全息光学头聚焦误差信号的理论及实验分析

讨论了全处民光学头取焦误差信号检测的基本原理，利用衍射理论推导出了全息光学头中光电探测器哺面的光强分布。通过计算机模拟，得到光强分布随离焦量变化而变化的理论曲线，并对此进行了实验验证。     

实时全息三缝边缝调制干涉仪的实验研究

讨论了一种基于边缝调制的实时全息三缝干涉仪的原理和实现过程，推导了实时三缝干涉光强分布随边缝位相变化的计算公式，结合三缝干涉的原理和特点，利用全息实时再现出三缝的衍射光波，从而实现对边缝位相变化的测量。该实验方法，可应用于光学表面不平度和微小厚度的测量。     

圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

数字全息三维轮廓生成方法的研究

依据数字全息的光场分布公式，对数字全息三维轮廓生成的原理进行理论分析，推导出了不同的数字全息轮廓生成方法的分辨率公式，并进行计算机模拟验证．该方法克服了光学全息三维轮廓生成的困难，并且可以直接得到数值化的结果，是一种对微小物体三维形貌进行快速、高精度测量的方法．     

用二维全息光栅制作光学时钟分布中的全息光学元件

提出了用二维全息光栅制作自由空间光学时钟分布中的全息光学元件的方法.实验中采用类似于马赫 泽德干涉仪的光路;其中,物光为二维光栅中间的9个衍射级.分析了二维光栅各衍射级的衍射效率、位置及各衍射级之间的间距.初步实验得到了可产生二维3×3输出端的全息光学元件.理论分析表明,该全息光学元件可适用于3×3光敏面半径大于10μm的光探测器阵列.     

基于Origin的迈克尔逊仪等倾干涉仿真研究

根据光的干涉原理，以迈克尔逊干涉实验为例，介绍利用Origin软件实现光学实验仿真的方法。通过改变入射光的波长、光强，介质的折射率、厚度，或者凸透镜的焦距等参数，可以观察到等倾干涉图样的相应变化，其逼真的仿真图与光强分布曲线为光学的理论分析与实验教学提供便利。该方法避免了复杂的编程，实现过程简便易学。     

闪耀光栅产生光学势阱阵列

提出用液晶空间光调制器制作闪耀光栅产生光学势阱的新方案,优化设计光栅的相位变化参数,用单束激光照明,产生3×3和4×4等光强光学势阱阵列.根据现有空间光调制器性能和尺寸,模拟设计光栅,计算光阱阵列光强分布.研究结果表明：所产生的光阱阵列中各光阱具有较高的峰值光强和光强梯度,且光强分布均匀;对冷原子或冷分子囚禁有较高的光学偶极势和较强的偶极力,在原子光学晶格的实验研究中具有很好的应用前景.     

全息显示屏制作过程中DCG 胶膜厚度的理论设计

DCG膜层的厚度是影响全息显示屏光学性能指标的一个重要因素。在分析了DCG全息图膜厚的变化及其不均匀光栅结构的基础上，应用分层介质膜理论对其进行了理论设计。并提出了均匀光学厚度的假设，应用计算机仿真给出了理论计算的结果。将理论与实验结果进行比较，从而验证了均匀光学厚度的假设是正确的。     

激光二极管像散高斯光束通过自聚焦微透镜的变换

用复杂光学系统的衍射积分理论和矩阵光学的方法研究了激光二极管像散高散激光束通过自然聚焦的变换。给出了光强分布函数的位置和大小，并对此进行了讨论。     

格兰-汤姆逊棱镜对单模高斯光束的影响

根据光在格兰-汤姆逊棱镜胶合层中的干涉效应,分析了棱镜对单模高斯光束光强分布的影响.结果表明：对于正入射的单模高斯光束,若棱镜结构角、光学胶折射率和胶合层的厚度三者固定其二,透射光束光强分布将随另一参量的变化作周期性振荡,同时,透射光束的形状也会发生改变;但当固定胶合层厚度及棱镜结构角时,透射光束光强分布随光学胶折射率变化的振荡曲线存在一个平坦区,即当胶合层折射率在1.4655—1.5153时,棱镜对单模高斯光束光强的影响小于1%.     

全息光栅实验系统的制作

基于全息光栅在信息光学及光谱仪中的重要地位,对全息光栅进行了理论分析,提出了一种新的制作全息光栅的实验系统.该实验系统的优势在于:将激光器发出的高斯光束改造成为均匀平面光波,以此平面光波作为光源可以制作出高质量的全息光栅.     

紫外光快速成型中辐射能的汇聚分析

基于光的波动理论,对紫外光快速成型技术中的聚焦光有量场进行了深入的理论分析,阐明了点光源所辐射的连续球波在凹椭球面上的反射聚焦理论,及其反射光波场轴向和侧向的能量分布形式,理论分析表明,焦点光强随偏心率增加而上升,轴上的光强分布曲线近似于高斯曲线,在聚焦点域的能量分布呈双曲面体形式,焦平面中强度侧向分布曲线服从正态分布,研究为在快速成型技术中有效地利用紫外点光源的辐射能提供了充分的理论依据。同时对紫外光快速成型的实际光学系统的设计具有重要的指导作用。     

基于光谱吸收法经皮给药药液体积分数检测

针对经皮给药技术中药液体积分数的检测要求,提出了基于光谱吸收法的药液体积分数检测方法.通过光源、耦合器、分析池、光纤光谱仪及光功率计等搭建光路.根据朗伯-比尔定律,锁定药液在某一波长处的吸收峰,根据吸收峰处光强变化与药液体积分数成比例的关系,检测出药液体积分数的变化.同时利用光功率计直接检测光信号经过分析池的光强度,寻找光强度与药液体积分数之间的关系.该检测方法具有灵敏度高,响应速度快,可实时监测等优点,在经皮给药技术中作为药液体积分数实时检测具有较深远的临床应用前景.     

基于OTDR的光纤液体泄漏检测的研究

通过应用光时域反射仪（OTDR)测量多模光纤（MMF）反射光强变化,提出一种检测液体泄漏的光纤传感器,并对其进行理论仿真和实验研究。众所周知,OTDR具有小巧、精密、智能化、便于移动的特点,能有效避免常规光纤传感器设备复杂笨重不可以移动的问题。使用一定溶度的氢氟酸（HF）溶液腐蚀多模光纤作为传感部件,易于设计和制作。当多模光纤的纤芯直径减小到一定程度时,将其暴露在空气或待测液体中。裸露的芯层周围介质折射率的变化,将会影响传感区域内光的模场分布,改变透射光的强度,故该结构可以有效检测环境中液体的泄漏。本文设计制作了两个远距离的光纤传感器。第一个传感器仅带有一个光纤传感结构。连接带有传感结构的长光纤和OTDR。设置OTDR的扫描脉宽30ns、扫描时间3min,光源的脉冲信号强度约为15dB、扫描距离5km。以水为检测对象。首先,将传感结构暴露在空气中,OTDR的反射曲线在检测处的损耗为2.893dB。当检测到水时,OTDR的反射曲线的损耗为0.631dB。因此,检测到水时,光损耗减小,反射光强变大。实验结果和仿真结果一致。第二个传感器是有两个传感结构的分布式复用传感器,将其检测两处的环境情况。两个传感结构都能很灵敏的检测出是否存在水,证明了传感器的复用特性。因此,该液体泄漏检测光纤传感器能够广泛应用于工程实践中。     

椭圆矢量高斯光束多孔衍射的光强分布

目的：分析奇异光束多孔衍射的精细结构。方法基于矢量瑞利-索末菲衍射积分公式,研究矢量椭圆高斯光束三孔衍射的光强分布。主要讨论在轴上、离轴和不同横截面处,精确光强表达式波印廷矢量〈S z 〉的变化规律。结果分析表明：在共轴情况下,参数 f 对〈S z〉的影响起重要作用,Δ和Λ也能影响光强的演变。而对于离轴情况,在其横截面上,等光强线先是椭圆,在 z／λ＝2．4591时,变为圆形,而后又变成椭圆,但其长、短轴方向交换了位置,通过横向光强等高线,可以更清楚地看出光波的这种演化规律。结论可以通过合理选择光学参数,控制多孔衍射对光束传输质量的影响。     

离焦情况下波带片衍射光强的数值计算

基于非傍轴近似下菲涅耳 -基尔霍夫积分公式 ,讨论了波带片在离焦条件下的光斑特性 .通过数值计算 ,分别得到了在小离焦量和大离焦量时光强沿光轴径向的分布曲线、中心光斑的大小以及在特定范围内总能量随离焦量的变化规律 .为实际工作中应用波带片提供了更好的理论依据 .     

光学三角法高精度自动调焦系统设计

介绍了一种光电式自动调焦系统。该系统利用半导体激光器作光源，基于光学三角法的原理，将会聚到工作台上的激光光斑成像在二象限硅光电池上，再利用硅光电池输出信号的变化实现调焦。该方法能方便地实现自动调焦，且调焦精度高、体积小、结构简单、易于安装，具有一定的实用价值。     

太阳模拟器光源离焦对光斑的影响分析

针对聚焦型太阳模拟器光源离焦量与光斑辐照度的关系开展了研究,以聚焦型太阳模拟器光学系统为研究对象,根据某型号的短弧氙灯及其椭球聚光镜进行模拟计算,依据氙灯能量分布图及其配光曲线,将发光体简化为两端不发射光线、侧面发射光线的柱形发光体。在光学模拟软件TracePro中将简化的发光体及其椭球聚光镜进行建模,主要模拟光源轴向及其径向离焦对光斑的影响。结果表明,光源离焦对光斑辐照度平均值影响不大,但是对光斑辐照度的最大值、光斑辐照度分布形式、光斑面积有很大的影响。依据以上分析结果可以为太阳模拟器调焦系统方面的设计提供理论上的数据参考,对该类型的太阳模拟器装调也具有指导意义。     

全息光学头中 HOE 设计研究

分析了全息光学头的系统结构及伺服机理,对关键元件ＨＯＥ槽纹的轮廓进行优化设计,在保持光学头性能不变的情况下,得到较高的光能衍射效率     

光学外差干涉法检测激光超声振动

激光超声振动是在纳米级别的微弱振动,受环境噪声的影响比较大,且使用传统方法所得到的探测信号强度太低,不利于检测,系统信噪比也比较低。针对这个问题,使用组合透镜对激光进行聚焦,提高探测信号强度,并设计具有较高灵敏度的双光路差分干涉系统,将参考信号与探测信号的强度差控制在理想范围内。实验结果表面,探测信号的强度可达到648m V,与传统方法相比有10倍左右的提升,解调出的振动信号失真度较小,信噪比可达115。该系统对位移的分辨率可达0.03 nm。