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波前编码系统的点扩散函数稳相法分析

物理学报 2012年第7期61卷 239-245页

作者：赵廷玉刘钦晓余飞鸿浙江理工大学物理系杭州310018 浙江大学光电系杭州310027

本文利用稳相法从本质上分析了三次相位波前编码系统的点扩散函数特性.通过分析三次相位板任意位置掩膜带和点扩散函数的关系,指出点扩散函数和稳相点的关系:两个稳相点引起点扩散函数的振荡,一个稳相点则只会造成点扩散函数的平稳变化... 详细信息

本文利用稳相法从本质上分析了三次相位波前编码系统的点扩散函数特性.通过分析三次相位板任意位置掩膜带和点扩散函数的关系,指出点扩散函数和稳相点的关系:两个稳相点引起点扩散函数的振荡,一个稳相点则只会造成点扩散函数的平稳变化.相位掩膜带或相位掩膜对的对称结构是同一区域内存在两个稳相点的必要条件,对称结构的不同位置对应于点扩散函数的不同部分.这种对应关系同时解释了对焦点扩散函数只存在振荡,而离焦点扩散函数却还存在平缓变化区域的本质原因,这是由离焦时光学对称轴和几何对称轴不重合引起的.本文建立了点扩散函数和对称相位掩膜对之间的对应关系,可以有效地指导相位掩膜的加工和检验.

关键词：波前编码三次相位掩膜稳相法

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基于稳相法产生无衍射地毯光束

光学学报 2022年第16期42卷 1-5页

作者：弓宁杨婧羽丁瑶施逸乐陈日坚任志君浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室浙江金华321004 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200062

基于稳相法原理,构建一种新型无衍射地毯光束。首先,运用稳相法研究径向光栅经过轴锥镜后的菲涅耳衍射,在稳相近似条件下,从理论上获得了一种具有无衍射传输特性的地毯光束。然后,采用振幅型空间光调制器加载不同参数的径向光栅,并在空... 详细信息

基于稳相法原理,构建一种新型无衍射地毯光束。首先,运用稳相法研究径向光栅经过轴锥镜后的菲涅耳衍射,在稳相近似条件下,从理论上获得了一种具有无衍射传输特性的地毯光束。然后,采用振幅型空间光调制器加载不同参数的径向光栅,并在空间光调制器后安装相位调制元件(轴锥镜),经过菲涅耳衍射后,可以在轴锥镜后的一定传输距离内得到一种新的无衍射地毯光束。最终发现,实验结果与理论模拟结果吻合得很好。

关键词：衍射无衍射地毯光束稳相法径向光栅轴锥镜

运用稳相法和模糊函数设计离焦不敏感光学系统

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黄石理工学院学报 2010年第4期26卷 39-42页

作者：潘超黄石理工学院电气与电子信息工程学院湖北黄石435003

非相干成像系统的离焦函数非常复杂,用一般的数学工具很难对其性质进行表征。模糊函数是一种特殊的数学工具,可以作为非相干成像系统的离焦函数来显示光学系统离焦时的光学传递函数;稳相法在复杂积分的近似计算方面有着独到的作用。文... 详细信息

非相干成像系统的离焦函数非常复杂,用一般的数学工具很难对其性质进行表征。模糊函数是一种特殊的数学工具,可以作为非相干成像系统的离焦函数来显示光学系统离焦时的光学传递函数;稳相法在复杂积分的近似计算方面有着独到的作用。文章利用模糊函数和稳相法设计出具对离焦不敏感性质的相位函数,从而得到离焦不敏感光学系统,并对波前调制系统的性质进行了研究。

关键词：信息光学稳相法模糊函数波前调制光学传递函数

基于SLM的几何稳相法光束整形影响因素分析

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应用光学 2023年第4期44卷 711-719页

作者：翟中生段浪郑雅雯湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室湖北武汉430068 智能输送技术与装备湖北省重点实验室湖北黄石435000

基于几何稳相法求解调制相位,使用傅里叶透镜进行傅里叶变换,在后焦面处聚焦,得到对应的平顶光束,从而将圆形高斯光束整形为方形平顶光束,其中光路参数对整形质量将产生较大影响。实验中发现,方形平顶光束受零级光影响均匀性较差,因此... 详细信息

基于几何稳相法求解调制相位,使用傅里叶透镜进行傅里叶变换,在后焦面处聚焦,得到对应的平顶光束,从而将圆形高斯光束整形为方形平顶光束,其中光路参数对整形质量将产生较大影响。实验中发现,方形平顶光束受零级光影响均匀性较差,因此详细分析了零级光产生的原因,提出了有效的解决方法,并对实验结果中出现的零级光通过叠加闪耀光栅直接移除。实验结果表明:移除零级光后方形平顶光束的能量利用率为72.3%,光束均匀性高达97.2%,优于传统整形方法。最后进一步分析了全息图与入射光束偏移量、离焦以及入射光束束腰半径对几何稳相法整形质量的影响,为几何法光束整形的应用提供了便利。

关键词：光束整形稳相法空间光调制器平顶光束

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相干点源照明时消球差光学系统的像场结构

物理学报 2007年第2期56卷 811-818页

作者：郭汉明陈家璧庄松林上海理工大学光学与电子信息工程学院上海200093

利用矢量傅里叶变换和稳相法获得了相干点源位于光轴上任意位置时,消球差光学系统像场结构的积分表达式,详细研究了使用线偏振光照明时像平面上大物方孔径角对像场结构的影响.模拟计算表明,在像空间垂直于光轴的平面上,如果物方孔径角较... 详细信息

利用矢量傅里叶变换和稳相法获得了相干点源位于光轴上任意位置时,消球差光学系统像场结构的积分表达式,详细研究了使用线偏振光照明时像平面上大物方孔径角对像场结构的影响.模拟计算表明,在像空间垂直于光轴的平面上,如果物方孔径角较大,磁场分布绕光轴旋转90°后不再与电场分布相同,电场能量密度、磁能量密度和玻印亭矢量分布的等高线始终近似为椭圆,并且物方孔径角是导致玻印亭矢量分布失去圆对称性的主要因素.同时当使用小像方孔径角时,电场能量密度分布形状的长轴方向垂直于物空间电场的振动方向;随着像方孔径角逐渐增大,电场能量密度分布形状的长轴方向将逐渐变为与物空间电场的振动方向相同.这些结论完全不同于以前理论所预测的结果.

关键词：成像系统像场结构矢量傅里叶变换稳相法

考虑自由液面影响的有限长脉动圆柱远场声学分析

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振动与冲击 2018年第23期37卷 24-30,44页

作者：郭文杰李天匀朱翔林子钦华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心南昌330013 华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 船舶与海洋水动力湖北省重点实验室武汉430074

建立了水下有限长圆柱脉动振动时,考虑自由液面影响的声散射模型,并提出了求解其远场声压的解析方法。通过结合镜像原理和Graf加法定理,得到声压在波数域表达式,再利用稳相法即可求得远场声压。研究结果表明,由于自由液面影响,辐射声和... 详细信息

建立了水下有限长圆柱脉动振动时,考虑自由液面影响的声散射模型,并提出了求解其远场声压的解析方法。通过结合镜像原理和Graf加法定理,得到声压在波数域表达式,再利用稳相法即可求得远场声压。研究结果表明,由于自由液面影响,辐射声和散射声会产生类偶极子效应,一方面随着浸没深度或者频率的增大,远场声压指向性分瓣增多;另一方面场点声压随浸没深度周期波动,但散射声压呈波动衰减;此外,若频率较低且浸没深度大于五倍半径,互散射效应可以忽略不计,这给有限空间内如何合理忽略目标与界面互散射效应提供参考。

关键词：自由液面镜像原理 Graf加法定理稳相法

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正弦高斯涡旋光束的远场传输特性

光子学报 2014年第7期43卷 200-205页

作者：唐碧华罗亚梅高曾辉姜云海泸州医学院生物医学工程系四川泸州646000 宜宾学院计算物理重点实验室四川宜宾644000

根据角谱法和稳相法,推导了正弦高斯涡旋光束TE波和TM波在远场传输和能流密度的解析表达式,研究了正弦高斯涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布.结果表明:正弦高斯涡旋光束的远场特性与高斯光束的束腰宽度、涡旋离轴量、坐标位置... 详细信息

根据角谱法和稳相法,推导了正弦高斯涡旋光束TE波和TM波在远场传输和能流密度的解析表达式,研究了正弦高斯涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布.结果表明:正弦高斯涡旋光束的远场特性与高斯光束的束腰宽度、涡旋离轴量、坐标位置以及与正弦项相关的参量有关.在一定条件下,远场中会出现相位奇点和能流密度黑核;当控制参量改变时,相位奇点和黑核的位置会发生移动,但原点处不受影响.相位奇点和能流密度的对称性主要受涡旋离轴量影响,当涡旋离轴量为0时,相位奇点和能流密度分布关于原点对称;当涡旋离轴量改变时,相位奇点和能流密度分布呈现出非对称性.

关键词：激光光学奇点光学正弦高斯涡旋光束角谱法稳相法相位奇点能流密度分布

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半导体激光器远轴光束的准直特性研究

光学学报 2006年第6期26卷 851-853页

作者：董洪舟石顺祥李家立陈守满西安电子科技大学技术物理学院西安710071

对半导体激光器光束准直场的研究具有重要的意义,半导体激光器的远轴模型能精确描述其发出的光束。根据瑞利索末菲衍射公式,利用稳相法得出了半导体激光器远轴光束经过透镜准直后的场分布解析表达式。根据该表达式可以得出如下结论:准... 详细信息

对半导体激光器光束准直场的研究具有重要的意义,半导体激光器的远轴模型能精确描述其发出的光束。根据瑞利索末菲衍射公式,利用稳相法得出了半导体激光器远轴光束经过透镜准直后的场分布解析表达式。根据该表达式可以得出如下结论:准直后光束在两个方向上的光斑大小与透镜焦距成正比,且与传输距离无关,沿轴光强与波导尺寸参量和准直透镜焦距有关,且与透镜焦距成平方反比关系,在传输距离较短的情况下,准直光场相位分布近似为球面,传输距离较长时,光场相位近似为平面.这些结论在工程应用中具有重要的价值。

关键词：半导体激光稳相法瑞利-索末菲衍射准直

无衍射Mathieu光束经轴棱锥的聚焦特性

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光子学报 2016年第2期45卷 51-55页

作者：谢晓霞纪佳位王硕琛吴逢铁华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室福建厦门361021

基于Mathieu-Hankel波理论分析了Mathieu光束经轴棱锥后的聚焦特性,并利用菲涅尔衍射积分理论及稳相法,推导出Mathieu光束经轴棱锥后的准确解析表达式.数值模拟了无衍射Mathieu光束经轴棱锥线性聚焦后的光场在不同传播距离处的截面光强... 详细信息

基于Mathieu-Hankel波理论分析了Mathieu光束经轴棱锥后的聚焦特性,并利用菲涅尔衍射积分理论及稳相法,推导出Mathieu光束经轴棱锥后的准确解析表达式.数值模拟了无衍射Mathieu光束经轴棱锥线性聚焦后的光场在不同传播距离处的截面光强分布及轴上光强分布.理论分析及数值模拟均表明无衍射Mathieu光束经轴棱锥聚焦后会产生周期性Mathieu光束.研究结果对扩展Mathieu光束的应用范围提供了理论依据.

关键词：物理光学周期Mathieu光束稳相法衍射理论轴棱锥 Mathieu Hankel波理论