作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
2 义乌工商职业技术学院,浙江 金华 322000
Lommel光束是由Lommel函数描述的一种结构复杂的无衍射光束,其光学形态可由阶数n、不对称度c0、旋转角度?0等3个参数调控,三参数Lommel光束结构复杂,实验上较难产生。引入了一种复振幅调制技术来产生Lommel光束,利用罗曼型迂回相位编码法,对复杂波前的振幅和相位进行编码,构造出能够产生Lommel光束的二元计算全息图,然后使用全息直写打印系统,将由计算机构建的二元计算全息图加工成实振幅掩模板,实验制备了像素数高达35000 pixel×35000 pixel的掩模板,最终方便地产生了高质量的Lommel光束,该研究方法也为产生其他具有复杂结构的无衍射光束提供了思路。
无衍射光束 计算全息 罗曼型迂回相位编码法 全息直写打印系统 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1909001
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optical Information Detecting and Display Technology, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
On the basis of the stationary phase principle, we construct a family of shaping nondiffracting structured caustic beams with the desired morphology. First, the analytical formula of a nondiffracting astroid caustic is derived theoretically using the stationary phase method. Then, several types of typical desired caustics with different shapes are numerically simulated using the obtained formulas. Hence, the key optical structure and propagation characteristics of nondiffracting caustic beams are investigated. Finally, a designed phase plate and an axicon are used to generate the target light field. The experimental results confirm the theoretical prediction. Compared with the classical method, the introduced method for generating nondiffracting caustic beams is high in light-energy utilization; hence, it is expected to be applied conveniently to scientific experiments.
nondiffracting structured caustic beams phase plate stationary phase method axicon 
Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 102601
蔡晓峰 1,1,2宋恭渝 1,1,2杨鑫 1王曾垚 1,1,2[ ... ]任志君 1,1,2
作者单位
摘要
1 珑璟光电-微纳光学研究中心,广东 深圳 518000
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
提出了一种紧凑型纯相位全息近眼显示方法,避免了4f系统的使用且通过滤波可消除零级光和高级衍射光的干扰,能够实现近眼虚拟现实(VR)和增强现实(AR)三维显示。在进行全息图计算时,三维物体被分割成多层图像,利用每一层图像相对于投影透镜焦平面的距离和投影透镜的焦距获得该深度对应的补偿相位因子,采用迭代优化算法获得三维物体的纯相位全息图并在所提系统中进行显示。通过数值模拟和光学实验,证明了所提方法的有效性。
全息 全息三维显示 近眼显示 相位全息 虚拟现实 增强现实 
光学学报
2023, 43(5): 0509002
杨婧羽 1周润 1,2陈日坚 1弓宁 1[ ... ]任志君 1,*
作者单位
摘要
1 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华321004
2 义乌工商职业技术学院,浙江 义乌 322000
引入了一种新型完美涡旋光束——完美Lommel光束(PLBs)。首先给出了产生这种光束的理论机制,然后构建实验系统来产生PLBs。实验主要分为两步:第一步是利用罗曼迂回相位编码法产生高质量Lommel光束;第二步是将生成的Lommel光束经傅里叶变换后产生PLBs。产生的PLBs的环半径不受拓扑荷值的影响,并可通过阶数、不对称参数的模和角度三个参数来调控PLBs的分布,这意味着PLBs是一种具有三个自由度的三参量完美涡旋光束。
物理光学 完美Lommel光束 罗曼迂回相位编码法 复振幅调制 
光学学报
2023, 43(2): 0226001
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院,浙江 金华 321004
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
提出并实验产生一种基于衍射突变的新型蝴蝶光束。根据突变理论,该光束的光场结构由状态变量和控制变量共同构成的势函数所决定。由于蝴蝶突变的高维性,蝴蝶光场的焦散理论上表现为4维空间的超曲面,映射该光场到低维空间,其展现丰富多样的光场结构。此外,通过操纵控制参数,发现蝴蝶光束能调控成不同的光场结构。研究了蝴蝶光束的频谱,发现其谱振幅能用多项式形式表示。所得数值模拟结果与实验结果吻合。该光束具有弯曲的传播轨迹和丰富的光场结构,在波前控制、光学微操纵与生物医学方面有潜在应用。
物理光学 光场调控 蝴蝶光束 突变理论 焦散 
光学学报
2022, 42(16): 1626001
作者单位
摘要
1 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062
基于稳相法原理,构建一种新型无衍射地毯光束。首先,运用稳相法研究径向光栅经过轴锥镜后的菲涅耳衍射,在稳相近似条件下,从理论上获得了一种具有无衍射传输特性的地毯光束。然后,采用振幅型空间光调制器加载不同参数的径向光栅,并在空间光调制器后安装相位调制元件(轴锥镜),经过菲涅耳衍射后,可以在轴锥镜后的一定传输距离内得到一种新的无衍射地毯光束。最终发现,实验结果与理论模拟结果吻合得很好。
衍射 无衍射地毯光束 稳相法 径向光栅 轴锥镜 
光学学报
2022, 42(16): 1605001
作者单位
摘要
浙江师范大学 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
无衍射光束是一种能在自由空间稳定传输的光束。近来,一类具有复杂光学形态的无衍射光束被引入,比如马蒂厄光束、抛物光束、非对称贝塞尔光束等。为了产生具有复杂结构的无衍射光束,需要对光波进行复振幅调制,即同时调制光波的振幅和相位。但目前的商用光学调制元件只能调制光波的振幅或相位。本文基于二元计算全息法,编码二维复透过率函数分布,构建了具有复振幅调制功能的二元实振幅非负计算全息图。利用实验室自主研发的投影成像光刻系统,对银盐干板进行曝光处理,经显影、定影处理,将其加工为相应的振幅掩模板,用来产生精确的具有复杂结构的无衍射光束。以无衍射马蒂厄光束为例,采用罗曼型迂回相位编码方法,在全息图每个抽样单元内开一个矩形通光孔径,通过改变通光孔径的面积来对复值光波的振幅进行编码,通过改变通光孔径中心偏离抽样单元中心的距离,来对复值光波的相位进行编码。最终构建了两种产生马蒂厄光束的典型二元实振幅计算全息图,其像素数高达28000 pixel×28000 pixel。之后利用加工好的振幅掩模板,准确、方便、高效地产生了的椭圆系数q=10,拓扑荷数m=0与m=1的第一种偶型马蒂厄光束,其他类型的马蒂厄光束可相应产生,这是一种光束形态多样、光束结构复杂的无衍射光束。实验结果证实,采用罗曼型迂回相位编码方法产生具有复杂结构的无衍射光束,有效避免了实验过程中分离的相位调制元件和振幅调制元件之间的对准误差,二元计算全息编码法是一种能用来调控产生复杂结构无衍射光束的新途径。
无衍射光束 二元计算全息 投影成像光刻系统 罗曼型迂回相位编码 nondiffractive beams binary computer-generated holography projection imaging lithography system lohmann-type detour phase coding method 
中国光学
2022, 15(1): 14
许富洋 1,2杨鑫 3,*刘子陌 1,2宋强 3[ ... ]任志君 1,2
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院信息光学研究所, 浙江 金华 321004
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华321004
3 珑璟光电-微纳光学研究中心, 广东 深圳 518000
全息体视图(HS)是一种可加速计算的全息图,能够实现单色全息三维(3D)显示,将其与彩色彩虹全息相结合并实现允许多人围观的半周视彩色彩虹全息3D显示具有实际应用价值。在HS计算原理的基础上,设计单元全息图侧视角及视场角等参数,通过频域复用获得包含红色、绿色和蓝色信息的单元全息图的频谱,对频谱进行傅里叶逆变换后取实部得到该单元全息图,所有单元全息图的组合形成完整的半周视彩色彩虹HS。通过并行加速计算的方法实现分辨率为200800 pixel×200800 pixel、尺寸为64 mm×64 mm的高分辨率半周视彩色彩虹HS仅需15.15 min。采用反射照明的方式进行光学再现,实现了允许多人同时观看的清晰的彩色全息3D显示,其有望应用于3D**地图、3D沙盘等领域。
全息 彩色全息三维显示 周视彩色彩虹全息三维显示 全息体视图 
光学学报
2022, 42(4): 0409001
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院, 浙江 金华 321004
2 浙江省光场调控技术重点实验室, 浙江 杭州 310018
采用谱相位调制的方法,在理论上提出可调谐非傍轴自加速光束的产生方法,并通过实验对该理论进行验证。利用驻相近似和光学焦散线原理建立了谱相位与光束传输轨迹之间的数学模型。理论模拟和实验结果表明所提方法突破了传统傍轴近似的限制,产生了非傍轴自加速光束。这类轨迹灵活可控的自加速光束在光学微粒操纵、微粒运输和引导、超分辨成像等领域具有潜在的应用价值。
物理光学 光场调控 自加速光束 光学焦散线 驻相近似 相位调制 
光学学报
2019, 39(10): 1026001
作者单位
摘要
1 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
3 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
基于锥镜的相位调制作用和胶片的振幅调制功能,提出了一种能精确高效产生无衍射马蒂厄光束的方案。利用稳相技术,证明了该方案产生马蒂厄光束的理论机制。利用胶片输出仪制作了具有角向马蒂厄函数分布的振幅调制胶片,在实验上精准地产生了一簇马蒂厄光束。理论和实验结果表明,基于锥镜和振幅调制产生马蒂厄光束的方法简单、高效、灵活。
物理光学 马蒂厄光束 稳相技术 振幅调制 锥镜 
光学学报
2018, 38(9): 0926001

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