1 山东理工大学 电气与电子工程学院, 山东 淄博 255049
2 天津大学 电子信息工程学院, 天津 300072
在基于线阵CCD的夫琅和费衍射颗粒粒度测量中, 采用Chin-Shifrin积分变换反演算法使得反演的粒度分布出现假峰现象.为解决此问题, 提出在该Chin-Shifrin积分变换反演算法中引入矩形窗函数, 并在分析颗粒粒径与衍射光强导数最小值之间关系的基础上, 确定矩形窗函数中心点位置及左右边界, 利用该矩形窗函数对粒度分布进行截断处理, 消除虚假峰, 提高反演颗粒粒度分布的准确性.分别对两种标准颗粒进行了测量, 并对不同算法的反演结果进行了对比.实验结果表明: 引入矩形窗函数的改进Chin-Shifrin算法, 能够有效排除粒度分布中的多假峰; 粒度分布测量相对误差小于3%, 重复性小于4%.
夫琅和费衍射 改进Chin-Shifrin反演算法 矩形窗函数 颗粒粒度分布 线阵CCD 散射角度区间 Fraunhofer diffraction Improved Chin-Shifrin inversion algorithm Rectangular window function Particle size distribution Linear CCD Scattering angle range 光子学报
2016, 45(11): 1105002
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室
2 应用电子学研究所，四川 绵阳 621999
介绍了光学相控阵光束偏转技术的基本原理，根据夫琅和费衍射与傅里叶变换理论建立了光学相控阵模型，针对光学相控阵参数对偏转效率的影响进行了仿真分析。仿真结果表明，相控阵单元数量对偏转效率的影响很小，而增大相控阵填充率，减小相控阵单元总体尺寸，减小偏转角度，则可以有效地提高光学相控阵的偏转效率。
光学相控阵 光束偏转 夫琅和费衍射 傅里叶变换 Optical Phased Array beam steering Fraunhofer diffraction Fourier transform 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(3): 478
华中光电技术研究所 武汉光电国家实验室,湖北 武汉430073
为了分析拓扑电荷数以及相干性对部分相干涡旋光束的影响,利用部分相干光的统一理论和惠更斯-菲涅耳衍射原理,推导出随机电磁涡旋光束在自由空间中传播时,尤其是部分相干涡旋光束经圆环衍射后光强的计算公式,研究了部分相干涡旋光束通过圆环后的夫琅和费衍射特性。通过理论分析与数值计算表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后的光强分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。当入射光束的拓扑电荷数越大,相干长度越长,衍射孔径越小时,衍射光束的光强分布会更加清晰,衍射效果也更加明显。
夫琅和费衍射 部分相干涡旋光束 光强 圆环衍射 Fraunhofer diffraction partial coherent vortex beam intensity circular ring diffraction
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
为分析光束振幅畸变和相位畸变对其焦斑二阶矩半径的影响，以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础，根据光斑二阶矩半径的定义，推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑二阶矩半径的一般表达式,并进一步推导了直接依赖于光束近场强度分布和相位分布的焦斑二阶矩半径和焦斑二阶矩角半径的表达式。结果表明：畸变光束的焦斑二阶矩角半径由光束近场波前相位梯度的强度加权均方根值和对数强度梯度的强度加权均方根值决定。利用焦斑二阶矩半径表达式，可直接分析并计算光束近场分布由于振幅调制和相位畸变导致的焦斑二阶矩半径的变化及焦斑发散角的变化。利用焦斑发散角表达式，直接推出了理想高斯光束和像散高斯光束的远场发散角，得到了与文献一致的结果，验证了表达式的正确性。
物理光学 夫琅和费衍射 振幅 相位 近场强度 焦斑 二阶矩半径 physical optics Fraunhofer diffraction amplitude phase near-field intensity focal spot second-order moment radius
福建师范大学激光与光电子技术研究所光子技术福建省重点实验室医学光电科学与技术教育部重点实验室,福州 350007
基于傅里叶-贝塞尔变换计算高斯光束垂直入射环形光栅时的衍射远场分布，分析了其衍射远场光强分布的一般规律，并与平面波入射时的情况进行了比较.计算结果表明：当光栅半径为1.5倍高斯光束束腰半径时, 随着光栅环数的增加，中央亮斑半值全宽先减小后增大、中央亮斑所包含的功率占总功率的比值减小、中央主极大光强值减小，三者的变化趋势与平面波入射时的趋势一致；中央亮斑半径、次极大光强值变化趋势与平面波入射时的变化趋势不同.当环数小于5时，高斯光束经过环形光栅的衍射场光强变化无规律；当环数大于10后两种情况下衍射场光强变化都不明显；当环数趋于无穷时中央亮斑半径、中央亮斑半值全宽、次极大光强值趋于圆孔衍射(环数等于1)时的值，中央亮斑所包含的功率占总功率的比值约等于圆孔衍射时的1/2，中央主极大光强值约等于圆孔衍射时的1/4.
环形光栅 高斯光束 夫琅和费衍射 傅里叶变换 Circular grating Gaussian beam Fraunhofer diffraction Fourier transformation
重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
衍射效率是评价二元光学器件质量性能的重要指标之一。针对反射性阶梯光栅,利用几何方法计算出斜入射情况下光束在台阶边缘的光程差的分布情况,根据多缝夫琅和费衍射推导出反射型阶梯光栅的衍射光强表达式。并在此基础上,讨论了台阶数N 取2 和N 趋向于无穷两种极限情况下阶梯光栅光强公式的变化情况,得到区别于一般文献所表达的衍射效率公式。初步试验表明,反射型阶梯光栅的衍射效率与台阶数、蚀刻深度与入射波长的比值均有密切相关。
阶梯光栅 衍射效率 闪耀光栅 夫琅和费衍射 step grating diffraction efficiency blazed gratings Fraunhofer diffraction
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光学技术中心，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
3 中国人民解放军63655部队，新疆 乌鲁木齐 841700
基于规范光学分数傅里叶变换，从光学传递函数概念出发，根据菲涅耳衍射、夫琅和费衍射定义，应用线性系统理论，分别给出了菲涅耳与夫琅和费衍射系统在规范分数傅里叶变换下的光学传递函数数学表达式。证明了其具有分数傅里叶变换的级联性，指出常规傅里叶变换下的光学传递函数为分数传递函数的特例。所得结果对光学分数傅里叶变换在信息处理、像质评价等方面的应用具有实用价值。
规范分数傅里叶变换 菲涅耳衍射 夫琅和费衍射 光学传递函数 normative fractional Fourier transform Fresnel diffraction Fraunhofer diffraction optical transfer function
1 重庆大学,光电技术及系统教育部重点实验室,重庆,400030
2 中国科学院,光电技术研究所,四川,成都,610209
对比分析现有的各种CCD光电响应特性标定方法后,引入了利用小孔夫琅和费衍射标定CCD光电响应的方法.推导了该方法中Airy斑的理论相对光强分布I/I0与CCD像素位置n之间的定量关系,完成了对特定面阵CCD光电响应特性标定实验.在数据处理过程中,采用二次曲线拟合法准确获得了灰度曲线的峰值位置,实现了Airy斑归-化理论光强分布曲线与CCD实测灰度分布曲线对准,解决了这种方法的中心对准问题,得到准确的灰度峰值位置n0为404.650 0,获得了特定的CCD光电转换特性曲线.标定结果表明,平均相对误差为0.77%,拟合结果可靠.
电荷耦合器件 光电响应 标定方法 小孔夫琅和费衍射法
1 山东大学信息科学与工程学院，山东 济南 250100
2 国防科技大学光电科学与工程学院，湖南 长沙 410073
3 山东华光光电子有限公司，山东 济南 250101
利用532nm连续激光对掺Si的n型砷化镓材料进行作用，材料的晶轴方向为〈100〉偏〈111A〉方向15°。实验观察到，连续激光与材料相互作用过程中，材料作用表面的反射光在观察屏上形成环状结构，认为是由夫琅和费衍射产生的，并首次提出将衍射作为探测材料损伤的方法。实验测得砷化镓的阈值损伤功率密度为2．56×105W／cm2。利用温度场的热传导方程计算获得材料的损伤阈值时间与入射光功率密度的关系曲线，并与实验曲线进行了比较。
激光技术 激光损伤阈值 夫琅和费衍射 砷化镓材料 532 nm连续激光 热传导 laser techniaues laser induced damage threshold Fraunhofer diffraction GaAsmaterials 532 nm CW laser heat conduction
区分菲涅耳和夫琅和费衍射是光学中一个基本且又十分有意义的问题.然而从菲涅耳衍射到夫琅和费衍射的过渡条件判别,多数文献是通过实验、或者数值计算和模拟仿真给出结论的.基于标量衍射理论,通过数学分析,得到了从菲涅尔衍射过渡到夫琅和费衍射的判别条件(即菲涅耳数的值F=0.203),其结果和一般文献(F=0.223)相一致.
衍射区 菲涅耳衍射 菲涅耳积分 菲涅耳数 夫琅和费衍射
