基于分数泰伯效应的双波长微距分束的研究

杨磊; 江敏; 赵宁波; 谢洪波

doi:10.3788/IRLA201847.0220003

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于分数泰伯效应的双波长微距分束的研究

杨磊, 江敏, 赵宁波, 谢洪波

文章导航 > 红外与激光工程 > 2018 > 47(2): 220003-0220003(9)

杨磊, 江敏, 赵宁波, 谢洪波. 基于分数泰伯效应的双波长微距分束的研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(2): 220003-0220003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0220003

引用本文:

杨磊, 江敏, 赵宁波, 谢洪波. 基于分数泰伯效应的双波长微距分束的研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(2): 220003-0220003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0220003

Yang Lei, Jiang Min, Zhao Ningbo, Xie Hongbo. Investigation on micro-distance dual-wavelength separation using fractional Talbot effect[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(2): 220003-0220003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0220003

Citation:

Yang Lei, Jiang Min, Zhao Ningbo, Xie Hongbo. Investigation on micro-distance dual-wavelength separation using fractional Talbot effect[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(2): 220003-0220003(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0220003

基于分数泰伯效应的双波长微距分束的研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0220003

1.
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

基金项目:

光电信息技术教育部重点实验室（天津大学）开放基金（2017KFKT007）

详细信息

作者简介:
杨磊(1982-),讲师,硕士生导师,博士,主要从事高速成像、光学设计及量子光学方面的研究。Email:yanglei@tju.edu.cn

中图分类号: TN29

Investigation on micro-distance dual-wavelength separation using fractional Talbot effect

1.
Key Laboratory of Optoelectronics Information Technology,Ministry of Education,College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China

摘要: 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 m和4.5 m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
Abstract: Micro-distance spectra splitting is a key technology for compact dual-band imaging system in infrared field. Utilizing the Fresnel diffraction theory and angular spectrum theory, the diffractive properties of dual-wavelength and wide angle light passing through stepped phase grating in fractional Talbot distance were theoretically investigated. A typical scheme of imaging structure based on dual-array detection pixels was set up, where two light beams with different wavelength incident after passing through the stepped phase grating. The numerical simulation shows the splitting results of incident 4 m and 4.5 m wavelength light with-30 to 30 angle, including the distribution of luminous intensity, energy and signal-to-noise ratio on dual-array detection pixels. Our results are beneficial not only for designing the compact dual-band optical imaging structure, but also for building up precision spectral separating component.
- stepped phase grating /
- spectral separation /
- fractional Talbot effect /
- mid-infrared band

[1]	Wang W Q, Jia X H, Han Y M, et al. Infrared imaging modeling and simulation of DIRCM Laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6):0606005. (in Chinese)
[2]	Labadie L, Wallner O. Mid-infrared guided optics:a perspective for astronomical instruments[J]. Optics Express, 2009, 17(3):1947-1962.
[3]	Li H, Yan C X, Yu P, et al. Measurement of modulation transfer function for IR imaging system[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(4):698-708. (in Chinese)
[4]	Huo J, Li M F, Yang R, et al. High sensitive near infrared imaging system based on single element detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(S1):S104001. (in Chinese)
[5]	Kanaev A V, Kutteruf M R, Yetzbacher M K, et al. Imaging with multi-spectral mosaic-array cameras[J]. Applied Optics, 2015, 54(31):F149-F157.
[6]	Rueda H, Lau D, Arce G R. Multi-spectral compressive snapshot imaging using RGB image sensors[J]. Optics Express, 2015, 23(9):12207-12221.
[7]	Hou Q Y, Zhang S Q. Design of optical system of multi-spectral imaging system with single detector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(5):1638-1642. (in Chinese)
[8]	Zhang Y C, Zhao J. Application of improved C-V segmentation in multi-spectral imager[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1):68-73.
[9]	Yao J M, Zhang B, Yin K, et al. Mid-infrared supercontinuum generation based on cascaded Raman scattering in a few-mode As2S3 fiber pumped by a thulium-doped fiber laser[J]. Optics Express, 2016, 24(13):14717-14724.
[10]	Li C, Xie J J, Pan Q K, et al. Progress of mid-infrared optical parametric oscillator[J]. Chinese Optics, 2016, 9(6):615-624. (in Chinese)
[11]	Kray S, Spoler F, Forst M, et al. High-resolution simultaneous dual-band spectral domain optical coherence tomography[J]. Optics Letters, 2009, 34(13):1970-1972.
[12]	Bai Y, Liao Z Y, Liao S, et al. Infrared dual band athermal optical system with common aperture[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(2):268-277. (in Chinese)
[13]	Lemmi C, Ledesma S. Fraunhofer diffraction patterns generated by mixed Cantor gratings[J]. Optics Communications, 1994, 112(1-2):1-8.
[14]	Sheng Y L, Sun L. Near-field diffraction of irregular phase gratings with multiple phase-shifts[J]. Optics Express, 2005, 13(16):6111-6116.
[15]	Arrizon V, Ojeda-Castaneda J. Talbot array illuminators with binary phase gratings[J]. Optics Letters, 1993, 18(1):1-3.
[16]	Banaszek K, Wodkiewicz K, Schleich W P. Fractional Talbot effect in phase space:A compact summation formula[J]. Optics Express, 1998, 2(5):169-172.
[17]	Da X Y. Talbot effect and the array illuminators that are based on it[J]. Applied Optics, 1992, 31(16):2983-2986.
[18]	Szwaykowski P, Arrizon V. Talbot array illuminator with multilevel phase gratings[J]. Applied Optics, 1993, 32(7):1109-1114.

[1]	周志远, 史保森. 基于频谱迁移的红外探测研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20230165-1-20230165-11. doi: 10.3788/IRLA20230165
[2]	孙景旭, 费强, 谢虹波, 王硕, 谢新旺. 真空低温高灵敏度中红外辐射计 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230136-1-20230136-10. doi: 10.3788/IRLA20230136
[3]	秦正, 梁中翥, 史晓燕, 杨福明, 刘文军, 侯恩柱, 孟德佳. 中红外-甚长波多模式谐振三波段超材料吸波体（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20220224-1-20220224-5. doi: 10.3788/IRLA20220224
[4]	刘雨菲, 李欣雨, 王书晓, 岳文成, 蔡艳, 余明斌. 中红外波段高速硅基电光调制器设计与优化（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20220092-1-20220092-8. doi: 10.3788/IRLA20220092
[5]	时国平, 钱叶册. 伯努利滤波器在纯角度跟踪场景中的应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200343-1-20200343-9. doi: 10.3788/IRLA20200343
[6]	刘壮, 王启东, 史浩东, 王超, 秦欢. 正交级联液晶偏振光栅的收发分离结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210551-1-20210551-8. doi: 10.3788/IRLA20210551
[7]	鹿丰, 吴成东, 贾同, 闻时光. 基于两类阶梯模式的相位展开 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 826002-0826002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0826002
[8]	朱嘉诚, 靳阳明, 黄绪杰, 刘全, 沈为民. 宽波段凸面闪耀光栅优化设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1120003-1120003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1120003
[9]	张营, 丁学专, 杨波, 张宗存, 刘银年. 三分离式消热差制冷型中红外物镜的设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 418005-0418005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418005
[10]	惠战强. 基于光子晶体光纤中自相位调制效应的6×40 Gbit/s 全光波长组播实验研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 222-227.
[11]	刘洋, 方勇华, 吴军, 雒静, 李扬裕. 中红外平面光栅光谱仪系统杂散光分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1164-1171.
[12]	刘洋, 方勇华, 李大成, 李扬裕. 中红外平面光栅光谱仪系统光学设计与优化 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 413-418.
[13]	张德平, 吴超, 张蓉竹, 孙年春. LD 端面泵浦分离式放大器结构的热效应研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2250-2255.
[14]	罗旭, 邹岩, 姜梦华, 惠勇凌, 雷訇, 李强. 中红外激?相位匹配GaAs晶体的制备工艺 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 488-492.
[15]	马媛花, 胡炳樑, 李然, 孙朗, 孙念, 王峥杰. 采用Gyrator变换的泰伯效应及图像去噪 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 665-670.
[16]	李永强, 郭永祥, 王静怡. 基于中阶梯光栅的光谱定标装置设计方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 208-211.
[17]	张建忠, 郭帮辉, 谭向全, 孙强. 高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2894-2900.
[18]	刘丹丹, 黄印博, 戴聪明, 魏合理. 中红外波段高空大气传输透过率及热辐射计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2324-2329.
[19]	刘丹丹, 黄印博, 戴聪明, 魏合理, 饶瑞中. 不同版本HITRAN数据库中红外波段上行传输透过率的计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1776-1782.
[20]	陆衡, 陈好, 何勇, 李建欣, 胡绍云, 张浩, 孟庆安. 基于泰伯莫尔法的长焦距测量系统的装调技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2836-2841.

点击查看大图

计量

文章访问数: 469
HTML全文浏览量: 84
PDF下载量: 32
被引次数: 0

基于分数泰伯效应的双波长微距分束的研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0220003

1. 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

作者简介:
杨磊(1982-),讲师,硕士生导师,博士,主要从事高速成像、光学设计及量子光学方面的研究。Email:yanglei@tju.edu.cn

收稿日期: 2017-07-05
修回日期: 2017-08-03
刊出日期: 2018-02-25

基金项目:

光电信息技术教育部重点实验室（天津大学）开放基金（2017KFKT007）

中图分类号: TN29

关键词:

摘要: 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 m和4.5 m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。