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基于线结构光的双目三维体积测量系统 被引量:26
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作者 毛佳红 娄小平 +1 位作者 李伟仙 赵阳 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期10-15,共6页
针对工业应用中工件的体积测量问题,设计了一个基于双目立体视觉原理的体积测量系统。线结构光投射到被测物表面产生变形的激光条纹,精确提取光条中心线,利用极线约束实现左右图像特征点匹配;根据双目视觉原理,由光条图像坐标计算出其... 针对工业应用中工件的体积测量问题,设计了一个基于双目立体视觉原理的体积测量系统。线结构光投射到被测物表面产生变形的激光条纹,精确提取光条中心线,利用极线约束实现左右图像特征点匹配;根据双目视觉原理,由光条图像坐标计算出其在相机坐标系下的三维坐标,完成三维重建;将相机坐标系下的三维点云转换到理想的世界坐标系下,经过积分计算得到被测物体积。采用该系统对不规则棱锥实现三维重建,并完成体积测量。实验结果表明该方法具有一定的可行性和有效性,在工业检测领域有较好的应用前景。 展开更多
关键词 几何光学 双目立体视觉 极线约束 三维重建 体积测量
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变折射率介质中光线追迹通用算法的研究 被引量:21
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作者 黄战华 程红飞 +2 位作者 蔡怀宇 赵海山 张尹馨 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期589-592,共4页
基于几何光学的光线折射和反射原理提出了变折射率介质中的光线追迹算法,给出了在光线追迹过程中进行递推的反射光线和折射光线的方向余弦方程;解决了空间中法线的确定和光线回转等问题。最后通过对多种不同的存在解析解的特殊折射率分... 基于几何光学的光线折射和反射原理提出了变折射率介质中的光线追迹算法,给出了在光线追迹过程中进行递推的反射光线和折射光线的方向余弦方程;解决了空间中法线的确定和光线回转等问题。最后通过对多种不同的存在解析解的特殊折射率分布的数值解值和解析解值的比较,验证了算法的正确性,并且讨论了应用算法时应该注意的问题和算法中还有待解决的问题。该算法不但具有广泛的适用性,基本不受折射率分布的制约,而且其数值解精度达10-5。该算法在变折射率介质的光学设计和空间成像补偿等方面有着广阔的应用前景。 展开更多
关键词 几何光学 折射率 通用算法 光线追迹 方向余弦
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轴棱锥产生无衍射光束自再现特性的几何光学分析 被引量:24
3
作者 吴逢铁 江新光 +1 位作者 刘彬 邱振兴 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期3125-3129,共5页
由几何光学方法分析轴棱锥产生无衍射光束自再现特性,很好地解释了无衍射光束自再现的形成原理.在菲涅耳近似条件下,利用菲涅耳衍射理论可以对光传输进行很好地描述;而光束经过障碍物后的很小距离内,菲涅耳衍射近似条件已不满足,衍射理... 由几何光学方法分析轴棱锥产生无衍射光束自再现特性,很好地解释了无衍射光束自再现的形成原理.在菲涅耳近似条件下,利用菲涅耳衍射理论可以对光传输进行很好地描述;而光束经过障碍物后的很小距离内,菲涅耳衍射近似条件已不满足,衍射理论不再适合描述光束的传输特性,这时可以利用几何光学分析光束传输特性.首先从几何光学角度对轴棱锥产生无衍射光束的自再现特性进行了详细的描述,并对光束传输进行仿真,最后通过实验验证轴棱锥产生无衍射光束的自再现特性,实验结果与理论分析相符合. 展开更多
关键词 无衍射光束 几何光学 轴棱锥 自再现
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水中气泡上的体散射函数的模拟与计算 被引量:19
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作者 李微 杨克成 +3 位作者 张晓晖 夏珉 雷选华 刘启忠 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期647-651,共5页
基于几何光学的基本原理,推导出一种可以计算水中大尺度气泡上光散射角度与强度的关系式。推导中避免引入衰减因子G,较Davis模型更为简单。该模型可应用于光在水中单个气泡上散射的数值计算。最后,模拟计算了平行光束入射水中气泡的体... 基于几何光学的基本原理,推导出一种可以计算水中大尺度气泡上光散射角度与强度的关系式。推导中避免引入衰减因子G,较Davis模型更为简单。该模型可应用于光在水中单个气泡上散射的数值计算。最后,模拟计算了平行光束入射水中气泡的体散射函数曲线,发现水中气泡的前向散射远大于后向散射;当气泡半径在远大于光波波长的前提下变化时,气泡上散射光强分布规律与气泡半径无关;而介质相对折射率的增大会削弱前向散射而增强后向散射光强。 展开更多
关键词 应用光学 散射特性 几何光学 气泡 水体
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一种产生无衍射贝塞尔光束的新型组合锥透镜 被引量:20
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作者 马亮 吴逢铁 黄启禄 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期2417-2420,共4页
提出一种可产生无衍射贝塞尔(Bessel)光束的新型光学元件——组合锥透镜,由正、负轴棱锥胶合在一起设计而成。其变换光束特性与单个正轴棱锥相同,等效底角由正、负轴棱锥底角之差决定,因此可通过较大底角的正、负轴棱锥组合得到更小角... 提出一种可产生无衍射贝塞尔(Bessel)光束的新型光学元件——组合锥透镜,由正、负轴棱锥胶合在一起设计而成。其变换光束特性与单个正轴棱锥相同,等效底角由正、负轴棱锥底角之差决定,因此可通过较大底角的正、负轴棱锥组合得到更小角度的底角,以获得更长距离的无衍射光,解决了单个正轴棱锥小角度加工困难的技术问题。推导出组合锥透镜的ABCD传输矩阵,数值模拟平面波通过组合锥透镜后的光场为无衍射Bessel光束,并从几何光学角度用Zemax软件模拟组合锥透镜后的光场分布,与正轴棱锥后的光场进行了比较。研究结果为实现无衍射Bessel光束开辟一条新的途径。 展开更多
关键词 几何光学 组合锥透镜 轴棱锥 无衍射贝塞尔光束
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从几何光学研究负折射率透镜的有限尺寸效应(英文) 被引量:15
6
作者 杨立功 顾培夫 黄弼勤 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1396-1398,共3页
从几何光学理论证明了 ,在左手系材料 (负折率材料 )透镜中存在完善聚焦的概念。当该透镜的尺寸可以认为是无穷大时 ,该透镜是无几何像差透镜。进一步考虑了有限透镜孔径对成像面上成像质量的影响 ,模拟结果表明 :成像面上亮度对比度分... 从几何光学理论证明了 ,在左手系材料 (负折率材料 )透镜中存在完善聚焦的概念。当该透镜的尺寸可以认为是无穷大时 ,该透镜是无几何像差透镜。进一步考虑了有限透镜孔径对成像面上成像质量的影响 ,模拟结果表明 :成像面上亮度对比度分布不均匀 ;且随着透镜孔径大小与厚度的比值减小 ,像的对比度将会增加。 展开更多
关键词 几何光学 负折射率透镜 有限尺寸效应 左手系材料 透镜成像 成像质量
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透镜轴棱锥产生近似无衍射贝塞尔光束 被引量:18
7
作者 卢文和 吴逢铁 郑维涛 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1618-1621,共4页
利用两个带球差的球面透镜进行胶合,通过对其像差的控制与优化,设计出一个类似轴棱锥的双透镜系统即透镜轴棱锥,它可以产生具有贝塞尔光主要特性的光束。与轴棱锥相比,它具有加工容易、制造成本低和孔径大等优点。利用光学设计软件模拟... 利用两个带球差的球面透镜进行胶合,通过对其像差的控制与优化,设计出一个类似轴棱锥的双透镜系统即透镜轴棱锥,它可以产生具有贝塞尔光主要特性的光束。与轴棱锥相比,它具有加工容易、制造成本低和孔径大等优点。利用光学设计软件模拟了平行光经过透镜轴棱锥产生贝塞尔光的演变过程,并从实验上对光沿光轴传播时在不同距离z处的贝塞尔光的光斑进行了拍摄,理论分析与实验吻合。 展开更多
关键词 几何光学 无衍射光束 光线追迹 透镜轴棱锥 球差
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光纤几何参数的自动检测仪 被引量:13
8
作者 陈磊 陈进榜 陆润华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第10期1245-1248,共4页
叙述了光纤几何参数的自动测试方法。光纤断面通过显微光学系统成像 ,由CCD摄像头接收 ,并通过图像采集系统传输到计算机中 ,供进一步处理。介绍了测量原理及数学模型 ,采用了图像增强、图像分割等处理技术 ,消除图像噪声 ,从光纤断面... 叙述了光纤几何参数的自动测试方法。光纤断面通过显微光学系统成像 ,由CCD摄像头接收 ,并通过图像采集系统传输到计算机中 ,供进一步处理。介绍了测量原理及数学模型 ,采用了图像增强、图像分割等处理技术 ,消除图像噪声 ,从光纤断面图像中提取有效信息。采用不同的算法 ,精确计算了光纤几何参数 ,编制了实用化软件。提供了实测结果及二、三维图示。根据上述原理与技术研制的仪器 ,操作简便 。 展开更多
关键词 光纤 几何参数 测量原理 自动检测仪 光纤断面 图像处理
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相机标定精度外界影响因素仿真及实验研究 被引量:17
9
作者 陈晓燕 董志国 +1 位作者 轧刚 刘建成 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第1期16-20,共5页
以张正友相机标定方法为基础,分析了影响相机标定精度的主要外界因素,给出了在这些因素的影响下,标定所得相机参数的分布曲线.仿真及实验分析表明,在张正友标定方法中,相机标定板张数最好不少于20张;在相机视场范围内,当特征点为110个时... 以张正友相机标定方法为基础,分析了影响相机标定精度的主要外界因素,给出了在这些因素的影响下,标定所得相机参数的分布曲线.仿真及实验分析表明,在张正友标定方法中,相机标定板张数最好不少于20张;在相机视场范围内,当特征点为110个时,单位网格长度应控制在6~14 mm之间,此时获得的有效焦距最稳定;当棋盘网格单位长度为1o mm时,棋盘标定板上的特征点应保证在150个以内,此时主点坐标获取稳定;噪声方差与重投影点误差基本呈正比例增大.研究结果对相机标定精度的提高有一定的参考价值. 展开更多
关键词 几何光学 相机标定 标定精度 误差分析 外界因素
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一种新的光学非球面度计算方法 被引量:13
10
作者 韦资华 沈卫星 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期730-732,共3页
提出了一种新的、能完全统一二次非球面与高次非球面的非球面度计算,且能直接得出最接近球的球心位置的计算方法面积长度法.该方法的计算内涵是两条相似曲线分别与某一固定点围成的面积应相等,且两条曲线的长度应非常接近.计算实例表明... 提出了一种新的、能完全统一二次非球面与高次非球面的非球面度计算,且能直接得出最接近球的球心位置的计算方法面积长度法.该方法的计算内涵是两条相似曲线分别与某一固定点围成的面积应相等,且两条曲线的长度应非常接近.计算实例表明该方法计算结果准确,且易于编程,运算速度快. 展开更多
关键词 几何光学 非球面 面积长度法 最接近球面
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基于ZEMAX的半导体激光准直仿真设计 被引量:15
11
作者 陈国 赵长明 +3 位作者 纪荣祎 李鲲 罗雄 白羽 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期318-321,325,共5页
为了压缩905nm的半导体激光,以用于远程测距,采用几何光路原理,设计了由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成的准直系统,并在ZEMAX软件的非序列模式下实现仿真。半导体激光器快慢轴的初始发散角为30°和15°,经过柱面透镜后,半导体... 为了压缩905nm的半导体激光,以用于远程测距,采用几何光路原理,设计了由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成的准直系统,并在ZEMAX软件的非序列模式下实现仿真。半导体激光器快慢轴的初始发散角为30°和15°,经过柱面透镜后,半导体激光器两个方向的发散角都大大压缩;经准直后,激光束的快慢轴发散角分别为4.4mrad和3.6mrad,基本满足了远程测距的要求。结果表明,椭圆面柱透镜对半导体激光有很好的准直作用。 展开更多
关键词 激光光学 发散角 几何光学 ZEMAX
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太阳能平板集热器件纵横比与板间距优化 被引量:15
12
作者 魏生贤 李明 +4 位作者 季旭 林文贤 郑土逢 李国良 罗熙 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期225-230,共6页
为减小平板集热器件边框对吸热板的遮光损失,该文应用几何光学基本原理建立了平板型集热器件平均有效吸热面积系数的数学模型。利用此模型对年均有效面积系数随集热器件纵横比、板间距、倾角、纬度的变化进行了详细分析。结果表明,年均... 为减小平板集热器件边框对吸热板的遮光损失,该文应用几何光学基本原理建立了平板型集热器件平均有效吸热面积系数的数学模型。利用此模型对年均有效面积系数随集热器件纵横比、板间距、倾角、纬度的变化进行了详细分析。结果表明,年均有效面积系数随板间距的增大而减小,纵横比越大越明显;倾角小于15°或大于75°对集热器件平均有效面积系数都是不利的。为便于应用,文中给出了年均有效面积系数不小于0.90的临界板间距。鉴于对流热损失较小的合理板间距为4~6cm,该文拟推荐合理纵横比≤2/1,北纬20°、30°、40°、50°使用的平板集热器件最大板间距分别约为5.8、5.4、4.7、4.2cm,相应年均有效面积系数均大于0.90。在设计平板集热器件时,可参照该文研究结果,尽量达到对流热损失和遮光损失最小化。 展开更多
关键词 几何光学 太阳能集热器 纵横比 优化 平板型集热器件 板间距
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日光温室主动采光机理与透光率优化试验 被引量:15
13
作者 张勇 邹志荣 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期178-186,共9页
中国的日光温室实现了高效的太阳能利用,温室采光面的采光设计是其结构设计中的一个极其重要的方面。但是,在实践的设计中,对于自然光入射角小于40°的光照透过率未进行深入的理论研究,使得温室采光的设计长期停滞于经验设计为主的... 中国的日光温室实现了高效的太阳能利用,温室采光面的采光设计是其结构设计中的一个极其重要的方面。但是,在实践的设计中,对于自然光入射角小于40°的光照透过率未进行深入的理论研究,使得温室采光的设计长期停滞于经验设计为主的状态。该文采用光学理论计算和试验研究的方法,详细分析了温室采光面在小幅调整条件下自然光的透过率,以及温室采光面角度调整与室内光照强度透过率的增加之间的定量关系。从经典光学理论出发,推导了温室采光设计的计算系统计算方法,并结合理论要求并进行试验研究。通过理论推导和试验得到,对于可以主动改变采光角度的主动采光温室条件下,在太阳光入射角达到20°,30°和40°时,太阳光的强度透过率,分别达到了85.68%,76.47%,64.72%。特别是当入射角大于40°时,直射光强度透射率下降更加明显,在入射角为50°和60°时,直射光强度透射率分别为53.38%和39.67%。理论分析和试验研究表明,将温室采光面的倾角从25°提高到35°,理论计算与试验结果均表明通过小幅改变温室采光面的角度即可达到大幅提高温室强度透过率,当温室采用了可以改变采光角度的主动采光屋面后,温室内的光照强度透过率可以提高20.7%~22.8%。 展开更多
关键词 温室 太阳能 温度 主动采光机理 几何光学 透射率
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基于鬼像和像差分析的高功率激光装置透镜设计 被引量:11
14
作者 刘红婕 刘兰琴 +11 位作者 粟敬钦 胡东霞 周维 赵军普 王文义 莫磊 蒋新颖 蒋学军 张昆 朱启华 於海武 景峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期976-980,共5页
为了设计能够满足高功率固体激光装置需求的空间滤波器透镜,采用矩阵光学方法,分析光束经过单透镜传输时剩余反射形成各阶鬼像的过程,得到鬼像位置与透镜曲率半径的关系式。该关系式表明,透镜的曲率半径设计可以控制鬼像所在的区域。根... 为了设计能够满足高功率固体激光装置需求的空间滤波器透镜,采用矩阵光学方法,分析光束经过单透镜传输时剩余反射形成各阶鬼像的过程,得到鬼像位置与透镜曲率半径的关系式。该关系式表明,透镜的曲率半径设计可以控制鬼像所在的区域。根据高功率激光装置光路排布的特点简化鬼像分析,利用自行开发的鬼像追迹软件分析了主放大级鬼像分布特点。通过改变透镜的曲率半径和倾斜透镜这两种方式,基于鬼像规避和像差最小化两种原则,最终确定主放大级透镜曲率半径的最优选择为1∶3弯月型,凸面朝向光学元件集中的方向。该方法可普遍应用于指导高通量复杂光学系统的透镜设计。 展开更多
关键词 几何光学 透镜设计 鬼像 像差 多程放大 高功率固体激光装置
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一种产生平顶光束的新方法:厄米-高斯光束的合成 被引量:8
15
作者 吴平 庄建 吕百达 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期48-52,共5页
提出了用多束厄米 高斯光束相干合成产生平顶光束的方法。借助Wigner分布函数和强度矩方法推导出在普遍情况下合成光束 M2 因子和K 参数的解析公式。研究结果表明 ,通过适当选取厄米 高斯光束的参数 ,在某一传输平面可以得到平顶的光... 提出了用多束厄米 高斯光束相干合成产生平顶光束的方法。借助Wigner分布函数和强度矩方法推导出在普遍情况下合成光束 M2 因子和K 参数的解析公式。研究结果表明 ,通过适当选取厄米 高斯光束的参数 ,在某一传输平面可以得到平顶的光强剖面。 展开更多
关键词 几何光学 平顶光束 光束合成 WIGNER分布函数 强度矩 厄米-高斯光束
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新型组合正轴棱锥产生局域空心光束 被引量:13
16
作者 马亮 吴逢铁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期1988-1991,共4页
提出了一种产生局域空心光束(Bottle beam)的新型光学元件,此元件由两个底面半径不等的正轴棱锥胶合而成,具有结构简单、容易加工等优点。研究了其沿径向分布不同部分光线的ABCD传输矩阵,通过几何光学分析了其产生Bottle beam的原理,数... 提出了一种产生局域空心光束(Bottle beam)的新型光学元件,此元件由两个底面半径不等的正轴棱锥胶合而成,具有结构简单、容易加工等优点。研究了其沿径向分布不同部分光线的ABCD传输矩阵,通过几何光学分析了其产生Bottle beam的原理,数值模拟了平面波通过此新型光学元件后的纵向光场分布和沿轴向不同距离处的二维光斑图。为产生Bottle beam提出了一种新方法,对Bottle beam在光镊、光捕获等方面的应用有较好的指导意义。 展开更多
关键词 几何光学 空心光束 新型光学元件 轴棱锥
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复杂目标多次散射计算的高频混合方法研究 被引量:10
17
作者 赵维江 龚书喜 +1 位作者 刘其中 葛德彪 《微波学报》 CSCD 北大核心 1999年第4期386-390,共5页
在物理光学方法基础上,结合几何光学方法和射线跟踪方法,导出一种能有效计算复杂目标多次散射的高频混合方法一区域投影物理光学方法(AP/PO)。为验证方法的有效性,应用AP/PO方法计算了角反射器和相互垂直的两个导体板的雷达截面... 在物理光学方法基础上,结合几何光学方法和射线跟踪方法,导出一种能有效计算复杂目标多次散射的高频混合方法一区域投影物理光学方法(AP/PO)。为验证方法的有效性,应用AP/PO方法计算了角反射器和相互垂直的两个导体板的雷达截面,计算结果与测量结果有很好的一致性。通过对某飞机模型RCS的计算及与实验数据对比,进一步证明AP/PO方法适用于复杂目标多次散射的计算。 展开更多
关键词 电磁散射 雷达截面 几何光学 复杂目标
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三区振幅型超分辨光瞳滤波器的设计 被引量:11
18
作者 丁洪萍 李庆辉 邹文艺 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1177-1180,共4页
提出运用非线性规划及目标规划法 ,在给定斯特雷耳比S(超分辨模型和艾里模型主瓣最大亮度比 )的条件下 ,设计出使成像系统的横向、轴向及三维分辨率分别达到最大值的环形振幅型超分辨光瞳滤波器。给出超分辨优化设计模型和实例 ,并作图... 提出运用非线性规划及目标规划法 ,在给定斯特雷耳比S(超分辨模型和艾里模型主瓣最大亮度比 )的条件下 ,设计出使成像系统的横向、轴向及三维分辨率分别达到最大值的环形振幅型超分辨光瞳滤波器。给出超分辨优化设计模型和实例 ,并作图验证其结果。对超分辨率伴随的旁瓣效应 ,把滤波器应用于共焦扫描系统 ,可有效地抑制旁瓣 ,提高成像信噪比和对比度。此方案用于三区以上振幅型超分辨滤波器及环形纯相位超分辨光瞳滤波器的设计 ,为超分辨滤波器的设计提供了参考。 展开更多
关键词 几何光学 超分辨率 光瞳滤波器 非线性规划 共焦扫描系统
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任意折射率的三维离散空间光线追迹方法研究 被引量:11
19
作者 冯定华 潘沙 +1 位作者 田正雨 李桦 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期696-701,共6页
介绍了Runge-Kutta光线追迹方法,并以此作为任意折射率介质中光线追迹基本手段;针对具有折射率任意分布性质并且离散的三维流场空间,建立了流场空间任意点的折射率和折射率梯度计算方法;在追迹过程中,提出了追迹步长根据当地折射率梯度... 介绍了Runge-Kutta光线追迹方法,并以此作为任意折射率介质中光线追迹基本手段;针对具有折射率任意分布性质并且离散的三维流场空间,建立了流场空间任意点的折射率和折射率梯度计算方法;在追迹过程中,提出了追迹步长根据当地折射率梯度和网格几何尺寸自适应调节的思想和方法,用于提高追迹的精度和效率。结果表明,建立的光线追迹方法适用于三维离散空间折射率任意分布的光线追迹,具有较高的精度和效率。 展开更多
关键词 几何光学 光线追迹 步长自适应 任意折射率 梯度计算
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空气隙偏光镜对单模高斯光束光强分布影响的分析 被引量:11
20
作者 王涛 吴福全 马丽丽 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1335-1339,共5页
根据光在格兰泰勒棱镜和格兰傅科棱镜空气隙胶合层中的干涉效应,分析了空气隙偏光棱镜对单模高斯光束光强分布的影响;结果表明:对于某一波长的入射光,当空气隙的厚度一定时,透射光强随光在空气隙介面上入射角的变化作周期性振荡;当入射... 根据光在格兰泰勒棱镜和格兰傅科棱镜空气隙胶合层中的干涉效应,分析了空气隙偏光棱镜对单模高斯光束光强分布的影响;结果表明:对于某一波长的入射光,当空气隙的厚度一定时,透射光强随光在空气隙介面上入射角的变化作周期性振荡;当入射角一定时,透射光强随空气隙厚度的变化作周期性变化;且透射高斯光束的形状也随光的入射角以及空气隙厚度的改变发生变化;且无论是透射光强的周期性振荡,还是透射高斯光束的形状的变化,格兰泰勒棱镜的影响均小于格兰傅科棱镜;这说明前者的综合性能优于后者。 展开更多
关键词 几何光学 偏振光学 偏光棱镜 高斯光束 透射光强 干涉
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