光强均匀的高效分色聚焦衍射光学元件设计

基于模拟退火算法,通过改变算法过程中判断误差值的定义,包括光强差、光强平整值和线性相关系数,设计出一种输出光强分布均匀并且衍射聚焦效率高的光学元件,使其能够对多频率入射光同时实现分色和聚焦的功能.利用标量衍射理论,对所设计的衍射光学元件的分色聚焦性能进行定量表征,具体表征内容为聚焦效率以及光强均匀性.这种分色聚焦衍射光学元件为提高输出面光斑的衍射效率和光强均匀度提供了一种有效的方法,有利于高效太阳能电池系统的实际应用.     

环境温度变化对双波段谐衍射光学元件衍射效率的影响

基于二元光学元件的位相延迟表达式,推导出谐衍射光学元件随环境温度影响的位相延迟表达式、衍射效率表达式和带宽积分平均衍射效率表达式.定性分析了谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率与环境温度变化的关系.从理论上解释了谐衍射光学元件的特性,确定了谐衍射光学元件衍射波峰随环境温度变化的现象与变化规律.分析表明:在双波红外范围内,谐衍射光学元件的谐波长随环境温度升高向长波方向漂移,随环境温度降低向短波方向漂移.环境温度变化对谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的影响较大.因此谐衍射光学元件只能应用于波段较窄、温度变化范围较小的折衍射混合成像光学系统中.     

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.     

聚焦X射线Bragg—Fresnel元件的研究

Ｂｒａｇｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ元件是近１０年来发展起来的新型反射式射元件，它的设计理论和制作 技术的研究是设计，制造元件并应用于Ｘ射光学系统中的重要环节。介绍了Ｂｒａｇｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ元件的量子设计理论，元件性能模拟计算结果，元件中衍射图形制作技术及元件中多层膜结构稳定性等方面的研究结果，并以１８ｎｍ工作波长一维聚焦Ｂｒａｇｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ元件样片作为实例给出检测结果。     

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。     

实现长焦深的衍射光学元件设计方法

提出了一种设计长焦深小焦斑衍射光学元件的方法.该方法采用ZEMAX光学设计程序,利用能量守恒原理求解目标函数,并综合考虑焦斑大小保持不变的要求,对目标函数进行了修正,通过修正后的函数来约束输出光束在焦深范围内的轴上位置,从而完成衍射光学元件的相位优化,并求得相应的工艺参数.该元件不但可以使激光束具有长焦深和小焦斑,而且还具有可加工性.焦深范围能达到2 mm,焦深范围内光斑半径在5.32～10.48μm变化,与相同参数的传统光学元件相比,焦深增加了8倍,焦斑半径变化很小,而普通光学元件在此范围内最大焦斑半径达到102.9μm.该方法为长焦深元件的设计、加工与制造提供了可行方案.     

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．     

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。     

局域空心光束的描述

分析几何光学理论、干涉理论和衍射理论对局域空心光束传输特性的描述.对由轴棱锥-透镜系统产生的局域空心光束的描述进行对比分析,并给出相关的实验.几何光学属于近轴近似下的光学,与实际情况有所差异.干涉理论的分析方法比几何光学方法精确,能够数值计算出聚焦透镜置于最大准直距离之外及在聚焦透镜焦平面以后的光束行为,得到与几何光学分析所得出的,当z0相似文献   

一种衍射光学元件的研究

一种衍射光学元件的研究陶少华陈培锋丘军林（华中理工大学激光技术国家重点实验室武汉４３００７４）本文设计了一种新的衍射光学元件：在普通平凸透镜的表面上镀膜，利用计算机绘制的图样制成的胶片，蚀刻成环带阶梯状的图样，成为衍射光学透镜；分析了它的光强分布和制...     

用于惯性约束核聚变(ICF)激光驱动系统中集成衍射光学元件的特性研究

基于标量衍射理论，分析了集成光束采样光栅和色分离光栅于一体的衍射光学元件的衍射效率，及其结构和主光束低频波前畸变量的关系。并将其衍射效率、能量损耗以及分离角，和使用单个的采样光栅和色分离光栅进行了比较。计算分析表明，集成后的衍射光学元件基本上没有改变各级衍射效率的大小，也没有改变基频光和二倍频光的分离角，但可提高光能利用率。以上结果，可为此类集成光学元件应用于ICF的可行性提供理论依据。     

高斯光束传输中的衍射损耗

由于光学元件的通光孔径(横向尺寸)总是有限大的,因此,高斯光束在通过这些光学元件时会有衍射损耗.并引起光束横向场分布、结构(模式)的变化.另一方面,在光学系统设计时,也需要选择适当几何尺寸配置的光学元件,例如不同孔径大小和形状的光阑、空间滤波器等,利用不同阶光模通过它们时有不同衍射损耗来改变光场的横向分布,提高光束质量,进行光束整形或滤波等.在文[1、2]的基础上,我们以厄米-高斯光束为例对衍射损耗作了详细的数值计算和物理分析,所得结果对激光束传输过程中衍射损耗计算和模式结构分析有参考意义.     

反射式计算机光学元件的优化设计

为了避免元件的相位初始值对设计的影响,提出了利用后退波的概念对反射式计算机光学元件的优化设计方法,不需设定相位初始值,就可实现元件的设计.计算机模拟计算结果表明,该方法设计的反射式元件不仅能用于光波,也能用于毫米波段,且具有较高的精度,证明此方法是有效的.     

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．     

微球聚焦特性研究

随着纳米科学和生命科学不断深入的研究提出了越来越高的分辨率需求,如在光学显微镜、光刻、光信息存储等诸多光学应用领域,在传统光学领域中,由于空间衍射极限的存在,导致聚焦光斑尺寸和远场成像出现极限分辨率的问题。突破衍射极限在远场实现超分辨率成像成为了现在研究的热点,近期研究学家说明了微球可以实现突破衍射极限的超分辨率成像。本文我们分析微球的聚焦特性。微球的聚焦光斑尺寸可以突破衍射极限,其腰斑半径小于λ/2。从仿真的结果可以看出聚焦光斑的尺寸与微球的半径以及折射率有关。     

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。     

灵巧聚焦伺服系统的研究

提出了一种灵巧的聚焦伺服信号产生办法,该方法使用倾斜的平板玻璃元件来产生必要的象散.同时,该元件还可以作为反射元件来转折光路.采用这种方法可以简化光存储系统中光学头的结构.从理论上对这种方法的可行性进行了分析.制作了试验装置,试验结果证实这种方法是可行的.     

光盘光学系统象差容限的研究

本文根据光盘读出数学模型,分析了系统中各光学元件产生的象差和聚焦误羞对探测信号的影响并对系统和各元件的象差容限进行了研究。     

利用遗传算法对GS算法改进的研究

利用遗传算法对传统的GS算法进行改进,提出一种基于遗传算法和GS算法混合的衍射光学元件的设计方法,能够有效地改进GS算法的不足。同时,分析设计了将高斯光束转变为字母、特定形状的图案以及多个目标图像的衍射光学元件,模拟结果与预期结果相符合,将此方法的仿真与传统GS算法的仿真作了比较。最后进行了实验验证,证明了设计方法的正确性。     

利用遗传算法对GS算法改进的研究

利用遗传算法对传统的GS算法进行改进,提出一种基于遗传算法和GS算法混合的衍射光学元件的设计方法,能够有效地改进GS算法的不足。同时,分析设计了将高斯光束转变为字母、特定形状的图案以及多个目标图像的衍射光学元件,模拟结果与预期结果相符合,将此方法的仿真与传统GS算法的仿真作了比较。最后进行了实验验证,证明了设计方法的正确性。