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
1 中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学院，浙江 杭州 310024
星间超远距离传输仿真在精密激光测距任务中发挥着重要的作用。激光在星间的传输距离可达几百至百万公里量级，由于探测过程中的波前像差和衍射效应，无法直接采用经典高斯光束追迹的方法对其进行仿真。本文应用模式分解法对星间超远距离衍射传输进行仿真，通过与解析解和夫琅禾费衍射积分计算结果的对比分析以验证仿真精度，分析分解阶数、初始高斯光束腰半径与圆孔半径之比等参数对仿真精度的影响，从而为空间精密激光测距任务仿真提供一种兼顾计算精度和效率的数值模拟方法。
衍射与光栅 空间精密激光测距 衍射传输 模式分解法 超远距离 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2105002
1 北京工业大学应用数理学院, 北京 100124
2 北京工业大学实验学院, 北京 101101
3 北京大学医学部, 北京 100191
针对生物活细胞的观测，基于预放大离轴光路设计和构建了一套倒置式像面数字全息显微成像系统，该系统的全息图记录平面与物体的像面重合，无需光学衍射传播步骤，简化了再现过程。对于引入到相位像中的畸变，采用简单快速的曲面拟合法予以校正；并利用分辨率板对系统实际分辨率进行测定，该系统可以分辨的最小细节信息为0.87 μm。以老鼠的大脑海马区神经元活细胞为成像物体，实现了其在自然状态下的定量相衬成像，清晰观察到了海马区神经元活细胞的胞体、树突等形态结构，获得了细胞形态的基本参数。结果表明，数字全息术可用于神经元等活体细胞的定量形态检测，为生物医学领域的细胞形貌分析提供一种无损的相衬成像手段。
全息 数字全息术 相衬成像 衍射传播 海马区神经元活细胞
中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
为了解决汇聚或发散光束衍射传输的数值仿真问题,研究了透镜成像的复振幅脉冲响应函数,提出了一种物像共轭变换方法。通过将发散或汇聚光波场中的球面波相位因子等效为一个透镜,利用透镜的脉冲响应函数和物像变换关系,将含球面波相位因子光束衍射传输数值模拟问题转化为不含球面波相位因子光束的衍射传输,解决了汇聚或发散光波场的衍射传输的数值仿真问题,具有简单高效,物理意义直观明显的优点。通过对一个方孔透镜组合的衍射传输问题实际例子的仿真计算,验证了该方法的实用性和有效性。
几何光学 衍射传输 发散或汇聚光束 数值仿真
