1 北京工业大学材料与制造学部，北京 100124
2 北京工业大学理学部，北京 100124
3 中国科学院计算光学成像技术重点实验室，北京 100094
三维显微测振仪可用于测量微结构的三维振动，其两条离轴光路用于接收包含面内振动信息的信号光，系统的机械形变会直接影响光纤的耦合效率，从而影响系统的测振精度。结合衍射传播理论和光纤耦合原理，建立了离轴光路的信号光传输耦合模型，针对信号光平面与光纤平面存在倾角的问题，利用频域坐标旋转变换法将倾斜的物面信号光场投影到平行的参考平面上，再基于菲涅耳衍射传播计算得到光纤平面的光场分布，进而结合光纤的模场分布可计算得到光纤耦合效率。研究了耦合透镜、光纤等元件的机械形变对光纤耦合效率的影响，阐明了光纤耦合效率和各个机械变形量的关系，为三维激光多普勒显微测振系统的设计和装调工作提供了理论指导。
测量 干涉测量 三维显微测振 机械形变 光纤耦合 衍射传播理论 光学学报
2023, 43(10): 1012002
湘南学院 电子信息与电气工程学院, 湖南 郴州 423000
通过数值仿真和实验研究了基于非线性偏振旋转技术的被动锁模光纤激光器中孤子的形成。结果表明, Maxwell-Bloch方程描述的光纤激光器, 由于脉冲峰值箝制效应, 激光器中可以形成稳定的孤子。当形成的孤子强度被箝制在较大值时, 频谱展宽。继续增大被箝制的强度时, 孤子的强度不再增大, 而是形成新的孤子。
光纤激光器 孤子 非线性偏振旋转 fiber laser soliton nonlinear polarization rotation
1 中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计了一种大功率、小体积、可有效降低散斑的投影用二维激光光源模块。该激光光源模块由二维激光二极管（LD）阵列和微透镜阵列两部分组成，不需要其他光学器件，可直接获得均匀的矩形照明光斑。使用Zemax软件建立了具体的模型，分别分析了LD的发散角、个数、间距以及光束经透镜后发散角等参数对光能利用率、光束形状、光斑大小、光束照明位置以及光束均匀性的影响。根据理论分析设计了一种用于液晶显示器(LCD)投影系统的二维激光光源模块。
光学设计 激光光源模块 多高斯光束 半导体激光器阵列 投影显示 中国激光
2013, 40(10): 1016001
1 湘南学院 物理与电子信息工程系, 湖南 郴州 423000
2 湖南大学 信息科学与工程学院, 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
设计了一种简单有效的基于最佳匹配层的三维有限差分光束传输法, 可以分析光束在三维广角情况下的线性与非线性传输特性。数值模拟结果证实了该算法的正确与可靠性。
有限差分光束传输法 最佳匹配层 三维 非线性 finite difference beam propagation method perfectly matched layer three dimension nonlinear
以非成像理论中光学扩展量的传递规律为依据，给出了激光二极管（LD）阵列作为光源的新型激光投影显示系统中方棒照明光路元器件尺寸及入射光束孔径角的确定方法。选用3×8红光LD阵列作为光源，0.45 inch(1 inch=25.4 mm)硅基液晶(LCOS)芯片为空间光调制器（SLM），应用光学设计软件Zemax给出了方棒照明系统的设计实例，包括LD阵列光源光束整形系统、方棒匀光系统、方棒中继系统的设计。结果显示方棒照明系统具有较高的光能利用率及较好的光斑均匀性。由此得出较高光能传递质量的新型激光投影显示系统中方棒照明系统的设计方法。
光学设计 非成像光学 激光投影显示 光学扩展量 方棒照明系统 激光与光电子学进展
2012, 49(1): 012202
1 湘南学院 物理与电子信息工程系，湖南 郴州423000
2 湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙410082
基于光子晶体光纤中脉冲演变遵循的非线性薛定谔方程，用数值方法研究了三阶色散为负的情形下，自陡效应对红移色散波的影响。结果表明：由于红移色散波产生的机理不同于蓝移色散波，自陡效应对红移色散波的影响并不显著。
自陡 色散波 光子晶体光纤 self-steepening dispersive wave photonic crystal fiber
讨论了多层衍射光学元件的光学成像性质.给出了优化设计多层衍射光学元件最大光栅厚度的方法,分析了构成多层结构的每块单层衍射元件的衍射效率对整体衍射效率的贡献作用.在0.436～0.656 μm的可见光波段,多层衍射光学元件最低衍射效率可达到98%以上,克服了单层衍射元件偏离设计波长后衍射效率显著下降的缺点,改善了宽波段衍射效率.将多层衍射光学元件应用在折、衍射混合光学系统中能够明显提高系统的成像质量,同时使得光学系统体积减小,重量减轻,并且在某些系统中可以避免使用昂贵的特殊材料,从而可以降低光学系统的成本价格.
衍射光学 多层衍射光学元件 衍射效率 光学设计 Diffractive optics Multi-layer diffractive optical elements Diffractive efficiency Optical design
叙述了多层衍射光学元件的设计原理.通过对多层衍射光学元件结构、位相延迟表达式、材料选择匹配的研究，使得优化最大光栅高度后的多层衍射光学元件能够实现大幅度提高宽光谱范围内衍射效率的作用.其衍射效率在从g谱线（435.834 3 nm）到C谱线（656.272 5 nm）的可见光范围内的任何波长上的理论衍射效率均在99％以上，带宽积分平均衍射效率为99.7％，能够满足高质量成像光学系统应用的需要，并利用该元件设计了长焦距复消色差物镜.
衍射光学 多层衍射光学元件 衍射效率 光学设计 折衍射混合光学系统 Diffractive optics Multi-layer diffractive element Diffraction efficiency Optical design Diffractive-refractive hybrid optical system
浙江工业大学 信息工程学院,浙江 杭州 310014
在全彩LED大屏幕同步显示系统中,存在图像的实时显示与通信带宽之间的矛盾。文章采用整数小波变换(IWT)算法进行图像压缩后传输,大幅减小了通信量。由于IWT算法仅含有整数加减和移位运算,避免了当前大多数图像压缩解压算法需要复杂的浮点型运算的缺陷,从而可以在显示屏控制器中实现图像的快速解压。实验表明,此算法可以得到较好的图像压缩效果,VLSI硬件设计只占用很少的系统逻辑单元,同时可达到很快的图像重构速度,能够满足同步屏图像实时显示的要求。
整数小波变换 图像压缩 LED显示屏 integer wavelet transform image compression LED display screen FPGA FPGA
1 湖南大学计算机与通信学院, 湖南 长沙 410082
2 湘南学院物理系, 湖南 郴州 423000
基于光子晶体光纤(PCF)中脉冲演变遵循的非线性演化方程，用数值方法研究了三阶色散(TOD)对孤子拉曼自频移(RIFS)的影响。结果表明,在反常色散区，正的三阶色散对孤子拉曼自频移有抑制作用，而负的三阶色散却对频移有增强作用。当输入脉冲较窄，色散波产生的距离较短时，由于频谱反弹效应，三阶色散对频移增强的作用在光纤的零色散波长处会被抑制。输入脉冲的峰值功率和形状对拉曼频移被抑制所需光纤的长度有重要的影响。在正常色散区，三阶色散对拉曼频移的影响可忽略不计。
非线性光学 拉曼自频移 三阶色散 光子晶体光纤
