摘要：本文运用二元光学矢量理论设计了一种硅基太赫兹偶数分束器,实现高衍射效率、高均匀性、有效抑制零级的偶数分束,突破传统标量方法设计局限性,给出了分束器脊宽、槽宽、槽深、占空比、基底厚度等结构参数的最优设计值,并进行了公差分析,得到分束器各结构参数的加工允许偏差范围,对器件的设计和制作具有指导意义.

摘要：为进一步缩小光学相关器体积,设计了一种折反式2f系统光学相关器,光路采用折叠反射式结构,用数字微透镜取代传统相关器中的实体透镜,缩减了结构体积,提升了系统集成度。利用等效光路法对其进行理论分析,给出了折反式2f相关器的结构设计条件及结构参数。针对该相关器,设计了与之匹配的综合鉴别函数滤波器,利用自编程序进行模拟仿真分析。结果显示,当待识别目标发生缩放与旋转畸变时,该相关器仍具有较好的畸变不变识别性能。

摘要：提出基于小波变换的优化折中综合鉴别函数(OTSDF)滤波器(W_OTSDF)算法,对其进行优化设计,利用小波变换的多尺度与带通滤波特性,提高平面集成2f光学相关器的相关输出峰值强度和信噪比(SNR)。利用Matlab搭建系统的仿真模型,获取W_OTSDF滤波器的优化算法。仿真结果表明,在平面集成2f系统中对旋转、缩放以及旋转缩放同时存在的畸变目标进行识别时,优化设计的W_OTSDF滤波器较OTSDF滤波器在峰值相关能量比(PCE)、峰值旁瓣比(PSR)、SNR等整体性能指标方面均有较大提高。理论分析与仿真结果均表明W_OTSDF滤波器较OTSDF滤波器具有更好的识别效果。

摘要：为解决目前亚波长二元矩形结构在光学防伪应用方面存在的防伪性能有待提升、制作困难导致性能劣化等问题,提出正弦结构等效矩形结构实现基于嵌入式亚波长一维单周期正弦结构的三色光变器.模拟仿真表明,亚波长正弦结构与原亚波长矩形结构性能相似,可获得优越的三色变换功能.当自然光以45°角入射时,可在方位角0°,58°,90°分别获得相应的蓝光、绿光、红光三色反射峰,反射率分别达到90%,89%,100%.分析并提出了该器件周期、槽深、膜厚以及入射角变化对反射峰的影响规律,探索了运用无掩模的双光束干涉曝光法制作母版的实验过程.提出的正弦结构三色光变器实现了方位角调节的高衍射效率自然光三色光变效果,突破了目前两色光变防伪的局限,同时降低了制作难度,可用通用的全息生产技术制作光栅结构,在光变图像防伪领域有重要应用.

摘要：分析以矢量理论求解二元简单周期结构衍射效率的原理和过程,探讨一种高性能偶数分束器设计方法,通过自编程序在太赫兹波段获得二元结构偶数分束器,有效抑制了零级衍射,突破传统标量方法设计的局限性.探讨了该设计方法利用共振效应及倏逝波传播效应抑制零级衍射光,以及将能量分配到其他非零级次上的物理机理.

摘要：本文提出并设计了一种由简单微元结构组成的超透镜,可同时实现长红外双波长共聚焦功能.基于广义斯涅耳定律和传输相位调制机理,通过建立科学评价函数选取最优的微元结构排列组成超透镜.设计结果表明,该超透镜实现了波长为10.6和9.3μm的双波长共聚焦,且具有较高聚焦效率、聚焦光斑接近于衍射极限,并定量分析了超透镜微元结构参数冗余度,得到其对聚焦效率的影响趋势.本文设计的超透镜有望满足长红外光学共聚焦系统集成化、微型化的需求,在激光外科手术、工业切割焊接等领域有着重要的应用价值.

摘要：为了提升现有导模共振防伪光变器件的性能,设计了一种基于ZnS覆盖膜的一维单周期矩形结构三色光变器.当自然光入射角为45°时,可在0°,58°,90°方位角分别获得相应的蓝、绿、红三色反射峰,对研究结果进行了物理解释.分析并提出了该器件周期、槽深、膜厚以及入射角变化对反射峰的影响规律,对器件的设计、制作和测试有重要指导作用.三色光变器基于简单结构实现方位角调节的自然光三色光变效果,可运用传统激光全息产业的模压和蒸镀工艺进行制作,在光变图像防伪领域有重要应用.

摘要：本文基于衍射光学设计理论,提出了仅用一种简单结构实现波长和偏振态同时复用全息显示新方法.构建了不同入射条件下超表面微元的结构参数与透过相位之间的映射关系,建立了科学的评价函数,优化得到超表面每个像素点处最优的单一结构超表面微元尺寸.仿真结果表明,本文设计的超表面实现了波长为532 nm的x线偏振光和波长为633 nm的y线偏振光入射显示不同形状字符的功能.

摘要：光学衍射神经网络(optical diffraction neural network,ODNN)以光波作为计算媒介执行神经网络的逻辑分析与运算功能,具有高速度、低功耗及并行处理的优势.本文设计了一种仅有三层相位调制的ODNN,提出了基于目标空间频率一级谱分布提升ODNN的数字识别性能的方法,经优化获得了系统最优的像素大小、衍射距离,以及最佳的三层相位分布.设计的ODNN对MNIST手写体数字集识别准确率达到了95.3%,高于文献中采用五层衍射神经网络实现的准确率91.75%(Lin X,Rivenson Y,Yardimci N T,Veli M,Luo Y,Jarrahi M,Ozcan A 2018 Science 3611004),且精简了系统结构.结合ODNN高速度、低功耗的优点,提出的基于频谱分析方法有利于提高ODNN的性能,使ODNN在边缘计算领域有巨大的应用潜力.

摘要：为了研究手机侧发光背光模组,理论分析并模拟了在导光板表面直接熔合微光学结构的手机背光系统.结果表明,熔合微光学结构后,手机背光系统的出射光场发生变化,使得部分光线在偏离视场中心55°的方向上会聚,为设计新型集成手机微光学导光板奠定基础.