1 北京空间机电研究所，北京 100094；先进光学遥感技术北京重点实验室，北京 100094
2 哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150001
3 流体物理研究所，四川 绵阳 621000
建立了对运动物体在大气层内运动引发的大气扰流进行可视化光学监测的方法，包括大气扰流光传输方法、大气扰流光偏折监测方法，以及高精度扰动检出方法三个部分。首先，在分析大气扰流引发光线偏折机理的基础上，研究了大气扰流区光线折射率、折射率梯度和光线偏折传输的计算方法；其次，基于背景纹影成像原理的监测系统各参数对监测效能影响的分析方法；最后，利用“整像素搜索+亚像素定位”的高精度扰动检出方法，分别建立了这三种方法的数学模型并开展了仿真分析。结果表明：该方法为可视化监测航天飞行器返回大气层着陆减速、降落伞动力展开、客机超音速飞行等过程中与大气的相互作用，提供了一种重要的方法与途径，监测结果可为优化气动外形提供数据支撑。
光线偏折 变折射率 大气扰流 光学监测 light deflection variable refractive index atmospheric disturbance optical monitoring 红外与激光工程
2020, 49(8): 20190535
西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
为提高变折射率平面微透镜阵列的填充率, 利用光刻工艺和离子交换技术制备了填充率近达100%的方形孔径平面微透镜阵列, 并对其透镜元及相邻透元间间隙构成的角落区域的成像进行了理论和实验研究.根据变折射率介质光线追迹法, 利用MATLAB软件模拟, 发现在透镜元区域和角落区域成像特性相反.成像系统测试表明: 由于透镜元区域和角落区域的折射率分布变化规律不同, 透镜元与角落区域对物体分别成倒立实像和正立虚像；透镜阵列可实现聚焦和散焦功能；角落区域得到充分的离子交换使得间隙足够小, 形成了从该区域中心向外逐渐增大的新型梯度折射率模型.
变折射率光学 散焦特性 光线轨迹 平面微透镜阵列 填充率 方形孔径 Gradient refractive index optics Defocusing Ray track Planar microlens array Fill factor Square aperture
泉州师范学院物理与信息工程学院, 福建 泉州 362000
提出一种可产生大焦深无衍射线结构光的新型光学元件变折射率组合三角棱镜，由正、负等腰三角棱镜胶合在一起设计而成，其变换光束特性与单个正等腰三角棱镜相同，等效折射率由正、负等腰三角棱镜折射率之差决定，因此可通过两个折射率接近的正、负等腰三角棱镜组合得到一个更加接近1的等效折射率，以获得更大焦深的无衍射线结构光，解决了单个正等腰三角棱镜小角度加工困难的技术问题。采用几何光学理论分析了产生无衍射线结构光的原理，计算了无衍射线结构光的相关参数。由衍射积分理论分析和模拟了新型光学元件后的光强分布特性。研究表明，平面波正面入射新型光学元件可以产生具有大焦深的无衍射线结构光。
几何光学 无衍射线结构光 衍射积分 变折射率组合三角棱镜
泉州师范学院物理与信息工程学院, 福建 泉州 362000
提出一种可产生中心光斑较强的无衍射线结构光的新型光学元件——变折射率三角棱镜。变折射率三角棱镜的折射率分布呈阶跃式变化，可以用于解决折射率均匀三角棱镜产生的无衍射线结构光能量均匀分布、中心光斑能量利用率较低的问题。采用几何光学理论分析了产生中心光斑较强的无衍射线结构光的原理，计算了中心光斑较强的无衍射线结构光的相关参数。由衍射积分理论分析和模拟了新型光学元件后的光强分布特性。研究表明，平面波正面入射新型光学元件可以产生中心光斑较强的无衍射线结构光。
光学器件 线结构光 变折射率 三角棱镜 无衍射光 衍射积分 几何光学 激光与光电子学进展
2012, 49(4): 042301
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院研究生院，北京 100049
利用等效折射率概念分析了SiO2单层膜反常色散出现的原因，并在1.1 m镀膜机上证明了理论分析的合理性.结果表明，理论分析与实验结果一致，沿薄膜厚度方向折射率的对称周期变化使薄膜的等效折射率变化在可见光波段与致密膜层的变化不一致，表现出反常色散的现象.膜厚方向折射率变化周期越大，等效折射率随波长增加的趋势就越大，薄膜表现出的反常色散特性越明显.沿膜厚方向折射率变化幅度的对色散特性影响次之.
光学薄膜 反常色散 等效折射率 变折射率 Optical thin film Anomalous dispersion Equivalent refractive index Varying refractive index
光线方程仅在系统折射率为轴对称分布及近轴近似条件下可求得解析解,而对非近轴光线,尤其是变折射率系统,只能用计算机进行光线追迹,求数值解.常用之法是Taylor级数展开法,可达到一定精度,但计算量相当大.变形光线方程后,对定义的新变量直接应用一种标准的数学积分技术--Runge-Kutta方法,可达同样精度要求,而计算量大为减小.此法的另一好处是在于计算过程中简化了各光学平面两侧折射率的计算.在介绍Runge-Kutta方法的同时,给出算例以与Taylor级数展开法比较.
变折射率光学 光线追迹 Runge-Kutta方法 Taylor方法
电子科技大学,宽带光纤传输与通信网技术重点实验室,成都,610054
根据变折射率介质对光束自动聚焦特点,并利用光线微分方程,设计了阵列变折射率介质棒准直阵列半导体激光束,计算机仿真表明,该准直系统能达到较为理想的准直效果,其准直结果可达3mrad～4mrad.
阵列半导体激光器 变折射率 介质棒 准直
上海交通大学区域光纤通信网与新型光纤通信系统国家重点实验室,上海 200030
介绍了使用双光束干涉法测量变折射率光纤设备的原理及实验结果。并对此方法进行了误差分析,对实际的设备制造提出了精度要求。
变折射率光纤 折射率 干涉法
哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所,哈尔滨,150001
运用傅里叶光学方法,分析并推导了自聚焦透镜的三维相干成像公式.研究表明,虽然自聚焦透镜中介质折射率是径向渐变折射率分布,不同于薄透镜中的均匀分布,但是由于它的三维相干成像性质却类似于薄透镜,从而使自聚焦透镜可以在成像和光学信息处理系统中有效地代替薄透镜,实现光学系统的微型化.
自聚焦透镜 三维相干传递函数 梯度折射率 傅里叶光学 变折射率光学
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710068
本文介绍了制作球形自聚焦平面微透镜阵列的两阶段电场辅助离子交换新工艺,对这种工艺的理论模型作了分析,给出了样品的参数和一组反映样品性能的照片.
变折射率光学 微小光学 自聚焦平面微透镜阵列
