双光束、夹层、载波散斑干涉法及其在断裂力学中的应用

文献分别介绍了作者对双光束散斑干涉法以及测试范围、双光束夹层散斑干涉法、双光束载波散斑干涉法的探讨和见解。本文概括地总结,并将其应用于断裂力学,实现了一种确定带裂纹试件应力强度因子的新方法——散斑位移配置法。     

圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输特性

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论,导出了圆平顶高斯光束在单轴各向异性晶体中的传输公式,并利用此解析式作数值计算和分析了圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输,研究了各向异性介质对x方向偏振的圆平顶高斯光束偏振特性的影响.研究表明,晶体的各向异性对光束的偏振和圆对称性有较大影响.     

高斯光束通过有环形光阑限制的ABCD光学系统的传输

对高斯光束通过含有环形光阑的一阶ABCD光学系统的传输进行了研究，采用将圆形域函数表示为复高斯函数叠加的技巧，推导出了解析的传输公式．高斯光束通过圆孔和圆屏光阑的传输公式可作为我们理论模型的特例得出，对高斯光束通过有光阑限制的薄透镜聚焦系统进行了数值计算，计算结果与直接由Collins公式所得结果一致，但我们的方法可节约大量机时。     

利用杨氏双缝干涉实验检测涡旋光束的拓扑荷数

研究涡旋光束经过杨氏双缝干涉后的干涉条纹,发现不同于平面波的竖直干涉条纹,涡旋光束的干涉条纹出现扭曲.从条纹的上部往下看,涡旋光束的干涉条纹出现横向的移动,而移动的方向和大小分别取决于涡旋光束拓扑荷数的符号和数值大小.对干涉条纹进行观察发现,实验观察结果和理论结果基本上保持一致,可以通过观察涡旋光束的干涉条纹来判断涡旋光束的轨道角动量.     

晶体光轴的不平行对Glan-Taylor棱镜性能的影响

分析了Glan-Taylor棱镜两部分晶体光轴的不平行对棱镜性能的影响．结果表明：晶体光轴的纵向不平行会对出射光束的偏离角产生影响;晶体光轴的横向不平行会对棱镜的消光比产生一定影响．     

C-lens准直特性分析

运用矩阵光学理论结合高斯光束的复参数传输规律对新型的微光学元件C-lens的准直特性进行定量分析,确定了光纤头与C-lens之间距离的最佳范围,并推导出了C-lens光纤准直器工作距离的解析表达式和特性曲线.研究结果对C-lens的设计与优化及提高C-lens光纤准直器的性能有实用价值.     

部分相干光经透镜聚焦后的光束整形

目的研究部分相干光束经透镜聚焦后的光束整形技术。方法从广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方程(Collins公式)出发,证明了光强分布为高斯型分布的部分相干光束经透镜聚焦,在几何焦点附近的光强分布强烈依赖于部分相干光束的空间相干度。基于这一点,可以直接控制部分相干光的空间相干度来获得想要的光强分布。结果通过选择合适的相干度形式能够获得部分相干平顶光束或部分相干空心光束。结论部分相干光束的光束整形研究为潜在的应用,如材料处理,光学治疗、原子光学等,提供了一个新的光束整形的方法。     

基于马赫曾德干涉仪的两涡旋光束离轴干涉研究

能够准确识别和探测涡旋光束所承载的轨道角动量量子数,是开展以光场轨道角动量进行信息编码的高维量子通信的研究基础。目前的探测方式以干涉为主,其中涉及两束涡旋光之间的干涉法为“镜像干涉法”。该方法能有效识别轨道角动量的大小,但无法判断其和旋向相关的正负。文章基于全面、准确探测光子轨道角动量量子数的目的,将涡旋半波片获得的涡旋光束置于马赫曾德干涉仪的两臂,通过改变两臂的偏振态和涡旋半波片,获得轨道角动量量子数分别为l₁和l₂的两个涡旋光束,实验结合理论分析了二者之间的离轴干涉。干涉图样是中心有|l₁-l₂|个错位条纹的叉形光栅,光栅的开口方向反映了l₁-l₂的正负。因此,当参考光束的轨道角动量量子数明确已知时,由干涉图样可以准确识别待测光束的轨道角动量大小以及正负。该方法解决了对涡旋光束旋向的准确识别,有助于研究光子轨道角动量与物质的相互作用过程,为深入分析产生的新光场的轨道角动量模式提供了参考。     

高斯光束传输中的衍射损耗

由于光学元件的通光孔径(横向尺寸)总是有限大的,因此,高斯光束在通过这些光学元件时会有衍射损耗.并引起光束横向场分布、结构(模式)的变化.另一方面,在光学系统设计时,也需要选择适当几何尺寸配置的光学元件,例如不同孔径大小和形状的光阑、空间滤波器等,利用不同阶光模通过它们时有不同衍射损耗来改变光场的横向分布,提高光束质量,进行光束整形或滤波等.在文[1、2]的基础上,我们以厄米-高斯光束为例对衍射损耗作了详细的数值计算和物理分析,所得结果对激光束传输过程中衍射损耗计算和模式结构分析有参考意义.     

基于计算机图像处理技术的汽车前照灯光速照射方向检测

通过CCD摄像机将前照灯光束在汽车正交方与汽车纵向轴线垂直的2个预定位置投影测量屏幕上的2帧投影图像输入计算机,根据远、近光投影图像的特点,用有限领域最大值搜索法确定远光投影图像几何中心位置,将近光图像转换成二值图像找出投影图像明暗截止线转角位置,从而确定前照灯远、近光速照射方向。基于该方法可实现汽车前照灯远、近光束照射方向的全自动检测,从根本上解决目前国内各类汽车前照灯检验仪存在的问题。