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F/0.58高次非球面的自准校正补偿检测方法研究
1
作者 刘天 胡明勇 +2 位作者 褚奇 袁梦雨 封志伟 《量子电子学报》 北大核心 2026年第1期49-58,共10页
针对大口径、大相对口径高次非球面加工检测的难题,提出一种类Offner结构的自准校正补偿检测方法。该方法在补偿器远离待检非球面反射镜的一面镀上半透半反膜,通过重复利用补偿器,实现光线的自准校正功能,从而完成对大相对口径非球面的... 针对大口径、大相对口径高次非球面加工检测的难题,提出一种类Offner结构的自准校正补偿检测方法。该方法在补偿器远离待检非球面反射镜的一面镀上半透半反膜,通过重复利用补偿器,实现光线的自准校正功能,从而完成对大相对口径非球面的全口径检验。首先依据三级像差理论,推导出光学检验系统初始结构参数的计算公式。随后对有效口径为712 mm、F/0.58凹高次非球面的光学检验系统进行了仿真设计,检验系统的残余波像差的峰谷(PV)值为0.0656λ,均方根偏差(RMS)值为0.0104λ(λ=632.8 nm)。最后对实际检测情况进行了分析,发现设计的自准校正补偿检测系统能够满足实际检测的要求。本研究表明,所提的类Offner结构自准校正补偿检测方法能够解决大相对口径高次非球面补偿检测困难的问题。 展开更多
关键词 光学非球面检测 补偿器设计 自准校正补偿检测 大相对口径
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小行星地形探测激光雷达接收光学系统设计 被引量：2
2
作者 张运方 朱飞虎 +7 位作者 郑岩 陈建峰 洪帅 曹哲 张东来 史广青 李林 王立 《光学精密工程》 北大核心 2025年第4期521-531,共11页
为使激光雷达满足小行星地形探测时的温度范围以及真空环境要求,解决存在探测盲区、探测范围小以及照明阵列和像素阵列难以精确对准等技术难题,本文从任务需求出发,提出了一种基于透反镜、多曲率球面透镜以及平板玻璃的接收光学系统。通... 为使激光雷达满足小行星地形探测时的温度范围以及真空环境要求,解决存在探测盲区、探测范围小以及照明阵列和像素阵列难以精确对准等技术难题,本文从任务需求出发,提出了一种基于透反镜、多曲率球面透镜以及平板玻璃的接收光学系统。通过45°放置具有80%反射率的透反镜实现了发射光学系统和接收光学系统的共光轴。利用多曲率球面透镜不同口径区域具有不同曲率半径的特点避免了探测盲区,同时实现了超宽的探测范围。通过镜片材料以及镜片间距公差的优化实现了光学系统的热不敏特性以及畸变和焦距的精确控制。测试结果表明,接收光学系统可实现Ø1.91°的视场,30~300 m的超宽工作距离,具备0~40℃的工作温度范围,可适应真空和常压两种工作环境,已成功应用于小行星地形探测激光雷达。 展开更多
关键词 激光雷达 接收光学系统 光学设计 多曲率球面透镜
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基于bi-mission ResNet18与PSF图像的光学系统失调量误差估计
3
作者 韩俊楠 乔文龙 +3 位作者 段存丽 李治国 雷昱 付兴 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第12期217-233,共17页
为精准计算光学元件失调量,提出基于bi-mission ResNet18与PSF(Point Spread Function)图像的光学系统失调量误差估计方法。该方法以中波红外空间望远镜为对象,用Zemax软件模拟生成含Decenter-X、Decenter-Y、Tilt-X、Tilt-Y 4个自由度... 为精准计算光学元件失调量,提出基于bi-mission ResNet18与PSF(Point Spread Function)图像的光学系统失调量误差估计方法。该方法以中波红外空间望远镜为对象,用Zemax软件模拟生成含Decenter-X、Decenter-Y、Tilt-X、Tilt-Y 4个自由度方向的PSF图像数据集,通过中心裁剪等预处理增强有效特征。基于传统ResNet18构建bi-mission ResNet18神经网络,引入多头注意力机制,设计分类头与回归头分别预测,并采用动态标签平滑损失与MAE(Mean Absolute Error)损失优化训练。实验结果表明,该模型在测试集上自由度方向预测准确率达100%,失调量归一化平均误差为0.010(偏心方向0.010 mm、倾斜方向0.0097°),最大误差仅0.015 mm。与灵敏度矩阵等传统方法相比,无需波前传感器,通过神经网络直接建立PSF图像与失调量的非线性映射关系,为复杂光学系统数字化装调提供高效解决方法。 展开更多
关键词 计算机辅助装调 神经网络 失调量计算 PSF图像
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水下相机图像畸变校正(特邀)
4
作者 仇茂盛 孙哲 +1 位作者 吴国俊 李学龙 《光子学报》 北大核心 2025年第9期186-216,共31页
水下相机是涉水光学领域获取图像信息的重要工具,但是由于相机视窗与水体折射率不匹配、水体对光的吸收散射、极端高压环境光学组件微形变等因素影响,水下相机获取的图像通常存在畸变,严重限制图像质量。本文系统阐述了水下相机图像畸... 水下相机是涉水光学领域获取图像信息的重要工具,但是由于相机视窗与水体折射率不匹配、水体对光的吸收散射、极端高压环境光学组件微形变等因素影响,水下相机获取的图像通常存在畸变,严重限制图像质量。本文系统阐述了水下相机图像畸变校正的研究现状,介绍了径向、切向、旋转、投影、波形五类畸变的原理,并指出了涉水环境存在的多种畸变叠加,重点阐述了图像畸变的四类主流校正方法,包括物理模型法、标定法、深度学习法、动态与非刚性校正法。最后介绍了水下相机图像畸变校正在自主水下航行器导引回收、三维地形测绘、水产养殖与生态监测等领域的典型应用和发展方向。 展开更多
关键词 计算机图像处理 畸变校正 相机标定 深度学习 水下相机图像
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双透镜对迈克耳孙干涉仪测激光波长实验的影响
5
作者 蔡隆贤 杨露洋 +1 位作者 刘广菊 姚关心 《大学物理》 2025年第6期108-111,119,共5页
本文探讨了双透镜在迈克耳孙干涉仪测激光波长实验中的应用及其对实验结果的影响.通过引入双透镜系统,我们分析了光斑大小、环纹数量以及疏密情况的变化,并讨论了如何通过调节透镜间距来调节干涉环纹.实验结果表明,双透镜系统的使用能... 本文探讨了双透镜在迈克耳孙干涉仪测激光波长实验中的应用及其对实验结果的影响.通过引入双透镜系统,我们分析了光斑大小、环纹数量以及疏密情况的变化,并讨论了如何通过调节透镜间距来调节干涉环纹.实验结果表明,双透镜系统的使用能够显著降低迈克耳孙干涉仪调节的难度,提高实验效率,并对环纹吞吐计数的准确性有所提升. 展开更多
关键词 迈克耳孙干涉仪 双透镜系统 几何光学
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一种用于红外偏振成像的大孔径变焦物镜设计
6
作者 沈志娟 曹一青 +1 位作者 杨欢 包芮溪 《红外技术》 北大核心 2025年第12期1518-1524,共7页
红外偏振成像探测技术被广泛应用于目标探测、图像重建和零件缺陷检测等领域,其核心组成部分为成像物镜。基于变焦光学系统设计原理和像差分析方法,采用全动型补偿方式,利用光学设计软件构建变焦物镜像差优化的约束函数,对系统像差进行... 红外偏振成像探测技术被广泛应用于目标探测、图像重建和零件缺陷检测等领域,其核心组成部分为成像物镜。基于变焦光学系统设计原理和像差分析方法,采用全动型补偿方式,利用光学设计软件构建变焦物镜像差优化的约束函数,对系统像差进行不断校正,最终设计了一种用于红外偏振成像的大孔径变焦物镜,并分析了系统的公差。该变焦物镜工作波长范围为900~1100 nm,焦距变化范围为12~80 mm,相对孔径恒定为1/4,系统在整个焦距变化范围内全视场角的调制传递函数值在奈奎斯特频率134 lp/mm处均大于0.32,最大畸变值小于0.24%,相对照度值均大于96%。结果表明,设计得到的用于红外偏振成像的大孔径变焦物镜像差校正较好,具有较好的成像质量,它对扩大偏振成像探测技术应用提供基础。 展开更多
关键词 光学设计 变焦距 大孔径 物镜 偏振成像
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空间成像与激光通信共口径光学系统设计 被引量：35
7
作者 金光 李艳杰 +2 位作者 钟兴 任秉文 王长庚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2067-2074,共8页
针对空间成像系统与激光通信天线同时需要大口径光学系统而使卫星载荷质量增大的问题,提出了一种成像光学系统与收发合一激光通信天线共口径工作的新型光学系统。从像差理论出发,给出了以主次反射镜为共用部分、成像和通信工作在不同视... 针对空间成像系统与激光通信天线同时需要大口径光学系统而使卫星载荷质量增大的问题,提出了一种成像光学系统与收发合一激光通信天线共口径工作的新型光学系统。从像差理论出发,给出了以主次反射镜为共用部分、成像和通信工作在不同视场的共口径光学系统初始结构设计方法。实际设计了共口径光学系统,该系统口径为600mm,次镜遮拦比为0.225,成像系统的传递函数在50lp/mm时大于0.47,接近衍射极限;发射分系统波像差远小于λ/20,发射激光的最小束散角可达4μrad,出射光斑质量良好;接收系统达到衍射极限,光斑远小于探测端面,满足探测要求。最后,进行了公差分析,给出了光学系统的装调方法。该设计通过共用主次镜减少了系统总质量和总体积,同时满足空间成像和激光通信系统的性能要求。 展开更多
关键词 共口径光学系统 卡塞格林天线 遮拦比 空间成像 激光通信
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采用液晶空间光调制器的可控性阵列菲涅耳波带片 被引量：25
8
作者 陈怀新 魏宏刚 +1 位作者 陈祯培 吴科 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期562-566,共5页
利用液晶空间光调制器的光学调制特性 ,实现阵列数与焦长可调控的阵列菲涅耳波带片 ,并给出了理论分析和实验结果 ,该方法操作简单。
关键词 液晶空间光调制器 实时可控性 阵列菲涅耳波带片 衍射光学组件 阵列数 焦长
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聚合物梯度折射率微球透镜的研制 被引量：13
9
作者 易佑民 章于川 +2 位作者 夏茹 董亮伟 石市委 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期425-428,共4页
选取高分子单体组合 ,用悬浮扩散共聚法研制具有球对称梯度折射率 (GradientRefractiveIndex ,GRIN)的微型聚合物球透镜 .用剪切干涉法测定微透镜试样的折射率剖面 ,根据分布曲线的特征调整、优化制备工艺条件 ,成功获得直径 0 .3～ 1.... 选取高分子单体组合 ,用悬浮扩散共聚法研制具有球对称梯度折射率 (GradientRefractiveIndex ,GRIN)的微型聚合物球透镜 .用剪切干涉法测定微透镜试样的折射率剖面 ,根据分布曲线的特征调整、优化制备工艺条件 ,成功获得直径 0 .3～ 1.4mm、透明、在半径的全程范围具有球对称折射率梯度 ,折射率差ΔN为 0 .0 0 6～ 0 .0 展开更多
关键词 聚合物梯度折射率微球透镜 研制 悬浮扩散共聚法 剪切干涉法 制备工艺 球对称梯度折射率
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空间双波段成像光谱仪红外光学系统的设计 被引量：21
10
作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 孙强 卢振武 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期50-54,共5页
分析了空间双波段成像光谱仪光学系统的光学特性 ,提出利用光学材料间焦距位移系数的互补性 ,实现光学系统消热差、消色差设计方法 ,建立了一组既消热差又消色差的方程组 给出了利用这种方法设计的视场角 10° ,焦距 10 0mm ,F数为... 分析了空间双波段成像光谱仪光学系统的光学特性 ,提出利用光学材料间焦距位移系数的互补性 ,实现光学系统消热差、消色差设计方法 ,建立了一组既消热差又消色差的方程组 给出了利用这种方法设计的视场角 10° ,焦距 10 0mm ,F数为 1.98,温度范围在 - 2 0℃～ 70℃ ,工作波长为 3～ 5 μm和 8～ 11μm具有 10 0 %冷光栏效应的双波段消热差、消色差光学系统 ,分析了系统各波段传递函数。 展开更多
关键词 空间光学 红外光学系统 双波段 消热差 光学设计
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全景环形透镜环形象的线性化研究 被引量：15
11
作者 朱方明 杨国光 +1 位作者 姚炜勇 程惠全 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期589-593,共5页
全景环形透镜 (PAL)独特的成象性能 ,即环绕光轴 3 60°产生一个环形象且景深为无穷远 ,使得由 PAL组成的观测系统没有活动部件能同时观察透镜周围的景物 .但 PAL所成的环形象不便于人眼观察和测量 ,有畸变、失真 ,为此 ,本文根据... 全景环形透镜 (PAL)独特的成象性能 ,即环绕光轴 3 60°产生一个环形象且景深为无穷远 ,使得由 PAL组成的观测系统没有活动部件能同时观察透镜周围的景物 .但 PAL所成的环形象不便于人眼观察和测量 ,有畸变、失真 ,为此 ,本文根据图象坐标变换 ,实现了一种环形象的线性恢复 ,即首先将环形象线性化处理 ,再对其进行插值 ,实验结果表明线性化效果较好 .该图象处理技术可以为发挥 展开更多
关键词 全景环形透镜 平面圆柱透视 FCP 线性化 成像性 图像坐标变换 线性恢复 图像处理技术
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基于介电润湿三液体透镜的变焦光学系统的设计与分析 被引量：14
12
作者 赵瑞 马建权 +2 位作者 党智勇 孔梅梅 梁忠诚 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期198-206,共9页
提出了一种基于介电润湿效应的三液体透镜与传统固定透镜组合的三组元结构变焦光学系统.在一、三组元固定不变的情况下,通过移动中间三液体透镜组改变系统焦距,并通过三液体透镜的自变焦特性,确保系统在变焦的同时保持像面位置不变.采... 提出了一种基于介电润湿效应的三液体透镜与传统固定透镜组合的三组元结构变焦光学系统.在一、三组元固定不变的情况下,通过移动中间三液体透镜组改变系统焦距,并通过三液体透镜的自变焦特性,确保系统在变焦的同时保持像面位置不变.采用光焦度高斯括号法求解系统的初始结构参量,利用Zemax光学软件进行系统设计与优化,最后对系统的成像质量进行分析.结果表明:该系统总长22mm,可实现2.7~20.3mm范围内的连续变焦,系统变倍比接近8,在空间频率180lp/mm处调制传递函数值均大于0.4. 展开更多
关键词 变焦光学系统 介电润湿效应 三液体透镜 像质评价 ZEMAX
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边缘特征增强算法和小波分析在精确聚焦中的应用 被引量：13
13
作者 黄剑琪 冯华君 +3 位作者 徐之海 戴顺林 李奇 边美娟 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第10期932-936,共5页
在数字成象系统中 ,如何快速而且有效地实现精确聚焦一直是成象系统研究中的焦点 .本文提出了利用增强图象边缘特征来提高精确聚焦能力 ,并将常见的边缘增强滤波器与以小波变换为基础构建的滤波器进行了比较 ,实验数据表明 ,虽然常见滤... 在数字成象系统中 ,如何快速而且有效地实现精确聚焦一直是成象系统研究中的焦点 .本文提出了利用增强图象边缘特征来提高精确聚焦能力 ,并将常见的边缘增强滤波器与以小波变换为基础构建的滤波器进行了比较 ,实验数据表明 ,虽然常见滤波器和基于小波变换滤波器都能提高聚焦能力 ,但后者能更有效地分辨出只有微小的离焦量的图象 ,有很好的应用前景 . 展开更多
关键词 边缘特征 聚焦 增强算法 小波变换 光学成象系统
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一种基于OTF稳定性的波前编码相位板优化方法 被引量：10
14
作者 张文字 陈燕萍 +2 位作者 赵廷玉 叶子 余飞鸿 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2017-2021,共5页
提出了一种简单的可用于光学系统中子午弧矢方向白光OTF稳定性评价的波前编码相位板参量优化方法.该方法仅以标准偏差来评价OTF在目标景深范围内的稳定性,并且结合自适应模拟退火算法在参量空间内优化得到相位板的最佳参量.使用该方法... 提出了一种简单的可用于光学系统中子午弧矢方向白光OTF稳定性评价的波前编码相位板参量优化方法.该方法仅以标准偏差来评价OTF在目标景深范围内的稳定性,并且结合自适应模拟退火算法在参量空间内优化得到相位板的最佳参量.使用该方法优化得到的相位板参量,可以大幅度提高光学系统的景深,并且可以获得更为清晰、稳定的成像.对应用波前编码技术前后光学系统的成像性能作了比较,并且考察了优化参量的容差性. 展开更多
关键词 波前编码 相位板 景深 光学传递函数稳定性 自适应模拟退火 优化
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角锥棱镜的直角面面形问题 被引量：21
15
作者 翁兴涛 聂辉 +2 位作者 何平安 李松 高俊玲 《光学技术》 CAS CSCD 2002年第1期71-73,共3页
从一个侧面论述了角锥棱镜直角面面形误差所导致的出射波面像差及两面直角误差之间的定量关系 ,因而可以分别从后两者的精度要求提出对面形误差的要求。对于高精度的角锥棱镜 。
关键词 角锥棱镜 面形误差 直角误差 波像差
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新型硫系玻璃在低成本热成像系统设计中的应用 被引量：20
16
作者 史广维 张新 +2 位作者 王灵杰 何锋赟 张建萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期615-619,共5页
随着非制冷红外探测器价格的不断下降,昂贵的红外光学元件成为限制非制冷红外成像系统成本的重要因素。新型硫系玻璃在3~5μm和8~14μm的大气窗口有着良好的透射性,同时具有价格低、可模压成型、折射率温度系数小等特点,较为适合非制冷... 随着非制冷红外探测器价格的不断下降,昂贵的红外光学元件成为限制非制冷红外成像系统成本的重要因素。新型硫系玻璃在3~5μm和8~14μm的大气窗口有着良好的透射性,同时具有价格低、可模压成型、折射率温度系数小等特点,较为适合非制冷红外成像系统。对常用红外材料和新型硫系玻璃的各方面特性进行比较,总结了新型硫系玻璃的优点,并使用新型硫系玻璃分别对两种温度范围的光学系统进行了设计,详细阐述了该材料在低成本热成像系统设计中的使用方法。结果表明：新型硫系玻璃既能满足光学性能,又在一定程度上解决了高成本的问题,可应用于批量生产的红外光学系统之中。 展开更多
关键词 红外材料 热成像系统 光学设计 硫系玻璃
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基于人眼光学模型建立的角膜模型 被引量：10
17
作者 孔梅梅 高志山 +2 位作者 陈磊 李新华 瞿小妹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期707-712,共6页
考虑角膜面型的非球面特性,应用光学设计软件Zemax,从光学成像角度提出了结合人眼光学模型的角膜双二次曲面模型的建立方法;结合国人正视眼和近视眼的有关实测数据和分析结果,以人眼的波像差为评价函数,对初始模型眼进行优化,给出了符... 考虑角膜面型的非球面特性,应用光学设计软件Zemax,从光学成像角度提出了结合人眼光学模型的角膜双二次曲面模型的建立方法;结合国人正视眼和近视眼的有关实测数据和分析结果,以人眼的波像差为评价函数,对初始模型眼进行优化,给出了符合我国人眼特点的正视眼和近视眼模型中的角膜模型。讨论了矫正近视的矫正眼模型中的角膜理想模型和可用于角膜屈光手术中的切削模型,切削深度的最大值在角膜中心处,约26.5μm。结果表明:基于人眼光学模型的角膜双二次曲面模型,符合角膜的面型特点,适合临床实际应用,可为波像差引导的个性化角膜切削方案提供更适用的数字化模型。 展开更多
关键词 医用光学与生物技术 视觉光学 模型眼 角膜模型 角膜屈光手术
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高级像差对人眼成像质量和视觉的影响 被引量：15
18
作者 全薇 凌宁 +1 位作者 王肇圻 吕福云 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期5-9,共5页
定量地研究高级像差对人眼成像质量和视觉的影响对人眼像差矫正具有重要的实验和临床意义。利用Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪测量了正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,... 定量地研究高级像差对人眼成像质量和视觉的影响对人眼像差矫正具有重要的实验和临床意义。利用Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪测量了正常人眼6mm瞳孔的波前像差,由波前像差计算出人眼光学系统的光学调制传递函数MTF和Strehl比率,并由MTF和视网膜空间像调制度AIM曲线计算出人眼视锐度和对比敏感度函数CSF。根据MTF和Strehl比率分析了高级像差对人眼成像质量的影响,根据视锐度和对比敏感度函数CSF分析了高级波像差对视觉的影响。研究表明Zernik前6级像差对人眼成像质量和视觉的影响是不可忽略的,更高级的像差对人眼成像质量和视觉的影响较小,甚至可以忽略。对Zernik前6级像差进行矫正,可以得到相当好的视觉。 展开更多
关键词 波前像差 Hartmann-Shack波前传感器 斯特列耳比率 对比敏感度 视锐度
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用于光束匀滑的连续相位板近场均匀性 被引量：9
19
作者 温圣林 侯晶 +3 位作者 杨春林 颜浩 马平 周礼书 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1543-1547,共5页
为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险,综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素,建立了CPP近场计算分析模型,模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明:CPP后的光束近... 为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险,综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素,建立了CPP近场计算分析模型,模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明:CPP后的光束近场均匀性主要受入射光调制、CPP表面剩余反射率和衍射传输距离的影响;当入射光束质量较差时,CPP后的近场均匀性主要由入射光束质量决定,CPP剩余反射率和衍射传输距离对近场均匀性影响相对较小;但当光束质量比较理想时,干涉和衍射作用会破坏CPP的近场均匀性,衍射传输距离影响尤为突出。 展开更多
关键词 衍射与光栅 连续相位板 近场 光束质量 惯性约束聚变
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通过有光阑近轴ABCD光学系统激光束的近似解析传输公式 被引量：16
20
作者 陶向阳 周南润 吕百达 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期50-54,共5页
　用傅立叶级数展开法研究光束通过有光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输特性,导出了光阑透射率函数不同时的传输公式。硬边光阑的情况可作为其它光阑的特例得到,其它光阑也可视作硬边光阑来处理。数值计算表明了该方法快速的优点,并得... 　用傅立叶级数展开法研究光束通过有光阑限制的近轴ABCD光学系统的传输特性,导出了光阑透射率函数不同时的传输公式。硬边光阑的情况可作为其它光阑的特例得到,其它光阑也可视作硬边光阑来处理。数值计算表明了该方法快速的优点,并得到与用Collins公式直接积分一致结果。 展开更多
关键词 近轴ABCD光学系统 激光束 近似解析 傅立叶级数展开 光阑 传输公式 激光光学 光束传输
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