基于瑞利-索末菲积分的大衍射角衍射光学元件设计方法 被引量：3

1

作者 庞辉 张满 +2 位作者 邓启凌 邱琪 杜春雷 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期167-172,共6页

针对现有的衍射光学元件设计方法只适用于小角度衍射的情况,本文提出了一种基于瑞利-索末菲衍射积分的设计方法,可以用来设计具有大衍射角的衍射光学元件。先对目标光场进行坐标变换和强度调整,再利用改进的Gerchberg-Saxton算法优化得... 针对现有的衍射光学元件设计方法只适用于小角度衍射的情况,本文提出了一种基于瑞利-索末菲衍射积分的设计方法,可以用来设计具有大衍射角的衍射光学元件。先对目标光场进行坐标变换和强度调整,再利用改进的Gerchberg-Saxton算法优化得到衍射光学元件的相位分布。分别采用本文方法和原有的基于夫琅禾费衍射积分的方法设计衍射光学元件实现线条结构光和不同角度方框图形的光场重构,结果表明:原有的设计方法只适用于衍射角全角小于25°的情况,当衍射角大于25°时,重构光场会出现显著的枕形畸变和不均匀的强度分布。而本文方法在小角度和大角度衍射下都能重构出准确的衍射角和较为均匀的强度分布. 展开更多

关键词 衍射光学 衍射光学元件 瑞利-索末菲积分 光学设计 计算全息 相位恢复 迭代算法

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瑞利-索末菲衍射系统的分数级光学传递函数

2

作者 马荣荣 杨虎 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期43-44,共2页

从傅里叶变换是分数傅里叶变换的特例着手,借用线性系统理论,构建了瑞利-索末菲衍射系统分数光学传递函数的数学模型,推证了该系统的分数光学传递函数的数学表达形式,诠释了其物理意义及特征,对光信息处理、成像光学等具有实用价值。计... 从傅里叶变换是分数傅里叶变换的特例着手,借用线性系统理论,构建了瑞利-索末菲衍射系统分数光学传递函数的数学模型,推证了该系统的分数光学传递函数的数学表达形式,诠释了其物理意义及特征,对光信息处理、成像光学等具有实用价值。计算机模拟实验验证了结论的正确性。 展开更多

关键词 瑞利-索末菲光衍射 分数傅里叶变换 分数传递函数

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基于瑞利-索末菲衍射理论的近场大衍射角衍射光学元件的设计 被引量：3

3

作者 李晶 吴鹏 +5 位作者 杨正 郑倩颖 李韬杰 向阳 杜春雷 尹韶云 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期182-188,共7页

提出了一种基于瑞利-索末菲衍射理论的设计方法,用于近场大衍射角衍射光学元件的设计.研究在大衍射角条件下,衍射光学元件面和输出面采样点之间应满足的空间位置关系.采用无远场和傍轴近似的正、逆向衍射计算方法对传统盖师贝格-撒克斯... 提出了一种基于瑞利-索末菲衍射理论的设计方法,用于近场大衍射角衍射光学元件的设计.研究在大衍射角条件下,衍射光学元件面和输出面采样点之间应满足的空间位置关系.采用无远场和傍轴近似的正、逆向衍射计算方法对传统盖师贝格-撒克斯通算法进行改进,得到近场大衍射角衍射光学元件的设计方法.以"田"字形目标光强为例,将传统设计方法、现有大衍射角衍射光学元件设计方法和本文提出的设计方法进行对比,结果表明:在近场区域,本文方法可以准确重构出大衍射角衍射光学元件的目标光场,其他两种方法则会导致重构光场产生明显的畸变或者模糊化. 展开更多

关键词 光学设计 衍射光学 衍射光学元件 瑞丽-索末菲积分 计算全息 相位恢复 迭代算法

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基于瑞利-索墨菲积分的大角度激光分束器设计 被引量：3

4

作者 王广逸 庞辉 +5 位作者 王佳舟 张满 刘鑫 史立芳 吴向东 邓启凌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期45-52,共8页

针对目前激光分束器只能产生小发散角的问题,基于严格的非傍轴近似的衍射积分公式,提出了一种大发散角分束器的设计方法.先对目标光场分布进行坐标和光强修整,再利用改进的GerchbergSaxton迭代算法得到所需分束器的相位分布.分别采用本... 针对目前激光分束器只能产生小发散角的问题,基于严格的非傍轴近似的衍射积分公式,提出了一种大发散角分束器的设计方法.先对目标光场分布进行坐标和光强修整,再利用改进的GerchbergSaxton迭代算法得到所需分束器的相位分布.分别采用本文设计方法和原有方法设计了发散全角为40°×40°的5×5分束器,仿真和实验结果表明:原有方法设计得到的5×5子光束存在着显著的枕形畸变,并且光强分布不均匀.而本文方法设计得到的子光束呈均匀等间隔排列,并且强度分布更为均匀. 展开更多

关键词 瑞利-索墨菲积分 大角度激光分束 衍射光学元件 衍射光学 光栅

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高斯光束通过透镜-微小圆形光阑系统的衍射 被引量：1

5

作者 韩运侠 冯建武 赵志国 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2009年第6期683-686,共4页

基于矢量瑞利-索末菲衍射理论,推导出了高斯光束通过微小圆形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及纵向的光强分布进行了有关数值计算.研究结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且高斯... 基于矢量瑞利-索末菲衍射理论,推导出了高斯光束通过微小圆形透镜-光阑系统的非傍轴及傍轴传输的近场和远场解析表达式.根据所得到的解析结果,对横向及纵向的光强分布进行了有关数值计算.研究结果显示:当光阑尺寸远大于激光波长且高斯宽度较大时,傍轴理论有效;光阑孔径与激光波长可比拟时,必须要考虑激光传输的非傍轴效应. 展开更多

关键词 矢量瑞利-索末菲衍射 非傍轴理论 傍轴理论 微光阑-透镜系统

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平面波导基模的衍射特性 被引量：3

6

作者 郭福源 林斌 陈钰清 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期323-326,共4页

在平面坐标系中简化电磁波的瑞利 -索末菲标量衍射积分公式 ,推导出折射率对称阶跃分布的介质平面波导的基模衍射场分布的计算公式 ,给出由sinc函数形式描述的端口衍射场空间频谱和光强分布。首次提出介质平面波导衍射场存在中央亮条纹... 在平面坐标系中简化电磁波的瑞利 -索末菲标量衍射积分公式 ,推导出折射率对称阶跃分布的介质平面波导的基模衍射场分布的计算公式 ,给出由sinc函数形式描述的端口衍射场空间频谱和光强分布。首次提出介质平面波导衍射场存在中央亮条纹的概念 ,中央亮条纹的功率大于波导总功率的 99.4 9% ,中央亮条纹的最大空间频率介于π和 1.5π ,它可用于计算中央亮条纹的角半径。 展开更多

关键词 介质平面波导 瑞利-索末菲 衍射 空间频谱 中央亮条纹 标量衍射积分公式

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数字离轴无透镜傅里叶变换全息重建方法研究 被引量：9

7

作者 王华英 王大勇 +1 位作者 谢建军 陶世荃 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期288-290,294,共4页

为了提高再现像质量,对数字全息常见算法进行了比较研究。根据全息理论和线性系统理论,研究了利用菲涅耳近似法和基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法数值重建离轴无透镜傅里叶变换全息的方法,并做了计算机模拟。结果表明,在记录距离很短... 为了提高再现像质量,对数字全息常见算法进行了比较研究。根据全息理论和线性系统理论,研究了利用菲涅耳近似法和基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法数值重建离轴无透镜傅里叶变换全息的方法,并做了计算机模拟。结果表明,在记录距离很短的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换在不同的记录距离性质不同,由瑞利-索末菲衍射积分利用卷积方法得到的再现像质不理想;对于离轴无透镜傅里叶变换全息显微来说,菲涅耳近似重建方法优于卷积方法。 展开更多

关键词 全息 无透镜傅里叶变换全息 重建方法 菲涅耳近似 瑞利-索末菲衍射积分 卷积法

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超短脉冲高斯光束在线性色散介质中的远场特性 被引量：11

8

作者 郑振 吕百达 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1404-1407,共4页

基于瑞利索末菲衍射积分公式,在未作近轴近似的条件下,推导出等束宽超短脉冲高斯光束通过线性色散介质的远场公式,并用于研究其远场特性,所得公式可用于大衍射角情况.结果表明,等束宽脉冲高斯光束的频谱上存在一临界角,小于临界角时,出... 基于瑞利索末菲衍射积分公式,在未作近轴近似的条件下,推导出等束宽超短脉冲高斯光束通过线性色散介质的远场公式,并用于研究其远场特性,所得公式可用于大衍射角情况.结果表明,等束宽脉冲高斯光束的频谱上存在一临界角,小于临界角时,出现蓝移;大于临界角时,出现红移,红移量随着衍射角的增大而增大.而脉冲波形将经历时间移动,移动量随衍射角的增大而增大;远场高斯脉冲波形将不再保持不变.此外,群速度色散将引起啁啾,啁啾量随衍射角的增大而减小. 展开更多

关键词 超短脉冲技术 脉冲高斯光束 远场特性 线性色散介质 瑞利-索末菲衍射积分

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矢量非傍轴厄米余弦高斯光束 被引量：1

9

作者 唐斌 蒋美萍 +1 位作者 江兴方 金铱 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期528-533,共6页

引入了矢量非傍轴厄米余弦高斯(HCosG)光束的概念,从矢量瑞利-索末菲衍射积分公式出发,得出了矢量非傍轴HCosG光束在自由空间的解析传输公式,并将非傍轴HCosG光束在自由空间衍射时轴上、近场、远场以及在傍轴条件下的传输作为特例给出... 引入了矢量非傍轴厄米余弦高斯(HCosG)光束的概念,从矢量瑞利-索末菲衍射积分公式出发,得出了矢量非傍轴HCosG光束在自由空间的解析传输公式,并将非傍轴HCosG光束在自由空间衍射时轴上、近场、远场以及在傍轴条件下的传输作为特例给出。数值计算和分析表明,对于矢量非傍轴HCosG光束,参数和偏心参数均对光束的非傍轴特性有重要影响。此外,其轴上光强分布与光束的阶数及其奇偶性有关。 展开更多

关键词 物理光学 矢量非傍轴厄米余弦高斯光束 瑞利-索末菲衍射积分 参数 偏心参数

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离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性 被引量：1

10

作者 倪波 郭利娜 +1 位作者 吴泳波 唐志列 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第3期75-81,共7页

基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性,推导了离轴径向偏振高斯光束在自由空间中非傍轴传输的解析表达式,并与傍轴的情况进行了对比.研究表明:f参数、离轴系数和传输距离对径向偏振高斯光束的非傍... 基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性,推导了离轴径向偏振高斯光束在自由空间中非傍轴传输的解析表达式,并与傍轴的情况进行了对比.研究表明:f参数、离轴系数和传输距离对径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性有着重要的影响,而且,传输距离较远,离轴径向偏振光束的光斑向光轴靠拢,表现出较强的离轴修复能力.这些结论在多束离轴激光束进行光束合成和光束整形的研究中具有重要意义. 展开更多

关键词 离轴径向偏振光束 离轴量 f参数 矢量瑞利-索末菲衍射积分 非傍轴传输特性

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底发射VCSEL片上点阵结构光投影装置设计

11

作者 阮仁杰 曹银花 +3 位作者 王晓帆 马艳红 王智勇 兰天 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期261-269,共9页

为解决现有点阵结构光投影装置中准直透镜会导致较强的零级衍射而造成投影点阵光强分布不均匀的问题,提出了一种基于底发射垂直腔面发射激光器的片上点阵光投影装置结构,并给出了衍射光学元件设计思路。首先对目标光场进行光强调整和坐... 为解决现有点阵结构光投影装置中准直透镜会导致较强的零级衍射而造成投影点阵光强分布不均匀的问题,提出了一种基于底发射垂直腔面发射激光器的片上点阵光投影装置结构,并给出了衍射光学元件设计思路。首先对目标光场进行光强调整和坐标变换,在无准直透镜情况下利用基于瑞利-索末菲衍射积分的Gerchberg-Saxton改进算法获得片上衍射光学元件的相位分布,并最终对该点阵投影装置的投影效果进行评估。结果表明:在衍射光学元件设计过程中采用高斯光束作为光源时,该结构能更好地抑制零级衍射,获得光强分布更加均匀的投影点阵。此外,该结构不仅可省去透镜的安装,减小投影装置尺寸,还可通过流片工艺实现光源和衍射光学元件一体化集成。 展开更多

关键词 衍射光学 片上结构光 瑞利-索末菲衍射积分 衍射光学元件 Gerchberg-Saxton算法 底发射VCSEL

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大功率半导体激光器的远场分布特性 被引量：3

12

作者 商继敏 曾晓东 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1088-1091,共4页

对于以TM模工作的大功率半导体激光器,利用矢量瑞利衍射积分公式,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,并与标量非傍轴理论进行了比较.结论表明,大功率半导体激光... 对于以TM模工作的大功率半导体激光器,利用矢量瑞利衍射积分公式,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,并与标量非傍轴理论进行了比较.结论表明,大功率半导体激光器的矢量光场和标量光场的光强分布和远场发散角都有一定差异,光强误差随光波的传输距离的增加而减小,随着垂直于结平面方向坐标的增大,误差也增大;发散角误差与波导结构参数有关. 展开更多

关键词 大功率半导体激光器 瑞利-索末菲衍射 远场光强分布 发散角

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3kW射频板条CO_2激光器抛物面非稳波导腔研究 被引量：2

13

作者 严拓 郭海平 +3 位作者 王振 王炜 唐霞辉 王度 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期796-800,共5页

为了提高传统球面镜腔3k W射频板条CO_2激光器光束质量,设计了新型抛物面镜负支非稳-波导混合腔;结合标量光束的瑞利-索末菲衍射理论与特征向量法,研究了大菲涅耳数下镜面类型对非稳波导混合腔光场传输特性的影响;利用矩形波导理论、1... 为了提高传统球面镜腔3k W射频板条CO_2激光器光束质量,设计了新型抛物面镜负支非稳-波导混合腔;结合标量光束的瑞利-索末菲衍射理论与特征向量法,研究了大菲涅耳数下镜面类型对非稳波导混合腔光场传输特性的影响;利用矩形波导理论、1维近似分析得出了波导传输损耗及偏振情况。结果表明,将非稳方向输出镜和尾镜改为与光轴交点处曲率半径为R_1=951.32mm和R_2=1088.68mm的抛物镜面,能够避免尾镜漏光,可有效改善模式鉴别特性;常用波导电极镀膜材料中,镀铝电极内波导方向传输损耗最小,传输光场为x偏振的EH1模。采用电极镀铝的抛物面非稳波导腔能够降低损耗、提升光束质量。 展开更多

关键词 激光器 射频板条CO2激光器 非稳波导混合腔 抛物面镜 瑞利-索末菲衍射 大菲涅耳数

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