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可调谐相位板空域频域联合分析

周亮 刘朝晖 折文集

可调谐相位板空域频域联合分析

周亮, 刘朝晖, 折文集
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  • 波前编码系统采用在传统光学系统中加入相位板来扩大光学系统的景深而避免传统景深延拓技术的不利影响. 由于相位板的参数不可调, 整个系统的景深延拓扩展率也不能动态可调. 采用两相位板组合的方法可以有效克服这一点. 本文首先从光线差的角度提出了两三次相位板组合下的光线像差分布以及点扩散函数尺寸的具体关系表达式, 直观体现了系统的光线结构, 指出了光线结构和点扩散函数尺寸受两三次相位板的面型和相对位移量的影响. 其次采用稳相法从空间域给出了系统点扩散函数表达式, 依据点扩散函数的振荡性质给出了有效带宽表达式, 提出了点扩散函数在像面的位置会随两相位板面型参数以及相对于光瞳中心的位移量而发生平移. 最后利用菲涅耳积分给出两三次相位板任意面型参数和相对位移组合下的准确光学传递函数. 在得到的调制传递函数中直观体现出了面型参数和相对位移量对调制传递函数和相位传递函数以及有效带宽的影响, 并说明了此系统相位传递函数的非线性性质. 通过空间域与频率域相结合的方法分析验证了传统的两三次相位板组合具有景深可调和带宽可调的性质, 为设计可调谐波前编码系统提供了理论依据.
      通信作者: 周亮, zhouliang@opt.ac.cn
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划 (批准号: 2013AA7088047)资助的课题.
    [1]

    Dowski E R, Cathey W T 1995 Appl. Opt. 34 1859

    [2]

    Zhao T Y, Liu Q X, Yu F H 2012 Acta Phys. Sin. 61 074207 (in Chinese) [赵廷玉, 刘钦晓, 余飞鸿 2012 物理学报 61 074207]

    [3]

    Zhao T Y, Liu Q X, Yu F H 2012 Chin. Phys. B 21 064203

    [4]

    Ojeda-Castaeda J, Rodrguez M, Naranjo R 2010 Proceedings of Progress in Electronics Research Symposium Cambridge, UK, July 5-8, 2010 p531

    [5]

    Zhao H, Wei J X 2014 Opt. Commun. 326 35

    [6]

    Huang W W, Ye Z, Zhang W Z, Zhao T Y, Yu F H 2008 Opt. Commun. 281 4577

    [7]

    Born M, Wolf E (translated by Yang J S) 2006 Principle of Optics (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp744-745 (in Chinese) [波恩 M, 沃尔夫 E 著 (杨葭孙 译) 2006 光学原理 (北京: 电子工业出版社)第774745页]

    [8]

    Somayaji M 2006 Ph. D. Dissertation (Dallas: Southern Methodist University)

    [9]

    Goodman J W (translated by Qin K Q, Liu P S, Chen J B, Cao Q Z) 2011 Introduction to Fourier Optics (3rd Ed.) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp99-106 (inChinese) [古德曼 J W 著(秦克诚, 刘培森, 陈家壁, 曹其智 译) 2011 傅里叶光学导论(第3版)(北京: 电子工业出版社)第99106页]

  • [1]

    Dowski E R, Cathey W T 1995 Appl. Opt. 34 1859

    [2]

    Zhao T Y, Liu Q X, Yu F H 2012 Acta Phys. Sin. 61 074207 (in Chinese) [赵廷玉, 刘钦晓, 余飞鸿 2012 物理学报 61 074207]

    [3]

    Zhao T Y, Liu Q X, Yu F H 2012 Chin. Phys. B 21 064203

    [4]

    Ojeda-Castaeda J, Rodrguez M, Naranjo R 2010 Proceedings of Progress in Electronics Research Symposium Cambridge, UK, July 5-8, 2010 p531

    [5]

    Zhao H, Wei J X 2014 Opt. Commun. 326 35

    [6]

    Huang W W, Ye Z, Zhang W Z, Zhao T Y, Yu F H 2008 Opt. Commun. 281 4577

    [7]

    Born M, Wolf E (translated by Yang J S) 2006 Principle of Optics (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp744-745 (in Chinese) [波恩 M, 沃尔夫 E 著 (杨葭孙 译) 2006 光学原理 (北京: 电子工业出版社)第774745页]

    [8]

    Somayaji M 2006 Ph. D. Dissertation (Dallas: Southern Methodist University)

    [9]

    Goodman J W (translated by Qin K Q, Liu P S, Chen J B, Cao Q Z) 2011 Introduction to Fourier Optics (3rd Ed.) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp99-106 (inChinese) [古德曼 J W 著(秦克诚, 刘培森, 陈家壁, 曹其智 译) 2011 傅里叶光学导论(第3版)(北京: 电子工业出版社)第99106页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-05-07
  • 修回日期:  2015-06-25
  • 刊出日期:  2015-11-05

可调谐相位板空域频域联合分析

  • 1. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
  • 通信作者: 周亮, zhouliang@opt.ac.cn
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划 (批准号: 2013AA7088047)资助的课题.

摘要: 波前编码系统采用在传统光学系统中加入相位板来扩大光学系统的景深而避免传统景深延拓技术的不利影响. 由于相位板的参数不可调, 整个系统的景深延拓扩展率也不能动态可调. 采用两相位板组合的方法可以有效克服这一点. 本文首先从光线差的角度提出了两三次相位板组合下的光线像差分布以及点扩散函数尺寸的具体关系表达式, 直观体现了系统的光线结构, 指出了光线结构和点扩散函数尺寸受两三次相位板的面型和相对位移量的影响. 其次采用稳相法从空间域给出了系统点扩散函数表达式, 依据点扩散函数的振荡性质给出了有效带宽表达式, 提出了点扩散函数在像面的位置会随两相位板面型参数以及相对于光瞳中心的位移量而发生平移. 最后利用菲涅耳积分给出两三次相位板任意面型参数和相对位移组合下的准确光学传递函数. 在得到的调制传递函数中直观体现出了面型参数和相对位移量对调制传递函数和相位传递函数以及有效带宽的影响, 并说明了此系统相位传递函数的非线性性质. 通过空间域与频率域相结合的方法分析验证了传统的两三次相位板组合具有景深可调和带宽可调的性质, 为设计可调谐波前编码系统提供了理论依据.

English Abstract

参考文献 (9)

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