圆形余弦光栅菲涅耳衍射场的研究

基于波前相因子判断法并考虑到圆光栅孔径的影响,揭示了圆形余弦光栅的衍射场含有3种成分,它们是均受限于圆形孔径的平面衍射波、发散球面衍射波和会聚球面衍射波;分别给出了这3种衍射场的积分表达式,进而导出了沿轴的衍射场复振幅分布的3个公式,并显示了相应的沿轴衍射场实振幅分布曲线,得到了实焦斑的横向半值线宽和轴向半值线宽公式.本研究为圆形余弦光栅用于聚焦和成像技术进一步提供了一个理论基础.

相位恢复算法用于光学面形检测的实验研究

针对相位恢复测量中遇到的初始相位估计、传播因子和收敛判断等问题,以柱面透镜的光学面形为恢复对象,应用迭代相位恢复算法完成了对柱面透镜的光波波前的相位恢复实验,并对实验结果进行了分析。实验结果表明:根据被测对象的光波形态选择最接近的初始相位能够加快收敛速度,避免局部收敛,是保证结果准确与可靠的重要条件。通过对两个记录面上的光强之和做求比值运算计算传播因子,并应用到传播公式中,能够消除激光光束本身稳定性与探测器响应均匀性等因素对计算结果的影响。

用波前相因子判断法分析单缝的衍射场

为了研究单缝的衍射场,采用波前相因子判断法并考虑到孔径的影响,分析单缝衍射场所含成分及衍射场的积分表达式,导出像面衍射场的振幅分布公式及光强分布公式。并绘出了像面衍射场振幅分布和光强分布图。结果表明该研究为单缝的夫琅禾费衍射场的分析提供了一种新的分析方法。

分析组合型余弦光栅的衍射场

为了研究组合型余弦光栅的衍射场,采用波前相因子判断法并考虑到光栅孔径的影响,得到了组合型余弦光栅的衍射场所含基元成分,导出像面上的衍射场振幅分布公式,并数值模拟了像面上衍射场振幅分布和光强分布,最后得出各焦斑的半角宽度。结果表明,该研究可为余弦光栅用于滤波和光学信息处理技术提供一个理论基础。

像面衍射场系夫琅禾费衍射

提出了一个标准积分形式其被积函数由屏函数与一线性相因子的乘积构成,作为夫琅禾费衍射场的普遍定义.据此证明了有4种实验装置能接收到夫琅禾费衍射场,特别强调了像面接收装置及其优点.最后介绍了夫琅禾费衍射与傅里叶变换的关系,以及3种可供选择的相干光学信息处理系统.

用相因子判断法分析条形余弦光栅衍射场

基于波前相因子判断法并考虑到光栅孔径的影响,揭示了余弦光栅的衍射场所含基元成分.给出了各基元成分衍射场的积分表达式,进而导出了像面上光强分布的公式,并显示了相应的沿轴线的光强分布曲线,得到各焦斑的半值线宽公式.本研究为余弦光栅用于空间滤波和光学信息处理技术提供了一个理论基础.

不同照明条件下全息图的衍射场分析

首先利用波的叠加与干涉理论,给出正入射单色平面参考光波与球面物光波相干叠加时,在全息底片上形成的干涉场的强度分布,以及线性冲洗下全息图的振幅透过率。然后,采用波前相因子判断法,详细分析不同照明条件下全息图的衍射场。结果表明,采用单色平面波照明全息图时,+1级和-1级衍射波分别对应于原物等大的虚像和实像,二者关于全息图具有镜像对称性。当改变照明平面波的波长、传播方向时,成像的位置会发生相应移动。采用单色球面波照明全息图时,情况较为复杂。+1级和-1级衍射波存在3种情形:分别对应一个虚像和一个实像、一对虚像和一对实像。其中虚像和实像均存在放大、缩小和等大3种可能性。相对于原物或其关于全息图的镜像对称位置,虚像和实像的位置均有移动。全息成像的这些特点,在应用中具有实际意义。

薄透镜几何光学成像规律的波动学解释

从光的波动学角度出发,利用波前相因子法和傅立叶分析法对薄透镜的成像规律进行了详细分析.分析结果表明,两种方法都能得出与几何成像完全相同的规律.

相因子判断法分析菲涅耳波带片的衍射场

基于波前相因子判断法,并考虑到波带片孔径的影响,揭示了波带片的衍射场所含基元成分及各成分在衍射场的积分表达式,并导出了沿轴的衍射场振幅分布公式及沿轴的振幅分布曲线,得到多个实焦斑的横向半值线宽和轴向半值线宽公式.本研究为波带片作为一种光学元件提供了一理论基础.

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。

双光栅衍射场的干涉效应

双光栅衍射场的干涉效应既具有理论研究价值又具有很实际的应用价值.本文利用波前相因子分析法,推导出了双余弦光栅夫琅禾费衍射场的理论结果;分析了当两个光栅在横向有相对运动时,各级衍射斑光强的变化规律.通过实验观测映证了光强变化与数值计算结果是一致的.这一理论结果是双光栅衍射类实验设计的基础,而这类实验可以用于测量微小振动的振幅和频率.

双半透镜干涉场的研究

基于波前分析和基尔霍夫衍射积分式,导出了在会聚球面波照射下圆孔或半圆孔菲涅耳衍射场沿轴的复振幅分布,特别关注其相位分布,给出了像点两侧对称点之间的相位差公式,结果表明过像点的相位变化是连续的.进而将这些结果应用于双半透镜装置,即梅斯林干涉实验,分别两种情况(即焦距相等而物距不等和物距相等而焦距不等)给出了分别由单个半透镜产生的两个衍射场之间的相位差公式和相应的干涉强度公式.结果表明,这两个衍射场沿轴的有效相位差未必是0,亦未必是π,还可能出现锯齿型的反复变化.本研究为正确地分析双半透镜产生的两个衍射场之间的干涉场提供了一个可靠的理论途径.

Fraunhofer全息图无透镜再现中的物像共轭关系

运用相因子判断法，导出了Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ全息图无透镜再现时再现像与再现光源之间满足的物像共轭关系。

利用双光栅衍射测量微谐振动的研究

本文以余弦光栅为模型,运用波前相因子分析方法,得到了有一定距离的双余弦光栅衍射斑的强度公式.推导出了双光栅之一作纵向或横向微谐振动时,远场衍射光斑强度的变化公式.这些公式呈现出复合余弦函数的变化规律,并且分析出了光强随时间的变化与光栅振幅之间的关系.为微小振动的测量提供了一种新的方法.最后,文章给出了衍射斑强度变化信号的数值计算结果.

分析三角孔光栅的衍射场

为了研究三角孔光栅的衍射场,采用波前相因子判断法,得出三角孔衍射场所含基元成份。根据惠更斯-菲涅耳原理,推导出像面上的振幅分布公式及像面上的光强分布公式。并利用数值模拟的方法得出三角孔的衍射图样。结果表明,在验证衍射理论的同时,还拓展了衍射的概念,为深入理解光的衍射提供理论基础。

波前相因子法对成像公式推证

用波前相因子判断法对单球面折射。

傅里叶变换类全息图再现像剖析

本文借用波前相因子概念分析衍射场特征.判断衍射场性质;描述全息图再现过程的细节.对傅里叶变换类全息图(傅里叶变换全息图、准傅里叶变换全息图、无透镜傅里叶变换全息图)再现像特征进行分析、总结和概括.

相位板偏心对波前编码系统的成像影响分析

理论及实验分析了三次相位板的偏心对波前编码成像的影响。理论分析得到相位板倾斜和偏心后的波前编码系统的光瞳函数相位项的表达式。分析表明,当仅有偏心时,相位板位置变化会产生相位因子的变化效应和离焦量的改变,它们均与相位板的偏移量相关。同时仿真结果表明,偏心会改变点扩散函数(PSF)的能量分布及PSF包络的两条直角边长度,降低系统的调制传递函数(MTF)值;z向偏心对PSF的影响小于x向或y向的偏心对PSF的影响。实验结果表明,偏心在一定的范围内对PSF的影响较小,复原图像在焦深范围内的清晰度一致性较好;但是偏心会降低焦深延拓率。实验结果与理论分析结果具有良好的一致性。研究结果对基于相位掩模板的波前编码系统在空间光学系统、显微系统、红外成像等领域的应用具有较高的参考价值。