双折射干涉法测量透射相位

根据双折射晶体中两特征偏振态的独立传播理论,研究了双折射晶体的透射相位。为说明这一方法,自主搭建偏光计,使用线偏振光在可见光波段实验测得了双折射干涉现象,并通过拟合透射震荡光谱的峰/谷求得两偏振态引入的透射相位。为再次证明实验方法的可靠性,根据琼斯矩阵理论计算了双折射晶体的透射相位,理论计算结果与实验测量结果相符合。双折射干涉法为偏振棱镜、相位延迟器等光学器件的设计与制备提供了参考。

透射型体相位光栅对连续激光束的空间低通滤波

利用Kogelnik一维耦合波理论,以及离散傅里叶变换,分析光栅矢量相互正交,且串联级联放置的两透射型体相位光栅对空域任意分布的连续激光光束的衍射特性;讨论其对入射光束的空间低通滤波性能,并具体模拟其对畸变高斯光束空间低通滤波的效果。结果表明,利用体光栅优良的角度选择特性,无须对畸变光束进行聚焦,即可实现入射光束角谱域中的高频成分与低频成分的空间分离,滤除畸变高斯光束中高频角谱成分,使得衍射光束与未畸变光束在空域中的光强分布非常接近,达到滤除畸变光束中杂散成分且保留有用成分的主要目的。这种方法有效地避免了聚焦型空间低通滤波,如针孔滤波在针孔附近光强过高,易致针孔周边材料损坏等不利因素,有助于应用至高功率激光光束质量的优化。

一步激光直写制作透射式相位光栅

利用一步激光直写灰阶光刻方法制作了具有连续浮雕结构的透射式相位光栅。原子力显微镜测量结果表明制作的透射式相位光栅具有连续外形轮廓、理想的周期和深度。飞秒激光实验系统测量的光栅的衍射效率结果表明:最大衍射角效率为66.8%、零级能量仅为入射光能量的3.3%,这在光限幅中有重要应用价值。

植被日光诱导叶绿素荧光高光谱成像仪研究(特邀)

植被日光诱导叶绿素荧光是一种可以表征植被光合生产力的重要衡量指标。为了实现对植被日光诱导叶绿素荧光的广域精准探测,设计并研制了一种叶绿素荧光高光谱成像探测仪。该成像探测仪使用了基于棱镜-体相位全息透射光栅的全透射式光学系统,在高数值孔径(0.25)的基础上实现了高光学性能:可在20°视场和670~780 nm(可扩展至650~800 nm)工作波段实现1 mrad的空间角分辨率、0.3 nm的光谱分辨率和优于100的信噪比。由系统设计结果、样机测试结果和应用数据分析结果可知,样机完全满足设计要求。本仪器可为农林监测和碳循环观测提供重要的科学数据,并可作为陆地植被光合作用中有效的新型观测手段。

棱镜-光栅组合色散型超光谱成像系统的优化设计

大视场、超光谱分辨率、高空间分辨是光谱成像仪的发展方向,谱线弯曲和色畸变的抑制则是二维谱图信息准确提取的前提。提出了一种棱镜-光栅光谱成像结构形式,并采用矢量方法构建了棱镜-光栅组合色散元件的数学模型,优化了分光模块的结构参数,基于此组合色散元件设计了一个具有近直视光路结构的超光谱成像仪光学系统。该系统光谱范围为400~800nm,入射狭缝长为14mm,F数为2.4,其光谱分辨率达0.5nm,调制传递函数（MTF）在探测器奈奎斯特频率68lp/mm处均大于0.7,谱线弯曲和色畸变均小于1μm,低于单个像素的13.5%。