摘要：建立了空间调制无线光通信的光强信道模型,并给出了空间信号必须满足的两个基本约束条件。通过定义于二维空间的正交基函数建立了矢量信号空间,并定义了三个衡量空间信号设计方案性能的指标,即误符号率,频带利用效率和功率效率等。参照传统时域信号设计方案,提出了三种空间调制信号具体设计方案,并从带宽效率和功率效率两性能上进行了比较,结果表明正交幅度调制(QAM)具有带宽效率高、功率效率低的特点,而且采用的信号点越多其带宽效率就越高,另外其空间信号图案还具有圆对称性,因此非常适合在空间带宽有限的远距离无线光通信中使用。

摘要：提出了一种可根本消除各种光场畸变的横向剪切数字全息方法,采用三幅物面相互存在微小平移的数字全息图,通过波前差分来消除照明光和参考光引入的相位畸变,用横向剪切波前重构算法恢复待测物面三维数据。设计了一个反射式实验检测光路,光路中人为引进未知的波前畸变对该算法进行了实验验证。结果表明,在没有对物面和CCD记录面做严格方位校准,横向平移精度为0.01 mm,平移量为0.02 mm的条件下,标准相位的均方根误差约为λ14,分析了其误差来源,可用于超精密光学三维测量,有望减小光场畸变提高测量精度。

摘要：传统的迈克尔逊干涉仪只能简单地呈现光的干涉图像,并不能生动体现光的波动特性及其形貌特征,且测量过程繁琐。针对这些问题,提出了一种基于数字全息技术的新型迈克尔逊干涉仪实验装置。该装置采用2个CCD相机代替传统迈克尔逊干涉仪中的平面反射镜,并引入与球面光相干的平面参考光与球面光发生干涉,利用数字全息技术直接获取2个CCD记录面上的球面光复振幅信息,然后通过最小二乘拟合获取球面波参数,并对球面光复振幅进行解调得到居中后的球面光复振幅,最后通过数字干涉的方法实现两球面光的干涉。实验结果表明,该装置能实时生动地显示入射球面光的三维图像和两球面光的干涉图像,同时根据拟合得到的参数能便捷地测量透明等厚介质的折射率,实验中测量了3种不同材料的折射率,其误差均能控制在±5%以内,有较高的测量精度。

摘要：采用通信理论建立了成像光通信的时空连续三维高斯信道模型,分析了信道容量。结果表明利用光的空间特性可以增加信道容量,其效果取决于系统的空间带宽积。提出了一个成像光通信的收发系统方案,给出了基本的系统设计条件,并分析了系统性能。进行了30 m距离的点阵图传输实验,结果验证了系统的设计要求和性能。给出了一种适合成像光通信的信号相关探测接收方法,它要求用于通信的点阵图像需按照二维空间正交码来构造。为了提高相关接收时的信号处理速度,还可考虑采用光学信息并行处理器,例如非相干多通道相关器,并对该相关器的工作过程做了描述。

摘要：提出了一种新的多进制无线光通信技术,其基本原理是用一组相互易区分的空间图案代替传统无线通信中的会聚光斑传递信息.分析了该通信方案的信道容量,结果表明无线光通信系统存在未被利用的空间自由度,其大小与系统收发孔径和光波波长有关,与光场空间分布无关.通过合理设置系统的结构参数和设计信号图案,可以利用无线光通信系统的空间自由度增加信道容量.提出了一种实现该技术的光电系统方案,其关键组成部分为空间光调制器和图象相关器.详细描述了信号处理过程,具体包括二维相关处理、比较判决和进制转换三部分.分析了该方案的误码性能,得到了平均误码率的估算公式,分析得到了可降低误码率的信号设计基本规则.最后用一个透镜阵列处理器通过实验验证了该通信方案.

摘要：随着信息技术的发展,国内外科学教育与物理教育都日渐强调现代教育技术与教学的深度融合,激发教育创新。光学课程在物理教学中占有重要地位,是落实和培养学生核心素养的重要环节。设计将模拟仿真、模块化光学实验实境演示仪等现代教育技术融入光学物理教学,开发以STEM教育理念为引导的新型光学课程,有利于渗透光学课程中的科学本质观,有利于启迪学生的工程思维。

摘要：星间激光通讯中,精跟踪起着十分重要的作用,而精密偏转镜(FSM)是精跟踪系统中最为关键的部件.基于光学矢量反射定律,推导得到了FSM的精确光学特性,这一特性为精跟踪控制系统提供了精确的理论依据.设计了基于FSM精确光学特性的精跟踪控制系统,对系统整定所用的单纯形法进行了两点重要改进,并对所设计的精跟踪系统进行了数字模拟,由此实现了对FSM的精确控制,提高了精跟踪系统的精确性;将光学衍射超分辨原理应用到星间激光通讯中.利用三区位相光瞳滤波器的超分辨性能,改变光学系统的点扩散函数,从而改变接收端焦平面上的光强分布.由此减小接收衍射光斑的大小,提高系统的光学分辨能力,从而提高精跟踪系统的精确性.

摘要：提出一种新型结构的通用型干涉仪,用于实现不同结构、不同形状的光学透镜、光学晶体等元件的快速目视观察与精确测量。该干涉仪利用可相对旋转的双光楔对条纹周期进行动态调制完成实时检测。以两块雅敏干涉平板为主体结构,在双光路中各自放入一对楔角完全相同的光楔对,建立条纹周期和条纹倾斜方向与光楔对相对旋转角度之间的关系,并采用光学晶体畴反转实时检测验证干涉仪的测量性能。试验结果表明,干涉仪的相位检测精度约为0.2rad(λ/30),条纹周期(一对黑白条纹)为0.105～5.993mm/pair,光路中光楔对的相对转角可在0～179°调节。干涉仪具有完全对称的光路结构,由于较高的稳定性和抗干扰能力,可针对不同类型光学元件的结构特点进行条纹周期的实时调制,并可达到较高的检测精度。

摘要：为了减小非对称X结波导混合耦合器的串音和功耗,增大实现模式分离的非对称端分支角,提出了一种改进型设计.用光束传播法结合有效折射率法模拟分析了改进后的非对称X结波导混合耦合器的串音与功耗,结果表明其串音比原来有了大幅度的减小,而且功耗也得到了改善.

摘要：傍轴近似下的光学矩阵理论,可以简化光束传输计算过程,使光学系统设计更为方便。将ABCD变换矩阵方法引入到耦合光学系统的设计中,运用高斯光束的ABCD法则,详尽地给出了某一耦合方式下的半导体激光器耦合入单模光纤系统的设计;另一方面,对系统的耦合损耗与耦合距离的关系进行了理论计算,并把计算结果与最近的实验报道做了比较,它们基本相吻合,说明此方法是可行的、合理的。从整个设计及理论计算来看,ABCD矩阵方法减少了复杂的计算,从而简化了设计过程,与通常的衍射计算相比,它不失为一种方便、有效的方法,同时它对生产半导体激光耦合器也有实际指导意义。