利用计算机设计制作衍射光学元件

利用计算机设计制作衍射光学元件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）本文在杨－顾相位设计算法的基础上，利用编制的程序自动进行光学元件的表面相位分布的设计。对于复杂的表面相位分布图样，光学成像刻蚀法最为适合和方便。作者...     

分色聚焦衍射光学元件的色散特性

分色聚焦衍射光学元件是横向太阳能电池系统中的关键性器件.在本文中,模拟计算了修正色散对提升衍射光学元件聚焦效率的影响;同时,相位方程成功解释了模拟计算结果.     

一种微光学元件制作方法初探

微光学元件能够实现传统光学元件难以实现的微小、阵列、集成、成像和波面转换等新功能。随着科技的发展,对微光学元件的加工与应用提出了越来越高的要求,其制作加工已成为阻碍微光学元件快速发展的瓶颈问题。本文研究一种将快速成形技术应用于微光学元件制作的方法,具有成本低、效率高、周期短和可实现任意三维结构制作等优点。     

实现无衍射光束的纯位相衍射光学元件的设计

实现无衍射光束的纯位相衍射光学元件的设计张静娟王京从霍俊岭（中国科技大学研究生院物理学部北京１０００３９）近几年无衍射光束的研究引起了科研和应用领域的普遍重视。这种无限大自由空间的无衍射光束包含了无穷多能量，原则上来说是不可能实现的。但在有限孔径下的...     

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。     

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.     

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.     

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.     

成像系统中衍射光学元件自动设计的相位系数选取

讨论了混合成像系统设计中确定结构参数的难点问题;通过系统的评价函数,利用阻尼最小二乘法,在由混合光学系统的结构参数构成的高度非线性空间中寻找出最优解;给出了混合光学系统自动设计时,确定衍射光学元件相位系数行之有效的方法．     

一种热稳定混合元件研究

研究热稳定的折射－衍射混合元件的设计和制造方法。方法 给出混合元件的总光焦度公式,使总光焦度不随温度而变化,并利用光学设计中的“变焦距”技术进行混合透镜的技术。结果设计了一个焦距为５０ｍｍ,孔径为１２．５ｍｍ的混合透镜。当温度变化时,混合透镜的焦距基本不变。     

一种新型气敏元件的研究

本文报道了复氧化物偏锡酸锌多晶体的合成工艺及以其为基体材料制作的新型(QM—Y1型)气敏元件的敏感特性和制备工艺,并讨论了敏感机理研究表明,这种气敏元件具有灵敏度高、稳定性好、响应时间与恢复时间短、电导率变化大等优点,可作为可燃性气体检测、检漏、监控和报警等设备中的理想探头。     

全息光学元件的象差

本文提出一种计算全息光学元件光路和象差的方法,而且像传统光学那样,将象差分成若干类,以便进行比较。主要讨论的问题有:光路计算的基本公式,焦距,象距,放大率和理想象高,起始座标的确定,总结公式,计算实例。     

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。     

光学衍射实验系统的仿真

利用波动光学的基本理论,给出模拟衍射现象产生过程的算法,结合MATLAB语言的编程和图像处理功能,对实验室搭建的衍射实验光路进行仿真,最终得到各种不同类型衍射的衍射图样.结果表明,此算法不仅可以仿真衍射现象的产生过程,而且可以仿真各种类型的衍射图样,为光学理论分析与实验教学提供方便.     

基于Matlab的光学衍射仿真

光学衍射是光学的重要内容,对光学衍射的研究,做传统的光学衍射实验,对实验仪器和实验场所要求苛刻,但是实验效果却并不一定理想。计算机技术的引入为光学衍射研究提供了崭新的思路。就光学中的单缝衍射和光栅衍射建立了数学模型,利用强大的数值计算和图像处理功能软件Matlab,编制了Matlab仿真程序,输出了仿真图样。仿真结果表明,仿真图样清晰逼真,仿真结论和理论是吻合的。研究表明,借助计算机进行光学实验仿真,可以不受实验仪器和实验场所的限制,可以极大地促进光学的研究。     

光学衍射图像的计算机模拟

本文基于电磁波标量衍射理论,利用计算机模拟仿真了光在圆孔和矩孔的夫郎和费衍射图样,分析了衍射光斑尺寸与波长、孔尺寸间的关系.     

光学衍射实验的MATLAB仿真

本文基于光学单缝、圆孔和多缝衍射进行了理论分析,通过MATLAB对单缝、圆孔多缝衍射进行了计算机仿真,研究结果为光学衍射实验教学提供新的教学手段.