部分相干电磁光束在湍流大气中传输的交叉偏振度

推导部分相干电磁高斯-谢尔模型光束在湍流大气中的交叉谱密度矩阵.根据交叉偏振度的理论,研究部分相干电磁光束在湍流大气中的交叉偏振度的变化情况.研究表明,部分相干电磁光束的交叉偏振度由大气折射率结构常数、光源相关长度、光束初始偏振度和观察点位置决定.交叉偏振度不同于一般偏振度,它的值不再仅仅局限在0～1,而是可以取任何非...     

自适应光学方法及多光束发射对改善激光大气传输的比较

自适应光学方法和多光束发射都是激光大气传输中克服湍流效应的有效方法。首先介绍了校正式相位共轭自适应光学系统的工作原理,从光学原理的角度说明了该方法的局限性;接着进一步阐述了多光束发射技术,引入光强概率密度函数,推导出多光束发射下的激光大气传输特性,验证了其对湍流效应的抑制作用。     

瑞利导星和钠导星共用的多层波前探测技术

目的 提出一种对分层大气湍流所引起的波面畸变进行有效探测的技术。方法 假设大气湍流主要集中有两薄层中,用同一束发射激光通过时间选通既产生钠导星,又产生瑞利导星。前可探测两层湍流引起的光波波前总畸变后,后则用于探测低层湍流单独引起的波面相差,建立这些畸变量之间的耦合方程,并进行求解。结果 得到高层湍流单独引起的波前畸变。结论 用这种方法可以方便地探测两层大气湍流所引起的波面畸变,从而为分层校正宽     

边界层气象要素垂直廓线的数值计算

借助于湍流能量方程和湍流耗散率方程，用方程组闭合的方法，建立了大气边界层模式。采用单点常规的气象观测资料，计算了大气边界层内外特征参数和气象要素的垂直廓线，再现了边界层的结构特征，计算结果与系留探空观测比较，廓线的变化趋势基本一致。     

高斯-谢尔光束通过湍流大气任意粗糙目标的散射统计特性

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和任意粗糙目标模型,考虑大气湍流对激光从发射机到目标和从目标到接收机的影响,研究部分相干高斯-谢尔光束经任意粗糙目标散射后的统计特性.我们假设相位结构函数占优,推导了接收场处互相关函数的表达式,平均强度以及波前相干长度大小,并对此进行数值模拟.结果表明,接收面的平均强度与粗糙面的横向相关长度与表面高度均方根有关;接收场的波前相干长度与湍流强度、表面粗糙度、传播距离和光源相干度有关.     

基于模式互信息的大气湍流畸变波前重构

基于模式法进行波前重构时需将波前相位畸变展开成不同的正交多项式组合,不同的正交基分别代表由大气湍流引起的波前相位畸变的不同模式,通过计算大气湍流引起的波前畸变与各个模式的互信息,分析不同模式对波前畸变的影响程度,按互信息从大到小建立新的重构矩阵进行波前重构。数值模拟结果表明:当仅采用一种模式进行校正时,基于互信息重构的波前残差均方根值从1.8rad下降到1.15rad,而传统模式重构法的波前残差均方根值仅下降到1.74rad,采用2种模式重构波前时,2种方法的波前残差均方根值分别下降了1.2rad和0.1rad。当采用65个模式对波前重构时,传统模式法的波前残差为0.2rad,而当基于互信息重构的波前残差为0.2rad时,仅需要采用18个模式。与传统模式法相比,在相同的波前重构精度下,基于互信息的波前重构所需的重构模式数大大减少,从而降低了重构矩阵的复杂度,提升的波前重构的速度。     

自适应光学专题·编者按

<正>自适应光学技术源于地基光学/红外望远镜观测中遇到的大气湍流扰动问题.由于大气湍流的存在,空间目标发出的光波穿过大气层到达地球表面时,其振幅和相位都会受到大气湍流的扰动.相对于光波的振幅而言,相位受到的随机扰动更加严重,所以目前的自适应光学技术主要克服光波相位受到的随机扰动.大气对来自空间目标发出光波相位的随机扰动,导致望远镜的成像质量严重降低,望远镜的实际分辨率也     

森林冠层上湍流尺度、耗散率和湍流结构参数

利用新型三维超声风速／温度仪，在中国东北长白山原始森林冠层以上观测的湍流资料，计算并分析了森林冠层上的湍涡特征长度尺度、湍流动量和热量耗散率、湍流动量和热量结构参数的特征。结果表明：湍流动量湍涡特征长度尺度与稳定度参数Z／L成正相关；湍流热量特征长度尺度与稳定度参数Z／L在不稳定层结时，成正相关，在稳定层结时近似成负相关；在不稳定和稳定层结大气中，利用湍流谱方法和利用风速垂直分量方差、温度脉动方差和Richardson数计算湍流动量、热量耗散率和湍流动量、热量结构参数有较好的一致性；无量纲湍流结构参数Cv^2z^2/3σω^-2和CT^2z^2/3σT^-2是Richardson数的函数；湍流热力结构参数CT^2与感热通量——↑ω′T′具有较好的线性关系。     

强激光大气传输时的湍流效应

强激光通过大气环境后，在目标处希望得到振幅与相位来畸变的激光束．大气环境，尤其是大气湍流状态是对其有根本性影响的历史性难题．激光系统的设计和使用中必须要考虑这些问题，本文对湍流中标量场的标度指数、统计分布及激光在大气中传播等问题中提出几个值得研究的问题．     

关于四波混频的理论探讨

文中以三阶非线性光学为基础,从求解耦合波方程出发,讨论了几种在克尔介质中四波混频相位共轭过程,给出了相位共轭反射率和透射率,通过做出解的图像,分析了介质反向相位共轭波的光强分布,并确定为工作在最理想情况下非线性耦合系数与介质长度的乘积所应满足的要求。     

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜的研究--S-H检验对天区覆盖的影响

讨论了使用S-H方法校正LAMOST望远镜像质时对覆盖完备性的影响；提出了两种覆盖完备性的检验方法，并使用Tycho-2星表做了覆盖完备性计算；分析了使用不同亮度的星作S-H检验时的覆盖率；给出了为满足LAMOST覆盖要求所需的S-H星亮度条件。     

Gene Disease Diagnostic System

IntroductionBinary optics[1,2 ] is a new technology which uses amicro- ion- etching film layer on a thin glass plateinstead of a common cubic glass lens.With binaryoptics,optical elements (such as lens andgratings) can be fabricated as integrated circuit(IC) devices.The binary optics can be integratedinto a laboratory on- a- chip[37] ,which includes thethree classic steps,sample preparation,biochemical reaction,and detection analysis.These small biochips have been used forpolymerase chain rea…     

波动光学应用于成像光学系统装配公差的确定

给出一种利用波动光学原理计算成像光学系统，特别是非旋转对称系统的装配公差计算方法．采用光波波面描述物面上一个点发出的光在存在装配误差的系统中的传播过程．用菲涅耳衍射公式计算自由传播部分；用薄透镜的透射比计算通过透镜时的波面变化，由此得到射向像面的成像波面；通过对成像波面分布的分析推断成像情况；依据容许的成像质量确定装配误差．以一个含两个柱面透镜的成像系统为例，导出了确定这两个柱面透镜母线不正交性公差的公式．由此说明该方法可以解决不易用几何光学方法获得解析结果的问题．     

侧向散射激光雷达反演气溶胶后向散射系数误差分析

气溶胶的光学特性是大气探测的一个重要部分,侧向散射激光雷达很适合于探测近地面大气气溶胶光学特性。在侧向散射激光雷达的反演公式中,气溶胶后向散射系数对各直接测量量偏导数的解析表达式是求不出的,传统的误差传递公式难以发挥作用。而直接误差传递的方法,适应于这种情况。用直接误差传递方法估算参考点气溶胶后向散射系数、大气后向散射系数、气溶胶消光后向散射系数比、测量信号、大气分子和气溶胶比相函数分别独立变化时引起后向散射系数误差的大小及总误差的大小。     

实现左、右旋偏振光可调性的新方法

利用斯托克斯矢量法分析了左(右)旋偏振光的产生原理,并由此推导出了将左(右)旋偏振光调为右(左)旋偏振光的新方法.     

气泡干涉的远场分析

对透明液体、固体中气泡在激光照射下产生的一种非单心光束干涉进行了远场分析,得到了程差公式,分析了干涉的区域、圆环状干涉条纹内密外疏的原因,通过干涉的方法可以测量气泡的直径,能够用于介质深处气泡尺寸及泡内气体折射率的测量.     

光学,明天更辉煌——写在北京理工大学光电工程系建系50周年

叙述了20世纪光学的发展历程．光学对人类社会的伟大贡献在于：20世纪初期相对论和量子力学二个最重大的发现都与光和光学相关；光学的研究和进展，特别是激光、光纤通信和光存储技术的发明，促进了信息社会的形成。20世纪，传统光学迈向现代光学，光子学和光子技术破门而出．可以预期，21世纪光子技术将成为信息化社会的另一主要支柱。科技实践表明：光学的发展历程是人类创造性思维历程的一部分．对光和光子的认识和利用每前进一步，人类社会就前进一大步。昨天的光学成就非凡，今天的光学欣欣向荣，明天的光学将更加辉煌。     

基于辛几何理论的二维凹面天线焦散区散射场

文章提出一种应用基于辛几何理论的高频近似方法,求解二维反射面天线上电磁场的传播问题,验证了该方法能够克服几何光学法在焦散区无法求解的缺陷。通过引入与原物理空间维数相同的波向量空间,与物理空间一起构成辛空间,再利用坐标变换,将物理空间中波传播的焦散问题转为混合空间中非焦散的问题,解得包括焦散区在内的高频近似解。     

空间滤波实验的仿真实现

提出了一种利用计算机仿真技术进行空间滤波实验的方法。实验演示了不同滤波器下的实验结果,形象地展示了光学成像过程的物理本质,为光学实验设计提供了一种新的方法。