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光栅的标量衍射理论与耦合波理论的分析比较 被引量：24
1
作者 刘全 吴建宏 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期31-34,共4页
光栅的标量衍射理论是计算衍射效率的一种近似方法 ;耦合波理论是分析光栅衍射的严格方法。本文详尽地分析了这两种方法在计算具体的光栅衍射问题时的异同 ,从中得出了有意义的结论 :光栅的标量衍射理论的近似是有条件的 ,光栅周期和光... 光栅的标量衍射理论是计算衍射效率的一种近似方法 ;耦合波理论是分析光栅衍射的严格方法。本文详尽地分析了这两种方法在计算具体的光栅衍射问题时的异同 ,从中得出了有意义的结论 :光栅的标量衍射理论的近似是有条件的 ,光栅周期和光栅槽形就是影响这一近似条件的两大因素。 展开更多
关键词 光栅 标量衍射理论 耦合波理论 傅里叶变换 衍射效率
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透射型光折变体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的特性 被引量：12
2
作者 王春花 刘立人 +1 位作者 闫爱民 刘德安 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期801-805,共5页
在Kogelnik耦合波理论的基础上,考虑光栅记录介质的色散效应的影响,研究了光折变体全息光栅对不同偏振状态的超短脉冲激光光束衍射的性质,讨论了高斯型入射脉冲激光光束的谱宽与光栅的有效衍射谱宽之比不同时,衍射和透射光束的光谱宽度... 在Kogelnik耦合波理论的基础上,考虑光栅记录介质的色散效应的影响,研究了光折变体全息光栅对不同偏振状态的超短脉冲激光光束衍射的性质,讨论了高斯型入射脉冲激光光束的谱宽与光栅的有效衍射谱宽之比不同时,衍射和透射光束的光谱宽度、时间宽度、波形和衍射效率的变化。结果表明,光栅的有效衍射谱宽受光栅参量及入射条件的影响,对衍射性质的影响很大,且在考虑光栅记录介质的色散效应时减小。当入射脉冲的偏振方向垂直于入射面时,光栅的有效衍射谱宽大于偏振方向平行于入射面的情形,衍射效率在入射脉冲宽度较大时小于偏振方向平行于入射面的情形;谱宽比较大时,衍射光束的时间分布曲线产生展宽和变形,且比偏振方向平行于入射面的情形展宽和变形得更加明显。 展开更多
关键词 物理光学 衍射与光栅 有效衍射谱宽 耦合波理论 光折变体全息光栅 超短脉冲激光光束
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体全息光栅透镜的设计和应用 被引量：10
3
作者 闫爱民 刘立人 刘德安 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期280-283,共4页
设计了一种新型的体全息光栅透镜,在一块光学平板 (体全息记录材料 )内可以将输入光束产生横向传输并聚焦,或对输入光点产生横传的准直 它由一束平面波和一束球面波正交入射到光学平板上干涉形成的 研究了该体全息透镜的光栅间距变化... 设计了一种新型的体全息光栅透镜,在一块光学平板 (体全息记录材料 )内可以将输入光束产生横向传输并聚焦,或对输入光点产生横传的准直 它由一束平面波和一束球面波正交入射到光学平板上干涉形成的 研究了该体全息透镜的光栅间距变化情况,为设计和制备体全息光栅透镜及相关器件提供了理论依据 基于两光束耦合波理论,得到了该光栅透镜的耦合波方程,近似计算了该透镜的衍射效率及其达到高衍射效率时透镜的最佳尺寸 最后,讨论了该透镜在集成光学等领域中的应用 。 展开更多
关键词 体全息透镜 耦合波理论 衍射效率
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光纤布拉格光栅的光学特性及其应用 被引量：4
4
作者 陈聪 李定国 《海军工程大学学报》 CAS 2000年第4期11-15,22,共6页
介绍了光纤布拉格 (Bragg)光栅的种类和制作 ,用耦合波理论分析了其基本的光反射性质 ,包括峰值反射率和反射半高全宽度 ,结果表明光纤Bragg光栅拥有独特的光反射特性 .同时对光纤Bragg光栅在光纤通信、光纤传感器、滤波器等方面的应用... 介绍了光纤布拉格 (Bragg)光栅的种类和制作 ,用耦合波理论分析了其基本的光反射性质 ,包括峰值反射率和反射半高全宽度 ,结果表明光纤Bragg光栅拥有独特的光反射特性 .同时对光纤Bragg光栅在光纤通信、光纤传感器、滤波器等方面的应用进行了介绍和展望 ,表明光纤Bragg光栅将对整个光纤技术领域产生重要影响 . 展开更多
关键词 光纤BRAGG光栅 耦合波方程 光纤通信
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局域体全息光栅的衍射特性 被引量：7
5
作者 闫爱民 刘立人 +1 位作者 刘德安 栾竹 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1203-1208,共6页
基于三维耦合波理论 ,研究了两束有限宽度的任意偏振平面波干涉产生的局域体全息光栅的衍射问题。以单位均匀振幅的任意偏振平面波为例 ,给出了透射波和衍射波振幅的主分量和交叉分量的解析表达式 ,讨论了记录过程和再现过程中入射的参... 基于三维耦合波理论 ,研究了两束有限宽度的任意偏振平面波干涉产生的局域体全息光栅的衍射问题。以单位均匀振幅的任意偏振平面波为例 ,给出了透射波和衍射波振幅的主分量和交叉分量的解析表达式 ,讨论了记录过程和再现过程中入射的参考光波的偏振角对透射波和衍射波振幅的影响。计算结果表明 ,记录过程中的偏振角越小 ,形成的光栅内的耦合越强 ,衍射效率越高 ,但光束质量越差 ;再现过程中不同的偏振角 ,由于入射波和衍射波的电矢量的不同方向的耦合强弱不同 ,透射波和衍射波振幅的主分量和交叉分量的振幅变化行为不同。 展开更多
关键词 信息光学 衍射光学 体全息光栅 耦合波理论
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反射型体相位光栅对连续激光光束空间低通滤波 被引量：6
6
作者 郑光威 谭吉春 +3 位作者 何焰蓝 郑浩斌 王晓东 王逍 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1554-1559,共6页
选取4块反射型体相位光栅,两两配对分为两组,各组中的光栅条纹面相互垂直,光栅矢量面正交放置,构成反射型体相位光栅空间低通滤波装置,被用来实现连续激光光束二维空间低通滤波的功能。利用Kogelnik耦合波理论,分析了上述装置对连续激... 选取4块反射型体相位光栅,两两配对分为两组,各组中的光栅条纹面相互垂直,光栅矢量面正交放置,构成反射型体相位光栅空间低通滤波装置,被用来实现连续激光光束二维空间低通滤波的功能。利用Kogelnik耦合波理论,分析了上述装置对连续激光光束的空间低通滤波性能,并模拟了其对畸变高斯光束的空间低通滤波效果。结果表明,采用这种装置可使得畸变高频角谱成分具有极低的衍射效率,而对有用低频角谱成分具有高达98%以上的衍射效率,能够达到不须对入射光束聚焦就能实现高、低频角谱成分空间分离的目的,从而使得滤波后的光束较未畸变光束的空间光强分布基本一致。 展开更多
关键词 衍射与光栅 空间低通滤波 耦合波理论 反射型体相位光栅(RVPG) 离散傅里叶变换
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透射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性研究 被引量：7
7
作者 郑光威 刘莉 +4 位作者 何焰蓝 谭吉春 郑浩斌 王逍 王晓东 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期126-131,共6页
采用傅里叶频谱分析法,将超短脉冲高斯光束展开为单色单角谱成分的线性叠加;利用Kogelnik一维耦合波理论,分析透射型体光栅对各单色单角谱成分的衍射特性;再通过逆傅里叶变换得出衍射光波的时空分布与光栅各参量的对应关系。结果表明:... 采用傅里叶频谱分析法,将超短脉冲高斯光束展开为单色单角谱成分的线性叠加;利用Kogelnik一维耦合波理论,分析透射型体光栅对各单色单角谱成分的衍射特性;再通过逆傅里叶变换得出衍射光波的时空分布与光栅各参量的对应关系。结果表明:衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅周期的减小而呈展宽趋势,且在空域的展宽趋势较为迅速,与入射光束在空域进行比较,衍射光束空域分布发生非常明显的畸变;衍射光束在时域以及在光栅波矢与光栅前表面法向所构成平面内的空域光强分布随光栅厚度的增大亦呈展宽趋势,且展宽速度相当,与入射光束在时域和空域比较,均发生了较明显的畸变。 展开更多
关键词 衍射与光栅 体光栅衍射特性 耦合波理论 超短脉冲高斯光束 傅里叶变换
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ZnSe衬底表面亚波长增透结构的设计及误差分析 被引量：7
8
作者 尚鹏 熊胜明 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期251-256,共6页
以矢量严格耦合波（RCWA）理论为基础，通过遗传算法优化设计了圆柱形ZnSe亚波长微增透结构，获得了具有较好增透效果的结构参数；重点讨论分析了实际加工过程中圆柱形方向偏差及整体面形轮廓偏差对抗反射特性的影响；还对多台阶ZeSe增... 以矢量严格耦合波（RCWA）理论为基础，通过遗传算法优化设计了圆柱形ZnSe亚波长微增透结构，获得了具有较好增透效果的结构参数；重点讨论分析了实际加工过程中圆柱形方向偏差及整体面形轮廓偏差对抗反射特性的影响；还对多台阶ZeSe增透性能随高度的变化进行了分析。结果表明：当圆柱形微结构周期为3.3 μm,高度为1.7517 μm,占空比为0.7566时,在8~14 μm波段范围具有较好的整体增透效果；占空比偏差，高度偏差及圆柱体面形轮廓偏差对结构的平均透射性能都具有较大的影响；圆锥形ZnSe微结构的透射性能随着高度和划分层数的增加呈现一定的规律分布，且相比圆柱形最优微结构,平均透射性能有了较大幅度的提高。 展开更多
关键词 衍射 增透结构 耦合波理论 ZNSE 亚波长
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ZnS衬底表面亚波长增透结构的设计及制备 被引量：6
9
作者 徐启远 刘正堂 +2 位作者 李阳平 武倩 张淼 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期219-222,共4页
ZnS是长波红外窗口优选材料之一,而其表面反射率较高;为了减小表面反射,利用耦合波理论,对ZnS衬底表面的亚波长结构参数进行优化设计,得到了具有良好增透效果的最佳亚波长结构参数;并利用掩膜光刻、反应离子刻蚀技术在ZnS衬底表面制备出... ZnS是长波红外窗口优选材料之一,而其表面反射率较高;为了减小表面反射,利用耦合波理论,对ZnS衬底表面的亚波长结构参数进行优化设计,得到了具有良好增透效果的最佳亚波长结构参数;并利用掩膜光刻、反应离子刻蚀技术在ZnS衬底表面制备出在8—12μm波段范围内有明显增透效果的二维亚波长结构,这为ZnS衬底的增透提供了一种新的方法. 展开更多
关键词 耦合波理论 表面亚波长增透结构 反应离子刻蚀 硫化锌
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透射型体相位光栅对连续激光束的空间低通滤波 被引量：5
10
作者 郑光威 何焰蓝 +3 位作者 黄水花 谭吉春 王逍 王晓东 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期863-868,共6页
利用Kogelnik一维耦合波理论,以及离散傅里叶变换,分析光栅矢量相互正交,且串联级联放置的两透射型体相位光栅对空域任意分布的连续激光光束的衍射特性;讨论其对入射光束的空间低通滤波性能,并具体模拟其对畸变高斯光束空间低通滤波的... 利用Kogelnik一维耦合波理论,以及离散傅里叶变换,分析光栅矢量相互正交,且串联级联放置的两透射型体相位光栅对空域任意分布的连续激光光束的衍射特性;讨论其对入射光束的空间低通滤波性能,并具体模拟其对畸变高斯光束空间低通滤波的效果。结果表明,利用体光栅优良的角度选择特性,无须对畸变光束进行聚焦,即可实现入射光束角谱域中的高频成分与低频成分的空间分离,滤除畸变高斯光束中高频角谱成分,使得衍射光束与未畸变光束在空域中的光强分布非常接近,达到滤除畸变光束中杂散成分且保留有用成分的主要目的。这种方法有效地避免了聚焦型空间低通滤波,如针孔滤波在针孔附近光强过高,易致针孔周边材料损坏等不利因素,有助于应用至高功率激光光束质量的优化。 展开更多
关键词 衍射与光栅 低通空间滤波 耦合波理论 透射型体相位光栅 离散傅里叶变换
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二元矩形金属光栅衍射增强电磁理论 被引量：5
11
作者 刘敏敏 张国平 邹明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期4608-4612,共5页
采用耦合波原理计算了TM波经过二元纳米量级金属光栅衍射的电磁场,研究了金属光栅的占空比、光栅深度及TM波入射角对衍射后的光栅表面电磁场的增强的影响,针对金属金、银做了探讨和分析,得出重要的结论.
关键词 耦合波原理 金属光栅 衍射
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用耦合波方法研究取样光栅的衍射特性 被引量：1
12
作者 杨乾锁 吴宝根 +1 位作者 竺乃宜 张恒利 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第B11期109-112,共4页
介绍了利用耦合波理论编写计算光栅衍射特性程序的基本思想和主要步骤。利用编写的程序计算并分析了一种用于激光取样光栅 TE波和 TM波的衍射特性。
关键词 耦合波理论 衍射光栅 取样光栅
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光横向传播的光折变体全息透镜设计及其衍射性质 被引量：5
13
作者 闫爱民 刘立人 +2 位作者 刘德安 周煜 栾竹 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1629-1632,共4页
提出了一种新型的可用于光束横向传播的光折变体全息透镜。该透镜是由入射方向相互垂直的一束平面波和一束球面波在双掺杂的铌酸锂晶体平板上记录形成的,它可以将垂直入射晶体平板的输入光束产生横向传输并聚焦,或对输入光点产生横传并... 提出了一种新型的可用于光束横向传播的光折变体全息透镜。该透镜是由入射方向相互垂直的一束平面波和一束球面波在双掺杂的铌酸锂晶体平板上记录形成的,它可以将垂直入射晶体平板的输入光束产生横向传输并聚焦,或对输入光点产生横传并准直输出。该透镜除了具有一般体全息透镜的稳定性好、可靠性高的特点外,特别具有光束横向传播的功能,因而具有空占比小、更易于整个光学透镜系统的微小化集成的优点。利用局域体全息的耦合波理论,计算了该透镜衍射光的振幅分布和衍射效率。计算了该透镜的焦面上的强度分布,并与理想球面波照射矩形孔径时焦面上的强度分布进行了比较。 展开更多
关键词 信息光学 光折变体全息透镜 耦合波理论 衍射效率
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反射型体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质 被引量：4
14
作者 王春花 闫爱民 +2 位作者 刘立人 刘德安 胡志娟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期980-984,共5页
在光栅记录介质色散效应的影响下,拓展Kogelnik的耦合波理论研究了反射型体全息光栅对偏振方向垂直和平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的性质。结果表明对于记录在LiNbO3光折变晶体中的体全息光栅,在色散效应、光栅参量和入射条件的... 在光栅记录介质色散效应的影响下,拓展Kogelnik的耦合波理论研究了反射型体全息光栅对偏振方向垂直和平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的性质。结果表明对于记录在LiNbO3光折变晶体中的体全息光栅,在色散效应、光栅参量和入射条件的共同影响下,光栅对偏振方向垂直于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽大于对偏振方向平行于入射面的超短脉冲激光光束衍射的光谱带宽,在不考虑光栅介质色散效应的影响时,它们都变大。进一步给出了衍射光的光谱带宽及光栅的衍射效率随入射脉冲的光谱带宽与光栅的光谱带宽比值的变化情况。 展开更多
关键词 衍射与光栅 耦合波理论 反射型体全息光栅 超短脉冲激光光束
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大模场双包层光纤光栅的光谱特性 被引量：4
15
作者 徐团伟 李芳 刘育梁 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期233-238,共6页
在分析大模场双包层光纤的模式特性和测试光路中光功率分配的基础上,根据耦合波理论和传输矩阵法,对不同情况下大模场双包层光纤光栅的透射谱和反射谱进行数值分析,结果表明光谱形状取决于模式间的功率分配,通过基模的透射谱可以测量双... 在分析大模场双包层光纤的模式特性和测试光路中光功率分配的基础上,根据耦合波理论和传输矩阵法,对不同情况下大模场双包层光纤光栅的透射谱和反射谱进行数值分析,结果表明光谱形状取决于模式间的功率分配,通过基模的透射谱可以测量双包层光纤光栅的真实反射率。采用相位掩模法制作了基模反射率不低于99.7%的20/400μm大模场双包层光纤光栅,测试了不同情况下的反射谱和透射谱,实验结果和理论分析的结论一致。 展开更多
关键词 光学器件 光谱特性 耦合波理论 大模场双包层光纤光栅
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反射型体光栅对超短脉冲高斯光束衍射特性分析 被引量：4
16
作者 郑光威 谭吉春 +4 位作者 何焰蓝 刘莉 王晓东 王逍 郑浩斌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3260-3266,共7页
基于Kogelnik一维耦合波理论以及离散傅里叶变换,分析反射型体光栅对一定时、空域分布的激光光束的衍射特性,给出衍射光束在时、空域光强分布的表达式;模拟计算体光栅对超短脉冲高斯光束的衍射效果,给出衍射光束时、空域光强分布与光栅... 基于Kogelnik一维耦合波理论以及离散傅里叶变换,分析反射型体光栅对一定时、空域分布的激光光束的衍射特性,给出衍射光束在时、空域光强分布的表达式;模拟计算体光栅对超短脉冲高斯光束的衍射效果,给出衍射光束时、空域光强分布与光栅各参量的变化关系。结果表明,提高光栅的折射率调制度或适当选择光栅的周期,可增加反射型体光栅的角谱和光谱衍射带宽;增加光栅的厚度,可以使体光栅具有较高的衍射效率;此时,当超短脉冲高斯光束的中心波矢满足体光栅布拉格条件入射时,衍射光束的时、空域光强分布与入射光束的分布基本一致,衍射效率高达95%以上,这给反射型体光栅对超短脉冲高斯光束的空间低通滤波提供了理论指导。 展开更多
关键词 衍射 耦合波理论 超短脉冲高斯光束 离散傅里叶变换
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多重结构对体全息光栅衍射角带宽的拓展 被引量：4
17
作者 彭飞 杨德兴 +3 位作者 张攀 康明武 周拥军 马百恒 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2013年第9期46-50,共5页
以Kogelnik耦合波理论为基础,从理论上分析了反射体全息光栅衍射效率的影响因素,提出了采用多光栅重叠衍射拓展体全息光栅角带宽的方法。针对衍射均匀性的要求,分析了多重光栅重叠衍射的物理过程,给出了相邻光栅拼接时的布拉格角偏移量... 以Kogelnik耦合波理论为基础,从理论上分析了反射体全息光栅衍射效率的影响因素,提出了采用多光栅重叠衍射拓展体全息光栅角带宽的方法。针对衍射均匀性的要求,分析了多重光栅重叠衍射的物理过程,给出了相邻光栅拼接时的布拉格角偏移量,得到了多重光栅衍射角带宽随光栅重数和折射率调制度的变化关系。理论计算结果表明,多重光栅衍射角带宽与多重光栅数量和光栅折射率调制度均呈现出线性增加的关系。在合适的折射率调制度下,通过增加光栅数量可显著增加衍射角带宽。 展开更多
关键词 全息 耦合波理论 反射体全息光栅 角带宽拓展 多重光栅 折射率调制度
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回旋管准光辐射器研究与设计 被引量：2
18
作者 刘建卫 赵青 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期60-65,73,共7页
准光辐射器是高功率回旋管准光模式变换器的重要组成部分.采用几何光学理论分析圆波导准光辐射器,根据高斯波束(TEM00模)在辐射器切口处形成的原因,利用耦合波理论设计波纹波导准光辐射器.通过编写程序并进行数值优化完成140 GHz、TE28,... 准光辐射器是高功率回旋管准光模式变换器的重要组成部分.采用几何光学理论分析圆波导准光辐射器,根据高斯波束(TEM00模)在辐射器切口处形成的原因,利用耦合波理论设计波纹波导准光辐射器.通过编写程序并进行数值优化完成140 GHz、TE28,8模式回旋管波纹波导准光辐射器的设计,结果表明波纹波导辐射器的总长度仅为205.2 mm,切口长度为47.2 mm,在辐射器螺旋切口Brillouin区内高斯模式标量相关系数大于98%.本文所用的方法也可用于其它频率和模式的回旋管准光辐射器设计. 展开更多
关键词 回旋管 准光辐射器 几何光学 耦合波理论
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二步法大景深反射全息图 被引量：2
19
作者 梁桂荣 陶纯匡 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2139-2142,共4页
以开拓反射全息图的景深表达能力为目的,从反射全息图的共轭物像关系出发,利用反射全息图的均匀介质耦合波理论和布拉格条件,对其白光再现像模糊作了具体的分析和讨论,得到色模糊和线模糊的表达式。指出反射全息图上不同各点对任意白光... 以开拓反射全息图的景深表达能力为目的,从反射全息图的共轭物像关系出发,利用反射全息图的均匀介质耦合波理论和布拉格条件,对其白光再现像模糊作了具体的分析和讨论,得到色模糊和线模糊的表达式。指出反射全息图上不同各点对任意白光再现像点的色模糊和线迷糊的影响均存在差异,给出反射全息图白光再现像的景深表达式。实验利用二步法制作了一张景深为83 cm的反射全息图,与大景深彩虹全息图再现像相比,其再现像的立体感更加强烈。理论分析和实验结果表明,光源的再现角度和观察距离对反射全息图的再现像景深大小影响显著。在再现光垂直于反射全息图平面照明情况下,反射全息图具有最好的景深表达能力。 展开更多
关键词 全息 景深 耦合波理论 像模糊 布拉格条件
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局域体全息光栅衍射的平面波与柱面波的波前转换研究 被引量：2
20
作者 胡志娟 闫爱民 +2 位作者 刘德安 王欣 刘立人 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1127-1131,共5页
利用一维耦合波理论研究了入射方向相互垂直的一束平面波与一束柱面波干涉形成光折变局域体全息光栅的波前转换情况。给出了透射波和衍射波振幅的解析表达式。讨论了该局域体全息光栅的几何尺寸以及全息透镜的焦距对光栅衍射效率的影响... 利用一维耦合波理论研究了入射方向相互垂直的一束平面波与一束柱面波干涉形成光折变局域体全息光栅的波前转换情况。给出了透射波和衍射波振幅的解析表达式。讨论了该局域体全息光栅的几何尺寸以及全息透镜的焦距对光栅衍射效率的影响。结果表明,随着光栅横向尺寸的增加,光栅的衍射效率也逐渐增加。然而,光栅的衍射效率却随着光栅纵向尺寸的增加而减小。全息透镜的焦距越长,光栅的衍射效率也越大。此外,分析了光栅的布拉格选择特性,该光栅具有非常好的角度选择特性。在平面波与柱面波干涉形成全息透镜的设计中,为了获得最优的衍射效率,应当根据要求合理地选择记录所用柱面波和设计光栅的几何尺寸。 展开更多
关键词 衍射光学 局域体全息光栅 耦合波理论 波前转换
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