硬边光阑对多色矢量光束光谱开关的影响

从偏振矩阵和交叉谱密度传输公式出发,分析了硬边光阑对多色矢量高斯-谢尔模型光束轴上光谱开关的影响。结果表明,插入偏振片前,光谱开关的光谱跃迁量Δ随截断参数δ的增加而减少,光谱极小值Sm in和位置zc/z0随δ的增加而增大。插入偏振片后,光谱开关随δ的变化规律与插入偏振片前的变化规律相同。但偏振片的旋转角度θ会对出现光谱开关的δ的范围产生影响。

杨氏双缝实验中的光谱位移和光谱开关

采用不同位置探测部分相干光光谱的方法,研究宽频带部分相干光在杨氏双缝实验中的光谱位移和光谱开关现象.实验结果表明,在干涉光场中,归一化光谱在某些观测点处发生红移,而在另一些观测点处发生蓝移,并且在临界点位置,光谱位移由红移迅速转变为蓝移,即发生了光谱开关现象.此外,研究发现双缝参数和探测距离对杨氏双缝实验中的光谱位移和光谱开关都有影响.

杨氏实验中飞秒光脉冲的光谱移动和光谱开关

从惠更斯-菲涅耳衍射积分公式出发,对飞秒光脉冲在杨氏实验中的光谱移动和光谱开关做了研究和数值分析.结果表明,飞秒光脉冲在杨氏实验中也会出现光谱移动和光谱开关.一般情况下,光谱开关与脉冲宽度、载波频率、遮拦比和场点位置有关.光谱开关的数目随遮拦比的减小而减小,而发生光谱开关处的相对光谱移动随载波频率和脉冲宽度的减小而增加.因光谱开关极小值Smin=0,所以光谱开关属于奇点光学现象.可通过适当改变遮拦比来实现信息编码和信息传输.

球差对多色部分空间相干光衍射引起的光谱开关的影响

基于空间频率域交叉谱密度函数的传输公式,推导了有球差多色部分空间相干光被光阑衍射后轴上点光谱的解析表达式,而完全空间相干光的结果可作为本公式的特例。着重分析了球差对一阶光谱开关的影响,结果表明,球差会引起光谱移动的不同和光谱开关临界位置的变化。

部分相干光经两个级联单缝衍射后的光谱变化及光谱开关现象

研究多色高斯-谢尔模型光束经两个单缝衍射后,其光谱变化及光谱开关现象.利用复高斯函数展开法,得到经两个单缝衍射后的衍射场中的交叉谱密度及光强表达式.通过数值计算,研究衍射场中轴上点和横截面处的光谱变化和光谱开关现象,以及相干长度对观察点光谱的影响.结果表明,对于随着传输距离的增加,轴上观察点将出现一些由"红移"到"蓝移"再到"红移"的变化过程.对于某一个横截面,轴上点的光谱变化及光谱开关现象最明显;随着观察点离轴距离的增加,光谱变化将减小.

有振幅调制和相位畸变光束的远场光谱移动与光谱开关

基于瑞利衍射公式,研究了被光阑衍射的具有振幅调制和相位畸变光束的远场光谱变化规律。结果表明,有振幅调制和相位畸变光束在远场也会出现光谱异变现象和光谱开关效应,光阑截断参数、光束的相位畸变参数、振幅调制参数、光强调制参数对远场光谱的跃迁量和光谱开关产生影响。通过数值计算结果分析讨论了光阑截断参数及光束各参数影响远场光谱的规律。

初级相差对多色部分相干平顶高斯光束光谱移动与光谱开关的影响

基于部分相干光的传输理论,研究了有初级像差多色部分相干平顶高斯光束被光阑衍射后的光谱变化规律,并通过数值计算,重点对球差、慧差、像散、场曲和畸变等初级相差对光谱移动和光谱开关的影响进行了分析比较。研究表明:在考虑光学系统存在各种初级像差的情况下,轴上光谱也会出现光谱移动和光谱开关。光谱移动和光谱开关不仅与光阑截断参数、光源谱宽度、光束的空间相干度、光束的阶次及场点位置等因素有关,初级相差对光谱移动和光谱开关也会产生影响,不同的像差系数对光谱开关的位置、光谱跃迁量、光谱开关的变化范围、光谱开关出现与消失产生不同的影响。

部分空间和部分时间相干衍射高斯-谢尔模型脉冲光束在大气湍流中的光谱移动和光谱开关

基于非稳光场的相干光理论,研究了部分空间和部分时间相干高斯-谢尔模型脉冲光束在大气湍流中的光谱变化规律。给出了两者在大气湍流中的光谱传输公式。数值计算结果表明,由于光阑衍射效应的影响,光谱沿轴向、径向均出现蓝移或红移,随着相对传输距离z/z0、空间相干参数β和折射率结构常数C2n的增大,脉冲时间相干长度Tc的减小,轴向光谱蓝移量(或红移量)逐渐增大,由明显的起伏逐渐趋于稳定并且沿径向出现了光谱开关。其数目随着截断参数δ的增大,光阑的衍射效应减弱而逐渐增多,光谱跃迁量△逐渐减小;随着脉冲时间相干长度的增大,光谱跃迁量逐渐减小,开关位置逐渐靠近z轴;而随着折射率结构常数的增大,光谱跃迁量逐渐减小,开关位置逐渐远离z轴。随着相对传输距离的增大,大气湍流对光谱的影响逐渐增大而光阑衍射效应逐渐减小,因此,光阑衍射在近场区对光谱影响较大,而大气湍流在远场区对光谱影响较大。

超短脉冲经线性小孔阵列衍射时的光谱开关特性

研究了超短高斯脉冲光束经线性排列的矩形光阑阵列衍射后的远场光谱奇变现象。基于菲涅耳积分公式,通过将光阑函数展开为有限项复高斯函数的叠加,得到了超短脉冲光束经线性排列的小孔光阑阵列衍射后的谱强度解析表达式,并对衍射场的光谱红移和蓝移现象进行了数值计算和分析,分析了小孔间距和光阑半径对光谱强度的影响。研究表明:在衍射场的某些观测点,即在调制函数为零的位置附近,存在光谱开关现象。

多色部分相干光的光谱变化和光谱开关现象研究

运用部分相干光基础理论和广义衍射理论,从理论上主要研究了多色部分相干光经过多缝系统后的光谱变化和光谱开关现象。讨论了多色完全空间相干光经菲涅耳波带片衍射后,光学奇点附近的光谱变化和光谱开关现象,并且运用Mathcad数值计算软件对光谱变化和光谱开关现象在不同参数下进行研究。根据以上理论和实验研究结果,描述了光谱变化和光谱开关在信息编码和传输中的潜在应用。

杨氏实验远场的光谱位移和光谱开关

从部分相干光的传输定律出发 ,研究了杨氏双缝实验远场的光谱变化。指出杨氏实验中光谱开关在远场也会出现。缝的衍射和光的空间相干性是产生光谱开关的物理原因 ,增大缝参量ε和源的空间相关度Δ光谱开关效应越显著。作了详细的数值计算以说明远场光谱位移和光谱开关的特性 ,并与已有的工作进行了比较。

被光阑像散透镜聚焦高斯-谢尔模型光束轴上的光谱开关

从部分相干光的传输理论出发,研究了高斯-谢尔模型光束通过光阑像散透镜聚焦的光谱异变和光谱开关。研究表明,在考虑像散的情况下,聚焦场轴上也会出现光谱异变和光谱开关。光谱异变和光谱开关不仅与空间相关性、截断参量、菲涅耳数和源光谱谱宽有关,透镜像散对光谱异变和光谱开关也会产生影响。通过数值计算结果,重点对透镜像散对光谱移动和光谱开关的影响进行了分析。与无像散情况相比,像散会使出现光谱开关的临界位置发生变化,当像散较大时出现光谱开关的临界位置明显向几何焦面移动,特别是当像散增加到一定数值时,光谱开关会消失。

有球差多色高斯光束衍射引起的光谱开关

从空间频率域交叉谱密度函数的传输公式出发 ,推导出有球差多色高斯光束被硬边光阑衍射后轴上光谱的解析公式 ,无像差的结果作为本公式的特例 .对所得公式作了详细的数值计算和物理分析 .结果表明 ,球差高斯光束被硬边光阑衍射后近场的光谱与无像差时比较有蓝移、红移 ,也会出现光谱开关 .

光谱开关与多色光场的奇点光学效应

推导出多色高斯光束和高斯-谢尔模型光束通过杨氏实验双缝传输的谱强度公式.对完全空间相干光和部分空间相干光照明杨氏实验装置出现的光谱开关作了详细研究,并判断其是否属于奇点光学效应.结果表明:多色场奇点光学效应的判据应当是光谱开关出现时的谱强度极小值Smin=0,而不是总光强极小值Imin=0.当用多色高斯-谢尔模型光束照明杨氏实验装置时,在近场和远场产生的光谱开关都不属于奇点光学效应.当用多色高斯光束照明杨氏实验装置时,只有远场产生的光谱开关属于奇点光学效应,而在近场则不是.

被光阑衍射的多色部分空间相干光的光谱异变和光谱开关

从空间-频率域部分空间相干光的传输理论出发,研究了被光阑衍射多色部分空间相干光远场的光谱异变和光谱开关。研究表明,与多色完全空间相干光的光谱异变仅由光阑衍射效应引起不同,多色部分空间相干光的光谱异变和光谱开关与光阑衍射、空间相关性和源光谱谱宽有关。作了详细的数值计算以说明多色部分空间相干光的光谱开关的特性。多色完全空间相干光可作为空间相关度β=1的特例而包含在理论模型之中。

衍射扭曲高斯-谢尔模型光束在远场的光谱移动和光谱开关

从部分相干光的传输理论出发,研究了被光阑衍射扭曲高斯-谢尔模型光束远场的光谱变化规律。结果表明,扭曲高斯-谢尔模型光束在远场也会出现光谱移动和光谱开关效应。与衍射高斯-谢尔模型光束情况相比,光谱移动和光谱开关效应不仅与光束空间相关性、截断参量和源光谱谱宽有关,光束的扭曲因子也会对衍射扭曲高斯-谢尔模型光束远场的光谱移动和光谱开关效应产生影响。通过数值计算结果详细讨论了光束扭曲因子影响衍射扭曲高斯-谢尔模型远场光谱的规律。

光场的非傍轴性对光谱移动和光谱开关的影响

利用瑞利衍射积分公式,推导出多色高斯光束被硬边光阑衍射后光谱的解析公式,傍轴近似的光谱公式可作为特例得到.着重研究了束腰宽度与中心波长之比w0/λ0和截断参数δ对光谱移动和光谱开关的影响.结果表明,只有当w0/λ0和δ满足一定条件时,傍轴近似结果才与非傍轴结果一致.光场的非傍轴性会引起光谱移动不同和产生光谱开关的临界位置变化.

部分相干光经色差透镜聚焦后的光谱开关现象

实验研究了宽带部分相干光被会聚透镜聚焦,着重研究了聚焦透镜的色差效应对在透镜几何成像面的聚焦光场光谱的影响。结果表明,与入射光的光谱相比,在几何成像面的某些点部分相干光的归一化光谱呈现蓝移,而另一些点则呈现了红移;特别是某些点处光归一化光谱分裂为2个波峰,在临界点处光谱位移发生突变,即出现了光谱开关现象;归一化光谱的2个波峰在一些点处还可以继续分裂,且在临界点处的归一化光谱短波长区域再次出现光谱开关现象。这一结果对光谱的高精度测量以及新型的光谱开关的研究具有较重要的意义。

多色空间相干光在杨氏双圆孔干涉远场的光谱位移和光谱开关

根据惠更斯菲涅耳原理,推导得到多色完全空间相干光在杨氏双圆孔干涉远场的光谱分布表示式,并进行了详细的数值分析。结果表明,观察屏上与y轴成45\O角的斜直线上光谱开关数目随双圆孔中心遮拦比的增大而减少,光谱开关间距趋于相等;而该斜直线上任一固定点处的光谱开关间距却随之不断缩小。分析计算还表明,在平行于双圆孔中心连线的x轴上的光谱分布与双圆孔中心遮拦比无关,光谱开关间距相等,改变圆孔半径大小可以控制x轴上的光谱开关数目。在与双圆孔中心连线垂直的y轴上,光谱分布与空间点的位置坐标、圆孔半径及双圆孔中心遮拦比均有关,随着中心遮拦比的增大,光谱开关间距趋于相等。

散射诱导的多色高斯光束远场的光谱移动和光谱开关

在静态散射的框架内,以高斯光束透过表面粗糙的绝缘板的远场谱强度为例,对散射诱导的光谱变化做了研究。前散射光的谱强度相对源光谱可能有红移和蓝移,某些条件下还会产生光谱开关。在影响散射光谱强度的诸参数中,板的厚度相对平均厚度的差值H参数起主要作用。当H=0时,归一化谱强度保持不变。散射诱导的多色高斯光束远场光谱开关属于"奇点光学"效应。