暨南大学光子技术研究院, 广东省光纤传感与通信技术重点实验室, 广东 广州 510632
轨道角动量 (OAM)光束具有螺旋形相位分布, 在信息光学、光捕获、光学操控等领域都有着重要的应用。本文设计了一种可以生成聚焦 OAM光束的平面型光学器件。该器件利用迂回相位的编码方式, 在平板上加载了根据分数 Talbot效应计算得到的特定相位分布。使用时域有限差分 (FDTD)分别对具有正方形和六边形周期性结构的光学器件进行仿真模拟。结果表明, 平面波经过此器件可以转化为阵列型聚焦 OAM光束。该器件加工方便, 容易拼接或复制, 集成度高, 可以用来生成高质量大面积阵列型 OAM光束。
分数 Talbot效应 轨道角动量 周期性结构 迂回相位 fractional Talbot effect orbital angular momentum periodic structure detour phase
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
微距光谱分束是红外领域小型双波段成像系统的关键技术之一。利用菲涅耳衍射理论和角谱理论, 研究了双波长和宽角度入射光场通过阶梯光栅在分数泰伯距离下的衍射特性。建立了基于阶梯光栅的双探测阵列成像模型, 数值模拟了入射波长分别为4 μm和4.5 μm的光束在-30°~30°入射角度范围的光栅分束结果, 获取了探测面上的发光强度、能量和信噪比等参数值。此文的研究成果可为构建微型双波段成像装置及设计精密光谱分束器件提供理论支持。
阶梯相位光栅 频谱分离 分数泰伯效应 中红外波段 stepped phase grating spectral separation fractional Talbot effect mid-infrared band 红外与激光工程
2018, 47(2): 0220003
中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
基于高斯谢尔光束的相干模式分解理论和波动光学，建立了部分相干同步辐射硬X射线光束通过光学器件的传播模型。模拟了微聚焦X射线光束照射下光栅的分数塔尔博特效应，得到了聚焦光束的光强分布和相干特性变化，并分析了散焦光束入射下的光栅自成像。然后通过模拟准直光束入射下的光栅塔尔博特效应，得到了不同传播距离处自成像条纹的变化情况，分析了影响光栅自成像条纹形状的因素。通过光栅衍射条纹测量同步辐射相干度，发现对矩形相位光栅来说，应该对衍射图样进行傅里叶分解，求出各级傅里叶系数随传播距离的变化曲线，从而得到入射光束相干特性。
X射线光学 同步辐射 分数塔尔博特效应 部分相干
深圳大学光电子学研究所教育部和广东省光电子器件与系统重点实验室, 广东 深圳 518060
理论分析了基于相位光栅分数塔尔博特效应的X射线相衬显微成像原理，采用菲涅耳衍射公式推导出相位光栅在两个不同距离处的成像结果公式。然后建立一个水合蛋白质细胞模型，对成像系统进行了参数设计，得出1~2 keV的中能波段X射线是兼顾大景深和高成像衬度的最优选择。针对10 μm厚的细胞模型，选取1.5 keV的中能X射线做模拟计算，采用多步相移法从模拟条纹图中恢复出了细胞模型的相位信息。模拟结果表明在相同信噪比下采用中能X射线得到的相衬图像比吸收图像具有更好的衬度和细节分辨率，为今后相关的实验奠定了基础。
X射线光学 中能X射线显微术 分数塔尔博特效应 相位衬度 光学学报
2011, 31(10): 1034001
中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学研究室, 上海 201800
对振幅型二维斜周期阵列分数泰伯效应的研究，可以为设计和制作新型阵列发生器提供必要的理论依据。通过坐标的旋转与倾斜描述二维振幅型斜周期阵列，根据菲涅耳变换公式在理论上研究这类斜周期阵列的自成像效应，并进一步讨论了分数泰伯距离处像场的振幅分布与相位分布，给出了具体的相位计算公式。以60°斜交周期菱形阵列为例，模拟计算了它们在各自分数泰伯距离处的像，模拟计算的结果与数学公式推导的结果一致。并简单讨论了利用这种周期结构，设计和制作新型阵列发生器的可行性。另外，还对二维斜周期菱形阵列与正交周期方形阵列在压缩比例和光斑模式等特性上进行了比较分析。
信息光学 衍射 分数泰伯效应 菲涅耳变换公式
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
对一维开口比为1/M(这里M为大于1的正整数)的矩形光栅, 建立了一组新的在分数塔尔博特(Talbot)距离上计算其菲涅耳衍射光场分布的简单方程。 在该方程中考虑了光栅结构与分数塔尔博特距离的联系, 显然比迭代方程和基于距离的方程更方便地描述分数塔尔博特效应。 给出了一种研究光栅分数塔尔博特效应的新途径。
分数塔尔博特效应 阵列照明 菲涅耳衍射
