维射线传输和折射方程在光学中,要在系统中追踪任意光线,我们需要两个基本的三维方程:传递方程和折射方程。射线从表面j-1到下面的表面j的传递方程为这里分别是射线与前一个曲面j−1和下一个曲面j相交的点。为两个曲面顶点之间的轴上距离,为两个曲面之间的射线方向余弦,如下图所示。由斯涅尔定律推导出三维射线折射方程。斯涅尔定律指出,入射光线和折射光线在入射点与表面法线共面,它们之间的关系为这里n,n'是材料在折射面前后的折射率,I,I'是入射光线和折射光线与表面法线的夹角。斯涅尔定律可以写成向量形式这里,r,r'是沿入射射线和折射射线的单位向量,而n是沿入射点表面法线的单位向量。 ...
失。首先光在折射面上折射时总伴随着少量的反射损耗,光经多模光纤纤芯传输时还有吸收存在,此外,光纤端面磨光不良和疵病还会造成光的漫反射和漫折射。这些是主要的光能损失因素。下面将主要讨论折射时光能的反射损失,又称为菲涅尔反射损耗。如下图,光线从折射率为n的介质进入折射率为n^'的另一介质中,期间发生反射和折射,入射角为i,折射角为i^',反射角为-i。对于非镀膜面,折射时光能的反射损失,可根据菲涅尔公式计算,即另外,折射定律如下:nsini= n' sini'上述公式中,ρ称为反射率,表示光传播到二透明介质分界面上时,有多少光能从界面损失掉。结合两个公式可以看出,反 ...
的光有不同的折射率,便造成了多波长的光束通过透镜后传播方向分离。简单来说,色差就是颜色分离带来的光学系统的像差。色差分两种,一种叫做轴向色差,另一种叫做垂轴色差。本章我们只详细介绍垂轴色差。二、垂轴色差的概念垂轴色差,Lateral Color,也叫做倍率色差、横向色差,指轴外视场不同波长光束通过透镜聚焦后在想面上高度各不相同,也就是每个波长成像后放大率不同,故称为倍率色差。多个波长的焦点在像面高度方向一次排序,最终看到的像面边缘将产生彩虹边缘带。如图所示三、轴向色差产生的原因由于不同颜色的光波长不同,则通过同一透镜后的放大率不同,而造成的垂轴色差。四、消除轴向方法使用具有不同折射率和色散率凸 ...
为扭曲角和双折射函数的扭曲向列液晶显示器的特征值和特征向量的理论表达式已被推导出 。在这份手稿中,作者还讨论了实现仅幅度调制以及耦合幅度和相位调制的技术。使用琼斯矩阵描述其偏振的另一种技术,还进行了反射 Holoeye LC-R 2500 SLM 的表征 [10],并应用于全息光镊装置。此外,针对相位主要调制的 LCoS SLM 的完整表征已经完成,表明穆勒矩阵的极性分解决定了器件的极化特性。校准过程将液晶 SLM 的相位响应确定为某个控制参数的函数,例如,施加到设备每个像素的电压信号。 输出相位值和输入信号之间的关系,例如显示图像中包含的 256 个灰度级,就是所谓的校准曲线/函数。 在光学 ...
n表示介质的折射率,表示真空磁导率,c表示光波传播速度。光强在光轴位置最大,越远离光轴,光强越小。通常情况下,光强是圆柱对称的高斯分布。表示为:表示光轴(r=0)处的光强,定义为光束半径,r为光束横截面内,距离光斑质心的长度。二、光束束宽图2光束切面高斯分布图光束的宽度定义一般分以下几种。(1)定义在光强分布曲线E(r)上,r为径向坐标,光强最大值的处两点间的距离的一半定义为束宽表示为:(2) 86.5% 环围功率(能量)定义以光斑质心为中心画圆,圆中包含的能量与光斑总能量的比值为86.5%,此时,圆的半径定义为束宽表示为:(3)刀口法按照能量定义光束宽度,总能量的10%-90%之间距离的一半 ...
透镜是由两个折射球面或一个折射球面和一个平面所限定的透明体;球面反射镜则只包括一个反射球面,其共同特性是能够对任意位置的物体按设计倍率成像。平面光学元件指工作面均为平面的光学零件,包括平面反射镜、平行平板、反射棱镜和折射棱镜等。其作用是改变光路方向,使倒像转换为正像,或产生用于光谱分析的色散现象。下面讨论这些光学元件的成像特性。球面光学元件的成像特性球面透镜因为球面是最易加工,最便于大量生产和检验曲面,所以球面透镜已成为大多数光学系统中的基本成像元件。按照透镜对光纤的作用可以分为两大类:对光线起会聚作用的称为会聚透镜,光焦度为正值,又称正透镜;对光线起发散作用的称为发散透镜,光焦度为负值,又称 ...
O材料特定的折射率。图2.不同制造阶段的磁光(MO)传感器:(从左到右)初始基片,涂有MO层,涂有反射层。三、磁场的可视化磁光传感器技术是一种用于磁场分析和可视化的绘图方法。为了对磁场进行光学可视化,MO-传感器被放置在与感兴趣的磁性材料的直接接触中,并用偏振光进行照明。光线穿过透明的MO-传感器层,被镜面涂层反射,并再次通过MO-传感器层。来自传感器的平面旋转的结果光被检测出来,可以分析出与双通道层厚度成比例的法拉第效应。基于每个波的不同旋转角度,通过分析器-极化滤波模块创建一个强度对比图像,它代表了被测材料的磁场分布的精确图形(图3)。其结果是一个光学图像,代表了测试对象的磁杂散场的两个方 ...
具有双曲率的折射(或反射)表面。此外,我们需要双曲率曲面如此对齐,来保证曲面的对称平面与x-z和y-z平面重合。这保证了我们的光学系统将具有双平面对称性,因此我们可以在x-z和y-z对称平面上实现不同的放大倍数。将选择光轴作为对称平面的交点线。现在让我们列出几个已有的双曲率曲面类型的例子,以便我们可以检验这类非旋转对称曲面的基本概念。从数学的角度来看,最简单的双曲率曲面类型可能是一个椭圆抛物面,其表面矢高z在笛卡尔坐标下表示为其中和分别是x-z和y-z对称平面曲率的主半径。平行于x-y平面的截面是椭圆,垂直于x-y平面的截面是抛物线。从加工的角度来看,最简单的双曲率曲面类型可能是环形曲面,表示 ...
家解释为圆双折射的结果。圆双折射是左右圆偏振光的折射率差。线偏振光可以用左右圆偏振光的线性组合表示。当线偏振光光束进入光活性样品时,样品的圆双折射在左右圆偏振光分量之间产生相对相移。在样品内部沿路径长度积分的净相移称为圆延迟或圆延迟。当光束离开样品时,圆延迟产生线偏振平面的旋转(光学旋转)。圆双折射、圆延迟、圆延迟和旋光有时可以随意互换使用。然而,旋光(α)的值与圆延迟(δc = 2α)的值相差2倍。最简单的旋光偏振光计是由偏振片和交叉分析仪组成的。旋光性是在有手性样品和没有手性样品的分析仪上零位的角差。简单旋光式旋光计已用于制糖工业近两个世纪。在现代的偏振计中,偏振调制器,如Hinds In ...
镜阵列可分为折射型微透镜阵列与衍射型微透镜阵列两类:折射型微透镜(ROE)阵列:基于几何光学的折射原理,光在两种透明介质交界处(如空气和玻璃),将向折射率高的区域弯折。材料的折射率越高,入射光发生折射的能力越强。通过这个原理,将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分,每一部分被相应的小透镜聚焦在焦平面上,光斑进行重叠,从而实现在特定区域将光均匀化,对激光束精确整形。其应用主要有光斑整形和光束转化。图2:折射型微透镜阵列衍射型微透镜(DOE)阵列:基于物理光学的衍射原理,光被透镜阵列的表面浮雕结构调制改变了波前相位,从而实现了光波的调制、变换。激光经过每个衍射单元后发生衍射,并在一定距离( ...
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