菲涅尔衍射

摘要： 基于衍射现象的高精度光栅是一种常用的光学元件。通过研究衍射尺度下的相位光栅,提出了一种结合菲涅尔衍射和有限时域差分的光栅仿真方法,来仿真光栅的菲涅尔衍射区域内的光场分布情况。在入射光栅处采用有限时域差分计算方法,得到高精度的光场分布,然后在光栅后的近场区域采用菲涅尔衍射计算接收屏处的光场分布。通过结合两种方法解决了介质过渡区域的计算和传播区域有限时域差分计算量大的问题。结果显示接收屏处产生了三个衍射峰。基于有限时域差分算法的特点,此方法同样适用于非规律性的光栅结构,对于非等距光栅以及有制造误差的光栅分析具有普适性。

摘要： 实验展示Talbot效应能够加深学生对于周期性物体衍射现象的理解.然而通过实验平台展示Talbot效应的灵活性低,且学生参与度不高,不能保证每位学生都有动手操作的机会,不便于学生课后的创新性拓展.基于Matlab GUI搭建Talbot效应仿真平台,平台操作的灵活性允许学生自行设计不同的周期性结构并观察其Talbot效应,激发学生的创造性思维,让学生在课后也能够随时开展对菲涅尔衍射以及Talbot效应的观察和研究.

摘要： 分布式全息孔径数字成像技术是利用数字全息技术记录子孔径的复振幅信息,再通过孔径间复振幅拼接实现综合成像的一种主动成像技术。在工程应用中,成像系统的装配误差会使子孔径复振幅间产生形位误差,进而使孔径综合后的图像变模糊。在已有的方法中,大多是以相似变换模型校正形位误差,但是复振幅与理想复振幅间是复杂的投影变换关系,所以基于相似变换模型的方法不再适用。首先提出一种在像面校正复振幅间形位误差的方法,该方法先通过像面图像配准对像面复振幅进行投影变换校正,再对校正后的像面复振幅进行逆菲涅尔衍射,得到形位误差校正后的瞳面复振幅。进而搭建了分布式全息孔径成像系统,并采用在像面校正复振幅间形位误差的方法有效地校正了形位误差。

摘要： 当前基于干涉技术的相位显微成像方法已经被广泛研究,但基于非干涉方法(相位恢复)的相位显微成像研究还很少.本文将相位恢复与显微成像技术相结合,提出并论证了一种基于高倍物镜的相位显微成像方法,适用于微米级相位型物体的显微成像.该方法简单有效,针对高倍物镜显微系统的特性,采用同时移动CCD及显微物镜的拍摄方法,解决了传统拍摄模式下,高倍物镜的采样距离无法满足成像关系的问题.通过CCD采集物面在不同传播的距离衍射放大像,利用测得的强度信息重建物体相位信息.采用直径5 μm的聚苯乙烯微球作为待重建样品,使用100×物镜进行显微成像实验.相位分布重建结果反映了样品真实高度的分布变化,证明了该方法的有效性.与基于干涉技术的相位显微方法相比,该方法所使用的实验装置更加简单,易于操作且成本更低.对于生物细胞或组织等相位型样品的厚度或折射率分布测量具有实际应用意义.

摘要： 涡旋波加热是目前电离层加热试验技术研究的一个热点,但主要侧重于试验现象的分析和解释,对产生涡旋波的阵列馈电设计方法讨论很少.本文首先基于菲涅耳衍射理论,在近轴近似条件下推导出电离层加热涡旋波自由空间传播特性的解析表达式,作为涡旋波加热模式下阵列馈电设计方法的检验依据;然后依据矢量磁位的非齐次赫姆霍茨方程,得到了任意阶拉盖尔-高斯涡旋波模式下的阵列馈电分布计算公式,并用已有文献的结果进行了验证,为馈电幅相设计方法提供了理论指导;在此基础上,引入"稀疏阵"的概念,以矩形平面阵为例,给出了一种涡旋场模式下天线阵列馈电幅相的设计方法.该方法简单方便,实用性强,并可推广应用于任意平面阵列形式.仿真结果验证了本文方法的正确性.%Vortex beam heating is a research hotspot in ionospheric heating experimental technique. The existing re-search work focuses on the analysis and interpretation of experimental phenomena,while there are few discussions about the array feeding design method. Based on the Fresnel diffraction theory,the analytical expression of propagation characteristics of vortex beam in free space is deduced,as the inspection basis for the array feeding design method in the vortex heating mode. According to the Helmholtz equation of magnetic vector potential,the calculation formula of array feeding distribution for arbitrary order Laguerre-Gaussian vortex beam is derived. Then the formula is verified by the results of the existing litera-ture. This provides the theoretical guidance for the array feeding design. By introducing the concept of sparse array,a design method of array feeding is presented,which is simple,convenient,practical and can be applied to any planar array. Simula-tion results demonstrate the effectiveness of the method.

摘要： 本文提出一种新的圆孔直径测量的方法.平行光照射下,圆孔直径和菲涅尔衍射光强分布中峰值轮廓直径存在一定的关系,根据该关系可以实现圆孔直径的测量.仿真和实验数据证明,该方法对于直径5 ~10 mm的圆孔可以达到亚微米级的测量精度.%A new diameter measurering method of circular aperture based on Fresnel diffraction is proposed.Under the irradiation of parallel light,there is a special relationship between the diameter of peak contour in Fresnel diffraction light intensity distribution and the diameter of circular aperture to be measured,and then the diameter of the circular aperture can be measured according to the relationship.Simulations and experiments show that the accuracy of this method can reach up to submicro order for the measurement of the circular apertures with diameter of 5 ~10 mm.

摘要： 采用傅里叶变换算法计算菲涅尔衍射相位时,在相位未解包裹的情况下,接收面上提取的相位分布曲线会出现跳变,如果进行解包裹,必然会导致错误的结果.研究发现用傅里叶变换算法进行衍射计算导致接收面上相位跳变的原因,是因为快速傅里叶变换(FFT)对矩阵标注索引的方式与离散傅里叶变换(DFT)有所区别,从而导致计算结果的相位与真实相位有差异.本文提出在FFT运算前后分别进行一次倒谱的方法矫正这种相位跳变,并仿真利用单次FFT进行二维矩孔的菲涅尔衍射,用2次倒谱矫正接收面上的相位跳变,结果证明了该矫正方法的可行性.

摘要： 在基尔霍夫衍射公式的基础上,通过模拟仿真研究了任意正多边形小孔的菲涅尔衍射规律.首先利用Matlab中的for循环给出衍射平面的球面波复振幅分布,再利用函数graythresh和im2bw读取Photoshop绘制的小孔图像得到孔径函数;然后通过函数fft2对点扩散函数和衍射平面的复振幅分布与孔径函数的乘积进行傅里叶变换;最后利用函数ifft2对输出频谱做傅里叶逆变换,从而得到衍射条纹分布.研究结果表明:在正多边形各边的垂直方向上,衍射条纹清晰;在各角的方位上,衍射呈条带分布(正多边形边数为奇数时为亮条带,正多边形边数为偶数时为暗条带),正多边形的边数越多,衍射条纹越密集.

摘要： 简要介绍了菲涅尔衍射公式和基尔霍夫衍射公式的推导过程,并从两种理论的适用范围和运用到的研究思想2个方面进行了对比分析.

摘要： 菲涅尔衍射公式是菲涅尔衍射的理论基础.探讨了菲涅尔衍射公式的性质,并应用于矩孔和圆孔衍射中,得出了相应的衍射图样和光强分布曲线图.根据图样规律模拟出波带片,得到的可视化图像与理论分析一致,有助于理解菲涅尔衍射的特征和规律.

摘要： 用蒙特卡洛和贪心两者结合混合算法,根据光阑和入射光束波长设计出相应的光阑求解出衍射图案.而在菲涅尔衍射的情形下,对目标图案,设计了动态实验仿真窗口,通过加入蒙特卡洛退火元素的混合算法对目标图案进行反演计算.得到光阑编码图像,用扩束准直光路系统实验验证了设计正确性.

摘要： 本文根据菲涅尔衍射的原理,在考虑了折射、光刻胶对光的吸收以及硅片对光的反射的情况下,给出了SU-8胶在365 nm光源下经过方孔曝光时,光刻胶中光强的二维分布及三维分布的计算模拟.将试验结果与实际情况相比,表现出了一定的适用性,可以近似作为光刻胶形貌的最后近似.

摘要： 本文简要介绍了几种典型分数博里叶变换的光学实现方法,推导了单次菲涅尔衍射-透镜相位变换基本光学实现单元所遵从的最一般变换缩放规则及参数选择规则,总结了光学实现设计的原则思路.

摘要： 拼接光栅过程中,相对基准光栅的位置偏差会影响衍射光束相位,从而影响到激光束的空间特性.用统计光学方法分析了面外角度偏差对衍射波前位相的影响,利用菲涅耳,夫琅禾费近似得到光场强度表达式,然后用数值方法计算了光栅存在各种位置偏差时,光束截面上的强度变化趋势;为拼接光栅实验提供了理论依据,并为光栅拼接技术的进一步完善提出理论支持.

摘要： 拼接光栅过程中,相对基准光栅的位置偏差会影响衍射光束相位,从而影响到激光束的空间特性.用统计光学方法分析了面外角度偏差对衍射波前位相的影响,利用菲涅耳,夫琅禾费近似得到光场强度表达式,然后用数值方法计算了光栅存在各种位置偏差时,光束截面上的强度变化趋势;为拼接光栅实验提供了理论依据,并为光栅拼接技术的进一步完善提出理论支持.

摘要： 拼接光栅过程中,相对基准光栅的位置偏差会影响衍射光束相位,从而影响到激光束的空间特性.用统计光学方法分析了面外角度偏差对衍射波前位相的影响,利用菲涅耳,夫琅禾费近似得到光场强度表达式,然后用数值方法计算了光栅存在各种位置偏差时,光束截面上的强度变化趋势;为拼接光栅实验提供了理论依据,并为光栅拼接技术的进一步完善提出理论支持.

摘要： 拼接光栅过程中,相对基准光栅的位置偏差会影响衍射光束相位,从而影响到激光束的空间特性.用统计光学方法分析了面外角度偏差对衍射波前位相的影响,利用菲涅耳,夫琅禾费近似得到光场强度表达式,然后用数值方法计算了光栅存在各种位置偏差时,光束截面上的强度变化趋势;为拼接光栅实验提供了理论依据,并为光栅拼接技术的进一步完善提出理论支持.

摘要： 随着微型机电系统(MEMS)的迅速发展,对生产MEMS的微细加工设备的需求也越来越大.本文重点介绍深度光刻机中的掩模和硅片间的菲涅耳衍射对侧壁陡度的影响,以及运用一种微阵列积分镜去平滑菲涅耳衍射效应,从而提高MEMS的侧壁陡度,最后给出了实验的结果.

摘要： 本发明公开了一种菲涅尔透镜的制造方法、所用射出成型模具装置及制得的菲涅尔透镜。该制造方法包括：射出步骤、模仁快速加热步骤、转印步骤以及快速降温成型步骤。该射出步骤包括对菲涅尔透镜射出成型模具装置内的至少一模腔注入液态热塑性塑料材料。该模仁快速加热步骤包括对至少一对模仁中的至少其中一个模仁内的模仁水路注入高温流体，以将该模仁快速加热到热塑性塑料材料可流动的温度。该快速降温成型步骤为对该对该模仁的模仁水路注入低温流体以快速冷却该模腔内的液态热塑性材料并使其冷却凝固，形成菲涅尔透镜。通过模具水路能够使射出成型模具装置均匀快速升温与降温，避免塑料材料局部冷却固化，从而提升菲涅尔透镜的光学质量。

摘要： 本发明公开了一种菲涅尔透镜的制造方法、所用射出成型模具装置及制得的菲涅尔透镜。该制造方法包括：快速加热步骤、射出步骤、转印步骤以及快速降温成型步骤。该快速加热步骤包括对菲涅尔透镜射出成型模具装置内的至少一模具水路注入高热流体以进行快速加热到热塑性塑料材料可流动的温度。该快速降温成型步骤为对该射出成型模具装置内的模具水路注入低温流体以快速冷却该模腔内的液态热塑性材料并使其冷却凝固，形成菲涅尔透镜。通过模具水路能够使射出成型模具装置均匀快速升温与降温，避免塑料材料局部冷却固化，从而提升菲涅尔透镜的光学质量。

摘要： 本发明公开了一种菲涅尔微结构模具、菲涅尔膜片制备方法及正投影屏幕，涉及放映屏幕技术领域，用于解决现有技术中因锥形辊筒的尺寸限制而导致能够加工的菲涅尔膜片的尺寸受限的问题。该菲涅尔微结构模具呈长条状，菲涅尔微结构模具的一侧设有多个加工齿，各加工齿沿菲涅尔微结构模具的长度方向排布。该菲涅尔微结构模具用于制备较长尺寸的菲涅尔膜片。

摘要： 本发明公开了一种菲涅尔投影屏幕用微结构层及菲涅尔投影屏幕，涉及投影显示技术领域，可解决现有菲涅尔投影屏幕因反光清晰成像而影响用户体验的问题。该菲涅尔投影屏幕用微结构层包括透光的层状本体，所述层状本体的折射率为1.3～1.8，所述层状本体的入光面分布有多个微结构，所述微结构用于使入射至其上且未透过的光形成散射并反射出去。本发明用于菲涅尔投影屏幕。

摘要： 本发明公开了一种菲涅尔透镜制作刀具、加工方法以及菲涅尔透镜模芯制备方法，该刀具的刀尖处设有金钢石刀尖，该金钢石刀尖设有左偏半圆弧。使用该刀具，可以解决菲涅尔齿底加工盲区，再配合B轴旋转改变刀具运动方向和姿态，可以降低菲涅尔形貌加工中产生的毛刺、尖角缺损及表面划痕严重现象，解决非连续光学自由曲面精度低、加工效率低下等技术问题。本发明还公开了一种菲涅尔透镜模芯制备方法，通过该方法制备的模芯，可以降低后续透镜加工中产生的毛刺、尖角缺损及表面划痕严重现象。

摘要： 本公开提供一种菲涅尔透镜、菲涅尔透镜组件及虚拟现实显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的菲涅尔透镜中容易形成杂散光，对正常光线造成干扰，降低显示效果的问题。本公开的菲涅尔透镜的至少一面具有多个锯齿状结构，锯齿状结构包括：入光面、出光面和侧面；入光面呈弧面型；出光面与入光面至少部分相对设置；侧面连接入光面和出光面；菲涅尔透镜还包括：杂散光消除结构；杂散光消除结构被配置为将经过锯齿状结构的侧面的光线进行遮挡或吸收。

摘要： 本发明公开一种菲涅尔透镜、视窗产品及菲涅尔透镜的制作方法。所述制作方法，包括如下步骤：将两组份的液态硅胶充分混合，在真空机中将混合后的所述液体硅胶中的气体排除；将排除气体后的所述液态硅胶注入模压机的具有模芯的下模中，以促使所述液态硅胶填充形成与所述模芯相应的纹理；将所述模压机的上模下压到所述下模，以促使所述液态硅胶更好填充形成所述纹理，并将多余的所述液态硅胶压出模腔；将所述下模升温到预设的温度范围，加温时间为预设的时间范围，以实现所述液态硅胶完全固化。本发明提供的制作方法能够解决解决相关技术的菲涅尔透镜生产过程中容易出现气纹、划伤等产品不良现象，且成品容易出现彩虹纹和视觉重影的技术问题。

摘要： 本申请提供一种菲涅尔光学器件、菲涅尔屏幕和显示设备。菲涅尔光学器件包括基材层以及透镜层，基材层包括相背的第一表面和第二表面。透镜层设置在第一表面，透镜层包括多个微棱镜单元，多个微棱镜单元同心排列形成菲涅尔透镜结构，每个微棱镜单元均包括相连的第一透光面和第二透光面，第一透光面与第二透光面的相连处位于基材层外，第一透光面与第一表面的夹角为α1，第二透光面与第一表面的夹角为α2，α2大于α1，α1＝‑3.197e‑12×r4+1.611e‑8×r3‑3.167e‑5×r2+0.03367×r+4.556+α0，r为第一透光面与菲涅尔透镜结构的圆心的距离，‑3度≤α0≤3度，使得菲涅尔光学器件可以更好地适配超短焦镜头，保证菲涅尔光学器件具有良好的亮度均匀性、高增益和抗环境光的特点。

摘要： 本实用新型公开了一种菲涅尔透镜及菲涅尔反射镜构成的抬头显示系统，涉及HUD技术领域，包括眼盒区域、风挡玻璃和图像源，还包括菲涅尔反射镜和菲涅尔透镜，所述图像源的一侧设有菲涅尔反射镜，所述菲涅尔反射镜的上方设有菲涅尔透镜，所述菲涅尔反射镜的工作表面为菲涅尔面，所述菲涅尔透镜至少有一侧表面为菲涅尔面。本实用新型采用菲涅尔反射镜与菲涅尔透镜组合的方式，实现对图像源放大并投影在汽车风挡玻璃前，并产生较好的成像效果；通过调整图像源显示区域来调整虚像位置。

摘要： 本发明公开了一种基于矢量衍射理论的菲涅尔衍射光学系统成像仿真方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：基于同心圆形分块思想，将原始图像分割为若干个具有相同环宽的环带图像块；步骤二：利用时域有限差分法(FDTD)，计算各环带的MTF；步骤三：利用各环带MTF对图像块进行低通滤波，并添加噪声。本发明提出的方法适用于以衍射镜为主镜的光学系统成像质量的仿真预估，可获取具有低MTF、低SNR、大尺寸PSF空间移变等衍射光学特性的仿真图像，能够为衍射光学成像系统的优化设计以及图像处理算法的研究与验证提供支持，填补了目前衍射光学成像质量精细仿真建模理论方法的空白。