高斯光波和平面光波聚焦特性的评价

从衍射理论出发研究了平面光波和高斯光波通过光学系统孔径的聚焦特征，对其轴上点强度分布和焦面强度分布进行了定量比较，最后，用斯特列尔比对像差光学系统的聚焦特性进行了评价。     

高斯型粗糙面光透射的微扰法研究

运用微扰法研究了介质粗糙面的光波透射问题,结合高斯粗糙功率谱导出了不同极化状态下透射系数的数学表达式。数值计算得到了透射系数随透射波的散射系数的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、介质介电常数、入射波频率对散射系数的影响。得到了透射系数的基本特征和随波长变化特征。     

光波场在垂直光轴方向的参考面上的复振幅研究

从波动微分波动方程出发推导光波场在垂直光轴方向的参考面上的复振幅表示。     

全息图干涉条纹与物光波的记录和再现的关系

本文分析了物光波信息的记录和再现与全息图干涉条纹的形状、走向、疏密及可见度之间的关系。直观地说明了全息图能记录和再现物光波全部信息的原因。     

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.     

点光源及扩展光源的干涉

光干涉条纹的形成及特点等问题是研究光波干涉的主要内容,也是光学中的重点难点之一.传统的教法是按分波阵面法及分振幅法两种类型的干涉分别加于讲授.笔者认为按点光源干涉及扩展光源的干涉分为两种干涉类型更有利于学生系统深入掌     

对影响光波干涉条纹可见度因素的探究

对影响光波干涉条纹可见度的因素做了探究，并根据教学和实验中的问题，从确保光波的干涉所形成的干涉条件有足够的可见度入手，系统阐述了所需充分考虑的4个因素。     

静磁前向体波－导光波相互作用研究

从理论和实验两方面研究了ＹＩＧ／ＧＧＧ磁光波导中静磁前向体波（ＭＳＦＶＷ）色散、辐射阻抗及输入阻抗特性。根据模式耦合理论，对静磁波－光波导中静磁波和导光波（ＧＯＷ）相互作用问题作了分析研究。实现了静磁前向体波对导光波的调制。作用效率达到２１％。为静磁波－集成光频谱分析仪（ＭＳＷ－ＩＯＳＡ）等器件的研制奠定了基础。     

用干涉条纹密度确定非球面检测点光源的最佳位置

在对非球面的干涉检测中,记录干涉图的CCD的选型、光路中光学器件的选择和干涉图的分析计算以及检测系统的精度评价等,都与干涉入射点光源和参考点光源的位置直接相关。为了能够准确地预判非球面检测时入射球面光波和参考球面光波的点光源最佳位置,采用计算和分析在点光源与被测非球面反射光波的干涉条纹密度的方法,确定非球面干涉检测时入射球面光波和参考球面光波的点光源的最佳位置。通过上述方法不仅能够确定非球面检测时点光源的最佳位置,还可用于全面地分析干涉条纹密度的分布,并用于制定检测系统CCD等光路元件选型的基本策略,也可用于对非球面检测的调试过程进行理论指导。     

光轴取向任意时单轴晶体界面上的双折射

根据入射光、反射光和折射光之间的位相匹配条件,利用晶体的折射率面,通过作图法,分析了光轴取向任意,自然光从各向同性介质入射到单轴晶体时界面上的反射和双折射.从图上直接得到了反射光波和折射光波的位置,然后利用几何关系,得到了光波反射角和光波折射角的解析表达式.根据介质中光波与光线的关系,进一步分析了反射光线和折射光线的位置,并给出了光波与光线的离散角、光线反射角和光线折射角的解析表达式.该方法简单直观,结果具有一般性.     

抛物面反射准直镜的光源位置容差估算

给出了光源位置存在纵向和横向离焦时的反射波面近似表达式，进而导出了以平面和球面作为参考滤面时的光源位置容差估算公式，以实际例子对容差进行了估算，其结果与经验数据相符。     

提高波前探测精度的双立方插值方法

哈特曼-夏克波前传感器通常采用CCD相机作为探测器件,CCD像元之间的离散性,导致连续灰度图像被抽样成离散图像.文章提出用多项式插值对光斑图进行插值处理来降低图像灰度的离散度,可以平滑光斑图噪声,提高光斑阵列的探测精度,从而提高波前探测精度.仿真和实验结果证明,双立方插值方法很大程度上提高了波前探测的精度,选取合适的插值密度可以减小计算机处理时间.光斑图插值处理的研究为在实验中提高波前探测精度提供了有益的参考。     

Aero-optical wavefront measurement technique based on BOS and its applications

A collimated light beam will be refracted if it propagates through a flow-field with index-of-refraction variations,and its wavefront will be distorted.If we measure the deflection angle of the light beam,the gradient of the wavefront can be obtained using the Malus law,and the wavefront aberration can be computed with a reconstruction algorithm.Two characteristics of background oriented schlieren(BOS) are conducive to wavefront aberration measurement:BOS can be used to measure the deflection angle of a light beam by measuring the displacement field between the reference image and the experiment image.Moreover,in a BOS system of Schlieren mode,only the ray perpendicular to the background image can be captured with a camera.This is helpful to measure wavefront aberrations that occur after a planar wavefront has passed through the flow-field.Based on these characteristics of BOS of Schlieren mode,a new wavefront measurement technique,which is called the BOS-based wavefront technique(BOS-WT),is proposed in this paper.It works by constructing the relationship between the displacement of the background image and the aero-optical wavefront gradient and uses the Southwell wavefront reconstruction algorithm.A BOS-WT system was assembled,and its temporal resolution was found to be 6 ns,and its temporal-correlation resolution reached 0.2 μs.A BOS-WT can measure the time-correlation transient wavefront quantitatively.It is simple and easy to operate.In this paper,we also present a study of the aero-optical performance of supersonic mixing layer based on our BOS-WT transient wavefronts at an interval of 5 μs.The results showed the wavefront was transient and distorted after it had passed through the mixing layer.Through the analysis of the data at the 5 μs interval,the temporal evolution of wavefront can be obtained.     

Optical wavefront distortion due to supersonic flow fields

The optical wavefront distortion caused by a supersonic flow field around a half model of blunt nose cone was studied in a wind tunnel. A Shack-Hartmann wavefront sensor was used to measure the distorted optical wavefront. Interesting optical parameters including the peak variation (PV), root of mean square (RMS) and Strehl ratio were obtained under different test conditions during the experiment. During the establishing process of the flow field in the wind tunnel test section, the wavefront shape was unstable. However after the flow field reached the steady flow state, the wavefront shape kept stable, and the relative error of wavefront aberration was found small. The Shack-Hartmann wavefront sensor developed was proved to be credible in measuring quantitatively the optical phase change of light traveling through the flow field around model window.     

基于小波分形插值算法的大气湍流波前畸变重构

波前传感器自适应光学系统的波前畸变校正效果主要取决于重构波前的精度,而现有的模式法、区域法等方法重构波前精度较低,波前畸变校正性能有待提高。针对这一问题,提出一种基于小波分形插值算法的大气湍流波前畸变重构,在对原始波前进行小波变换的基础上采用分形插值的方法,能够有效提高精度,同时避免高频信息丢失,最后进行小波逆变换得到重构波前。仿真结果表明,与传统的最小方差估计算法相比,该方法重构波前的灰度平均梯度由0.065增加到0.765 4,均方根误差由3.249 2下降到0.634 6。     

象差波面光束内部干涉的研究

运用惠更斯原理分析了象差波面传播变形和内部干涉的现象,提出了由原始波面求得新波面的计算方法,并以此方法计算了球差波面的传播过程中的波面演化,揭示了象差波面内部干涉的内在机理.     

一种新概念平行光管

提出一种基于波前径向斜率测量原理的适用于测量大口径成像光学系统像差的自基准新方法．用该方法毋需任何人工或天然的无限远目标或标准大平面反射镜提供测量基准．理论分析和实验结果表明，此方法的技术可行性强，波像差测量灵敏度与干涉法相当，而对工作环境和光源无苛刻要求，可用于特大口径光学系统，如航天遥感相机、天文望远镜和大口径抛物面镜等大型光学系统的像质检测，也可用于主动光学系统的波前传感．     

一种三维复杂介质波前时间的高精度数值算法

基于水平集的波前扩展算法,如FMM(Fast Marching Method)、GMM(Group Marching Method),作为一类计算复杂介质波前时间的有效方法而被广泛使用。该类算法都是基于程函方程的有限差分格式来计算波传播时间,在介质离散单元尺寸较大的情况下,计算精度较低。为提高波前时间的计算精度,在一个长方体单元内,将任意点的波传播时间用已知节点上波前时间的插值函数表示,然后根据Fermat原理确定未知节点上的波前时间,再结合高效率的GMM算法,形成了一种计算三维复杂介质波前时间的有效算法。数值模拟实验表明,与原GMM算法相比,该算法大大提高了波前时间的计算精度,同时具有很强的稳定性和适应性。     

利用激光散射原理测量零件的表面粗糙度

运用激光束在加工表面上的散射原理,通过对国内外现有测量方法及测量仪器的研究分析,提出了利用激光散射原理测量表面粗糙度的方法,这种方法作为表面粗糙度的在线测量具有很好的应用前景.     

波前相因子法对成像公式推证

用波前相因子判断法对单球面折射、凸透镜成像公式进行推证。