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．     

用全息透镜实现分数傅里叶变换

提出了用全息透镜实现分数傅里叶变换,讨论了用全息透镜作粉发数傅里叶变换元件的条件。用全息透镜来实现分数傅立叶变换,能更好地满足分数傅立叶铎透镜的焦距变化要求。     

全息光学元件(HOE)用于光盘读写头设计

讨论了在光盘读写头设计中采用全息光学元件(HOE)及二极管激光器所涉及的技术问题及解决方法。双全息光学元件的应用可以校正二极管激光器输出的椭圆光束,可以补偿二极管激光输出波长变动对聚焦光斑的影响。采用光线追迹计算机模拟方法讨论了几种全息式光盘读写头结构。对双球面透镜双全息光学元件的读写头结构给出了实验结果。     

主动光学反射镜面形的校正能力及其优化设计

研究评价主动反射镜的校正能力以及如何获得最大校正能力的方法，在分别计算出各个作动器响应函数的基础上，通过其线性组合使镜面分别产生与Zernike多项式各基元波面尽可能一致的面形，并通过分析比较两者的一致性程度评价主动光学反射镜的校正能力．用有限元法(FEM)进行了静力学分析和计算，从而给出具有最佳校正能力的作动器分布的优化方案．     

MEMS微变形镜单元间耦合的优化控制研究

通过计算MEMS微变形镜校正畸变波面后的残余误差,研究不同单元间耦合情况对变形镜校正效果的影响.针对连续镜面MEMS微变形镜单个致动器单元工作时,相邻及以外的单元都会有一个变形量,用耦合系数来表征单元工作时对相邻单元变形量的影响程度.以单元间距为3mm的10×10单元阵列MEMS微变形镜为例,研究了变形镜校正不同畸变波面时,最佳耦合系数与波面畸变因素对应关系.当校正对象为前20阶Zernike多项式波面,此变形镜的最佳耦合系数为10%.分析了单元间距分别为2,2.5,3,3.5,4mm时,10×10单元阵列MEMS微变形镜校正效果的变化情况;不同单元间距对应的最佳耦合系数分别为12%,11%,10%,9%,8%.     

一种利用全息透镜做为存储物镜的全息信息存储器

本文研究了一种用全息透镜做为存储物镜的全息信息存储器,讨论了这种存储器的极限存储容量和极限存储密度,并与用普通光学玻璃透镜做为存储物镜的全息信息存储器做了此较,指出了用全息透镜做为存储物镜以提高存储容量和密度的途径。本文还报告了实验过程和方法,显示了用这种存储器存储的文字资料再现象的照片。 本文还对全息透镜的理论分辨率进行了探讨。     

实时全息三波面干涉仪的实验研究

提出了一种波面干涉与全息术结合制作的实时全息三波面干涉仪。可用于光学平面度,薄膜厚度的检测。与其它干涉仪相比,具有独特的优点。     

数字全息中参考光波面畸变对再现像的影响及消除

基于波相差理论，分析了数字全息记录过程中所用参考光可能存在的波面畸变；以傅里叶变换型数字全息为例，详细讨论了具有波面畸变的平面参考光对数字全息记录与再现的影响，外提出采用修正波面的再现光消除参考光波面畸变影响的方法．理论分析和模拟结果表明，这种方法能有效消除参考光波而畸变带来的影响，大幅度提高再现像的像质．     

全息透镜作为成象—分光元件的实验研究

引言用点光源做成的全息图可以成为一种新型的成象一分光元件,其优点是重量轻、体积小成本低,而且工艺性能好.全息透镜可作为常规光学元件,也可用在集成光学中作为薄膜透镜.目前国内已有利用全息透镜作为成象光学元件的实验结果,本文则进一步提供全息透镜作为分光元件的实验结果.     

全息透镜型干涉仪中图象畸变的研究

本文分析了各种全息透镜型图象全息干涉仪(如用于光学精密检测的自准式全息干涉仪,图象全息式全息光弹仪等)中,全息干涉图重现实象拍成普通干涉图片中存在的畸变的原因,并用和全息透镜的象差分析类似的方法分析了象差对图象畸变的影响,找出了减小畸变的方法。     

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.     

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。     

超小型光纤导光干涉仪的研制

介绍了一种超小型光纤导光干涉仪，它利用光纤和自聚焦透镜的耦合来形成平行光路，利用半反和全反光学膜片分光。该干涉仪小巧，且灵敏度高，可用于透明气体和液体的折射率测量。     

光阑与透镜间距对聚焦高斯光束的影响

讨论高斯光束经过光阑,被一透镜聚焦后的轴上点光场分布,以及光阑和透镜的间距对最佳聚焦点的影响.理论计算结果表明,聚焦光场的光强分布与光阑和透镜之间的间距密切相关.     

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.     

像散光束在自由空间中的传输特性

使用复波前矩阵Ｑ＾－１、Ｑ、复光线矢量概念和广义ＡＢＣＤ定律，对像散光束在自由空间的传输特性进行了研究，揭示了有像散特性的激光束在各向同性自由空间中的传输规律，并以数值计算例对所得结果作了说明。     

高斯光束经非线性指数型发散梯度折射率棒透镜的成像公式

用抛物函数近似非线性指数型折射率的线性部分，导出高斯光束经非线性指数型发散梯度折射率棒透镜的成像公式。几何光学条件近似下得到的简化成像公式与几何光学理论得到的精确解比较，误差很小。     

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.     

单色仪波长校准方法研究

本文从理论上解决的红外探测器相对光谱响应（单色仪）的溯源,利用激光器代替光源,产生单色光。根据单缝衍射和多光束干涉的原理可知,当光垂直入射到光栅面上时,则透过各狭缝的光线因衍射向各个方向传播,经会聚镜会聚后多光束发生干涉,并在其焦平面上形成一系列对称排列的明条纹,这些明条纹的波长以单色光的倍数递增,这样我们通过旋转光栅,就可以在输出端得到需要的波长。这样也解决了多个光源的问题,只要信噪比足够大,选择合适的激光器代替光源,就可以解决单色仪整个波段的溯源性。