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Abstract
Key Laboratory of Optical Information Detecting and Display Technology, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
On the basis of the stationary phase principle, we construct a family of shaping nondiffracting structured caustic beams with the desired morphology. First, the analytical formula of a nondiffracting astroid caustic is derived theoretically using the stationary phase method. Then, several types of typical desired caustics with different shapes are numerically simulated using the obtained formulas. Hence, the key optical structure and propagation characteristics of nondiffracting caustic beams are investigated. Finally, a designed phase plate and an axicon are used to generate the target light field. The experimental results confirm the theoretical prediction. Compared with the classical method, the introduced method for generating nondiffracting caustic beams is high in light-energy utilization; hence, it is expected to be applied conveniently to scientific experiments.
nondiffracting structured caustic beams phase plate stationary phase method axicon Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 102601
1 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室，浙江 金华 321004
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
基于稳相法原理，构建一种新型无衍射地毯光束。首先，运用稳相法研究径向光栅经过轴锥镜后的菲涅耳衍射，在稳相近似条件下，从理论上获得了一种具有无衍射传输特性的地毯光束。然后，采用振幅型空间光调制器加载不同参数的径向光栅，并在空间光调制器后安装相位调制元件（轴锥镜），经过菲涅耳衍射后，可以在轴锥镜后的一定传输距离内得到一种新的无衍射地毯光束。最终发现，实验结果与理论模拟结果吻合得很好。
衍射 无衍射地毯光束 稳相法 径向光栅 轴锥镜 光学学报
2022, 42(16): 1605001
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院, 浙江 金华 321004
2 浙江省光场调控技术重点实验室, 浙江 杭州 310018
采用谱相位调制的方法,在理论上提出可调谐非傍轴自加速光束的产生方法,并通过实验对该理论进行验证。利用驻相近似和光学焦散线原理建立了谱相位与光束传输轨迹之间的数学模型。理论模拟和实验结果表明所提方法突破了传统傍轴近似的限制,产生了非傍轴自加速光束。这类轨迹灵活可控的自加速光束在光学微粒操纵、微粒运输和引导、超分辨成像等领域具有潜在的应用价值。
物理光学 光场调控 自加速光束 光学焦散线 驻相近似 相位调制 光学学报
2019, 39(10): 1026001
1 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
3 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
基于锥镜的相位调制作用和胶片的振幅调制功能,提出了一种能精确高效产生无衍射马蒂厄光束的方案。利用稳相技术,证明了该方案产生马蒂厄光束的理论机制。利用胶片输出仪制作了具有角向马蒂厄函数分布的振幅调制胶片,在实验上精准地产生了一簇马蒂厄光束。理论和实验结果表明,基于锥镜和振幅调制产生马蒂厄光束的方法简单、高效、灵活。
物理光学 马蒂厄光束 稳相技术 振幅调制 锥镜
为全面了解SAR成像特性, 研究了运动目标对SAR成像的影响。首先分析了匀加速运动和匀速转动两种典型运动形式的目标对方位成像的影响, 并给出了运动目标方位向成像特性的表达式, 然后通过解线频调得到了因多普勒频移而产生的距离向走动量表达式。理论分析和仿真表明：运动目标对SAR方位成像影响较大, 对距离成像影响很小。研究结果有助于深刻理解运动目标的SAR成像特性。
合成孔径雷达 运动目标 量化分析 驻定相位定理 Synthetic Aperture Radar (SAR) moving target quantized analysis stationary phase principle
1 首都师范大学 a.北京市太赫兹波谱与成像重点实验室
2 b.太赫兹光电子学教育部重点实验室
3 c.物理系, 北京 100048
本文通过 K. Artmann的稳定位相理论对古斯汉欣(Goos-H.nchen, GH)位移进行了定性解释和定量分析; 总结了国内外相关研究工作, 介绍了 GH位移在金属界面、介质光栅结构、多层金属包络结构、光子晶体材料、手性材料等界面理论研究和实验测量结果; 综述了 GH位移在不同波段特别是太赫兹波段的研究成果; GH位移的测量方法有直接测量和干涉测量 2种, 本文对此做了总结和解释; 最后, 以温度传感和浓度传感方面的研究结果为例介绍了 GH位移的应用。
古斯汉欣位移 稳定相位法 反射界面 太赫兹波 传感应用 Goos-H.nchen shift stationary phase method reflecting interface terahertz wave sensing applications 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(6): 853
国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙 410073
对比传统的基于球面波分解的近程目标太赫兹全息成像算法，以驻定相位法为理论基础对成像算法进行推导，得到了相同的成像补偿公式。采取图像熵的判决准则分析阵元误差对成像结果的影响，为成像系统阵元位置精确度的设计提供理论依据。针对三维目标距离过近出现非补偿距离平面成像结果散焦的现象，对传统成像算法的缺陷进行分析，提出了基于循环补偿与投影合成相结合的近程目标太赫兹三维全息成像方法。 220 GHz条件下的 Matlab仿真结果验证了所提方法的有效性，实现了三维目标的聚焦成像。
太赫兹 全息 驻定相位法 三维成像 图像熵 Terahertz holographic stationary phase method three -dimensional imaging image entropy 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(4): 513
华侨大学 信息科学与工程学院，福建省光传输与变换重点实验室，福建 厦门 361021
基于MathieuHankel波理论分析了Mathieu光束经轴棱锥后的聚焦特性，并利用菲涅尔衍射积分理论及稳相法, 推导出Mathieu光束经轴棱锥后的准确解析表达式.数值模拟了无衍射Mathieu光束经轴棱锥线性聚焦后的光场在不同传播距离处的截面光强分布及轴上光强分布.理论分析及数值模拟均表明无衍射Mathieu光束经轴棱锥聚焦后会产生周期性Mathieu光束.研究结果对扩展Mathieu光束的应用范围提供了理论依据.
物理光学 周期Mathieu光束 稳相法 衍射理论 轴棱锥 Mathieu Hankel波理论 Physical optics Periodic Mathieu beam Method of stationary phase Diffraction theory Axicon Mathieu Hankel wave's theory
1 正弦高斯涡旋光束的远场传输特性
2 宜宾学院 计算物理重点实验室，四川 宜宾 644000
根据角谱法和稳相法，推导了正弦高斯涡旋光束TE波和TM波在远场传输和能流密度的解析表达式，研究了正弦高斯涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布.结果表明:正弦高斯涡旋光束的远场特性与高斯光束的束腰宽度、涡旋离轴量、坐标位置以及与正弦项相关的参量有关.在一定条件下，远场中会出现相位奇点和能流密度黑核；当控制参量改变时，相位奇点和黑核的位置会发生移动，但原点处不受影响.相位奇点和能流密度的对称性主要受涡旋离轴量影响，当涡旋离轴量为0时，相位奇点和能流密度分布关于原点对称；当涡旋离轴量改变时，相位奇点和能流密度分布呈现出非对称性.
激光光学 奇点光学 正弦高斯涡旋光束 角谱法 稳相法 相位奇点 能流密度分布 Laser optics Singular optics SinGaussian vortex beam Angular spectrum Stationary phase Phase singularity Energy flux distribution
1 湖北工业大学 机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 湖北省现代制造质量工程重点实验室, 湖北 武汉 430068
为了使大景深光学镜头在工业视觉检测中的测量结果更准确, 必须对中间图像进行复原, 点扩散函数是图像复原的关键。根据轴锥镜最大无衍射距离公式设计了无衍射成像系统, 以标量衍射理论为基础, 在频域范围内利用稳定相法推导出系统的点扩散函数公式。利用准单色光理论, 分析非相干光照明下的点扩散函数与锥镜夹角和离焦量的关系。仿真和实验结果表明: 轴锥镜夹角越大, 点扩散函数中心光强越强, 衍射条纹越密; 离焦像差对点扩散函数的影响与之相反。
无衍射成像 点扩散函数 稳定相法 轴锥镜 non-diffracting image point spread function stationary phase method axicon
