基于扩展标量衍射理论的多层衍射元件基底材料选择方法

1

作者 梁宗林 张博 +4 位作者 赵渊明 朴明旭 董奕洋 张悦玲 佟首峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期235-243,共9页

基于扩展标量衍射理论(Extended Scalar Diffraction Theory,ESDT),建立了衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)的有效微结构高度、有效周期宽度、入射角度、基底材料与衍射效率之间的理论关系模型。提出了斜入射时,利用基于E... 基于扩展标量衍射理论(Extended Scalar Diffraction Theory,ESDT),建立了衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)的有效微结构高度、有效周期宽度、入射角度、基底材料与衍射效率之间的理论关系模型。提出了斜入射时,利用基于ESDT的DOE基底材料选择方法。以工作在MWIR-LWIR双波段的多层衍射光学元件(Multilayer Diffractive Optical Element,MLDOE)为例进行分析。结果表明:积分衍射效率(Polychromatic Integral Diffraction Efficiency,PIDE)不仅与MLDOE的微结构高度相关,同时受周期宽度、入射角及基底材料等因素的影响。对于基底材料组合AMTIR1-ZNS,在所有周期宽度下均能获得最小的衍射效率差值,而对于基底材料组合GE-ZNS,在所有周期宽度下均能获得最大的衍射效率差值。对比分析MWIR-LWIR双波段下ZNSE-ZNS和AMTIR1-ZNS两组基底材料组合PIDE>90%的角度范围,当周期宽度为500μm时,ZNSE-ZNS的入射角度范围为4.5°,而AMTIR1-ZNS的入射角度范围为5.4°,然而,随着周期宽度的增加,ZNSEZNS的入射角度范围反超了AMTIR1-ZNS。该设计方法和结论可以用于指导双波段红外光学系统中MLDOE的设计。 展开更多

关键词 衍射光学元件 标量衍射理论 矢量衍射理论 扩展标量衍射理论 基底材料选择

在线阅读 下载PDF 职称材料

矢量衍射理论的级数解及其标量近似的有效性 被引量：8

2

作者 邓小玖 冯秀华 +1 位作者 刘彩霞 聂淼 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1213-1216,共4页

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似,甚至标量衍射理论都不再成立。文章在平面孔矢量衍射理论角谱表示的基础上,给出了衍射场纵向分量的级数解,指出在非傍轴区对衍射场矢量修正的必要性,分析了标量衍射理论的... 当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时,傍轴近似,甚至标量衍射理论都不再成立。文章在平面孔矢量衍射理论角谱表示的基础上,给出了衍射场纵向分量的级数解,指出在非傍轴区对衍射场矢量修正的必要性,分析了标量衍射理论的有效性。并以圆孔衍射为例进行了详细的数值计算,并就一些相关的问题进行了讨论。 展开更多

关键词 矢量衍射理论 级数解 标量衍射理论 圆孔衍射

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于矢量衍射理论的相位型光瞳滤波器设计 被引量：12

3

作者 王湘晖 林列 +2 位作者 杨勇 方志良 母国光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1378-1381,共4页

根据矢量衍射理论 ,提出了一种设计纯相位型光瞳滤波器的新方法 根据该方法所设计的滤波器主要应用于采用高数值孔径显微物镜的成像系统 对点扩散函数中的指数因子进行二次近似处理后 ,可以得到超分辨参量与滤波器参量的近似关系式 ... 根据矢量衍射理论 ,提出了一种设计纯相位型光瞳滤波器的新方法 根据该方法所设计的滤波器主要应用于采用高数值孔径显微物镜的成像系统 对点扩散函数中的指数因子进行二次近似处理后 ,可以得到超分辨参量与滤波器参量的近似关系式 以三区相位型滤波器为例 ,讨论了该近似关系式的有效性 给出一个设计实例 ,根据所要求的超分辨性能要求设计滤波器 .模拟结果表明 ,该滤波器达到了设计要求 ,最后利用共焦系统点扩散函数的乘积特性 。 展开更多

关键词 矢量衍射理论 相位型光瞳滤波器 共焦显微术

在线阅读 下载PDF 职称材料

W波段TE_(62)-TEM_(00)准光模式变换器 被引量：7

4

作者 李浩 汪海洋 +5 位作者 李天明 周翼鸿 胡标 邹焕 于秀云 李家胤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3112-3116,共5页

对准光模式变换器的基本理论和设计方法进行了讨论。以改进型等效电流理论为基础给出了Vlasov辐射器的分析方法,建立了数值模型,并进行了计算分析。继而推导了自适应相位修正Katsenelen-baum-Semenov算法,编制了相位修正反射镜自适应设... 对准光模式变换器的基本理论和设计方法进行了讨论。以改进型等效电流理论为基础给出了Vlasov辐射器的分析方法,建立了数值模型,并进行了计算分析。继而推导了自适应相位修正Katsenelen-baum-Semenov算法,编制了相位修正反射镜自适应设计分析程序。在上述理论工作的基础上,针对3mm波段TE62至TEM00准光模式变换器开展优化设计,得到了Vlasov辐射器、相位修正反射镜的相关参数,并完成了实验样品的加工和相关实验测试。结果表明:输出模式纯度大于94%,测试结果与理论计算具有良好的一致性。 展开更多

关键词 回旋管 矢量绕射理论 模式变换器 Vlasov辐射器 准光技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

平面孔的远场矢量衍射理论及其标量近似 被引量：8

5

作者 邓小玖 李国祥 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第6期999-1002,共4页

在矢量衍射理论的基础上 ,给出了偏振光、自然光照射的情况下 ,平面孔远场衍射的矢量描述 ,与标量衍射理论进行了比较 ,指出了标量衍射理论的误差及适用范围 ;对于孔径与波长相当的微小孔的大角度衍射 ,标量衍射理论存在一定的误差 ,而... 在矢量衍射理论的基础上 ,给出了偏振光、自然光照射的情况下 ,平面孔远场衍射的矢量描述 ,与标量衍射理论进行了比较 ,指出了标量衍射理论的误差及适用范围 ;对于孔径与波长相当的微小孔的大角度衍射 ,标量衍射理论存在一定的误差 ,而必须采用矢量衍射理论。 展开更多

关键词 矢量衍射理论 远场衍射 标量衍射 圆孔衍射 平面孔 标量近似

在线阅读 下载PDF 职称材料

非螺旋型相位片对高斯光束的调制效应 被引量：4

6

作者 李劲松 高秀敏 +1 位作者 王健 金永兴 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期79-80,共2页

利用矢量衍射理论分析了高斯光束通过非螺旋型相位片调制,经过透镜聚焦后的焦点区域光强分布。数值模拟结果表明:通过调节相位片的相位变化率,可以方便地调节焦点区域光强分布,因此可通过调节相位片的相位变化来控制和改变焦点区域光强... 利用矢量衍射理论分析了高斯光束通过非螺旋型相位片调制,经过透镜聚焦后的焦点区域光强分布。数值模拟结果表明:通过调节相位片的相位变化率,可以方便地调节焦点区域光强分布,因此可通过调节相位片的相位变化来控制和改变焦点区域光强分布,这种技术方法可应用于光钳系统中控制搬运微小颗粒。 展开更多

关键词 相位片 矢量衍射理论 光强分布

在线阅读 下载PDF 职称材料

二元位相型光栅分束器的改进设计方法 被引量：2

7

作者 鲁建业 马玉刚 +3 位作者 申作春 董蕴华 高惠德 马祖光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第6期572-575,共4页

为改进传统分束光栅的设计中不考虑光栅的实际周期长度、光栅深度、基底厚度等因素对各透射级次光波振幅的影响,设计结果与实际制作光栅的分束效果相比差距较大的不足之处,基于矢量衍射理论,提出了光栅分束器的改进设计方法。改进前后... 为改进传统分束光栅的设计中不考虑光栅的实际周期长度、光栅深度、基底厚度等因素对各透射级次光波振幅的影响,设计结果与实际制作光栅的分束效果相比差距较大的不足之处,基于矢量衍射理论,提出了光栅分束器的改进设计方法。改进前后的主要不同之处在于计算透过率函数时是否考虑光栅实际参数对入射光的影响。由于比传统方法的设计基础更严格,因而从与实验结果的对比情况看,改进方法提高了设计结果与实际情况的符合程度。 展开更多

关键词 二元位相型光栅分束器 改进设计 矢量衍射理论 透过率函数 二元光学技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

可见光下3维针孔的衍射波面分析 被引量：4

8

作者 王瑞林 邢廷文 谢伟民 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期382-385,共4页

针孔是相移点衍射干涉仪中的关键元件。为了探究针孔的尺寸、制造针孔的材料以及材料的厚度对衍射波面质量的影响,确定点衍射干涉仪的测量精度,采用时域有限差分法分析获得了近场数据,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论将近场数据外推得到... 针孔是相移点衍射干涉仪中的关键元件。为了探究针孔的尺寸、制造针孔的材料以及材料的厚度对衍射波面质量的影响,确定点衍射干涉仪的测量精度,采用时域有限差分法分析获得了近场数据,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论将近场数据外推得到远场数据,通过远场处理数据分别对TM和TE偏振光入射针孔时,针孔的大小、材料以及材料厚度对衍射波波面质量的影响进行了理论分析和仿真模拟,得到了相应变化曲线图。结果表明,若要获得理想的球面波,材料厚度不能低于300nm,适当的孔径尺寸可以降低衍射波面误差;当孔径为300nm左右时,波面的均方根误差可达到λ/1000(λ=632.8nm)。这一结果对相移点衍射干涉仪的设计和应用是有帮助的。 展开更多

关键词 物理光学 衍射波面 时域有限差分法 矢量衍射理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

光盘信息符形貌对读出信号影响的研究 被引量：3

9

作者 王玉英 熊剑平 贾惠波 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期197-199,共3页

简要分析了在DVD光盘研究中使用矢量衍射理论的必要性 ,并从光盘信息符横向尺寸、坑深、坡角三个方面综述了利用该理论分析的DVD光盘表面形貌对读出信号的影响 ,从而提出了一些在光盘生产中所需要注意的问题。希望这些论述能对更高密度... 简要分析了在DVD光盘研究中使用矢量衍射理论的必要性 ,并从光盘信息符横向尺寸、坑深、坡角三个方面综述了利用该理论分析的DVD光盘表面形貌对读出信号的影响 ,从而提出了一些在光盘生产中所需要注意的问题。希望这些论述能对更高密度光盘的研究及工艺的提高起到一些作用。 展开更多

关键词 光盘信息符形貌 读出信号 矢量衍射理论 DVD

在线阅读 下载PDF 职称材料

二维周期结构基本方程及其数值算例 被引量：3

10

作者 巴音贺希格 唐玉国 齐向东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期964-968,共5页

在矢量衍射理论基础上导出了任意倾斜入射下二维周期结构的衍射方程和求解 (m ,n)级衍射波方向即衍射角和衍射方位角的公式 ,理论分析了这些表达式中包含的二维周期结构衍射级次 (m ,n)的限制条件 ,并给出了相应的数值算例 结果表明 ,... 在矢量衍射理论基础上导出了任意倾斜入射下二维周期结构的衍射方程和求解 (m ,n)级衍射波方向即衍射角和衍射方位角的公式 ,理论分析了这些表达式中包含的二维周期结构衍射级次 (m ,n)的限制条件 ,并给出了相应的数值算例 结果表明 ,矢量衍射理论在光栅基本表达式的推导方面有独特优势 . 展开更多

关键词 矢量衍射理论 二维周期结构 基本方程 数值算例

在线阅读 下载PDF 职称材料

准光模式变换器研究与设计 被引量：5

11

作者 刘建卫 赵青 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2663-2666,共4页

研究了将回旋管及其他高功率微波器件的振荡输出模式转换成准高斯波束的准光模式变换器,实现了准高斯模TEM00的横向输出。利用几何光学分析了模式在波导中的传播,进一步分析了伏拉索夫(Vlasov)辐射器的工作机理,运用矢量绕射理论计算出... 研究了将回旋管及其他高功率微波器件的振荡输出模式转换成准高斯波束的准光模式变换器,实现了准高斯模TEM00的横向输出。利用几何光学分析了模式在波导中的传播,进一步分析了伏拉索夫(Vlasov)辐射器的工作机理,运用矢量绕射理论计算出辐射场;通过编程设计了将94GHz、模式为TE62的毫米波转化为准高斯波束的准光模式变换器。结果表明:通过设计Vlasov辐射器和两级反射镜,可以在窗口处得到准高斯波束,整个系统的功率效率达到87.5%。 展开更多

关键词 回旋管 矢量绕射理论 伏拉索夫辐射器 准光模式变换器

在线阅读 下载PDF 职称材料

二元光栅衍射特性的矢量理论分析 被引量：9

12

作者 樊叔维 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1999年第5期30-36,共7页

根据麦克斯韦基本方程组，推导了描述二元光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法，给出了ＴＥ、ＴＭ 两种偏振模式入射下的耦合波方程。应用该方法对二元位相光栅的衍射特性进行了分析，验证了该方法的收敛性及准确性。... 根据麦克斯韦基本方程组，推导了描述二元光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法，给出了ＴＥ、ＴＭ 两种偏振模式入射下的耦合波方程。应用该方法对二元位相光栅的衍射特性进行了分析，验证了该方法的收敛性及准确性。讨论了光栅周期、光栅深度、入射波入射角度等参数对光栅衍射特性的影响。 展开更多

关键词 二元光学 矢量理论 位相光栅 衍射特性分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

光谱仪谱线和谱带弯曲现象的精确表述方式 被引量：5

13

作者 巴音贺希格 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1524-1529,共6页

在矢量衍射理论基础上给出了任意倾斜入射下的光栅方程一般形式以及衍射极角和衍射方位角的完整解析表达式,由此首次导出了平面光栅光谱仪谱线和谱带弯曲量的精确计算公式和对应于衍射极角和衍射方位角的两类角色散公式,比较了谱线弯曲... 在矢量衍射理论基础上给出了任意倾斜入射下的光栅方程一般形式以及衍射极角和衍射方位角的完整解析表达式,由此首次导出了平面光栅光谱仪谱线和谱带弯曲量的精确计算公式和对应于衍射极角和衍射方位角的两类角色散公式,比较了谱线弯曲精确公式和近似公式的计算结果,进而指出和弥补了近似公式的不足,并数值考察了入射狭缝高度对光谱仪色散能力的影响程度。由于在以上各式的推导过程中未作任何近似,且涉及到了导致谱线和谱带弯曲的所有可能因素,因而它要比以往所用近似公式更为全面和可靠,可作为实际光谱仪器设计、测试、装调和使用的理论依据。 展开更多

关键词 光谱仪器 谱线弯曲 谱带弯曲 两类角色散 精确表述方式 矢量衍射理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅设计

14

作者 王方 粟敬钦 +3 位作者 刘兰琴 王芳 王文义 莫磊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期988-993,共6页

根据亚波长光栅的导模共振异常特性,提出三角形槽亚波长光栅实现惯性约束聚变驱动器谐波分离的技术方案.定义了用于描述谐波分离性能优劣的谐波分离品质函数,对影响三角形槽亚波长光栅的谐波分离品质函数的光栅参量进行了详细的分析,基... 根据亚波长光栅的导模共振异常特性,提出三角形槽亚波长光栅实现惯性约束聚变驱动器谐波分离的技术方案.定义了用于描述谐波分离性能优劣的谐波分离品质函数,对影响三角形槽亚波长光栅的谐波分离品质函数的光栅参量进行了详细的分析,基于矢量衍射理论设计了能够实现谐波分离的三角形槽亚波长光栅,确定了用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅的设计思路和方法. 展开更多

关键词 衍射光学 亚波长光栅 矢量衍射理论 谐波分离

在线阅读 下载PDF 职称材料

用于谐波分离的三角形槽亚波长光栅误差分析

15

作者 王方 粟敬钦 +3 位作者 刘兰琴 王芳 王文义 莫磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期880-883,共4页

干净有效地实现3种谐波的分离,避免剩余无用的基频光和二倍频光对物理实验的影响,是目前高功率固体激光驱动器一直面临的难点,采用亚波长光栅进行谐波分离是一种全新的方法。基于能够实现高功率固体激光驱动器中3种谐波分离的三角形槽... 干净有效地实现3种谐波的分离,避免剩余无用的基频光和二倍频光对物理实验的影响,是目前高功率固体激光驱动器一直面临的难点,采用亚波长光栅进行谐波分离是一种全新的方法。基于能够实现高功率固体激光驱动器中3种谐波分离的三角形槽亚波长光栅设计参数,利用基于矢量衍射理论开发的商用软件Gsolver,分析光栅周期、入射角、占空比、刻槽深度等光栅参数对亚波长光栅谐波分离的能力,即三倍频光衍射效率的影响。结合谐波分离的基本要求,给出了亚波长光栅的加工误差要求:满足谐波分离的亚波长光栅的各项参数的误差范围均在亚微米量级,其中加工精度要求最高的是刻槽深度。为亚波长光栅应用于高功率固体激光驱动器谐波分离提供了理论支持。 展开更多

关键词 衍射光学 亚波长光栅 矢量衍射理论 谐波分离

在线阅读 下载PDF 职称材料

计算机光学元件的发展及现状

16

作者 杜诗研 李慎 江波 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期562-565,共4页

文章首先阐述了计算机光学元件的发展概况及其基本概念,然后逐一介绍了对其进行分析的3种主要方法,并对它们的应用范围、分类及其特点分别进行了比较。对计算机光学元件的研制和应用领域作了叙述,最后对其发展现状和前景作了简单介绍。

关键词 计算机光学 标量衍射理论 矢量衍射理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

带有相位拓朴数的环形相位板调控高斯光束的梯度力

17

作者 李劲松 高秀敏 张淑琴 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期225-229,共5页

用基于德拜近似条件的矢量衍射理论研究了带有相位拓朴数的环形相位板调控高斯光束的光梯度力分布,改变相位板环形区的相对半径或当相位板的相位以一定拓扑数呈现拓扑变化时,可以调节光学系统焦点区域的光梯度力分布,形成各种非常有规... 用基于德拜近似条件的矢量衍射理论研究了带有相位拓朴数的环形相位板调控高斯光束的光梯度力分布,改变相位板环形区的相对半径或当相位板的相位以一定拓扑数呈现拓扑变化时,可以调节光学系统焦点区域的光梯度力分布,形成各种非常有规则的几何形状的光陷阱,如当拓朴数分别取3,4,5,6时,可形成三角形、四边形、五边形和六边形光陷阱。此种相位板可用来构建可调的光镊系统,且通过调节相位板的各区域半径和拓扑数可以得到所希望的光陷阱。 展开更多

关键词 梯度力 相位板 高斯光束 光陷阱 矢量衍射理论 拓朴

在线阅读 下载PDF 职称材料

高数值孔径二次谐波显微术的分子取向探测

18

作者 王湘晖 林列 曾明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2129-2133,共5页

基于矢量衍射理论和格林函数法,利用坐标变换分析高数值孔径条件下二次谐波强度随胶原纤维取向的变化规律.研究结果表明,当胶原纤维垂直于z轴时,聚焦光场Ey、Ez分量的增强导致二次谐波相对强度极小值的上升;随着胶原纤维极角的改变,二... 基于矢量衍射理论和格林函数法,利用坐标变换分析高数值孔径条件下二次谐波强度随胶原纤维取向的变化规律.研究结果表明,当胶原纤维垂直于z轴时,聚焦光场Ey、Ez分量的增强导致二次谐波相对强度极小值的上升;随着胶原纤维极角的改变,二次谐波强度的整体变化趋势发生变化,同时前向和后向二次谐波之间的强度变化也出现明显差异. 展开更多

关键词 二次谐波显微术 高数值孔径 矢量衍射理论 格林函数法

在线阅读 下载PDF 职称材料

平面波经矩孔衍射的矢量理论研究 被引量：4

19

作者 任娜 李志超 杨虎 《激光杂志》 北大核心 2015年第9期26-29,共4页

从麦克斯韦方程出发,借助矢量格林定理,经适当推理导出矢量衍射理论相关的数学表达解析式并诠释其物理意义。通过研究平面波矩孔衍射,给出其衍射的矢量和标量精确解、傍轴近似及非傍轴近似解,并分析得出各种解的有效性。计算机模拟实验... 从麦克斯韦方程出发,借助矢量格林定理,经适当推理导出矢量衍射理论相关的数学表达解析式并诠释其物理意义。通过研究平面波矩孔衍射,给出其衍射的矢量和标量精确解、傍轴近似及非傍轴近似解,并分析得出各种解的有效性。计算机模拟实验表明:光波传播过程中,当光阑孔径接近波长或小于波长、或在衍射屏附近观察衍射场时,传统的标量衍射理论失效,必须采用严格的矢量衍射理论描述光场分布。在矢量衍射场的近场区内傍轴近似甚至非傍轴近似都已失效,只能通过精确解计算光场分布;非近场区内傍轴近似失效,而非傍轴近似解与精确解相吻合。 展开更多

关键词 矩孔衍射 矢量衍射理论 傍轴近似

在线阅读 下载PDF 职称材料

投影系统中DMD衍射效率的研究 被引量：2

20

作者 谷晓雁 王春艳 +2 位作者 孙昊 王志强 刘欢 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期198-203,共6页

数字微镜阵列(DMD)作为空间调制元件常用于投影光学系统,入射光为长波红外时产生的衍射效应会影响进入系统的能量分布,该文主要讨论光源入射角度对衍射效应的影响,将DMD作为闪耀光栅模型,研究其在长波红外波段产生的衍射效应。从光程差... 数字微镜阵列(DMD)作为空间调制元件常用于投影光学系统,入射光为长波红外时产生的衍射效应会影响进入系统的能量分布,该文主要讨论光源入射角度对衍射效应的影响,将DMD作为闪耀光栅模型,研究其在长波红外波段产生的衍射效应。从光程差的角度分析在主、副对角线分别处于“开态”情况下的衍射效应,发现衍射效应与入射角度有关;将DMD作为闪耀光栅模型,采用矢量衍射理论计算7.7μm~9.5μm波段下DMD处于“开态”下的衍射效率。计算结果表明:当TM偏振光以44°角照射时,1级衍射达到闪耀状态,衍射效率可达到70%。 展开更多

关键词 数字微镜阵列 矢量衍射理论 闪耀光栅 长波红外

在线阅读 下载PDF 职称材料