1 合肥工业大学 机械工程学院
2 安徽省数字化设计与制造重点实验室, 合肥 230009
设计了一维双层余弦共形光栅结构的单晶硅薄膜太阳能电池.利用时域有限差分法模拟计算了双层余弦共形光栅结构和对照组结构的吸收光谱; 利用归一化光吸收密度的概念, 定量分析了300～700 nm和700～1 100 nm两个波段的光吸收效率.结果表明双层共形光栅结构具有更好的全波段吸收效率, 且在长波段余弦光栅比矩形光栅具有更好的光捕获和吸收作用.利用光吸收增强谱和电磁场强度分布图, 分析了余弦光栅在长波段的吸收增强机理.通过计算短路电流密度, 发现双层余弦共形光栅结构比平板结构太阳能电池的短路电流密度提高了79.5%, 余弦光栅结构比矩形光栅结构的短路电流密度提高了8.5%.
光电子学 光吸收 时域有限差分法 余弦光栅 硅薄膜太阳能电池 短路电流密度 Optoelectronics Light absorption Finite difference time domain method Cosine grating Silicon thin film solar cell Short-circuit current density
为了研究正交余弦光栅的衍射场, 采用波前相因子判断法并考虑到光栅孔径的影响, 对正交余弦光栅的衍射进行了理论分析, 得到了正交余弦光栅衍射场所含基元成分, 导出了像面波前函数、像面振幅分布函数和光强分布函数, 并得出主焦斑的半角宽度。结果表明, 该研究可为光栅用于光学信息处理技术提供理论依据。
衍射与光栅 波动光学 正交余弦光栅 波前相因子 衍射场 diffraction and gratings wave optics orthogonal cosine-grating wave-front phase factor diffraction field
为了研究组合型余弦光栅的衍射场，采用波前相因子判断法并考虑到光栅孔径的影响，得到了组合型余弦光栅的衍射场所含基元成分，导出像面上的衍射场振幅分布公式，并数值模拟了像面上衍射场振幅分布和光强分布，最后得出各焦斑的半角宽度。结果表明，该研究可为余弦光栅用于滤波和光学信息处理技术提供一个理论基础。
衍射与光栅 组合型余弦光栅 波前相因子判断法 衍射场 diffraction and gratings combination cosine-grating wavefront phase-factor diffraction fields
频谱搬移法是一种能使截止频率以外的目标频谱通过成像系统的高分辨率成像技术,其效果明显但实现比较困难。为验证其原理上的可行性以及为实际应用提供参考,提出了实现这种方法的一种实验方案。该方案将干涉余弦条纹场记录在干板上,形成余弦光栅,利用CCD摄像机透过此余弦光栅直接对目标物体成像。余弦光栅代替照射目标的干涉条纹场,实现对目标物体的频谱搬移;利用步进电机带动光栅的移动实现条纹场的扫描;一个用软件实现的1维低通滤波器与CCD摄像机组合成为光学成像系统。实验结果对比表明,该方法是可行的,并且能大幅度提高成像系统的分辨率。
频谱搬移 截止频率 余弦光栅 低通滤波 spectrum shifting cutoff frequency cosine grating low-pass filter
华中科技大学光电子工程系, 湖北 武汉 430074
研究了基于莫尔条纹的三维轮廓测量技术的光学成像原理。以余弦光栅作为投影光栅和参考光栅，对投影型莫尔法从物理光学的角度进行了理论分析。采用菲涅耳衍射公式和傅里叶变换得出了输出面上的光场的理想计算公式。在计算机上采用描点法模拟出变形光栅的光强分布，该光强分布为余弦函数，与实验图片的结果一致，还得出了最终变形光栅像的光强分布。与从几何光学的角度分析结果相比，物理意义更明确。利用上述结果推导出了莫尔条纹的光强分布函数，同时也推出了高度和相位的关系。该结果为基于莫尔条纹的三维轮廓测量技术提供了理论基础。
信息光学 莫尔条纹 三维形貌测量 傅里叶变换 余弦光栅 成像投影
