角向偏振光束大数值孔径透镜聚焦的偏振开关现象

利用Richards-Wolf矢量衍射积分模型,推导双环角向偏振光束经过环状高数值孔径透镜聚焦后聚焦区域的偏振特性,并用数值计算分析各相关参数的取值变化对焦面光斑的偏振分布的影响.研究表明:双环角向偏振光束经过环状高数值孔径透镜聚焦以后,其光斑内环的偏振方向发生改变;通过控制各相关参数的取值,可以控制聚焦光斑的偏振分布,形成一种可控的偏振开关.     

小F数毫米波双曲透镜/扩展半球透镜成像特性分析

采用射线追迹结合Stratton-Chu矢量衍射分公式的方法分析计算了小F数双曲透镜和“倒置显微镜”的焦面成像特性,比较计算结果和实验数据发现,该方法是有效的。将2种透镜的焦面场功率分布和Airy斑分布进行对比,发现在双曲透镜后加上扩展半球透镜可以极大改善前者的成像性能,同时研究了双曲透镜的像场弯曲现象,分析了频率对像场弯曲的影响,还模拟了实际物体成像效果。     

基于等离激元超表面的径向和角向偏振矢量光束的产生

为满足信息大容量和快速传输处理的需求,小型平面化集成光学器件正逐渐代替传统的大体积折射器件,可在亚波长尺度进行光波操控的超表面结构为微纳光子学器件设计和相关物理现象的研究提供了全新途径.该文设计了一种由正交纳米缝对组成的表面等离激元(surface plasmon polariton, SPP)超表面,实现了径向和角向偏振矢量涡旋光束的产生.利用惠更斯-菲涅尔原理从理论上推导出螺旋超表面中心区域的表面等离激元光场表达式,并利用时域有限差分法(FDTD)进行了模拟计算.实验搭建显微成像系统采集的SPP光强分布图样与FDTD模拟和理论计算结果吻合得很好,验证了利用该超表面获得径向和角向矢量涡旋光束的可行性.     

二维近场衍射的矢量角谱衍射理论的有效性

笔者依据时域有限差分法和矢量角谱理论研究了二维电磁场的近场衍射．理论分析了时域有限差分法和矢量角谱理论的机理,给出了电磁场量间的微分与积分关系,数值计算了狭缝的近场衍射,并将矢量角谱理论的结果与时域有限差分法进行了比较,结果表明矢量角谱理论在分析狭缝的近场衍射时存在偏差,笔者并对这一偏差给出了合理的解释．     

像散分数傅里叶系统对部分相干光束偏振特性的影响

分数阶傅里叶变换是分析光学谐振腔的有力工具,分数阶数和像散系数的选取决定了谐振腔的尺寸,影响激光光束的偏振、远场发射角和可聚焦功率等.本文以部分相干电磁高斯-谢尔模型光束为研究对象,根据柯林斯公式推导出电磁高斯-谢尔模型光束通过含像散透镜分数傅里叶变换系统的偏振度、椭圆方位角和椭圆度的表达式,数值仿真分析了通过像散分数傅里叶变换系统输出面上的偏振度、椭圆方位角和椭圆度分布情况.仿真结果表明,光束通过含像散透镜分数傅里叶变换系统后,像散系数越大,轴上点的偏振特性变化越快;像散使非焦平面上的偏振特性由圆对称分布变为椭圆对称分布,不改变焦平面的分布形状.本文的研究结果对不同偏振特性要求下分数傅里叶变换阶数和像散系数的选取具有一定的参考价值,对光学谐振腔的设计具有重要的指导意义.     

倒置显微镜成像系统焦区衍射场分析

采用射线追迹与Stratton-Chu矢量衍射积分相结合的方法，分析计算小F数倒置显微镜成像系统焦区的矢量衍射场分布，假设一线极化平面波倾斜入射在系统入瞳上，入射波频率在毫米波频段，给出了成像系统焦区衍射场分布的数值计算结果，其等高线图显示出一定像差条件下透镜系统的成像性能，分析了衍射场的矢量特性，计算与实验做了比较，两者吻合。     

角偏振艾利光束的紧聚焦特性（英文）

基于矢量衍射理论,研究了角偏振艾利光束的紧聚焦特性.角偏振艾利光束紧聚焦后可以形成光瓶.光瓶的场分布受到入射光束半径β和主极大条纹的初始角θ0的调制.通过调整β和θ0,在光束的焦点附近会形成一个聚焦孔径是0.6λ,聚焦深度约为120λ的亚波长暗通道.这种超长暗通道具有广泛的应用前景,可以应用于原子光学,医学和大气科学.     

折射率失配下的二次谐波显微术矢量理论模型

二次谐波显微术在对厚样品进行成像或探测时,会受到折射率失配现象的影响。本文利用平面波角谱法和通用琼斯矩阵建立了折射率失配条件下的二次谐波显微术的矢量理论模型,以胶原纤维为具体的观测对象,分析和讨论了不同条件下折射率失配对聚焦激发光场的影响。     

透镜对线偏振光偏振状态影响的初步研究

根据琼斯矩阵理论,采用光线追迹的分析方法,推导得到线偏振光通过平凸透镜的偏振角改变量和出射面光强分布,主要讨论了光轴上点光源和平行光入射时,透镜出射面偏振状态的改变规律,理论与实验结果基本一致.     

基于微透镜阵列的光场成像系统

传统成像系统在拍摄过程中需要对目标物体准确对焦,这在拍摄快速变化的物体时显得非常无力.为了克服这一缺陷,本文以Levoy的光场渲染理论为基础,利用光学设计软件ZEMAX在普通成像系统中加入一个微透镜阵列,设计出一个由成像主镜、微透镜阵列和像面CCD探测器三部分组成的光场成像系统,并仿真模拟了光场图像的采集.这样的设计能够同时记录光线的强度和方向信息,对光场图像的后处理以傅里叶切片理论为基础,通过Matlab编程,实现了光场图像的重新聚焦.本文使用普通相机镜头、微透镜阵列和CCD探测器搭建了光场成像实验系统,实验采集光场图像并进行重聚焦处理,实现了三维物体的光场成像,验证了理论及算法的正确性.