旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法

利用功率谱反演加次谐波的方法模拟产生了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流畸变波前相位屏,重点分析了所生成的相位屏在旋转使用情形下的统计特性,为后续的相位屏旋转应用实验奠定了理论基础。通过子相位屏组相位结构函数及大气相干长度数值模拟结果与理论值的对比,对子相位屏组的统计特性进行了验证,并对模拟结果与理论值存在的差异进行了分析。结果表明,用功率谱反演加次谐波方法得到的随机相位屏是正确的,在旋转使用情形下,子相位屏组的相位结构函数与理论结果整体符合,但低频成分仍存在较大的偏差,其大气相干长度模拟计算结果较设计值偏大。     

基于相位混合算法的衍射光学元件优化设计方法

在光束整形衍射光学元件的设计中,为提高目标衍射图样的重构精度,提出了一种基于相位混合的迭代算法。该算法采用复振幅每次迭代循环的初始相位与返回相位的加权和为驱动函数,并以每次循环开始和结束时的光强比较作为光束相位变换的判据。简单讨论了Gerchberg-Saxton（GS）算法的缺陷,并以高斯分布-均匀分布和高斯分布-环分布为例,对比了改进算法与GS算法的设计结果。计算机仿真结果表明,改进算法的极限收敛精度比GS算法高几个数量级,其能量利用率、顶部不均匀性等指标也均优于GS算法。该算法能获得重构精度较高的输出图样,对衍射光学元件的优化设计具体参考意义。     

空间光调制器用于多光束二维偏转的算法研究

提出一种采用光寻址液晶空间光调制器(LCSLM)作为二维激光分束和多光束偏转的无机械光束扫描系统,可对平行入射的激光光束分束、偏转,且只用1片LCSLM就能够对每一束光的方向和强度分别控制。采用G-S相位迭代算法来实现多光束可编程控制的相位模版的生成过程与仿真。先运用子孔径法在相位模版上生成所需要的相位分布作为初始值,然后采用GS相位迭代过程优化相位分布,使各子孔径中的相位分布渐次扩展到整个相位模版,其间还提出了改进的GS相位迭代算法,最后对计算所获相位分布进行反演模拟。结果表明:所提出的多光束二维偏转的算法能够满足应用需要,且改进的GS相位迭代算法能提高多光束偏转的衍射效率,优化光束光斑强度,降低光束的均方根误差。     

基于光学扫描全息测量相位物体的相位分布

为了测量相位物体的相位分布,提出了一种基于光学扫描全息系统测量相位物体相位分布的方法。该方法在原理上与以往传统测量方法有很大不同,它采用相干模式下的光学扫描全息系统,利用一个小孔探测器记录与相位物体的相位信息相关的数据,随后采用反演重建算法得到被测物体的相位分布。此外,对该方法的工作原理及重建效果进行了理论分析和模拟仿真,并分析了在记录和重建阶段所采用的小孔是非理想状态情况下,小孔对物体相位分布测量结果的影响。结果表明,用该方法测量相位物体的相位分布是可行的,并且可以获得很好的效果。     

连续相位板优化设计

提出一种适用于连续相位板设计的改进Gerchberg-Saxton(GS)算法,该算法应用相位展开相关原理,结合滤波处理使GS算法设计的近场相位连续分布,同时提出在GS算法的远场迭代中采用经过修正的振幅函数,可使远场光斑的包络更接近目标函数。模拟实验表明,该方法解决了现有连续相位板设计中相位连续性与靶面光强控制效果难以同时优化的矛盾,可满足惯性约速聚变(ICF)对束匀滑元件相位连续性、光斑包络及能量集中度的要求。     

基于质量线导向的二维相位展开新方法

为保证二维相位展开的正确性和快速性,分析了现有路径相关二维相位展开算法的优缺点,提出了一种基于质量线导向的二维相位展开新方法,并对新方法进行了综合对比实验和理论分析。新方法定义了相位质量因子及相位方向因子,采用双阈值和非极大值抑制的方式有方向性和有选择性地生成了一种新的枝切线,对生成的枝切线进行平衡处理,以处理后的枝切线为导向进行二维相位展开。理论分析和实验结果表明,新方法综合了现有路径相关二维相位展开方法的优点,速度快、稳定性高,生成的枝切线位置准确,很好地截断了相位突变区域,保证了二维相位展开结果的正确性,具有广泛的适用性。     

一种改进的射频相位校准方法

根据微差变频移相原理,提出了一种射频相位校准的新方法.该新方法采用固定电长度,微小改变信号频率实现移相的新途径对射频相位进行校准.理论分析和实测结果证明,此新方法能提高射频相位的校准准确度,在实际工作中有一定的实用性.     

基于空间光调制器的多强度测量相位恢复方法

提出了一种基于相位型空间光调制器（SLM）的相位恢复方法。利用相位型SLM快速准确的相位调制特性,对待测物体的物光波前进行相位调制。每次相位调制后,在物光波的频谱面记录下强度分布。运用GS迭代算法,通过频谱面光强信息反演出相位信息,并且提出了内-外层迭代的思想,进一步提高了相位恢复精度。对一维相位光栅进行了相位恢复试验...     

基于液晶空间光调制器的涡旋相位恢复检测系统像差

提出一种基于液晶空间光调制器对涡旋相位进行相位恢复的方法,这有别于传统相位恢复算法。实验中利用液晶空间光调制器产生光学涡旋,再利用CMOS摄像头来捕捉涡旋光斑。采用改进的GS算法对系统相位进行恢复,算法中入射液晶面光振幅与随机输入相位结合进行迭代计算恢复液晶波阵面。因为程序经过多次迭代计算均恢复出涡旋相位,故证实该方法可进行相位恢复。通过计算得出系统的像差,同时利用泽尼克多项式对系统像差进行了定量分析。     

GS算法设计计算机光学元件的一种改进

通过间断地进行相位替换,在GS算法的基础上提出了一种改进算法.用改进的算法对计算机光学元件(COE)进行了设计.计算结果表明,相对于GS算法,改进的算法对初始值的选取更不敏感,能在更广泛的解空间内搜寻更优的解,具有更高的收敛效率.     

COIL调腔光静态波前的GS方法测量

本文利用ＧＳ方法对ＣＯＩＬ谐 振腔调控光的波前进行了测量。并利用Ｚｅｒｎｉｋ多项式对其进行了像差分析，给出了波前误差的均方根值。     

光束波前畸变的模拟及其相位梯度分析

大口径光学元件的表面制造误差会使透射或反射波前产生畸变,这是天文光学系统以及ICF激光系统关心的问题.文章使用了一个随机相位屏来模拟光学制造误差导致的光束波前畸变,并利用波前相位梯度这个参数来对波前畸变进行定量化分析.介绍了波前相位梯度的定义和算法,通过数值计算得到了一维和二维波前畸变的梯度分析结果,并对不同畸变情况的模拟结果进行了比较.     

利用光场传感器重建波前相位的仿真研究

利用软件仿真对光场传感器重建波前相位的能力进行了研究。研究采用FFT算法模拟波的传播和衍射效应,利用Zernike多项式模拟像差, 根据相应的光场映射及逆光场映射理论,进行波前重建。研究了前22项单阶像差的波前相位重建情况,选取其中初级像差和二级像差的 重建结果做了比较分析,并针对复合像差的波前重建做了多组仿真实验,比较了低阶复合像差和高阶复合像差的重建误差。结果表明: 无论是单阶像差还是复合像差,光场传感器都能够重建波前相位,并且对低阶像差的相位重建效果好于高阶像差。     

莫尔层析术的模型误差分析及实验研究

分析了经典莫尔层析法的误差模型,通过讨论误差产生的机理,研究了目前使用的重建算法的适用范围。用莫尔偏折仪层析重建的实验结果与真实温度值比对,验证了误差模型的正确性。提出存在问题的本质及解决问题的方案——用相位展开法恢复有折射率场变形的波面,提取波面变形量,作为投影数据,重建相应层面的折射率场。     

双三次B样条波面拟合技术在计算全息中的应用

用于军用光学系统的计算全息元件的设计与制作,需要求取物波函数,采用高次多项式拟合不仅计算误差大,而且增加了在计算全息编码、基本方程求解时的计算量。本文引入双三次B样条波面拟合技术对计算全息物波函数进行拟合,基于MATLAB编程实现,就不同物波函数分别用双三次B样条和高次多项式进行计算,计算结果表明双三次B样条具有比高次多项式更高的拟合精度,更适合于计算全息物波函数的求取。     

预倾镜相位共轭系统在强激光对运动目标跟瞄中的应用

由于受到各种大气湍流、热晕等因素的影响．强激光在大气传输中会产生波前畸变，利用光学相位共轭技术可以补偿激光大气传输造成的波前畸变．提出了利用预倾镜方法实现对运动目标跟踪瞄准同时补偿波前畸变．对此项技术进行了室内模拟实验。实验结果表明采用预倾镜方法的有效性。     

基于数字微镜器件的朗契检验

将传统的朗契检验原理、数字微镜器件和同位相探测方法结合起来,快速、较高精度地检测球面非球面透镜或大量值波像差.用数字微镜器件作为记录介质,代替普通的照相胶片,实时记录计算全息图.实验时先通过编制的程序,在计算机的控制下,在小数字微镜器件上显示一个光栅图像.然后将此小数字微镜器件放入朗契检验装置中.通过程序让光栅像移动与转动,并相应拍摄一系列朗契图像.最后进行分析计算.它的优点是代替普通的光学光栅和步进电机,并在测试中不要实际地移动与转动光栅.这样去除了因电机移动和光栅转动引起的测量误差,节省了时间.分析了数字微镜器件在光电测试中的应用特性.用同位相探测方法对球面进行了测量与计算,并进行了此球面的波面复原,给出了波像差的二维、三维图.     

涡旋光束的自适应光学波前校正技术

涡旋光束是一种具有螺旋波前的光束，其特点是其光强分布为环形，携带有与螺旋波前结构相关的轨道角动量。由于涡旋光束的角量子数可取任意整数，同时不同角量子数的光束之间相互正交，因此可提高光通信系统的信道容量。但涡旋光束在自由空间传输时会受到大气湍流的影响，进而产生波前畸变，因此需要采用自适应波前校正技术对畸变后的光束进行校正。文中对现有的涡旋光束波前校正技术进行了概述，重点介绍了笔者课题组提出的应用GS相位恢复算法和高斯光束探针相结合对涡旋光束波前畸变校正的技术及应用SPGD算法和泽尼克多项式对涡旋光束波前畸变校正的研究工作。     

大孔径移相式CO_2激光干涉仪

叙述了已研制成功的红外移相式数字干涉仪的原理和性能，光源为ＣＯ２激光器（λ＝１０．６μｍ），该仪器光路是斐索型干涉系统，孔径为２５０ｍｍ，不确定度ＰＶ值优于λ／１３０（２σ）；也可构成泰曼球波面干涉系统。采用压电晶体驱动参考反射镜作相位调制，完成了对热释电摄像机的热电靶的温度调制。给出红外望远系统波前和光盘基片平面度实测光程差的二维等值图和三维立体图。     

用于光刻的准分子激光束整形及其研究进展

阐述了在光刻应用中准分子激光束整形的原因和整形前后光束能量空间分布结果,并对建立准分子激光束整形的理论模型--高斯-谢尔模型(GSM)的方法进行了介绍.总结和分析了微透镜阵列和衍射相位光栅等光束均质器用于光刻激光束整形的优缺点,包括它们的整形能力、能量损失、干涉效应以及波前和振幅均匀化控制等;同时对主要整形器件的原理、特性和进展情况进行了简要综述.