光子学报
2022, 51(11): 1106006
1 江南大学 理学院，江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122
音圈变形镜具有无磁滞、响应快、调制量大等优点，在大口径光学望远镜中已经替代了传统的压电变形镜。为提高音圈变形镜驱动器的效率，本文研究了影响驱动器电磁力和效率的因素，建立了音圈驱动器的三维模型，并利用有限元分析软件对其磁体充磁方向、磁体尺寸、线圈尺寸和驱动器结构等参数进行了有限元仿真分析和优化。结果表明，本文设计的动磁式音圈驱动器输出力可达0.43 N，电机常数可达0.9,输出力和输入电流有良好的线性关系，为音圈变形设计和应用提供了理论基础。
变形镜 音圈驱动器 有限元仿真 电磁力 电机常数 deformable mirror voice coil actuator finite element analysis electromagnetic force actuator constant
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
针对7单元音圈变形镜的结构进行了设计, 对镜面进行了力学分析, 并基于有限元ANSYS软件对镜面不同材料及物理参数对最大变形量及镜面应力的影响关系进行了仿真。实验结果表明, 所设计的音圈变形镜在镜面具有优良力学特性的条件下, 基本满足了变形镜对校正量、影响函数等主要性能指标的要求。仿真结果可以为更多驱动单元数的音圈变形镜提供参考。
变形镜 音圈驱动器 光学玻璃 自适应光学 有限元分析 deformable mirror voice-coil actuator optical glass adaptive optics finite element analysis
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
液晶空间光调制器(LCSLM)在非显示领域有着广泛的应用。利用夏克哈特曼波前探测器对LCSLM的相位调制特性进行测量,结果表明,低阶Zernike模式的线性相位调制范围相对较大,随着调制范围的增加,衍射效率下降明显。对LCSLM用于非球面面形测量的可能性进行初步探讨,为扩展非球面面形检测方法提供一种全新的思路。
光学器件 液晶空间光调制器 夏克哈特曼波前探测器 Zernike模式 面形测量 非球面 激光与光电子学进展
2019, 56(22): 222301
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
理论模拟仿真了基于变形镜与随机并行梯度下降(SPGD)算法的无波前探测自适应光学系统(AOS)。为提高基于SPGD算法的无波前探测AOS的收敛速度,在不降低精度的前提下,对SPGD算法中关键参数随机扰动幅值和增益系数的关系进行了优化。实验发现, AOS存在参数优选区域,且与初始畸变大小有关。进行了理论验证并与模拟退火算法进行了比较,结果表明,SPGD算法收敛精度比模拟退火算法高6.32%,具有更好的收敛速度。
自适应光学 随机并行梯度下降算法 波前校正 变形镜 激光与光电子学进展
2019, 56(12): 122201
1 江南大学 理学院，江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122
温度起伏会对液晶器件的相位调制特性、响应速度有影响，从而影响自适应光学系统中的液晶波前校正器的相位调制精度。针对该问题，本文研究了温度对 512×512 像素的硅基液晶波前校正器（LCOS）的LUT（look-up table）的影响，正是由于LUT的变化导致其相位调制特性不同；实验测量了不同温度下LCOS的时间和相位响应特性，由此计算了对应的LUT，利用最小二乘拟合方法对得到的数据进行拟合，给出了16~26 ℃范围内的关系式，利用此关系式可以获得该温度范围内不同温度下合理的LUT。我们在LCOS上施加闪耀光栅灰度图后，对不同LUT下入射光束的衍射效率分别进行测量，结果表明我们利用关系式内对应温度下的LUT取代LCOS中固定值的LUT方法可以克服温度的起伏带来的影响，提高LCOS的相位调制能力。本方法对于液晶器件在自适应光学、显示等领域的应用也有帮助。
液晶波前校正器 相位调制 自适应光学 liquid crystal spatial light modulator phase modulation adaptive optics
Author Affiliations
Abstract
1 School of IoT Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China
2 School of Science, Jiangnan University, Wuxi 214122, China
Based on the geometrical optics approximation, we analyze the effects of non-Kolmogorov turbulence on the spiral spectrum of the orbital angular momentum (OAM) of Airy–Schell beams. Our numerical results of Airy–Schell beams on the horizontal path show that the beam spreading due to diffraction is smaller for shorter wavelengths, a smaller OAM quantum number, a larger radius of the main ring, and a higher arbitrary transverse scale in weak turbulence. The oscillation frequency of the mode probability density of Airy–Schell beams in the radial direction is much lower than that of Hankel–Bessel beams. The mode probability densities of Airy–Schell and Hankel–Bessel beams are remarkably dependent on the wavelength and OAM quantum number. In order to improve the mode probability density, Airy–Schell beams with shorter wavelengths and lower OAM quantum numbers may be the better choice, which is diametrically opposite to Hankel–Bessel beams. Our research provides a reasonable basis for selecting light sources and precise tracking.
100.6640 Superresolution 210.4770 Optical recording 180.1790 Confocal microscopy Chinese Optics Letters
2016, 14(4): 042101
江南大学 理学院 轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
为了研究量子相干性在腔量子电动力学系统中的动力学和分布特性, 基于两个各自捕获原子系综的光学腔建立了双光学腔系统, 腔与腔之间由光纤耦合.利用相对熵度量的量子相干性, 引入量子相干非平衡性的概念, 分析了系统中相干动力学和光纤-腔耦合强度对相干性分布的影响. 结果表明: 在强耦合极限下, 光纤-腔耦合强度的增加有利于保持两腔中的原子的整体相干性; 光纤-腔耦合强度、原子-腔耦合强度以及原子数三个参数之间满足特定条件时, 腔内的原子相干性可以传输至另一个腔. 考虑腔、光纤及原子都存在耗散的情形, 对比了不同耗散速率和非耗散情形下的相干性演化, 发现耗散使得耦合双腔系统的相干性以及各个腔中的原子相干性发生衰减.
量子光学 量子信息 量子相干性 退相干 腔量子电动力学 光纤 Quantum optics Quantum information Quantum coherence Decoherence Cavity quantum electro dynamic Optical fiber 光子学报
2016, 45(11): 1127003
1 江南大学 理学院,江苏 无锡 214000
2 江南大学 江苏省轻工光电工程技术研究中心,江苏 无锡 214000
研究湍流对海水光通信信道中传输的量子高斯-谢尔光束偏振度的影响.运用量子化场的惠更斯-菲涅尔原理, 构建湍流海水中量子化高斯谢尔光束的产生和湮灭算符. 基于海水折射率的空间功率谱,导出了量子高斯-谢尔光束的偏振度.数值结果表明：在参数给定条件下, 温度与盐度的比值从－4.5变化到－0.5时, 偏振度从0.75下降到0.20；接收光子数从20提高到50时, 偏振度从0.91提高到0.96；光源横向尺寸从0.02 m增大到0.12 m时, 偏振度从0.82提高到0.97；温度起伏对偏振度的影响高于盐度起伏的影响；提高发射光子数和增大发射孔径是扼制湍流干扰的有效方法.
偏振起伏 高斯-谢尔模型 海洋湍流 产生算符与湮灭算符 数值模拟 Polarization fluctuation Gaussian Schell-mode Oceanic turbulence Creation and annihilation operator Numerical simulation
1 江南大学物联网工程学院, 江苏无锡 214122
2 江南大学理学院, 江苏无锡 214122
研究了墨点边缘发生羽化现象(非二值理想墨点)对印品光谱反射率的影响, 为色彩预测模型的理论研究提供一个新的思路。采用二维高斯函数模拟墨点表面的形态, 利用多重积分计算出墨点羽化后的体积, 根据体积的恒常性即羽化前后墨点体积相等, 推导出含边缘坡度因子σ的网点面积率以及含墨层相对厚度因子的油墨透射率, 由此建立了一个Clapper-Yule扩展模型。模型的数值模拟结果表明墨点边缘油墨铺展所导致的网点物理扩大, 增加了油墨对光的吸收, 从而降低了最终的光谱反射率。采用Clapper-Yule分程模型对颜色进行预测时需考虑墨点边缘羽化所带来的物理网点扩大, 该模型适用于彩色半色调印品的颜色预测与控制。
印刷色彩学 Clapper-Yule模型 光谱反射率 墨点边缘羽化 science of printing color extended Clapper-Yule model spectral reflections dot edge feathering
