锯齿型衍射光阑的优化设计与制作

在传统几何光阑基础上,利用微细加工技术在其特定区域制作衍射微结构,则可获得既能控制光束大小又能实现光束整形的衍射光阑.针对高功率激光放大系统前端光束形态控制的需求,对可产生平顶超高斯光束的锯齿型衍射光阑的优化设计理论进行了研究,提出引入均方误差和顶部不均匀度两个参数作为优化设计的评价依据,并在此基础上对影响光阑光束控制效果的衍射微结构进行了深入分析,获得了锯齿型衍射光阑关键参数的优化设计方法.最后,提出采用镀膜结合光学光刻的方法,制作了锯齿型衍射光阑.     

异常空心光束通过环形硬边光阑的传输特性

通过把环形光阑函数展开为复高斯函数的方法,利用柯林斯衍射积分公式,推导出了异常空心光束通过环形光阑的传输近似解析公式.通过数值计算,对异常空心光束通过圆环形硬边光阑的传输特性进行了研究.结果表明,衍射特性与光阑宽度、光阑内径等参数密切相关.其结果对控制光束和光学系统设计具有一定的参考价值.     

基于灰阶编码方法设计制作软边狭缝光阑

针对高能激光系统中狭缝光阑的应用需要,提出了一种基于灰阶编码思想的狭缝软边光阑的设计方法.在标量衍射理论的基础上通过模拟计算,研究了狭缝软边光阑的衍射传输特性,并将结果与传统硬边光阑进行了比较.结果表明,光束通过这种光阑,高频衍射调制得到很好的抑制,光束质量有明显改善,并有较高的传输能量利用率.这为衍射光阑的制作及其在激光工程中的应用提供了新的思路和方法.     

空心高斯光束通过圆孔形硬边光阑的传输特性

通过把圆孔光阑函数展开为复高斯函数的方法,推导出了空心高斯光束（HGBs）通过圆孔光阑的传输近似解析公式,并对空心高斯光束通过圆孔形硬边光阑的传输特性进行了研究,分析了不同半径下的光阑对输出光束的影响。分析结果表明,衍射特性与空心高斯光束的阶数、光阑半径等因素有关。     

透射电子显微镜中物镜光阑的作用与影响

从几何电子光学理论出发,阐述了物镜光阑对影响透射电镜极限分辨率的主要因素(球差、色差和衍射)和场深、焦深的影响,并根据傅里叶电子光学理论,研究并计算了物镜光阑对透射电镜电子频谱的影响.     

透过散射介质的光阑识别及其分辨率研究

光束经过光阑后产生衍射图样,通过分析衍射图样可得到光阑的形状和尺寸等信息.当光束的传输路径中存在散射介质,散射介质的随机散射效应将导致光场变为随机的散斑场,无法直接从中获取光阑的信息.本文基于强度相关理论,实现了通过散斑场对光阑进行检测.实验结果表明,该方法可以有效地获得光阑轮廓信息.散斑重构的光强分布图的像素间距与实际物体的物理间距之间存在线性关系,能够利用重构图像对目标光阑进行定量测量,本实验散斑重构图像的最高分辨率为396.8μm/lp.     

高斯光束通过透镜-微小圆形光阑系统的衍射

基于矢量瑞利-索末菲衍射理论,推导出了高斯光束通过微小圆形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及纵向的光强分布进行了有关数值计算.研究结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且高斯宽度较大时,傍轴理论有效;光阑孔径与激光波长可比拟时,必须要考虑激光传输的非傍轴效应.     

厄米-高斯光束通过光阑的传输特性

对厄米-高斯(H-C)光束通过透射率为高斯分布的硬边光阑的传输特性进行了研究.采用硬边光阑函数可被展开为复高斯函数叠加的方法,推导出了近似的解析传输公式,并对厄米-高斯光束通过薄透镜的光强进行了数值计算.     

椭圆厄米-高斯光束通过含有硬边光阑的分数傅立叶变换

将硬边光阑展开为复高斯函数,利用高斯光阑的ABCD矩阵形式来描述复高斯函数,推导出椭圆厄米-高斯光束通过硬边光阑分数傅立叶变换系统的光强分布近似解析公式.利用该公式对椭圆厄米-高斯光束光强进行了数值计算,研究分数傅立叶变换阶数、厄米多项式模数以及光阑尺寸对光强的影响.     

异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输

运用光阑函数的复高斯展开和广义衍射积分公式,推导出了异常空心光束通过带硬边圆形光阑失调A BCD光学系统的近似传输公式。作为应用特例,通过数值计算,研究了异常空心光束通过硬边光阑失调光学系统的传输特性。结果表明,衍射光束的归一化光强分布和传输规律与光阑宽度、失调量、传输距离等因素密切相关。     

三片型后光阑照相物镜解析法设计的研究

本文提出了三片型后光阑照相物镜的一种解析设计方法.在考虑光阑后置使得光束严重失对称的情况下,推导出三片型后光阑照相物镜光焦度分配的一组公式;按照初级象差的要求,介绍一种求解三片型后光阑照相物镜初始结构的方法,并利用这套公式求解出一个三片型后光阑照相物镜的初始结构,经象差校正后给出了一个较好的设计实例.     

受光阑限制球面波焦移的一般分析

对Ｌｉ，Ｗｏｌｆ等人提出的球面波焦移概念作用了推广，在较为普遍的情况下，即入射球面波可以是会聚的，发散的或平面波情况下，详细讨论了受光阑限制的球面波的焦移。     

受光阑限制厄米-高斯光束的聚焦特性

该文从Collins公式出发。对受光阑限制厄米-高斯光束的聚焦特性进行了研究。利用厄米函数的性质，推导出了受光阑限制的厄米-高斯光束轴上聚焦光强分布的解析公式。受光阑限制的厄米-高斯光束的轴上光强分布不仅与菲涅耳数有关。而且还与截断参数和光束模式有关。解析公式有利于研究厄米-高斯光束的轴上光强分布与菲涅耳数、截断参数和光束模式等之间的关系。     

光阑对暗中空涡旋光束轨道角动量的影响

基于推广的复高斯函数展开法,分析了具有轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过含光阑光学系统传输的解析公式,理论推导了空心LG光束在柱坐标系下光子轨道角动量密度函数及其态矢.对1阶LG涡旋光束通过光阑后的光场分布情况进行了数值分析,在两种典型含光阑系统物理模型下分析了遮拦比对不同波长LG光束传输特性的影响,研究了LG光束通过光学系统后的相位分布及轨道角动量密度变化.结果表明,光阑系统遮拦比对LG涡旋光束通过光阑后的传输特性的影响因光束波长不同而异,遮拦比对光束轨道角动量密度影响较大,对光束束径及光轨道角动量影响不明显.研究结果可为在空间光通信中利用涡旋光束光子轨道角动量编码信息提供理论依据.     

光阑与透镜间距对聚焦高斯光束的影响

讨论高斯光束经过光阑,被一透镜聚焦后的轴上点光场分布,以及光阑和透镜的间距对最佳聚焦点的影响.理论计算结果表明,聚焦光场的光强分布与光阑和透镜之间的间距密切相关.     

高斯光束通过有环形光阑限制的ABCD光学系统的传输

对高斯光束通过含有环形光阑的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究，采用将圆形域函数表示为复高斯函数叠加的技巧，推导出了解析的传输公式．高斯光束通过圆孔和圆屏光阑的传输公式可作为我们理论模型的特例得出，对高斯光束通过有光阑限制的薄透镜聚焦系统进行了数值计算，计算结果与直接由Collins公式所得结果一致，但我们的方法可节约大量机时。     

平面波通过透镜-微小矩形光阑的衍射

基于矢量瑞利—索末菲衍射理论,推出了激光束通过微小矩形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及轴上的光强分布进行了有关数值计算.结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且等效菲涅耳数较小时,傍轴理论有效;光阑孔径与激光波长可比拟时,必须要考虑激光传输的非傍轴效应.     

大气湍流对受光阑限制的多色高斯-谢尔模型光束总光强分布特性的影响

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,采用Rytov相位结构函数二次近似和窗口函数的复高斯展开法,推导出了受光阑限制的多色高斯-谢尔模型(GSM)光束在大气湍流中的总光强公式,详细研究了大气湍流对受光阑限制的多色GSM光束总光强分布特性的影响.研究表明,光束截断参数、光束相干参数和源光谱带宽越小,大气湍流对受光阑限制的多色GSM光束总光强影响就越小.特别地,湍流对受光阑限制的多色GSM光束的影响比无光阑限制时要小;在大气湍流和自由空间中,受光阑限制的多色GSM光束比准单色GSM光束扩展大.     

多次曝光摄影光阑的设计

通过光学分析，首次提出了关于制作用于多次曝光摄影用这光罩中关于其长度、张角及光阑轴线精确度的技术要求。     

平顶高斯光束通过硬边光阑复杂光学成像系统的近似传输公式

采用将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法和矩阵分解的技巧,推导出了平顶高斯光束通过含有一个和两个硬边光阑复杂光学成像系统的近似传输公式,并利用近似传输公式研究了其传输特性.