用于光束整形的衍射光学元件设计的混合算法

提出了一种用于衍射光学元件优化设计的混合遗传迭代爬山算法,该算法将迭代量化傅里叶变换算法融入到遗传算法中,然后在整体遗传算法结束后,对找到的当前最优解再用爬山法进行局部寻优,从而得到最优的衍射光学元件表面相位分布.用该混合方法设计了衍射光学元件,可以将入射的高斯光束整形成方形的均匀光斑.模拟结果表明:该混合算法具有收敛速度快、设计准确度高等优点.相比于其它设计方法,本文提出的方法能较好地改善整形效果,特别适用于光束整形的衍射元件设计.

基于两步正交相移干涉的振幅图像光学加密技术

提出一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密技术.这种相移干涉数字全息只要记录两幅干涉图,不需要记录物光波和参考光波的强度信息,就可以再现没有零级像和共轭像的再现像.物光波对应的光路经过两次菲涅尔变换,并结合双随机相位编码.参考光分别引入0和π/2相位,用数字化记录介质记录两幅数字全息图作为加密图像.解密时只要获得正确的密钥,经过简单的计算就可以重建清晰的原始图像.模拟实验验证了它的可行性和有效性,分析了抗裁剪和噪音的鲁棒性.

航空CCD相机可见光光学系统消热差设计

提出采用广义变焦系统设计概念来实现可见光折射系统无热化设计.设计了常温下满足成像质量要求的消色差的良好光学系统,在工作温度范围内建立多个变焦位置,通过合理改变部分材料,满足宽工作温度范围内像质均良好的要求.利用该方法设计出工作于0.43～0.75μm波段,焦距为780 mm,F数为5.6,视场为5.3°的航空CCD相机光学系统.系统在-40℃～+60℃之间成像均保持良好,调制传递函数下降5%.

基于Wigner分布函数的光学元件评价方法

为了有效地表征和评价光学元件局部小尺度波前畸变,提出了能同时反映空间频率和空间位置的Wigner分布函数评价方法。通过理论分析Wigner分布函数与功率谱密度之间的关系,得到了局部波前畸变的评价方法和指标。模拟计算和实验结果验证了该方法的有效性,并表明:该方法不但能判断光学元件的中频误差是否满足惯性约束聚变系统要求,而且还能确定不满足要求的特定区域,从而有效地指导光学元件的返修。

含多层衍射光学元件的折/衍射混合头盔目镜

基于对多层衍射元件的衍射效率的理论分析,设计了用于头盔显示器的含有多层衍射元件的60°视场折/衍射混合目镜系统。系统在设计波段和整个视场范围内衍射效率均在90%以上,提高了光能利用率和像面对比度。目镜的出瞳距离为22mm,出瞳直径为8mm。调制传递函数(MTF)在25lp/mm时全视场均在0.38以上,满足VGA分辨率要求。目镜中畸变为4.8%,垂轴色差最大为10μm。整个系统结构紧凑,镜头总长26.8mm,最大直径16mm,全系统质量仅8g,实现了光学系统的轻小型化。

基于C/S模式的大学物理实验报告系统的实现

研制开发基于Internet/Intranet的大学普通物理实验系统的一个子系统———基于C/S模式的大学物理实验报告系统 ,根据该系统的需求 ,实现网络的实验报告写作、递交、实验报告批改、管理等功能 .

小波分析在全息图信息压缩中的应用(英文)

全息图信息压缩是实现全息图通讯的首要工作 .本文提出将小波分析方法应用于全息图的信息压缩 。

大口径光学元件功率谱密度的统计法测量

针对ICF系统要求,提出了一种基于统计理论的大口径光学元件功率谱密度测量方法。该方法将大口径波前划分成足够多个子区域,分别求得每个子区域波前的功率谱密度,根据统计理论可将大口径波前功率谱密度表示为各个子区域波前功率谱密度的加权平均,其权重因子是各子区域对应的面积。模拟计算和实验结果验证了统计法测量的有效性,并表明当子区域个数大于等于8×8时,统计法测量和子孔径拼接测量得到的功率谱密度吻合较好。统计法测量对平台移动精度和环境稳定性要求不高,可应用于大口径光学元件功率谱密度的过程检测。

计算机与光学联合制三维物体彩色全息图的新方法

针对光学漫射物体彩色全息图制作过程中光能利用率低和彩色图像质量不高的问题,利用计算全息的灵活性,并结合光学全息的特点,提出了计算机与光学相结合的三维物体真彩色全息图制作的新方法.首先用计算机算出3张分色菲涅耳全息图,由全息图的再现像位置以及物点和线全息图的对应关系,控制好这3张菲涅耳全息图的记录距离和全息图大小,使它们放置同一个平面时,其再现像能完全重合.再用光学的方法记录它们的再现重合像,在白光下可见一真彩色立体像.该方法简单易行,光能利用率高.

基于混沌和计算全息的光学加密技术

提出一种基于混沌和计算全息的光学加密技术。利用确定性非线性系统的混沌序列构成随机相位列阵,对物光波进行调制编码,并采用修正离轴参考光的博奇编码法,制作计算全息图,作为加密图像。解密时,只要获得正确的混沌序列初始值,就可以得到随机相位列阵,结合正确的系统结构参数,就可以重建清晰的原始图像。与传统的随机相位加密相比,混沌序列初始值作为密钥,减少了密钥的数据量;数字化的加密图有利于信息的保存和传输。模拟实验验证了它的可行性和有效性,并分析了抗裁剪和噪声的鲁棒性。

Pearcey光束簇的实验产生和光学结构研究

基于微分几何理论和衍射光学理论,给出了决定Pearcey光束光学结构的因素.通过数值模拟和实验,理论构造并实际产生了一簇光学拓扑结构不同的Pearcey光束.随后,它们的基本光学性质被研究.研究结果表明,Pearcey光束的结构灵活可控,因而有望在科学实验中发挥新的作用.

基于Internet/Intranet的大学物理实验系统

利用计算机技术、传感技术和校园网 ,将现代教育技术引入大学普通物理实验教学中 ,实现实验数据的自动采集 ,基于网络的实验预习和实验报告写作、递交。

基于222 nm紫外杀菌的空气净化器光腔优化设计

为了提高空气净化器在公共场景下的杀毒效率,设计并优化了基于222 nm紫外杀菌的空气净化器.使用漫反射材料作为光腔内壁的涂层,在实现紫外线均匀照射的基础上,通过TracePro软件建立了3种不同形状的光腔仿真模型.结合光积分球原理,选用圆柱体光腔,进一步优化了光腔尺寸以容纳更多的紫外灯管,并引入了上下表面6个环形分布的进出风孔以提高消毒效率.结果表明,这种紫外光腔的辐照度比无光腔状态提高了33倍,可以在90 min内对一间30 m^(3)的房间进行有效消毒.该设计对医院、车站及机场等公共场所的消毒具有实用价值.

复杂CCD航空相机光学系统快速消热差设计

提出利用变焦系统设计思想来快速实现复杂航空相机光学系统消热差设计的新方法,基于光学式补偿基础,建立了变焦设计与消热差设计的对应关系模型。设计常温下满足成像质量要求的消色差的良好光学系统;建立多个变焦位置,分别对应于不同的工作温度状态;通过优化设计快速发现材料组合,满足宽工作温度范围内像质均良好的要求。利用该方法设计了一工作于0.45～0.70μm波段,焦距650mm,F数为5.6,视场为5.5°的航空CCD相机光学系统,结果表明系统在-40～60℃之间成像均保持良好,调制传递函数下降5%。

数字全息信息记录最大化及简化相移技术

本文从信息论的角度研究了数字全息信息量与记录光路的关系,证明了同轴傅里叶变换全息是实现全息信息量最大记录的光路。同时提出了一种新的简化相移数字全息显微技术,本技术采用四分之一波片作为相移器,结合计算机模拟原参考光,只需进行一次相移,拍摄两次全息图和一次物光强度分布图就可以有效的消除数字全息再现像中的零级像和共轭像。将新的相移技术与同轴无透镜傅里叶变换全息相结合,简化了相移步骤,实现了数字全息再现实像最高像素输出,从而提高了数字全息再现像分辨力。

计算全息三维信息获取的研究

计算全息所用的目标数据一般是通过计算机三维软件模拟获得,这样对于计算全息的应用有一定的限制.提出利用三维激光扫描仪获取计算全息图三维数据的方法,研究了计算全息物光分布和扫描三维数据之间的关系,建立了依据三维物体扫描数据的模拟物光波前分布,并分析了立体数据计算全息消隐问题.

LC-SLM的光学调制特性及其在全息中的应用

液晶空间光调制器是实时光学信息处理中的重要器件,本文分析了液晶空间光调制器的光学调制特性及其目前在全息领域的主要应用。并根据液晶空间光调制器实时再现计算全息图的原理,提出利用计算全息技术得到单元合成全息图阵列,通过计算机控制向液晶空间光调制器输出合成全息图序列进行实时光电再现进而实现合成全息动感的方法,分析了基本原理和实现方法并给出了相应实验结果。

铬膜分光镜光学特性的研究

给出了单层金属薄膜分光镜透(反)射率的计算方法,讨论了铬膜分光镜透(反)射率与光波波长、铬膜厚度、入射角度及入射方向之间的关系,同时比较了单层铬膜分光镜和添加介质层后的金属-介质分光镜,发现后者具有更高的能量利用率.讨论结果对铬膜分光镜及其他金属薄膜分光镜的制备和应用具有重要的指导作用.

基于PPLN的中红外连续光学参变振荡器研究进展

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体和准相位匹配的连续波光学参变振荡器可以在3μm～5μm中红外波段产生连续可调谐相干辐射,在大气环境污染监测、遥感、激光雷达、光谱分析以及军事红外对抗等领域具有很高的应用价值。介绍了基于PPLN晶体的中红外连续波光参变振荡器近年来在高功率、低抽运阈值、宽调谐、窄线宽等方面的研究进展,并对基于PPLN晶体的连续波光学参变振荡器的优势特点及其涉及的一些技术方法展开讨论。目前基于PPLN的中红外连续光学参变振荡器的研究主要集中在上述4个领域,随着抽运光源性能及非线性晶体制备水平不断提高,将向着更高功率、更低阈值、更宽调谐范围、更窄线宽的方向迈进。

计算机与光学全息术结合制作大侧视角周视全息图

周视全息能够显示物体360°的再现像,因而极具应用价值.为提高平板型周视全息再现像的观看侧视角,并能够白光再现,结合计算全息,提出了制作大侧视角周视全息图的新方法——计算机与光学全息术结合两步法.研究了计算机制平板周视全息的算法原理,推导了物光波的传播规律,并得到它在记录面上的分布图样.讨论了参物夹角对全息图空间频率的影响,设计了第二步光学像面全息拍摄光路,推导了全息图空间频率与物体尺寸及观察视角的关系式,并计算出关系曲线;选用建模的三维灰度物体,用两步法制作了能够实现白光再现的大侧视角周视全息图,从而验证了原理和设计.对于平板型周视全息来说,该设计不仅可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时又可以提高再现像的侧视角.