含有谐衍射元件的红外双波段减热差系统设计

首次将谐衍射透镜成功地引入红外双波段系统的减热差设计中, 系统只使用硅和锗两种材料, 三片透镜, 此系统不仅能在较大视场内得到接近衍射极限的成像质量, 而且在- 70℃到100℃温度范围内, 使系统在两个波段内同时较好地完成了校正系统的轴向像差, 波前差均小于1/4波长, 光学传递函数接近衍射极限. 设计结果表明, 谐衍射透镜的光谱特性介于折射透镜与衍射透镜之间, 恰当的选择谐衍射透镜的厚度和中心波长, 能够设计出简单实用的双波段减热差系统. 同传统的折射系统相比, 降低了对工艺水平的要求, 成本大大降低, 使设计结构紧凑, 片数少, 透射比高, 具有良好的消像差和减热差特性.为红外光学设计提供了一种全新的器件.     

基于声透镜的三维同时光声层析成像技术

提出了一种能实现连续分布物体的三维同时光声层析成像的新方法, 利用一个具有二维并行成像能力而且具有较大焦深的声透镜, 把一个三维物体并行成像在声透镜的像面上. 由于声透镜具有较大焦深, 可以把不同物面的光声信号准确成像在同一像面. 根据成像系统的正弦定理, 同一物面所产生的光声信号同时到达像面, 而不同物面所产生的光声信号需要不同的时间到达同一像面, 由于光速远大于声速, 因此可以利用时间分辨技术实现三维物体的同时光声层析成像. 实验结果表明, 该成像系统可以同时获得三维物体的不同层面的层析图像.     

高分辨率照相机

人的眼睛是一部质量很好的照相机,它有成像系统、光栏和接收系统,能自动调焦和调光圈.但人的眼力毕竟有限,其空间分辨率在视轴方向上约为一分,相当于眼睛的明视距离上(250毫米)能分辨开十分之一毫米之间的间距.由于人眼的视觉暂留作用,人眼的时间分辨率为百分之六秒,因此,对于每秒24张的电影片,人分辨不出动作的不连续性.要提高人眼的时间和空间分辨率,就得借助于照相机. 普通照相机135和120照相机是大家最熟悉、最常见的照相机,应用也最广.这类相机的成像系统采用单镜头或复合镜头.单透镜有正透镜和负透镜两种,只有正透镜才能在照相机中成像.在业余作品中,单镜头已可以满足要求,但用这种底片放大照片时是不清晰的,     

用PTP和萘作饱和吸收体的XeCl激光器高效率被动锁模

从准分子激光器可以用被动锁模技术直接产生短脉冲。最近Watanabe等(Appl.Phys.Lett.,43(1983),533)报道了采用BBQ和BPBD作为饱和吸收体的被动锁模XeCl激光器。他们采用的是由与全反射片组合在一起的染料池和一块部分反射镜组成,在染料池前面有一个聚焦透镜以提高染料池上的光强。他们的实验结果表明为了达到有效的     

几何相位调控的表面等离激元透镜的近场模式及其聚焦优化

表面等离激元是一种外界光场与金属表面自由电子相互作用的电磁模式,具有很强的近场电磁场特性.由于在近场区域可以超越衍射极限,因此对于设计光学近场聚焦器件具有重要意义.不同于广泛研究的圆环形、椭圆环形以及螺旋环形表面等离激元透镜,本文研究由多个矩形狭缝构成的圆环表面等离激元透镜及其近场模式.单个矩形狭缝产生的表面等离激元在向圆心传播的过程中会发生相干干涉,在特定位置处出现表面等离激元干涉环,其大小及空间位置与透镜狭缝单元的数量和透镜的尺寸大小有关.调节透镜的尺寸和数量导致干涉环消失时,透镜的聚焦效果最好.调节每个狭缝单元的空间转角可以产生表面等离激元的几何相位,最终实现表面等离激元透镜的中心聚焦,且干涉环消失时,聚焦效果最好.     

自参考光彩虹全息术

自参考光全息的最大优点是记录系统抗干扰能力强。本文提出一种自参考光一步彩虹记录系统,如图1所示。表面散射的物体O_1被发散的激光束以较小的入射角照射,在O_1的前方安置透镜L_1,在透镜侧面放置一平面反射镜M,使物体散射光的一部分反     

W/Si,WSi_2/Si和W/TiN纳米多层膜的成膜特性和热稳定性

近20年来,同步辐射光源的迅速发展为软X射线波段提供了性能优良的光源.由于通常的光学反射、透射元件在软X射线波段不能使用,在紫外波段使用的光栅单色器和在X射线波段使用的晶体单色器也由于各自的结构、性质,在软X射线波段的使用受到限制.层厚为纳米量级轻/重元素层(或其他低/高电子密度层)组成的周期性多层膜在软X射线波段可以     

光

光传播得非常快,它每秒约走300000千米。月光到我们这里用不了一秒半钟,而月球距我们有382000千米之遥。日光到我们这里需八分半钟,而太阳距离地球149640000千米。其他的星球比太阳就更远了,从最近的星体上射出的光到达我们这里需4年时间。当你观察星星时,看不到它们现在的状况,你只能看到它过去的样子。从有些星球上射出的光到达我们这里要用上百年的时间。我们永远也看不到星星现在的样子,我们只能看到它很久以前的样子,也许是几百年、几千年前的样子。天文学家通过大型望远镜观察星体。有些望远镜里装有玻璃透镜,透镜是一块圆玻璃,但不是平的。透镜面是曲线性的,有些透镜的中间厚于边缘,而有些透镜边缘厚于中间部分。     

动态扫描在NR-PC 平板透镜目标探测成像中的应用

用时域有限差分法(FDTD)研究了基于等效负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的动态扫描系统在目标探测成像中的应用. 通过对负折射光子晶体(NR-PC)平板透镜的仿真和研究得到: 由于微禁带和共振激发效应, 在共振频率0.3068(a/λ)处出现很强的光波透射峰, 从点源发出的光波在经由NR-PC 平板透镜聚焦于目标后, 在该处将会产生极强的后向散射波, 使得后向散射波的再聚焦横向扫描分辨率和图像分辨率有了极大的提高. 另外, 通过将非动态扫描方案与动态扫描方案进行对比, 可以发现动态扫描方案能够获得较好的再聚焦分辨率,具有一定的优越性. 为将理想化的LHM 平板透镜探测成像系统转化为可实现的NR-PC 平板透镜系统提供了重要依据, 从而对优化探测成像系统的性能、实现小目标的探测及成像具有十分重要的意义.     

透镜化引力波的散射问题及其应用

引力波的直接探测开启了引力波天文学时代.引力波传播路径中的大质量天体,例如黑洞、星系、星系团会散射引力波,发生引力透镜化引力波现象.这种现象包含动态引力场(引力波)、静态引力场(透镜体)以及宇宙学信息.透镜化引力波是引力波探测器重要科学目标之一.本文介绍了利用测地线方程、透镜方程和波动方程研究透镜化引力波的定态散射问题,回顾了利用透镜化引力波-电磁波系统研究引力波张量特性、干涉和衍射效应,以及其在引力波速度、哈勃常数、宇宙曲率、透镜体质量和子结构等方面的应用.     

实时光学强度相关器的研究

利用菲涅尔全息滤波器实现无透镜光学强度相关已有较深入的研究。这种相关器的最大特点是空间滤波器具有面内位移不变性,当用它作多通道的光学相关时可以无需多焦点全息透镜,从而解决了衍射效率的问题。这种非相干光空间滤波技术还可在二维光学神经网络系统中执行关联记忆功能,获得无相干噪声的图象复现。然而无论是多通道光学相关检测还是二维光学神经网络的应用,都需要解决实时输入的问题。利用液晶光阀的光学图象转换特     

基于长周期波导光栅的宽范围电光调谐滤波器

设计了一种基于长周期波导光栅的电光调谐滤波器, 它具有偏振无关性. 理论分析表明, 调谐电压在?84 ~ 84 V之间, 波长调谐范围从1530 ~ 1565 nm, 覆盖了整个C波段; 在整个调谐范围内, 准TE模的耦合效率都在97%以上, 3 dB带宽小于0.8 nm, 波长对电压敏感性为0.208 nm/V. 此滤波器在WDM动态光网络有潜在的应用, 可以用作快速波长扫描/选择, 信道重构以及光学开关等用途.     

全息光学无件

1948年盖伯(Gabor)提出了一种称为波前再现的两步无透镜成像法(图1),这种新的成像方法与普通的照相方法完全不同.它记录的是来自物体光波波前的信息,然后用此信息再现物体的像.例如可用一     

梯度折射率超材料透镜

超材料是由人工设计的、具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构,有负等效质量密度、负等效弹性模量、负折射率等特性.声子晶体超材料是一种具有周期性结构的超材料,其布拉格带隙或局域共振带隙的存在使处于禁带频率下的声波或弹性波进入声子晶体后无法在其中传播.其能带特性可以通过设计进行调节,使通带频率下的声波或弹性波进入具有特定结构的声子晶体后,实现成像、聚焦以及定向传输等对波传播的极端控制功能.梯度折射率超材料是一种折射率随空间变化而变化的结构.梯度折射率透镜由局部非均匀结构组成,其折射率是空间坐标的函数.波在透镜中会沿着弯曲的轨迹传播,可以通过适当的设计实现对波的弯曲、偏转和聚焦等功能.梯度折射率的设计可以通过改变局部晶体单元的性质实现有效折射率的梯度分布,如改变声子晶体的晶格尺寸、散射体的填充率、散射体的材料等.此外,梯度折射率超材料透镜能够通过设计在宽频率范围内精准聚焦波,从而实现能量采集等工程应用.本文从光学理论原理、透镜设计及其应用三方面展开介绍,首先对理论基础以及目前构建梯度折射率器件的几种方法进行总结,然后从透镜的应用角度介绍几种典型案例,最后对透镜的未来研究作出展望.     

暗物质及其探测

在晴朗的夜空,我们的肉眼可以看到的行星、恒星、星系,还有肉眼不可见但天文望远镜可以观察到的星云、气体,难道还不足以构成一个完美的宇宙?为什么还需要这种看不见的"暗物质"呢?每一个初次接触暗物质概念的人大概都会心存这样的疑惑.     

光学干涉薄膜

在日常生活中,人们常能看到浮在马路积水上的油膜一圈圈地泛现着五颜六色,飘在空中的肥皂泡一只只闪耀着五光十色,变幻多端的美丽鸟羽,光彩晶莹的牡蛎壳和珍珠母.所有这些都是薄膜干涉现象的自然表现. 著名的牛顿环就是一种薄膜干涉图象,光经过透镜曲面和平板表面之间的空气膜引起干涉.在日光或     

软X射线同轴全息实验

“水窗”波段软Ｘ射线非常有利于生物样品的显微成象,软Ｘ射线全息术可以观察自然状态下的生物样品的三维结构。合肥国家同步辐射光源软Ｘ射线光束线使用波带片－针孔线性单色仪从连续波长的同步辐射光中取得准单色软Ｘ射线,针孔用于压缩带宽提高光的时间相干性,同时限制光源的线度提高光的空间相干性。     

简约中看家具的"中庸化"趋势

现代家具的品味越来越多融入了中庸的概念在其中,通过对古典家具的提炼与再设计,论述了古典家具与现代家居的完美和谐相融.     

星载Ku,Ka和W三频雷达探测云雨三维结构模拟仿真

对星载Ku, Ka和W波段微波雷达联合观测中纬度陆地气旋、热带台风和热带洋面气旋个例中云和降水的三维结构进行了模拟仿真.首先利用Weather Research and Forecasting(WRF)云模式模拟了个例中各种水凝物的时空分布,并利用Aqua卫星MODIS观测结果直接检验了中纬度陆地气旋个例模拟结果;然后将模拟结果作为输入,利用星载雷达模拟器计算了相应的雷达回波反射率因子,并利用CloudsSat卫星的W波段云雷达CPR实测信号对之进行了验证;随后利用该模拟数据研究了不同粒子雷达回波反射率的特点.最后假设Ku,Ka和W波段雷达的灵敏度分别为15, 5和-35 dBZ,定量研究了这3个波段在探测云顶高度、云底高度上的优缺点和误差大小.模拟结果证实随着频率的增高,水凝物粒子的雷达回波反射率因子减小.非降水云水和云冰粒子回波明显弱于降水和降雪粒子,一般很难被Ku和Ka波段星载雷达观测到.研究发现W波段雷达对云顶的探测误差一般很小(不到30 m),而Ku,Ka雷达对云顶的探测误差可达数千米.对云底探测而言,W波段雷达可以有效穿透低层液态水含量低的天气系统,但对强降水天气系统云底探测误差较大;Ka波段雷达在台风眼壁云墙附近的强降水区也会出现较大探测误差;而Ku波段雷达云底的探测误差都较小.     

纳米微粒SnO2的光限幅特性

随着高灵敏快响应光电探测器的广泛应用,迫切需要研制一些光限幅器来保护这些精密仪器。光限幅器的工作原理是基于材料的非线性光学特性,因而选择合适材料并研究它的非线性光学响应是非线性光学中非常重要的课题。纳米微粒有相对大的比表面积,在微粒表面存在大量原子空位或缺陷,形成表面受陷态(trapped states)。在外界激光作用下,这些表面受陷态成为有效光生载流子的无辐射途径,导致大的热致折射率变化,形成瞬态热透镜。这个热透镜使信号光束出现扩散或会聚,通过选择样品相对位置,从而实现光束限幅效应。近年来,利用非线性光学原理的光限幅效应研究已有一些报道,大多采用的是有机非线性材料和体相半导体材料,但存在着材料稳定性差及限制效果不太理想等局限性。利用单光束Z-扫描技术,本文进行了表面修饰的SnO_2纳米微粒热致折射率n_2测量和它的光限幅特性研究。