摘要：基于傅里叶变换下的菲涅尔衍射理论,对部分相干光产生Mathieu光束进行了理论和实验研究,并利用抽样理论和色散公式推导出Mathieu光束的光强分布表达式.数值模拟了不同传播距离处Mathieu光束的截面光强分布,并设计了实验对模拟结论进行验证.实验采用多波长蓝光LED为光源,利用带有椭圆形孔径的菲林片及轴棱锥得到Mathieu光束.模拟和实验结果均证明部分相干光可以产生Mathieu光束.研究结果对拓展Mathieu光束的应用范围提供了理论依据.

摘要：基于自适应遗传算法,对部分相干光整形的相位板做了优化设计.以高斯-谢尔模型(GSM)光束为例,推导出远场光强的解析表达式.最优化设计的位相板能将GSM光束变为平顶光束.数值计算例表明空间相干性对光束整形效果的影响.与已有工作相比较说明自适应遗传算法用于部分相干光整形的优点.

摘要：基于统计光学理论,建立了适用于同步辐射软X射线的部分相干光的传播模型。利用互强度描述部分相干光,并采取分割波前叠加的方法,引入合理的近似,可以定量分析部分相干光传播一定距离后相干性能的变化。利用该模型分析了传播距离、光源相干长度、光源尺寸等因素对相干性能的影响。另外在上海光源软X射线干涉光刻分支线站BL08U1B进行了相干衍射实验,并利用该模型对实验结果进行了模拟。模拟结果表明,该模型能够准确地模拟BL08U1B的相干衍射图样,计算结果和实验数据符合较好,为设计同步辐射高相干性光束线站提供了理论依据和参考。

摘要：光束在大气湍流中传输时,大气湍流效应对光束进行强度和相位的随机调制,最终在远场处形成散斑。以部分相干高斯-谢尔模型(Gaussian-Schell Model,GSM)光束为研究对象,根据广义的HuygensFresnel原理、修正Von Karman谱模型,推导了GSM光束在大气湍流中传输时接收端光束的有效半径和平均散斑半径的表达式。利用数值计算对比分析光源相关参数和大气湍流对光束有效半径和平均散斑半径的影响。研究表明:光束的初始束腰半径越大、相干长度越小以及波长越小时,接收端光束的有效半径和平均散斑半径受湍流的影响越小;大气折射率结构常数越大,光束扩展越严重,此时平均散斑半径越小;光束有效半径和平均散斑半径随湍流外尺度增大几乎无变化,随湍流内尺度的增大而减小。所得出的结论对无线激光通信系统中光束的捕获、对准与跟踪(Acquisition,Pointing and Tracking,APT)系统的设计提供一个重要的参考价值。

摘要：深紫外(DUV)光刻机照明系统普遍采用衍射光学元件(DOE)实现光瞳整形。根据光刻机的指标要求,衍射光学元件应具有高衍射效率和高均匀性的特点。传统的相位恢复算法如Gerchberg-Saxton(GS)及其改进算法,一般只能通过降低均匀性来提高衍射效率,无法得到最优的解。而全局优化算法如模拟退火法、遗传基因法等需要大量的计算时间,难以实现像素数目多的深紫外DOE的设计。为了克服上述困难,提出了一种基于GS的混合梯度下降算法,在迭代过程中对每次迭代的振幅进行加权反馈修正,在加快收敛速度的同时,减少误差,同时实现高效率和高信噪比。利用该算法对光刻需要的传统、四极照明光瞳、定制照明光瞳的DOE进行了设计,结果表明,实现传统和四极照明光瞳的16阶量化相位DOE的衍射效率均超过92%,而非均匀性分别为3.98%和2.3%。实现定制照明光瞳的DOE的衍射效率为91%,图形恢复误差为5.8%。该方法为获得高性能深紫外DOE提供一条可行的途径。

摘要：本文研究了大气湍流和探测光空间相干性对倾斜离轴激光束通过猫眼光学镜头反射光光强特性的影响.研究表明:由于光阑效应以及光束倾斜或离轴,反射光光强出现振荡和非对称分布现象.大气湍流不会改变其非对称性,但湍流中其光强不再振荡.当猫眼光学镜头存在微弱正离焦δmax情况下,轴上光强可达到最大值.猫眼光学镜头焦距越大,所需δmax越大.但是,大气湍流和探测光相干性好坏都不会改变所需δmax值.在大气湍流中传输距离足够远时,反射光强会成为离轴类高斯分布.随着传输距离的增大,相干性越差的探测光的反射光束扩展可以更小,这与部分相干光自由空间传输规律完全不同.探测光相干性越好,其反射光强受湍流的影响越大,但差异不大.本文所得结果对激光主动探测的应用具有意义.

摘要：应用于激光剥离、激光退火、激光转移等领域的大功率纳秒紫外激光器的输出激光通常是强度分布不均匀的部分相干光,为满足精密加工的高均匀度要求,开展了基于成像型微透镜阵列的紫外激光匀化技术研究。利用伪模分解理论和角谱衍射传输算法,建立了快速计算部分相干光通过微透镜阵列匀化系统的数值模型,并以准分子激光为仿真光源,通过对离焦量、阵列间距等参数的分析,确定了最佳设计参数,实现了边缘锐利的高均匀度方形光束输出。此外,详细讨论了微透镜阵列失调对光束形貌和均匀度的影响,并通过实验说明了理论设计的可靠性和参数影响分析的准确性。

摘要：对多横模平顶高斯部分时空相干光(MPCB)通过连续相位板(CPP)后的焦斑特性进行研究,用厄米-高斯模式叠加的方式构建MPCB,不改变已有相干光CPP设计和目标光场,对比不同空间相干度的MPCB和相干光结合CPP后焦斑的差异。结果表明,CPP可对MPCB焦斑进行整形,MPCB焦斑轮廓略大于相干光焦斑;同一滤波水平下,MPCB焦斑均匀性始终优于相干光焦斑;MPCB空间相干度越低,焦斑调制度越低,焦斑越均匀。

摘要：用波长1.06μm的YAG晶体激光器作为激光光轴指示器,设计一套远距离激光瞄准测试系统,在外场环境下进行大量实验,采集了不同距离、不同时段的光斑变化数据。在对光斑数据进行图像处理以及统计分析的基础上,通过分析不同时段光斑偏移标准差,研究了光束在3km范围内不同距离的偏移情况。同时,基于推广的惠更斯-菲涅耳原理和实测的现场气象数据,分析了湍流效应对传输光束相干性的影响。结果表明:大气的湍流效应以及相干性变化都会影响到光束的传输特性。结合实验得到的标准差曲线对统计模型进行修正,可为提高激光测试系统的瞄准精度提供依据。

摘要：两点分辨的问题已进行过深入的研究,其中最著名的是Rayleigh和Sparrow判据。然而其通常仅适用于完全相干光或者完全非相干光两种极限状态,对于具有普遍性的部分相干光的情况却研究较少。本文设计了部分相干光照明圆孔成像系统,据此建立了两物点光强在像面分布数学模型,利用MATLAB对两物点像面光强分别在不同间距与任意相干度情况进行了模拟仿真,结果显示当两点间距一定,两物点分辨率随着两点光源间相干度的增加而减小,而当相干度一定时,两物点分辨率随着两点光源间距的增加而增加。本文同时采用像面间距与物面间距的比值以描述系统对两物点分辨能力,分析探讨了两物点恰能分辨,不能分辨,完全能分辨的三种情况,并给出任意相干度的圆孔成像系统一般分辨规律。同时设计了两物点在任意相干度的成像系统实验平台,实验结果表明两物点在此实验条件下间距为1.5 mm时恰能分辨,说明实验结果与理论模拟基本吻合。