻璃后的光强图像与归一化强度。结果表明:经大气湍流斜程传输后,矢量涡旋光束的光强分布产生畸变且OAM谱发生弥散,OAM谱弥散程度随传输距离的增大而增大。传输距离不变时,天顶角越大,主OAM模相对功率越小,湍流内尺度减小与折射率结构常数增大均会导致主OAM模相对功率减小。同一传输路径下,随着湍流强度的增大,矢量涡旋光束中心相位奇点的强度逐渐增大,并且拓扑荷不变时,偏振阶数高的矢量涡旋光束受到的湍流影响较小。     

矢量涡旋光束经光阑-透镜系统的OAM与偏振特性

与标量涡旋光束不同,矢量涡旋光束同时具有各项异性的空间偏振分布和螺旋相位分布,并携带与相位分布有关的轨道角动量(Orbital angular momentum,OAM)。根据柯林斯衍射积分理论,得到了傍轴近似条件下矢量涡旋光束的OAM密度,实验采集了矢量涡旋光束通过光阑-透镜系统后的光场,详细讨论了光阑截断参数以及光阑-透镜间距等参数对矢量涡旋光场及其OAM密度的影响。结果表明:相比标量涡旋光束,矢量涡旋光束OAM通过光阑系统后随传输距离的衰减更慢,受光阑截断参数影响更小。矢量涡旋光束偏振态不受光阑-透镜系统影响,截断参数大于4.2时,轨道角动量密度和光强不受截断参数影响。在透镜焦点位置处,OAM密度达到最大值。研究结果为矢量涡旋光束OAM特性的应用提供理论依据。     

光阑对偏振高斯-谢尔模型光束偏振特性的影响（英文）

根据广义惠更斯-菲涅尔原理和Collins公式,基于复高斯函数展开法,推导出椭圆偏振的高斯-谢尔模型光束经过矩形光阑衍射后的交叉谱密度公式,结合斯托克斯矢量理论推导了椭圆偏振高斯-谢尔模型光束在接收平面的光强、偏振度、方位角和椭圆度的表达式,数值分析了光阑的孔径遮拦比对光强、偏振度及方位角和椭圆度的影响.结果表明,光阑的孔径遮拦比在近场区对经过光阑后椭圆偏振高斯-谢尔模型光束的光强和偏振特性有显著影响;随着传输距离的增大,光强和偏振特性受孔径遮拦比的影响减小,光强和偏振特性变化平稳.     

消旋检测装置的红外光学系统分析与设计

设计了一种用于检测机载制冷型CCD消旋机构的长波红外光学系统。采用二次成像的方法保证冷光阑效率,应用光学被动消热差原理实现宽温度范围内热差补偿;系统引入以非球面为基底的衍射元件校正像差,探讨了衍射元件面形误差对系统光学性能的影响。设计结果表明,系统结构紧凑,重量轻,在-40~60℃的宽温度范围内实现了光学被动消热差的目的,达到100%的冷光阑效率及抑制冷反射的效果。     

阴极基体材料对空间行波管阴极寿命的影响

本文结合空间行波管阴极失效机制,从阴极基体材料研究进展入手分析阴极寿命的影响因素。阴极基体的粉末颗粒性能、多孔基体孔径性能等对活性物质蒸发率有影响。寿命过程中,阴极表面功函数因表面膜层合金化程度、基体表面钡覆盖率和基体内钡供应通道条件变化等因素会发生持续改变。分析结果认为,选择形状规则(球形最佳)、平均粒径4μm左右的窄粒度分布粉末为原料,有利于优化基体孔隙性能和降低闭孔率。采用WIr、WOs等混合基合金阴极或混合基底表面覆Os、Ir等贵金属膜,可有效延缓阴极表面合金化速度,可降低蒸发并保持低逸出功,有效改善阴极寿命。     

Asymptotic structure of Einstein-Gauss-Bonnet theory in lower dimensions

Recently,an action principle for the D→4 limit of Einstein-Gauss-Bonnet gravity has been proposed.It is a special scalar-tensor theory that belongs to the family of Horndeski gravity.It also has well defined D→3 and D→2 limits.In this work,we examine this theory in three and four dimensions in the Bondi-Sachs framework.In both three and four dimensions,we find that there is no news function associated with the scalar field,which means that there is no scalar propagating degree of freedom in the theory.In four dimensions,the mass-loss formula is not affected by the Gauss-Bonnet term.This is consistent with the fact that there is no scalar radiation.However,the effects of the Gauss-Bonnet term are quite significant in the sense that they arise just one order after the integration constants and also arise in the quadrupole of the gravitational source.     

具有轨道角动量光束入射下的单球粒子散射研究

根据广义Mie理论,研究了具有轨道角动量拉盖尔-高斯光束（LGB）的空间传输特性以及单粒子散射特性.在单体球粒子对高斯光束散射研究的基础上,分析了在自由空间不同传输距离LGB光束的光强分布情况,在不考虑散射和波束相移关系的情况下,将LGB作为入射高斯光束,通过对波束入射时的散射衰减截面求解得到波束因子,利用矢量球谐函数对入射高斯波束进行展开,从而研究了单球粒子在在轴条件下对具轨道角动量高斯波束入射的散射问题.通过数值计算,讨论了散射强度及角分布在不同波束宽度情况下对其散射特性的影响,并与平面波的情况做了对比.结果表明,当波束束腰半径较小时,束腰半径对衰减率的影响较大,而当束腰半径远大于粒子半径时,接近于平面波的情况. 关键词： 广义Mie理论 轨道角动量 Laguerre-Gauss光束 单球粒子     

一种HBV多聚酶基因检测系统的光学系统设计

基于荧光偏振理论,设计了一套HBV多聚酶基因检测光学系统。该光学系统包括荧光激发系统和荧光检测系统。使用荧光激发系统对激发样品产生荧光,由荧光检测系统对荧光进行水平和垂直两个方向的荧光强度检测,从而获得荧光的偏振度。通过更换该套系统中的滤光片可实现对400～550nm范围内的样品荧光偏振度的检测。运用该光学系统进行了临床实验,结果表明,系统测试方法具有简单易行、灵敏度高、精确可靠、抗干扰能力强的特点。     

弱湍流大气中部分相干涡旋光束的轨道角动量特性

根据轨道角动量谱理论,推导了部分相干拉盖尔-高斯光束轨道角动量态的功率表达式。分析了相干长度、束宽对轨道角动量的影响,讨论了弱湍流大气中部分相干-拉盖尔高斯光束轨道角动量特性。结果表明:部分相干拉盖尔-高斯光束在相干长度与束腰半径比值固定的情况下,其初始轨道角动量态相对功率不会随着束腰半径的改变而变化。在部分相干拉盖尔-高斯光束初始相干长度与束腰半径取值大小相同的情况下,随着束腰半径的增大,光束在弱湍流大气中传输1 km处的初始轨道角动量态相对功率减小。