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。     

可获得连续可调均匀矩形焦斑的光学系统

设计了正交光楔列阵和正交柱透镜组合的光学系统,可获得焦斑宫续可调的强度平顶分布的无旁瓣的边缘陆峭的矩形光斑,以满足物质定物理实验和应用需要,根据标准射积分和旁轴矩阵光学的方法,详细分析了焦斑上光强分布特性,给出焦斑光强分布特性的理论计算和系统的优化设计参数。     

位相光栅的衍射光强

本文用波动光学方法导出了位相光栅的夫琅和费衍射光强公式,并对结果进行了讨论.发现位相光栅的衍射光强比非相位线光栅衍射光强大4倍,位相的变化对衍射光强起调制作用.     

一种产生多光束阵列的新型分束器

介绍一种产生多光束点阵的二元光学分束器。使用这种分束器时不需附加其它光学元件，便可直接产生会聚的多光束点阵。该元件是将有分束功能的Ｄａｍｍａｎｎ光栅和有透镜功能的Ｆｒｅｓｎｅｌ波带板集成，采用二元光学技术做成的位相型光学元件，具有衍射效率高、点阵清晰、光强分析均匀、相对误差小等优点。实验做出了９×９分束点阵，相对误差小于５％。     

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。     

圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

多光束相干合成的研究

从傅里叶光学的基本理论出发，对多光束耦合的机理进行了理论分析，得出了光栅耦合的数学模型．根据模型用研制的优化软件对耦合器件进行了优化设计，并用特定设计的二元位相光栅作为耦合器件，在参与合成的各激光束之间满足一定的位相关系组态时，可实现将多束入射光相干合成一束能量较大的同轴高斯光束．给出了实验结果及有关的结论     

多光束相干合成的研究

从傅里叶光学的基本理论出发，对多光束耦合的机理进行了理论分析，得出了光栅耦合的数学模型，根据模型用研制的优化软件对耦合器件进行了优化设计，并用特定设计的二元位相光栅作为耦合器件，在参与合成的各激光束之间满足一定的位相关系组态时，可实现将多束入射光相干合成一束能量较大的同轴高斯光束，给出了实验结果及有关的结论。     

光束分束器的一种设计方法

论述了用一种改进的二元光学元件的设计方法设计光束分束器,该方法利用追迹法获得初位相,用Ｇ－Ｓ算法进行迭代运算,在运算过程中根据情况分别采用不同的振幅限制方法,从而使该算法具有收敛速度快,衍射效率高的优点,并且在对光束进行光束的同时,如果输入光束为非平面波,还可同时对其进行整形。     

可变焦距二元光学透镜的获得

描述了用两个相同的特殊栅格叠加产生似波带板的莫尔条纹，通过改变两栅格的相对位置获得变焦距的特性，用微电子的缩微和光刻技术制成了焦距可变的位相型二元光学透镜。     

用楔角偏差改善正交光楔列阵大尺度的辐照均匀性

用楔角偏差的方法能有效的改善正交光楔列阵系统（SWA）的大尺度辐照均匀性，基标量衍量积分方法和旁轴矩阵光学方法，进行了详细的分析，给出焦斑光强分布特性的理论计算和实验结果，并给出了最优设计参数。     

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。     

F—P腔中的多种效应光学双稳态

提出一简单的理论模型用以Ｆ－Ｐ腔型的多种效应光学双稳态器件的最优化设计。给出影响光学双稳态的各种参数的最优化选择的理论解析表达式，以液晶为介质按最优化设计制作的器件在实验得到低达９０μＷ／ｍｍ＾２的临界入射光强的光学双稳态，理论计算的临界光强与实验值相当一致。     

塑料光学模板的二元光学设计和制作

介绍了用于产生塑料光学模板的二元光学技术，衍射原理是设计塑料光学模板的理论基础，讨论了标量衍射理论和耦合波近似理论。用模拟退火算法优化了塑料光学掩膜的浮雕表面，模板的制作借鉴了超大规模集成电路的制作设备，并用二元光学技术设计了单焦和双焦塑料透镜的模板。     

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.     

F－P腔中的多种效应光学双稳态

提出一简单的理论模型用以Ｆ－Ｐ腔型的多种效应光学双稳态器件的最优化设计．给出影响光学双稳态的各种参数的最优化选择的理论解析表达式．以液晶为介质，按最优化设计制作的器件在实验上得到低达９０μＷ／ｍｍ￣２的临界入射光强的光学双稳态．理论计算的临界光强与实验值相当一致     

塑料光学模板的二元光学设计和制作

介绍了用于科生塑料光学模板的二元光学技术，衍射原理是设计塑料光学模板的理论基础，讨论了标量衍射理论和耦合波近似理论。用模拟退火算法优化了塑料光学膜的浮雕表面，模板的制作借鉴了超大规模集成电路的制作设备，并用二元光学技术设计了单焦和双焦塑料透镜的模板。     

实时全息三缝边缝调制干涉仪的实验研究

讨论了一种基于边缝调制的实时全息三缝干涉仪的原理和实现过程，推导了实时三缝干涉光强分布随边缝位相变化的计算公式，结合三缝干涉的原理和特点，利用全息实时再现出三缝的衍射光波，从而实现对边缝位相变化的测量。该实验方法，可应用于光学表面不平度和微小厚度的测量。     

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。     

锯齿型闪耀光栅的衍射光强

运用波动光学原理导出了锯齿型闪耀光栅的衍射光强公式，并对结果进行了讨论，发现闪耀光栅的衍射规律与非闪耀光栅衍射规律显不同，衍射光只有一个主极大，闪耀角的变化可以改变衍射最大光强和最小光强的位置，这对于制作光栅阵列照明器件和光栅减透膜有一定的实际意义，对于普通物理的教学也具有指导意义。