光学衍射变换对及其在衍射相位元件设计上的应用(英文)

本文提出并证明了瑞利一索末菲衍射积分反演公式，得出一种新的变换对一光学衍射变换对，据此对GS和ST算法进行了修正，利用修正算法设计了衍射相位元件，结果令人满意．

恒相位元件特征分析与应用

恒相位元件（CPE）是处理电化学阻抗数据时经常使用的电化学元器件，用于处理和分析Nyquist图上出现的不规则半圆型阻抗。很少有文献详细报道过恒相位元件的特点，关于阻抗图谱上存在多个不规则半圆时恒相位元件的应用规则则研究的更少，此时如何判定拟合的结果与图谱之间的一一对应关系对于正确分析阻抗图谱十分重要。本文从恒相位元件的基本公式出发，利用软件编程分析恒相位元件的基本特征，得到复平面上不规则半圆顶点所对应的特征频率与电荷转移电阻、以及拟合参数之间的定量关系。如果测量的阻抗图谱在复平面上包含多个不规则压扁的半圆，那么这种定量关系可以用于判定拟合参数、不规则半圆和电化学过程之间的一一对应关系。以Li／隔膜／Li对称电池作为例子，将上述分析应用于实际电池的阻抗图谱分析中，分析了每一个压扁半圆所代表的电化学过程，表明金属锂／隔膜界面的阻抗响应是由两个不规则半圆组成，分别代表固体电解质界面中锂离子的传输和界面上的电荷转移过程。隔膜改性后与电荷传递过程对应的界面电阻从4．32×10^5降到2．11×10^5欧姆，相应的界面电容没有明显变化：与锂离子在固体电解质界面中电迁移过程对应的界面电阻从2．24×10^4降到1．19×10^4欧姆。

产生多焦环的衍射相位元件设计的新方法

基于光学变换的一般理论，提出了一种产生多焦环的衍射相位元件的新设计方法，焦环的数目、位置和焦环的宽度可以任意设定．在高斯型激光束照明下进行模拟设计，并讨论了相位量化对结果的影响．理论计算表明。

用衍射相位元件分离并聚焦偏振光

通过相位恢复的原理， 设计了在平行光的照明下单轴双折射晶体做成的衍射相位元件以实现分离并聚焦ｏ 偏振光和ｅ 偏振光。讨论了相位量化对结果的影响。理论计算表明： 这种方法可成功地实现偏振光的分离和聚焦。

控制三维光场的纯相位衍射光学元件优化设计

为提高纯相位衍射光学元件的设计效果,实现高衍射效率的三维光场衍射传播控制,在原有GS迭代算法的基础上提出了新的相位加权迭代优化设计算法。此算法的特点是,建立多衍射输出平面迭代加权算法模型,并通过反馈各个设计输出平面在迭代计算过程中的设计误差,引入一定的相位动态加权整调策略,以达到更加优化的设计效果。以此算法设计一个纯相位衍射光学元件,将输入的高斯光束在距离输入面300 mm^400 mm内的每个平面上变换为2×2等强度光束阵列。通过对比实验发现此方法在原有算法基础上能进一步改善算法的收敛效果,提高整体设计质量,实现更加优化的运算。

超衍射相位板设计

对超衍射理论进行了研究和分析,通过利用优化算法设计了对应于横向、纵向,特别是三维超衍射的3种二元相位元件;模拟结果表明在飞秒激光微加工系统中,考虑双光子效应,这种相位元件的超衍射性能尤为理想.讨论了光源的光谱范围对相位元件超衍射效果的影响,结果表明当光谱较窄时,超衍射性能几乎与使用单波长光源时一样.所设计的超衍射相位元件可以应用于飞秒激光加工系统.

一种高阶MFB高通有源滤波器相位调节方法

提出一种基于MFB结构的六阶切比雪夫高通有源滤波器的设计方法,从滤波器传递函数考察相位-元件敏感度关系,探讨一种工程上切实可行的相位调节方法。测试结果证明,该方法可满足多通道应用场合对滤波器相位一致性较高的要求。

用于惯性约束聚变驱动器的静态相位控制元件

焦斑的尺寸和形状主要由光束的波前畸变决定。为了减小大口径激光系统的波前畸变并提高焦斑能量集中度,对静态波前畸变采用了相位板补偿的方法。对于在建中的原型装置,主要考虑补偿主放大系统的波前畸变。根据补偿板摆放位置处的光通量和加工的难易程度,综合考察了四个摆放位置的优缺点,提出用补偿板替代腔镜对波前进行补偿。建立了求解补偿板面形的数值计算模型,就设计时采用的钕玻璃片滤波截止频率做了讨论,得出用0.01 mm-1的截止频率做低通滤波后可以得到最佳补偿效果,给出了补偿板的面形分布和加工方法。模拟结果表明,采用这种方法后静态波前畸变由3.35λ降到1.27λ;包含总能量95%的衍射极限倍数由6.21TDL降到了3.95TDL,说明焦斑能量集中度得到显著提高。

光衍射、仪器与器件

O436.1 97063547二元光学衍射透镜波象差分析=Wavefront aberrationanalysis of diffractive lenses[刊,中]/殷功杰,薛鸣球(中科院西安光机所.陕西,西安(710068))∥激光技术.—1997,21(1).—38—43通过对衍射透镜一级衍射象的波象差分析,由比较系数方法导出其赛得和数。图4参5(赵桂云)

基于EIS的电磁流量计流体电导率检测方法研究

为了优化电磁流量计传感器2个电极在附加激励源时对流体电导率的测量方法,基于电化学阻抗谱(EIS)分析方法,研究了传感器电极双电层模型时由等效电阻、电容和常相位角元件(CPE)组成的等效回路,通过对模型在频域时的分析,提出了1种激励频率的选择方法和附加激励时的流体电导率检测方法,并设计了1种相应的检测电路,最后通过实验对所提出的方法的可行性进行了验证。

输入光波长变化对DPE厚环输出效果的影响

在已设计并实验实现了氦氖 6 32 8nm高斯光束输入环输出的 16阶衍射相位元件 (DPE)基础上 ,模拟了与设计不同的输入光的波长对DPE整形效果的影响 ;利用与设计DPE波长不同的半导体激光器 (波长为 6 6 0nm)进行了实验研究。结果表明 :在DPE与输出平面的间隔 (L 值 )始终为设计值时 ,当输入光波长处于 6 30～ 6 37nm范围内 ,环上均匀性的均方误差SE不大于 1% ;当输入波长与L值满足L =L0 ×λ0 /λ′时 ,波长在 6 32 8± 37(nm)的范围内 ,环上均匀性的均方误差SE不大于 1% ,实验结果与理论模拟基本相吻合。

基于分数阶模型的分阶段自适应锂离子电池荷电状态估计

提出一种分阶段自适应锂离子电池荷电状态(state of charge,SOC)估计方法。选取含有常相位元件(constant phase element,CPE)的分数阶模型,以更好地描述电池的充放电动态过程,并采用改进型遗传算法(genetic algorithm,GA)对分数阶模型进行参数辨识,从而增强参数辨识的鲁棒性;然后检测参数的精度,若精度不满足要求则再次进行辨识过程以修正模型参数。最后利用分数阶扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)对SOC进行估计,以上步骤构成了分阶段自适应SOC估计方法。结果表明,其在动态应力测试(dynamic stress test,DST)、联邦城市行驶工况(federal urban driving schedule, FUDS)以及道路车辆检查和维护工况(inspection and maintenance driving schedule, IMDS)条件下估计的平均误差均不超过1.7%,表明提出的方法能准确且可靠地对SOC进行估计,实现了离线参数辨识和在线SOC估计的结合。

全息模式波前传感器中高阶衍射抑制方法研究

全息模式波前传感器(HWFS)是一种模式型的波前传感器,它利用多模复合的全息元件和位敏探测器来获得入射光中特定模式Zernike像差的强度。然而,多模复合全息元件中的光衍射过程通常会伴随着高阶衍射产生的干扰光。这些干扰光会分散激光能量,降低探测信噪比。提出一种通过引入强度调制的方法来消除由二元相位型全息元件衍射产生的干扰光。该方法不仅可以应用于全息模式波前传感器中干扰光的消除,也适用于其他基于二元相位型全息元件的应用,如全息成像、像移干涉仪、光束偏转器等。