【文章內(nèi)容簡介】 到了影響。確切的說， Jones 矩陣中的 B 因子的大小就是 施密特 棱鏡偏振像差的大小。 B 因子與屋脊棱鏡結(jié)構(gòu)特性參數(shù)的關(guān)系 由前期研究結(jié)果，施密特棱鏡中的 Jones 矩陣中 B 因子的大小決定著偏振像差的大小。校正偏振像差，需要分析 B 因子與棱鏡結(jié)構(gòu)特性參數(shù)的關(guān)系，以更好更可行的實(shí)施相應(yīng)措施來校正施密特棱鏡的偏振像差。 B 因子與棱鏡結(jié)構(gòu)特性參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系： 光線追跡得到： 屋脊棱的結(jié)構(gòu)角 ? 和第二、三反射界面（上下屋脊面）上的反射相移差 2? 的大小決定了 B 值的大小。在大多數(shù)應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)角確定不變，為 ? =48176。或者 ?=45176。，在望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中，棱鏡的結(jié)構(gòu)角是 ? =48176。，相應(yīng)的可以得出， B 值的大小唯一取決于反射相移差 2? 的大小。實(shí)現(xiàn) B=0，還需要屋脊面反射相移差 2? =2/? ，即 | sp ?? ? |=π。 反射相移差對衍射光強(qiáng)分布的影響 根據(jù)前面的分析 ， B 值決定著偏振像差的大小，而 B 值唯一取決于反射相移差的大小，因此接下來要對反射相移差進(jìn)行詳細(xì)的分析。 明確了校正 Schmidt 棱鏡的偏振像差要求 B=0 要求屋脊面反射相移差 |? ?? ??????????????? ???????????????? ??????????????? ????????)2/e x p (00)e x p (c o ss i ns i nc o s)2/e x p (00)2/e x p (c o ss i ns i nc o s)2/e x p (00)2/e x p (c o ss i ns i nc o s2/e x p002/e x p11111122222233333344????????????????????iiiiiiii)(c os)2/3(c os1 )2/3c os ()2/3(s i n4 22222 ?）（ a aa????西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 sp ?? ? |=π的條件。在保持冷靜幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的前提下，實(shí)現(xiàn)給屋脊表面鍍制相位膜層是實(shí)現(xiàn) | sp ?? ? |=π 的技術(shù)途徑。根據(jù)薄膜光學(xué)原理，屋脊面鍍制 N層膜后其反射相移為： 反射相移差為： 圖 代入數(shù)據(jù)分別求出 ps ?? 、 ，代入 式，就可求得理論反射相移差值。 設(shè)定入射平行光束截面是 x 軸方向半寬為 a， y 軸方向半寬為 b 的矩形， f為透鏡焦距， a=1mm， b=1mm， ? =， f=100mm，可得到屋脊面反射相移差對自然光經(jīng)過 施密特 棱鏡衍射光強(qiáng)分布的影響關(guān)系曲線圖。 如圖， 光斑的分裂是呈對稱分裂的，衍射光斑分裂的程度隨著反射相移差︳ 22 sp ?? ? ︳值的減小而增大的。由圖可知，峰值光強(qiáng)位于 x=y=0 的中央位置，當(dāng)︳ 22 sp ?? ? ︳ =π時(shí)，峰值光強(qiáng)達(dá)到最大，也變窄了。???????????????????????????????????????????jjjjsjjjjNjjjjjjjGGnndniiCBCCBBBCCBi??????????????????c o s/c o sc o s21c o ss i ns i nc o s)()(a r c t a np1 0****，spsp ?? ???? tantan1 tantana rc t a n|| sp ? ??3 相位膜層對偏振像差的矯正關(guān)系 8 3 相位膜層對偏振像差的矯正關(guān)系 金屬薄膜的光學(xué)特性 鍍制相位膜層校正棱鏡的偏振像差，不同的膜系校正偏振相差的效果也會不一樣。膜系的材質(zhì)，組成結(jié)構(gòu)將直接影響偏振像差的校正效果。金屬膜層是光學(xué)薄膜器件的組成部分之一，被廣泛用作反射鏡，中性分束鏡，偏振分束鏡和窄帶濾光片膜系。在這些應(yīng)用當(dāng)中，金屬膜層以兩種不同的原理發(fā)揮著作用：一種是以簡單的塊狀金屬替代原理，將金屬膜層鍍制在容易獲得高光潔度基底表面，其拋光金屬面的高反射作用；第二種是以干涉薄膜的原理工作。前者 膜層厚度以反射率最高為宜；后者膜層厚度影響透射率和反射率。此間，我們鍍制金屬相位膜層校正偏振像差并對其校正效 果進(jìn)行分析。 膜系的設(shè)計(jì)與分析 首先，應(yīng)對相位膜層校正棱鏡的偏振像差進(jìn)行理論分析，設(shè)計(jì)膜系獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從理論上觀察和分析不同相位膜層的特性和各個(gè)膜系的校正偏振像差效果的區(qū)別。當(dāng)前光學(xué)薄膜膜系設(shè)計(jì)軟件也有多種，我們選擇 TFCalc 膜系設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)膜系，獲得光學(xué)常數(shù)及一些參數(shù)的變化曲線 。 在本次鍍膜中，我主要采用三層介質(zhì)膜（ ZRO2TIO2SIO2),來進(jìn)行消除偏振像差，設(shè)定夾雜著空氣介質(zhì)，物理厚度為 入 /4，結(jié)構(gòu)角是 48 度，而得到的 TFCal的圖像： 鍍?nèi)龑咏橘|(zhì)膜優(yōu)化圖4 GUI界面基本設(shè)計(jì) 9 4 GUI 界面基本設(shè)計(jì) MATLAB 在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室 （ Matrix Laboratory） 之意。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣 ， 它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué) ,工程中常用的形式十分相似 ， 故用 MATLAB 來解算問題要比用 C,FORTRAN 等語言完相同的事情簡捷得多 。 MATLAB 擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包 (Toolbox)。 工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包。功能工具包用來擴(kuò)充 MATLAB 的符號計(jì)算，可視化建模仿真 ， 文字處理及實(shí)時(shí)控制等功能 。 學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包 ， 控制工具包 ， 信號處理工具包 ， 通信工具包等都屬于此類。 開放性使 MATLAB 廣受用戶歡迎 。 除內(nèi)部函數(shù)外 ， 所有 MATLAB 主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件 ， 用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包 。 在 70 年代中期 ， Cleve Moler 博士和其同事在美國國家科學(xué)基金的資助下開發(fā)了調(diào)用 EISPACK 和 LINPACK 的 FORTRAN 子程序庫 。 EISPACK 是特征值求解的 FOETRAN 程序庫 ,LINPACK 是解線性方程的程序庫 。 在當(dāng)時(shí) ,這兩個(gè)程序庫代表矩陣運(yùn)算的最高水平 。 到 70 年代后期 ， 身為美國 New Mexico 大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的 Cleve Moler，在給學(xué)生講授線性代數(shù)課程時(shí) ， 想教學(xué)生使用 EISPACK 和 LINPACK 程序庫 ，但他發(fā)現(xiàn)學(xué)生用 FORTRAN 編寫接口程序很費(fèi)時(shí)間 ， 于是他開始自己動手 ， 利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫 EISPACK 和 LINPACK 的接口程序 。 Cleve Moler 給這個(gè)接口程序取名為 MATLAB， 該名為矩陣 (matrix)和實(shí)驗(yàn)室 (labotatory)兩個(gè)英文單詞的前三個(gè)字母的組合 。 在以后的數(shù)年里 ， MATLAB 在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用 ， 并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流傳 。 1983 年春天 ， Cleve Moler 到 Standford 大學(xué)講學(xué) ， MATLAB 深深地吸引了工程師 Little 敏銳地覺察到 MATLAB 在工程領(lǐng)域的廣闊前景 。 同年 ， 他和 CleveMoler,Steve Bangert 一起 ， 用 C 語言開發(fā)了第二代專業(yè)版 。 這一代的 MATLAB 語言同時(shí)具備了數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)圖示化的功能 。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 1984 年 ， Cleve Moler 和 John Little 成立了 Math Works 公司 ， 正式把MATLAB 推向市場 ， 并繼續(xù)進(jìn)行 MATLAB 的研究和開發(fā) 。 在當(dāng)今 30 多個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中 ， 就軟件數(shù)學(xué)處理的原始內(nèi)核而言 ，可分為兩大類 。 一類是數(shù)值計(jì)算型軟件 ， 如 MATLAB,Xmath,Gauss 等 ， 這類軟件長于數(shù)值計(jì)算 ， 對處理大批數(shù)據(jù)效率高 ； 另一類是數(shù)學(xué)分析型軟件 ，Mathematica,Maple 等 ， 這類軟件以符號計(jì)算 見長 ， 能給出解析解和任意精確解 ，其缺點(diǎn)是處理大量數(shù)據(jù)時(shí)效率較低 .MathWorks 公司順應(yīng)多功能需求之潮流 ， 在其卓越數(shù)值計(jì)算和圖示能力的基礎(chǔ)上 ， 又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號計(jì)算 ，文字處理 ， 可視化建模和實(shí)時(shí)控制能力 ， 開發(fā)了適合多學(xué)科 ， 多部門要求的新一代科技應(yīng)用軟 件 ， MATLAB 以經(jīng)占據(jù)了數(shù)值軟件市場的主導(dǎo)地位 。 GUI 界面 圖形用戶界面的打開和初步設(shè)計(jì) 在 Matlab 命令運(yùn)行 guide 命令打開圖形用戶啟動界面 GUIDE Quick Start 圖 圖形用戶界面的新建 對話框，選擇 Blank GUI(Default)，單擊“ OK”按鈕，新建一個(gè)圖形用戶界面設(shè)計(jì)界面，如圖 所示。 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的具體要求和圖形用戶界面的設(shè)計(jì)原則，將主界面命名，雙擊控件可引出圖形窗和相應(yīng)控件的屬性編輯框“ Property Inspector”， 設(shè)置其屬性，字體大小可設(shè)置為 16 號，另外在工作區(qū)放置兩個(gè)“ Push Button”按鈕，分別雙擊這兩個(gè)控件可引出圖形窗和相應(yīng)控件的屬編輯框“ Property Inspector”，在 String 一欄中修改各個(gè)控件的名稱分別為進(jìn)入和關(guān)閉，字體大小可設(shè)置為 16號。主界面和屬編輯框“ Property Inspector”。 主界面的激活和回調(diào)函數(shù)的生成 經(jīng)以上操作后，工作臺上所制作的界面外形及所含構(gòu)件已經(jīng)符合設(shè)計(jì)要求 ，但這個(gè)界面各構(gòu)件之間的通訊還沒有建立，為此必須激活處理。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 激活方式為：選中其中的一個(gè)控件，如“眼圖”控件，右擊控件選擇“ View Callback”中的“ callback”可出現(xiàn)一個(gè)可以 (待填寫回調(diào)指令的 )M函數(shù)文件的文件編輯器界面，在待填寫回調(diào)指令處填寫語句 figure(yantu)，其余控件依此類推分 別 在 指 令 處 填 寫 figure(digital) ， figure(digital_receive) ， figure(mjcr) ，figure(raise)， figure(partrespond)其中 digital， digital_receive， mjcr， raise， yantu，partrespond 為顯示數(shù)字基帶傳輸過程中各過程波形的圖形用戶界面，這樣就和其他的子界面之間建立了通 信，回調(diào)函數(shù)如下填寫： function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton1 (see GCBO) % eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) figure(digital) 回調(diào)函數(shù)編寫完成后，點(diǎn)擊保存按鈕進(jìn)行保存，點(diǎn)擊工作臺上的 “Activate Figure”工具圖標(biāo) ，便可以看到鏈接關(guān)系，如圖 示。 圖 寫完成的總界面 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 上面我們已經(jīng)編寫完了回調(diào)函數(shù)，只需點(diǎn)擊各個(gè)按鈕，將出現(xiàn)如圖