二维周期和准周期离散无衍射涡旋光束

理论上研究了用一束涡旋光和一个振幅掩模制作二维周期或准周期离散无衍射光场的方法.通过改变涡旋光的拓扑荷数和掩模上小孔数,模拟得到了不同的四角、五角和六角无衍射光场的强度分布、相位结构和远场衍射图.另外,还总结了关于涡旋光拓扑荷数及掩模小孔数这两个参数和产生的无衍射光场之间的有趣的规律.

无衍射光束成像系统携带信息的研究

研究了无衍射光束成像系统对图像信息的携带情况。在入射的平面波中加入图像信息,基于基尔霍夫衍射公式和菲涅耳衍射公式的角谱理论,使用离散傅里叶方法描述图像经轴棱锥后在观察面的光强分布,对图像面进行数据抽样并引入色散公式;将离散傅里叶公式导入Matlab并设置参数模拟,得到不同位置处的光强图。实验中,利用蓝光LED发出光束经扩束后入射到含有信息的菲林片和轴棱锥上,实验参数与数值模拟一致,利用CCD观察结果,对比模拟结果可知:菲林片上的图像经轴棱锥后,在传输100mm内,可以完整观察到图像信息,图像大小会随距离的增加而减小。实验结果与数值模拟十分吻合。

产生多向准直光束的自由曲面反光镜设计

在大地测量领域中,经常会遇到需要产生360°环形准直光束的情况,目前采用的方案是将半导体激光器光束准直,准直后激光束垂直入射到45°圆锥面,经圆锥面反射后形成环绕圆锥面的360°环形出射光束。为了解决当前方案结构复杂、装调不便等问题,研究设计了一种自由曲面反光镜,使得整个光学系统仅由半导体激光器和反光镜组成。先将光源当成理想点光源,通过微分几何分析得到自由曲面离散点坐标,继而拟合成自由曲面面型,最后利用软件根据实际光源尺寸大小进行优化设计。仿真结果表明,在半导体激光器发散角为20°、发光面半径为50 mm、焦距为30 mm的情况下,在10 m位置能得到亮度均匀、谱线宽度仅为30 mm的准直光束。