基于腔相位匹配差频产生太赫兹的研究

研究了基于GaAs晶体的腔相位匹配(CPM)差频产生太赫兹的过程,得出太赫兹波长与最优腔长之间的关系,并结合温度对太赫兹波长的影响,可实现太赫兹波段范围内的连续调谐输出。当泵浦光在微腔中往返20次时,腔相位匹配产生太赫兹的功率转换效率可达1.33%,在效率相同的情况下,CPM腔长为581.41 μm时相当于准相位匹配(QPM)条件下的晶体长度约23 mm。可以预见由腔相位匹配原理制备的太赫兹源将具有广阔的应用前景,该结果对相关实验具有一定的参考价值。     

菲涅耳波导的波导色散特性分析

采用转移矩阵法对菲涅耳波导的波导色散特性进行了分析，讨论了波长、波导宽度和折射率差异参数对其波导色散的影响，并指出菲涅耳波导在色散补偿方面的应用。     

太赫兹开槽介质型菲涅尔天线设计

设计了一款工作在太赫兹频段的开槽介质型菲涅尔(Fresnel)透镜天线,该天线由馈电结构和透镜结构两部分组成。利用CST微波仿真软件,首先设计波纹喇叭馈电结构,其次基于波纹喇叭馈电结构设计开槽型菲涅尔透镜天线,分析全波周期、焦径比和子区等对天线性能的影响,通过横向和纵向对比,确定最佳天线参数。结果表明对天线性能影响从大到小分别为:焦径比、全波周期、子区。焦径比F/D=3、全波周期w=3、子区P=4为最佳天线参数,波纹喇叭馈电天线经过开槽介质型菲涅尔透镜天线聚焦后,天线的增益提升12.5 d B。     

同轴菲涅耳全息中提取相位的算法

同轴全息术得到的相位通常都有弯曲和畸变,且0级和±1级再现像相互重叠,使得以往在离轴全息中常用的相位补偿处理技术在同轴菲涅耳全息中效果不佳。为了解决该问题,采用一种仅需拍摄一幅同轴菲涅耳数字全息图,对该全息图做必要处理得到另一幅全息图,通过将两幅全息图的衍射再现光场相减消除相位弯曲,以及0级像和矩孔衍射对相位的影响,从而提取待求光场相位近似值的方法,进行了相应的理论推导和实验验证。结果表明,该算法相较以往使用的相位掩膜方法能够得到更好的结果。     

高斯光束的菲涅耳数和聚焦特性

本文分析高斯光束菲涅耳数和聚焦高斯光束各参数之间的关系,给出了一种简便的设计方法。     

菲涅耳透镜的衍射特性及误差分析

对均匀平面波、高斯光束和超高斯光束入射下菲涅耳透镜的衍射场在轴上和焦平面上的光强特性进行了研究,比较了它们之间的不同之处;分析了高斯、超高斯光束的束腰半径、位相误差和阶数对衍射场的影响。研究发现均匀平面波入射时,无论是轴上光强分布还是焦平面上的光强分布,都具有类似sinc函数的特征;而高斯／超高斯光束入射时,轴上的光强分布曲线相对较为平坦;高斯／超高斯光束入射时,随着超高斯光束的阶数增加或着束腰半径减小菲涅耳透镜的聚焦能力呈降低趋势;位相误差将使衍射场出现了多焦现象,这些焦点处的光强随着位相误差的增大而呈现增大的趋势,且正误差比负误差带来的影响更大。     

用菲涅耳变换和相位密码板实现盲数字水印

基于菲涅耳衍射变换和相位密码板,结合离散小波变换,设计了一种新的盲数字水印算法.通过提取相位母板的离散菲涅耳衍射变换的相角而获得相位密码板,原始水印图像经离散菲涅耳变换和相位密码板的共同作用形成水印密文,将水印密文嵌入到原始宿主图像的离散小波变换系数矩阵中,再对叠加水印信息的像素用其最邻近的像素均值来替换,从而获得一种新的盲数字水印提取法.数值计算结果表明:该水印算法对JPEG有损压缩、剪切、噪声污染和重采样等攻击具有较强的鲁棒性.由于该算法的密钥空间很大而密钥数据量却不高,所以采用本算法既能灵活选择加密密钥(相位密码母板、衍射距离等),又能确保高安全性,具有很高的实用价值.     

多层介质型太赫兹菲涅尔天线研究

基于菲涅尔波带片透镜的设计原理,设计了三款多层介质结构的菲涅尔波带片天线.该天线采用高增益的波纹喇叭天线提供馈电,工作频段为太赫兹通信第一大气窗口320～380GHz,回波损耗低于-15 dB,增益大于25 dBi.研究了菲涅尔波带片天线的周期数和子区数对天线性能的影响,结果表明随着周期和子区数的增加,增益也会不断的提高,而当波带片直径和喇叭口径面积相比拟时,电磁波损耗较大,并且谐振频率在太赫兹大气窗口内右移.     

基于相位截断菲涅耳变换的彩色图像加密系统

针对相位截断的加密系统无法抵御信息泄露的问题,提出一种基于相位截断菲涅耳变换与随机振幅掩模的加密系统,以抵御信息泄露的问题。将图像分为3个独立的颜色通道,并加入随机幅度掩模通道,对4个通道分别进行菲涅耳衍射截断处理。通过级联处理过程提高了秘钥与密文之间的关联性并消除了信息泄露的风险。最终进行了仿真试验,结果证明,该算法对一般攻击具有较好的鲁棒性,同时解决了信息泄露的问题,优于已有的同类型算法。     

阵列菲涅耳波带片波前探测性能研究

在高功率激光系统中,激光束小尺度畸变波前探测是实现激光束中频段波前补偿与控制的重要前提。采用阵列菲涅耳波带片作为激光束波前传感的子孔径分割器,研究其聚焦性能,讨论了波带片的结构如阵列数目和阵列尺寸对波前探测精度的影响。仿真结果表明,选取合适的波带片结构参数可以使小尺度畸变波前的重构误差小于十分之一个波长。为了检测阵列菲涅耳波带片作为波前传感器检测波前畸变的性能,实现小尺度波前畸变检测的目的,构建了激光波前畸变检测光路系统。实验结果表明了阵列菲涅耳波带片检测波前畸变的可行性和准确性.     

用于测量太赫兹的菲索波长计

给出了菲索干涉仪的工作原理,研究了用于测量脉冲太赫兹源的菲索波长计的特性.理论上计算了菲索干涉仪的楔角和干涉条纹间距与被测太赫兹波长的关系,给出了关系曲线.优化了用于太赫兹探测时菲索干涉仪的楔角值.     

大口径菲涅耳透镜远距离宽光谱聚光系统设计

针对使用光纤光谱仪探测远距离宽光谱弱信号的应用需求,基于成像光学与非成像光学的混合设计方法,设计了大口径菲涅耳透镜聚光系统。系统由直径为1.1 m的菲涅耳透镜、匀光棒、全反射准直器和中继透镜组组成,接收端为直径为2 mm、数值孔径为0.22的光纤束。大口径菲涅耳透镜具有质轻体小的优点,解决了传统大口径透镜体积大质量大的问题。由匀光棒和全反射准直器组成的非成像光学元件后组可减小由菲涅耳透镜口径增大引起的球差和宽光谱色差,使光信号能量分布更加均匀且出射角度减小;中继透镜组进一步控制光束发散角和光斑尺寸,使光信号在光纤束端面高效率耦合,提高系统的光能利用率。仿真和实验结果均表明,所设计的后组系统能够减小像差影响,有效控制光束发散角度和光斑尺寸,提高光能利用率,满足光纤光谱仪对远距离宽光谱弱信号进行光谱探测的需要。     

点源照射的单随机相位菲涅耳域光学图像加密

为了简化系统设置,根据双随机相位编码加密方法中两块相位掩模的作用,提出用点光源照射系统,结合球面波的相位因子,实现了只用一块相位掩模在菲涅耳域进行图像加密。理论分析和计算机仿真实验结果表明,该方法不仅能获得与双随机相位编码加密技术一样的效果和安全性能,而且还能减少相位掩模数量,简化系统设置,增强了该方法的实用性。     

电控位相型液晶菲涅耳波带片的特性

利用电场中液晶分子的可控双折射效应对制成电场可调的位相型衍射式菲涅耳波带片。对菲涅耳波带片的原理做了理论分析,测试了其最大衍射效率,给出不同电压Ｆ的不同衍射图像,并对衍射图像的周期性变化做了理论分析。     

非对称方孔的夫琅和费和菲涅耳衍射

基于标量衍射理论,对均匀平面波通过两个非对称双矩孔的衍射作了解析研究和数值计算,给出了夫琅和费和菲涅耳衍射的横向、轴上和轴外光强分布。研究表明,可用其最大光强的相对误差来区别夫琅和费和菲涅耳衍射,所得结果与两个圆孔情况一致。     

菲涅耳衍射的逆运算研究

衍射光场的相位逆运算是有意义并且困难的工作.本文基于菲涅耳衍射计算公式,给出了实现衍射逆运算的方法.并用数字全息理论与技术,结合衍射计算和相位解包裹算法,研究了圆孔衍射在菲涅耳衍射区的光场重构.继而完成了用衍射逆运算来计算衍射孔光场分布的计算机模拟和实验测算工作,结果证明两者是吻合的.     

基于菲涅尔反射的磁流体折射率可调谐特性研究

为更好地利用磁流体折射率可调谐特性设计磁流 体光栅、磁流体光纤调制器、磁场传感器等光学器 件,本文通过理论分析,分别从磁场大小、方向、以及温度三个因素对磁流体折射率的可调 谐特性进行研 究。基于菲涅尔反射理论设计了用于测量磁流体折射率的微型封闭反射式传感探头,搭建了 实验系统。采 用已知样品标定法解决系统本征反射的干扰问题,分别调节磁场强度、传感探头与磁场夹角 、温度,对磁 流体折射率进行了测量,并通过磁电效应理论对实验结果进行了分析和验证。结果表明:在 磁场作用下, 磁流体折射率在光束电场与磁场方向呈不同夹角时,磁流体折射率随着磁场强度增大而呈现 出递增和递减 趋势, 平行时递增趋势最明显,磁流体折射率变化0.017,垂直时递 减趋势最明显,磁流体折射率变化 0.015;同时得到了磁流体折射率和温度拟合 优度为0.989的三次多项式方程。该研究结果对磁流体光学器件的结构设计具 有重要意义。     

太赫兹散射特性测量中探测离焦量的分析

为研究太赫兹散射特性测量中探测器在离焦情况下的探测结果,采用ZEMAX光学设计分析软件,对太赫兹散射特性测量系统进行建模和仿真,在探测器直径为6 mm的情况下,对波长为118.83μm的太赫兹发射源进行研究,通过对像高的控制和对探测器各视场能量的仿真测量,得出在离焦情况下系统所允许的最大离焦量为-2.24 mm~1.86 mm,为散射特性的实际测量提供理论支撑。