为了研究金属网栅高级次衍射产生的杂散光分布方式, 进而在设计层面定量地控制网栅衍射能量分布, 提升光学系统的探测能力, 使用数学计算软件对不同结构形式金属网栅光学波段的衍射特性进行了建模和离散化仿真, 利用快速傅里叶变换方法对不同结构的金属网栅在光学波段的衍射分布进行了离散化仿真计算。结果显示, 周期性网栅的+1 ~ +3级次衍射的归一化能量一般在-3 ~ -2 dB级别, 圆环网栅不会集中于轴向, 并且随着衍射级次增加, 衍射能量较方形网栅下降更快。随机网栅具有几乎完全均匀的衍射分布, 并且高级次归一化衍射能量可控制在-6 ~ -5 dB, 远低于周期性网栅, 使用在成像系统中能够将网栅衍射造成的杂散光匀化, 降低背景噪声, 提高成像质量。

锥形半导体激光器具有高亮度、高光束质量等特点。通过借助数值模拟仿真软件Lastip, 优化设计了976 nm锥形半导体激光器结构。在低光限制因子Г条件下, 确定了InGaAs/AlGaAs量子阱厚度及非对称波导厚度比值关键参数, 并分析了主振荡器的注入光功率和耦合进锥形区的基侧模衍射分布特性。研究结果表明: 与传统的单量子阱器件结构相比, 当光限制因子Г相同均为2%时, 在工作电流为3 A条件下, 优化设计的非对称双量子阱结构主振荡器的基侧模分布更为集中。其注入光功率由2.76 W提升至3.67 W, 同时耦合进锥形区的基侧模衍射分布更为均匀, 并具有稳定的电光转换效率。

为了提高衍射远场显微成像的分辨率, 采用一种振幅透过率随半径呈幂函数分布的光瞳滤波器进行了理论分析和数值模拟。通过在光路中加入幂函数分布的振幅型光瞳滤波器, 利用标量衍射理论推导出夫琅禾费衍射分布的计算公式; 通过MATLAB软件给出衍射图样, 对比衍射分布的主瓣宽度。结果表明,当幂次数为3时, 模拟仿真的衍射分布斯特雷尔比为0.16, 最大旁瓣强度比为0.1, 分辨参量为0.76, 分辨率提高倍数为1.3;随着振幅透过率幂次数的增加, 主瓣宽度依次减小; 同时也伴随着主瓣强度降低和旁瓣强度增大的缺点。这一研究对于远场光学显微镜实现超分辨成像是有帮助的。

利用多缝干涉原理计算了平面变线距光栅的衍射场分布,给出了它的主极大位置、半宽度等物理量.讨论了该光栅在成像参量变化时对光栅衍射场的影响,得到了变线距光栅单色器参量变化的限制范围.