张书赫
- 作品数：6 被引量：3H指数：1
- 供职机构：安徽医科大学更多>>
- 发文基金：安徽省自然科学基金国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：理学机械工程自动化与计算机技术更多>>
- 光线追迹在光束设计、光阱力和细胞成像中的应用
- 新型光束的构建以及光束的传输性质是光学领域的重要基础。传统波动光学的研究手段难以根据实际需求直观地、有目的性地设计结构光束与表征光束的传输。本文的研究工作从现代几何光学着手，结合光线追迹方法与波动光学理论，展示了几何光学...
- 张书赫
- 关键词：细胞成像光线追迹光束传输
- 文献传递
- 光波的光线表征被引量：1
- 2019年
- 新型光束的构建及光束的传输性质是光学领域的重要基础。特别是具有无衍射、自加速或自修复等特殊性质的光束,它们在自由空间和光波导中的传输及应用更是人们关注的热点。虽然波动光学已经发展出相当完备且严格的理论体系,可分析波动方程的解及它们在空间中的演化,但是缺乏直观形象的表征。几何光学则以光线的方式提供一种直观易理解的方法,除了广泛应用于光学系统设计之外,同样可应用于光束设计和光束传输。随着现代几何光学的发展,光线的物理意义被进一步拓展,光线表征光波有了更为广泛的应用。运用光线可直观表征光束的无衍射、自修复和自加速等特性。从基本原理出发,对现代几何光学中光线意义的发展过程、应用及研究现状进行了总结,结合基模高斯光束、无衍射光束、Airy光束、具有螺旋相位面的光束及结构高斯光束这些经典的光束例子,展示了运用光线表征及设计光束的思路。最后讨论了几何光学现存的一些问题及今后可能的研究方向。
- 张书赫邵梦王奕段宇平周金华
- 关键词：几何光学光线光波传输
- 运用四元数分析椭球微粒所受的光阱力
- 2017年
- 在光镊的射线模型中,追迹光线在界面的折射反射光是较基本的也是较复杂的问题.传统的几何光学法计算光线的方位,对于一些不规则的物体来说,存在一定的困难度.本文提出使用四元数简化空间光线追迹,从而可计算非球形颗粒的光阱力.以入射光线和界面法线的外积确定入射面的法线为旋转轴;根据折射定律确定由入射光线旋转到反射光线和折射光线的角度.将入射光线以四元数表示,根据四元数旋转,可获得反射光线和折射光线的空间矢量.根据光子的动量变化,求得光阱对微粒的作用力.本文以球差影响下的不同形变的椭球为计算示例,模拟了椭球在光阱下的动力学行为,结果表明椭球的横向和轴向俘获效率受到各方向变形系数的影响;球差增大降低了轴向的最大俘获效率,稳定俘获位置也随之朝负轴偏离中心更远;在固定球差作用下,最大轴向俘获效率与轴向变形系数相关,在特定的变形下轴向俘获效率变得较大.由此验证了四元数方法的正确性、实用性与普遍性.
- 张书赫梁振周金华
- 关键词：四元数光线追迹
- 傅里叶域中的光线被引量：1
- 2019年
- 建立普适的理论模型用于描述光线和光波场的关系是几何光学领域中重要的研究内容.本文基于传统几何光学与傅里叶光学原理,提出利用光波场的傅里叶角谱得到光束的光线模型,反之可以根据光线模型反演光场的傅里叶角谱.以Airy光束以及Cusp光束为例,展示了利用傅里叶角谱构建光束光线模型的方法及其正确性;进一步展示利用光线构建焦点处的光波场的傅里叶频谱分布,然后通过逆变换得到光波场的空间分布,并与Debye方法取得了相同的结果;最后从空间坐标域以及空间频率域给出了光线模型的高维解释,以聚焦光束、Airy光束以及二次梯度折射率波导中的光线为例展示了高维光线模型的物理内涵.理论分析表明,传统几何光学构建的光线模型只是高阶光线模型在实空间内的投影.
- 张书赫邵梦张盛昭周金华
- 关键词：几何光学光线
- 一种精子头部轮廓提取的图像处理方法
- 本发明公开了一种精子头部轮廓提取的图像处理方法，包括如下几个步骤：步骤1：获取活精子显微成像的精子运动视频；步骤2：在所述精子运动视频中提取包含单个精子的单帧灰度图像；步骤3：从单个精子的单帧灰度图像中，获取各帧精子头部...
- 钟振声周金华张书赫何俊张粲
- 光线庞加莱球法构建的结构光场及其传输特性研究被引量：1
- 2018年
- 结构光场在光信息传输、显微成像以及微粒俘获中有重要作用.本文基于光线庞加莱球法结合不同花瓣数的梅花曲线构建了一类结构光束.根据光线庞加莱球法可计算这类光束在束腰面上的光强与相位分布,以及光束内外焦散线的分布.这些焦散线的特征表明梅花形结构光束具有无衍射与自修复的特性.进一步采用角谱衍射法和光线追迹研究了这类光束在空间中的传输特性.当梅花花瓣数为0时,该光束退化为拉盖尔-高斯光束;当花瓣数为1时,内焦散线汇集到两点,使光束具有无衍射特性.通过光线庞加莱球法获得其光线在空间传播的轨迹,直观地展示了光束被遮挡后的自修复特性.此外,本文还展示了花瓣数为5的结构光束,其内焦散线为十角星结构,该光束同样具有自修复特性.通过修改梅花曲线参数或选择其他庞加莱球面曲线可以构造更加复杂的结构光场.
- 张书赫邵梦周金华
- 关键词：几何光学光线追迹
