二元光学元件衍射效率的分析与计算

衍射效率对于二元光学元件来说是一个非常重要的概念,也是一个重要的器件性能指标,从理想的锯齿形相位轮廓入手,利用标量衍射理论,分析并导出锯齿形一维位相光栅的衍射效率的计算公式,进而讨论二元光学技术中,以台阶状的轮廓逼近锯齿形相位轮廓的机制,构造台阶状光栅的相位轮廓函数,从而导出其透过函数和角谱,得出二元光学元件衍射效率的理论公式,并对不同台阶数的二元光学元件的衍射效率进行了计算。     

平面波入射时二元光学型光栅的衍射场分布

应用标量衍射理论分析了平面波入射时二元光学型光栅的衍射场分布规律,并进行了数值分析和实验验证。     

LED光束整形的二元光学元件研究

采用二元光学方法，理论上可以对发光二极管光束进行任意形状的修正。针对要求在频谱面上得到均匀、圆对称的光强分布，介绍了用作整形的二元光学元件（ＢＯＥ）的设计、优化、制作过程，并用计算机完成了各种模拟计算。根据计算结果，制备了一块具有０，π位相的ＢＯＥ，测试结果很好地与预先要求相符。     

MATLAB在二元光学元件设计中的应用

本文提出利用MATLAB的FFT函数和IFFT函数,对高斯分布进行傅立叶变换,利用G-S迭代法,得到巴特沃斯(近似矩形)分布,从而获得二元光学元件的设计数据,实现对高斯波的均匀化处理.并给出了完整的设计程序.     

二元光学在强激光波面整形中的应用

文章首先介绍了二元光学波面整形器件的理论基础。在分析GS、YG等正反迭代算法存在问题的基础上,提出三种优化算法,即全局/局部联合搜索算法（GLUSA）、爬山-模拟退火混合算法及多分辨率的混合优化算法。以惯性约束核聚变中光束匀滑为例,进行了二元光学器件的位相设计,获得了良好的位相结构与焦斑性能。采用旋转镂空掩膜板制作了准连续位相器件,并利用CCD与多种光强衰减片进行焦斑光强测量。实验结果表明：获得了较好的顶部均匀性、陡边、小旁瓣、高主瓣能量利用率以及光斑中心没有锐脉冲的光强分布。     

轴上光强为零的位相型波带片

提出了一种新型的衍射光学元件－一位相型零轴辐射波带片,用计算机模拟和实验分析验证了该元件的衍射特性,这种元件能实现光轴上任意点光强为零,可应用于高精度光学准直。     

用于全息光学头的HOE几个问题讨论

分析了全息光学头中的关键元件ＨＯＥ的衍射效率与位相量化噪声,通过槽纹轮廓结构参数优化与改善工艺提高衍射效率,实现ＨＯＥ元件的实用化。     

二元光学在透镜设计中的应用

根据光的衍射原理，采用二元光学技术制作光学元件．分析了透镜成像的标量衍射理论，研究了二元光学元件的制作方法，讨论了二元光学在透镜设计中的应用．研究表明，采用折射面和衍射面组合技术，可以校正单个透镜的球差和色差，从而使剩余的高阶像差很小．     

光彩片的光学特性及其应用前景

本文提出一种称之为“光彩片片的新型光学装饰片,阐明它的光学特性,两维微金字塔形栅格表面结构,多色散方向,有效色散方向角,不同方向上各光谱级次衍射光次衍射光的分布状态等,亦提到它的制造技术和应用前景,并附用它作灯罩制成的壁灯彩照.     

高斯光束转换为匀强光束的衍射光学元件的研究

描述了用于径向对称光强转换的纯位相片的计算方法,给出了由高斯光束向匀强光束转换的位相片的数值分布结果,利用计算机模拟菲涅尔衍射,得到非常均匀的转换光束轮廓.对此位相片作16阶二元化后,仍有接近100％的衍射效率和很好的均匀性.     

光栅光学小波滤波器

采用光学小波变换可以大大节省图像数据压缩的时间,实现图像数据的实时压缩,为图像的快速传输奠定基础.在典型的光学4f系统的谱面上加滤波片是实现光学小波变换的常用方法,该滤波片可以用胶片、全息图和光栅作为滤波片.但是,因为光栅参数与小波谱值的数学关系复杂,推导的难度较大,所以以往人们都采用胶片或全息图作为滤波片,这样做的精度并不高.作者研究的是在4f系统的谱面上加光栅作为滤波片来实现小波变换,推导了光栅参数与小波谱值的数学关系,为人们制作4f系统的滤波片提供了另一种新的参考.     

非晶氮化硅分束－聚焦集成二元位相型光学元件

报道了自行设计的将二维Ｄａｍｍａｎｎ光栅和Ｆｒｅｓｎｅｌ波带板集成为一体的同时具有分束和聚焦功能的二元位相型光分束器，并用等离子体增强化学汽相淀积法（ＰＥＣＶＤ）制备的非晶氨化硅（ａ－ＳｉＮｘ：Ｈ）薄膜制作了这样的元件，成功地实现了设计的功能，分束阵列为３×３，焦距１８ｃｍ，分束后的光强分布相对误差小于５％．     

小波变换在光学中的应用

讨论了傅里叶变换的缺点及小波变换的定义和性质，分析了加窗傅里叶变换和小波变换的特点，用4f空间滤波系统实现了二维小波变换．     

微流体流式细胞仪的关键技术

流式细胞仪是用于高通量细胞分析和分选的高端生命科学仪器,被广泛应用于科学研究和临床诊断。最新的一个发展方向是以微流体芯片为核心的高集成度、微体积、全封闭、零交叉污染的微流体流式细胞仪。该文针对微流体流式细胞仪的三维（3-D）样本聚焦、光斑整形和片上分选等3项关键技术开展了研究。3-D流体动力聚焦微流体芯片能够在每秒数米的高流速下将样本流聚焦在流道中心,聚焦后的样本流边长仅为10 μm量级。经设计的二元光学器件可将激光光斑整形为矩形准平顶光斑,比传统流式所使用的椭圆形Gauss光斑,矩形平顶光斑具有更均一的能量分布。采用电火花空化微气泡,利用空泡膨胀产生的射流实现高精度的单细胞片上分选。将整合了上述技术的微流体流式细胞仪应用于标准荧光微球的分析测试,综合性能达到或接近于现有的大型传统流式细胞仪。     

二元光学在凸非球面零件检测中的应用

分析使用多种透镜组合成补偿镜对非球面进行背部检验,在各种传统检测方法的基础上,研究了一种新的检测方法——使用二元光学元件(CGH)作为补偿镜来检测大口径凸非球面,从而降低加工精度和减小系统体积.讨论了二元光学的原理和设计方法,并给出设计实例.     

一种新颖的光信息处理方法—子波变换

该文详细介绍了子波变换的基本原理,以及如何用光学方法来实现子波变换,揭示了其在光信息处理方面广泛的应用前景。     

结合DWT变换的二元纯位相滤波器水印

提出了结合离散小波变换(discrete wavelet transfonn,DWT)的二元纯位相滤波器(binaryphase-only filter,BPOF)数字图像水印算法.首先对图像进行DWT变换,然后在DWT变换后的低频子带进行离散Fourier变换(discrete Fourier transforrn,DFT)变换,将DFT变换的相位信息二值化得到BPOF,并将其作为水印嵌入到相应的幅值中.与对图像整体进行DFT变换,并在其全频域或低频域嵌入BPOF水印相比,在保持嵌入水印的不可感知性和检测性能的同时,显著提高了抗JPEG压缩性能.该方法可用于图像真实性、完整性认证,仿真实验证明了算法的有效性.     

用二元光学技术制作透射式Kinoform

相息图的最大优点是同轴、衍射效率比较高,理想情况下可以达到１００％,采用Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎ的失空算法,在物域和频域之间进行多次迭代,使频谱的振幅大致为常数,并对频谱的位相进行量化,用二元光学技术制叶阶透射式Ｋｉｎｆｏｒｍ,再现时获得了清晰的像,衍射效率较高。