双环角向偏振涡旋光束的大数值孔径透镜聚焦

基于矢量德拜理论,研究了双环角向偏振涡旋光束经大数值孔径透镜的聚焦,且在聚焦场中考虑存在两种不同介质。研究表明当涡旋光束的拓扑电荷数为1,且当透镜孔径半径与入射双环角向偏振涡旋光束的束腰半径之比为1.5时,聚焦光束可得到一个尺寸只有零点几个波长的局域空心光束。局域空心光斑的横向半径仅为0.38λ,而空心长度为2.37λ。此外还研究了透镜的数值孔径以及光束的入射拦截比对不同介质引起聚焦光束焦移的影响。     

部分相干双涡旋光束在湍流介质中的传输

基于广义惠更斯—菲涅耳原理,推导了部分相干双涡旋光束在湍流介质中传输时光强分布变化规律的理论公式;并在实验上用螺旋相位板和随机相位板产生了此类光束,其内外双环可各自携带不同拓扑荷数;分析比较了此光束在传输中的光强分布,讨论了不同参数对其光斑大小的影响。结果表明部分相干双涡旋光束的双环在湍流大气中是相互独立传输的,其传输特性会受到光束的拓扑荷数、空间相干度、湍流扰动强弱和传输距离的影响。     

夫琅和费衍射图样的对称性

文章研究了夫琅和费衍射图样的对称性与孔径的关系。用夫琅和费衍射的傅里叶变换观点，在衍射孔径上的场无位相变化的情形下，就不同形状孔径，对其夫琅和费衍射图样的对称性问题作比较深入的讨论。     

高斯光束在透镜光轴上的振幅及位相分析

基于菲涅耳衍射原理 ,导出了高斯光束通过透镜光阑后在光轴上光场分布 ,分别给出了高斯光束在透镜光轴上振幅和位相的具体表达式 ,并对高斯光束近轴衍射及平面波两种情况分别进行了分析     

倒棱工艺对激光角反射器衍射特性的影响

基于激光角反射器的几何结构模型及倒棱方式,采用光线的折反射定律,推导了在倒棱条件下激光角反射器有效衍射区域的分布模型,并结合激光角反射器位相分布及衍射理论,建立了在不同光束入射角下,棱宽对角激光反射器近场和远场衍射特性影响的数学模型。采用数值仿真的方法分析了棱宽对综合发散角为5"的激光角反射器衍射强度的影响规律。结果表明,随着棱宽的增加,激光角反射器近场衍射的总强度及远场衍射图样中心点强度都出现了不同程度的下降。在整个光束入射角范围内,若棱宽不超过激光角反射器半径的5‰时,近场衍射总强度的下降程度小于1%,远场衍射图样中心点强度的绝对下降量为1.2%。当棱宽接近激光角反射器半径的5%时,近场衍射总强度下降程度达到9.3%,而远场衍射图样中心强度的绝对下降量为12.0%。     

贝塞尔光束在湍流大气中传输的实验研究

高斯光束通过螺旋相位板和轴棱锥可获得高阶贝塞尔光束。在实验室模拟大气湍流并研究了贝塞尔光束在湍流大气中的传输特性。着重讨论了湍流扰动强弱及拓扑荷数变化对贝塞尔光束传输特性的影响。实验表明,湍流强弱及拓扑荷数变化都会影响贝塞尔光束的传输,大气湍流会降低贝塞尔光束的相干性。     

部分相干光通过光阑像散透镜的传输特性

本文从部分相干光的传榆理论出发,推导出高斯-谢尔模型(GSM)光束所描述的部分相干光通过光阑像散透镜后轴上的表示式,并通过数值计算对部分相干光通过光阑像散透镜后的传榆特性进行了分析.研究结果表明,被光阑像散透镜聚焦的部分相干光在其轴上的光强特性与光阑衍射、光场的相干性和透镜的像散有关.并对比分析了有像散和无像散两种情况下部分相干光的传输特性.     

Mathieu-Gauss光束的焦开关

研究Mathieu-Gauss(MG)光束通过光阑透镜分离系统的焦开关现象.由Collins公式,推导出了MG光束轴上光强分布公式,在此基础上作了大量的数值分析.研究发现,在光束参数和截断参数的适当取值下,MG光束存在焦开关现象.产生焦开关现象的条件是:光阑和透镜相对间距为1,光束参数必须大于其相应的临界值,而截断参数则须在它的两个临界值之间.     

Mathieu-Gauss光束的焦开关

研究Mathieu-Gauss(MG)光束通过光阑透镜分离系统的焦开关现象.由Collins公式,推导出了MG光束轴上光强分布公式,在此基础上作了大量的数值分析.研究发现,在光束参数和截断参数的适当取值下,MG光束存在焦开关现象.产生焦开关现象的条件是:光阑和透镜相对间距为1,光束参数必须大于其相应的临界值,而截断参数则须在它的两个临界值之间.     

研究环形光阑的衍射场

由波前相因子判断法并考虑到孔径的影响,来揭示环形光阑的夫琅禾费衍射场所含成分。分别给出衍射场的积分表达式,进而导出像面衍射场振幅分布公式,并显示出像面衍射场光强分布图。为光阑的夫琅禾费衍射场的分析提供了一种新的分析方法。     

单透镜成像衍射追迹法研究

衍射受限系统是在系统成像过程中忽略成像系统的几何像差,仅考虑系统孔径光阑的衍射效应对成像质量影响的系统.首先用衍射追迹法对单透镜成像系统进行了模拟研究,结果表明无论系统成正立或倒立像,当孔径尺寸较小时,高频成分被截止,像中的精细部分无法分辨,像的整体清晰度不高.而随着孔径尺寸增大,像质也越清晰.对单透镜衍射受限成像系统进行了实验研究,结果表明在仅改变透镜孔径的情况下成像清晰度随孔径尺寸增大而越清晰,这与模拟结果一致.     

不同形状双矩孔的夫琅禾费衍射模拟

根据双矩孔的夫琅禾费衍射在屏幕上的相对衍射强度公式,利用matlab软件模拟不同形状双矩孔夫琅禾费衍射图样与强度分布,从而找出不同形状双矩孔与衍射图样之间的内在规律.     

矩孔夫琅禾费衍射图样的仿真研究

根据惠更斯-菲涅尔原理,应用Matlab软件编程,模拟了矩孔夫琅禾费衍射的图样分布,通过改变方孔的大小、矩孔的边长以及棱形小孔的形状等参数,观察到矩孔衍射图样的相应变化,得出衍射图样与孔的形状基本一致,而且孔径越大,其衍射条纹越密,这与光学理论相符合。这种方法作为辅助教学手段,有助于学生更加深刻地理解矩孔夫琅禾费衍射的特征和规律,提高教学质量。     

高斯光束微圆孔衍射变换的数值仿真实验

高斯光束的微圆孔衍射变换在微光学、激光技术以及微光机电技术中发挥着基础性作用,通过数值计算模拟实验可以对它进行研究与探索。由菲涅尔-基尔霍夫衍射公式得到单色点源平面屏衍射的积分式,类推得到高斯光束圆孔衍射的积分式,并给出这一积分式的一种数值计算方法。利用Matlab软件进行了高斯光束微圆孔衍射变换的数值仿真实验研究,这有助于激光束的实际衍射实验及其测控理论与技术的研究以及光学教学的改革。     

基模高斯光束在透镜焦面上的衍射场强分布

本文导出基模高斯光束入射时带有硬边孔经光阑透镜焦面上的衍射场强分布,用数值计算及图形分析方法得到的数据以及展现的规律性,对激光传输的相关应用提供一些有应用价值的结果。     

部分相干脉冲高斯光束在远场的光谱异常行为

基于瑞利-索未菲衍射积分理论,推导出了部分相干脉冲高斯光束经光阑衍射后光谱的解析表达式,在此基础上研究了部分相干脉冲高斯光束在远场位相奇点附近出现的光谱异常行为及激光脉冲宽度T,截断参数δ,相干参数Δ对光谱开关和谱移的影响.结果表明,在临界衍射角θc附近光谱开关出现.激光束的脉冲宽度T,截断参数δ,相干参数Δ均影响衍射脉冲的远场光谱行为.通过改变脉冲周期T和截断参数δ及相干参数Δ可使光谱从红移到蓝移发生变化,这在信息编码中有潜在的应用.     

光学教学中杨氏双缝衍射的数值模拟

考虑到杨氏双缝实验中狭缝宽度的影响,采用惠更斯-菲涅尔衍射积分公式对高斯激光光束经过杨氏双缝后在观察屏上的光强分布进行了计算模拟,本文详细分析了双缝距离、狭缝缝宽、光束束腰宽度等对衍射图样的影响。     

强非局域介质中两正交偏振超高斯光束的传输

运用变分法和数值模拟两种方法研究强非局域介质中两正交偏振超高斯光束耦合的传输特性.变分近似法研究表明,当两超高斯光束的初始总功率等于某一临界功率,且两光束的初始束宽比满足由两光束阶数决定的某一个特定参数时,在强非局域介质中可以近似得到超高斯矢量孤子;而采用精确的数值模拟分析发现,在强非局域介质中很难得到严格意义上的超高斯矢量孤子,只能得到呈周期性变化的矢量孤立波.导致出现不同结论的原因是运用变分法时,略去响应函数的高阶效应,其结论是近似的,只有在响应函数作泰勒展开其三阶以上效应可忽略时才成立.     

有光阑限制时平顶高斯光束的光束传输因子

采用广义二阶矩法,得到了有硬边光阑限制时平顶高斯光束光束传输因子M2G的解析表达式,并对该式进行了深入的讨论.     

关于房子形孔的Fraunhofer衍射图样模拟

利用基尔霍夫衍射理论,推导出不同房子形孔的Fraunhofer（夫朗禾费）衍射在屏幕上的相对衍射强度的分布公式．并利用mathematic软件模拟了不同房子形孔的Fraunhofer衍射图样与强度分布,从而找出了不同房子形孔的形状与Fraunhofer衍射图样之间的内在规律．