自聚焦透镜列阵的研制

自聚焦透镜列阵—SLA,是用自聚焦透镜棒,经过紧密堆积、排列、涂胶、研磨抛光而制成。它可以根据不同用途分为一列、二列或三列,SLA可获得象球面透镜那样的实像,可以非接触使用。它     

自聚焦透镜列阵调制传递函数的测量

介绍了白聚焦透镜列阵（SLA）成像的特点和制作自聚焦透镜列阵的主要考虑因素，分析了通过测量自聚焦透镜列阵调制传递函数（MTF）来评价其成像质量的可靠性。对调制传递函数的测量原理和方法进行了介绍，分析了用该函数评价自聚焦透镜列阵成像质量合理性的主要依据，从理论上给出了自聚焦透镜列阵的调制传递函数值随波长和空间频率变化的曲线图，并分析了测量值与理论值之间存在差距的影响因素。实验测得A和B两种类型的自聚焦透镜列阵当共轭距（TC）设计存红光波段时，其调制传递函数值分别为58．57％和60．78％，同时测得绿光波段为52．03％和56．34％，蓝光波段为49．94％和53．01％。实验结果显示，B型透镜列阵的成像质量要优于A型。     

改进的斑点法测量自聚焦透镜光学参数

改进的斑点法测量自聚焦透镜的主要参数是利用直径不同的近轴平行光束垂直入射到自聚焦透镜端面，在出射端面测量光束光斑大小之差，从而确定了自聚焦透镜的周期长度ｐ，焦距ｆ以及中心折射率ｎｏ和分布常数Ａ。本文报导了改进的斑点法测量原理及测量方法，并对测试结果作了比较。     

GRIN光纤的成像和GRIN光纤列阵的综合成像问题

折射率梯度(GRIN)光纤和折射率梯度光纤列阵的成像实质上是光学元件列阵的单元成像和列阵的综合成像问题,前者服从经典光学的成像方程,后者具有非高斯成像的特性。但是,它们都可统一使用 ABCD 矩阵和几何成像的 ABCD 定律描述,本文将对与此有关的问题进行分析,并提出一些看法讨论。GRIN 光纤的成像矩阵已经清楚,GRIN 光纤、GRIN 透镜(又称自聚焦光纤、自聚焦透镜 Selfoc fibre/lens)、类透镜介质(linstike medium)的折射率 n 随径向坐标 r 的变化可用同一方程来描述     

改进的斑点法测量自聚焦透镜光学参数

改进的斑点法测量自聚焦透镜的主要参数是利用直径不同的近轴平行光束垂直入射到自聚焦透镜端面，在出射端面测量光束光斑大小之差，从而确定了自聚焦透镜的周期长度ｐ，焦距ｆ以及中心折射率ｎ０和分布常数Ａ。     

自聚焦透镜的长度对斐索干涉仪面形测量的影响

讨论了自聚焦透镜的长度对自聚焦透镜斐索干涉仪面形测量的影响 ,给出了面形干涉图中相邻干涉条纹半径的平方差随自聚焦透镜长度和面形曲率半径变化的三维曲线、待测面 R→∞时的二维曲线以及自聚焦透镜的长度对面形测量范围的影响 ,并用平面作待测面给出实验值 ,验证了实验与理论的一致性     

半导体激光器的组合式光束耦合研究

运用自聚焦透镜列阵．实现了多个高功率半导体激光器的光束耦合。该光学耦合系统结构简单、造价低廉．耦合效率约为６０％。同时，还研究了自聚焦透镜的装校失调对多光束耦合焦斑尺寸的影响．为光学耦合系统的固化提供了可靠的依据。     

自聚焦对发散纤维光学特征的影响

本文对发散纤维透镜的光学特征进行了分析。根据稳态自聚焦理论以及ABCD定律,导出了这种透镜束宽参数、焦距以及光斑大小等公式。讨论了自聚焦的影响,得到了一些重要的结果。     

自聚焦共焦式微型探测系统的研究

为解决微小内轮廊为代表的微小尺寸的非接触测量问题，本文提出了将自聚焦透镜体积小与共焦显微技术的纵向层析特性有机结合的自聚焦共焦微型显微技术的光聚焦探测系统。介绍了系统的工作原理和结构装置，对系统中的关键技术进行了优化设计，通过对自聚焦透镜、针孔，光源及探测器系统的设计，可以有效地实现高精度微型光聚焦探测，初步实验结果表明，系统的轴向分辨率可达10nm。     

自聚焦光纤及列阵成象特性和应用

自聚焦光纤(Selfoc)是一种特殊光纤,其径向折射率分布呈光滑的抛物曲线,又称为GRIN(graded index)。目前主要用做成象微透镜和聚焦耦合用,是纤维光学的重要组成部份。自聚焦透镜列阵(SLA)是由自聚焦光纤严格排列而成,以二列为主。复印     

GRIN透镜对SDOCT系统中成像质量的影响分析

搭建基于光谱光学相干层析术(SDOCT,spectral domain optical coherence tomography)的内窥成像系统,分析SDOCT的理论分辨率和探测深度。根据近轴子午光线方程,利用矩阵法分析自聚焦GRIN(gradient index)透镜成像原理,设计适用于SDOCT扫描探头的GRIN透镜,聚焦距离为10mm,透镜长度为5.31mm,直径为1.8mm。通过光学传递函数(MTF)对比GRIN透镜和传统球面透镜对成像质量的影响。利用内窥成像系统对洋葱内外表皮样品进行成像,获得3.2mm×0.7mm的层析图像。实验结果表明,利用GRIN透镜聚焦光束时,SDOCT系统的横向分辨率可达8μm,成像质量得到提高。     

基于非均匀棱镜阵列的三维集成成像视角增强方法

针对传统集成成像系统视角受限于单元透镜尺寸及其焦长的问题,提出了一种基于非均匀棱镜阵列的三维集成成像视角增强方法。以传统集成成像重构显示原理为基础,借助于非均匀棱镜阵列对重构光线的偏转作用,设计了显示透镜阵列和非均匀棱镜阵列组合的立体显示模式。依据集成成像的三维重构显示原理,利用光线追迹理论,导出了非均匀棱镜阵列的结构参数和集成成像系统视角之间的关系模型。仿真实验表明,基于非均匀棱镜阵列的集成成像系统视角比传统集成成像系统有了显著提高。     

非线性外自聚焦透镜的几何光学特征

利用高斯光束在非线性介质中传布的稳态自聚焦理论以及高斯光束在线性介质中传布的ABCD 定律,计算了非线性外自聚焦透镜的焦距和束腰宽度。给出了焦距与束腰宽度同入射激光功率的依赖关系。对于研究非线性外自聚焦透镜的几何光学特征以及非线性光学器件的设计提供了更为普适的理论依据。     

基于柱面镜的太赫兹阵列探测器扫描成像实验研究

设计了一套用于太赫兹阵列探测器扫描成像的光学系统,采用光学设计软件分别对柱面镜和聚焦透镜的面型进行了仿真,仿真结果表明,经过柱面镜后,点光源变成了线光源,线光源的宽度为1.4 cm。实验中,分别采用VDI单元探测器和中科院苏州纳米所自主研发的场效应管阵列探测器对物体进行成像,其中VDI单元探测器成像效果较为清晰,阵列探测器的图像中存在一定的条纹,原因来源于探测器像元之间的耦合和串扰。本文采用柱面镜结合阵列探测器,提升了扫描成像的速度。     

虚焦点成像实现平行光输入的PS光互连

用平行光输入２Ｎ×２Ｎ 元素阵列,采用２×２ 全息透镜阵列的虚焦点成像方式,实现了元素阵列的ＰＳ（ＰｅｒｆｅｃｔＳｈｕｆｆｌｅ,即全混洗）光互连;透镜阵列直接实现ＰＳ光互连时,成像放大率为２Ｎ,成像距离ｌＨ 与Ｎ 成线性;当在全息透镜阵列后另引入一成像透镜Ｌ时,推导的成像距离公式和系统放大率公式表明：互连的成像距离主要与成像透镜焦距有关,成像放大率主要与成像透镜焦距和全息透镜焦距之比有关。相应的实验证明了各公式的正确性。     

自聚焦透镜用于端泵浦DPL的耦合光学系统

本文用自聚焦透镜耦合ＬＤ输出，解决了需要短焦距、大数值孔径透镜的设计和制方面的困难。提出了计算自聚焦透镜耦合效率的简化模型。用自聚焦透镜和一对正交柱面透镜设计了一个耦合系统，并用该耦合系统端泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ棒做了实验。     

一种多体制兼容的微波成像新技术

虚拟透镜成像技术是一种可以兼顾远、中、近不同距离的成像新技术,但该技术是在被动成像的基础 上发展起来的,适用于被动成像、半主动成像以及常规相控阵成像。在主动全息成像以及合成孔径成像系统中,由 于天线单元依次工作并收发信号,目标回波信号具有不同的传播路径和相位延迟特性,因而不能直接采用虚拟透镜 成像技术。文中对虚拟透镜成像技术进行扩展,针对主动全息成像和合成孔径成像的特点,引入了阵列属性参数, 将其与信号传播路径和相位延迟特性进行关联,建立了一种多体制兼容的成像快速算法统一架构,并对相位加权算 法进行了优化。所提出的新算法适用范围更广泛,且相位加权算法简洁易实现。最后进行了成像验证,实验及仿真 结果证实了新算法的有效性。     

Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜

大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础，并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料，研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展，在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求，提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先，通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度，发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后，以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜，通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长，进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数，结果表明在层数为22时效果最佳。最后，讨论了列数的减少对平板透镜的影响，结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。     

空间光-光纤阵列耦合自动对准实验研究

为了使空间光-光纤耦合结构具有一定的抗抖动能力,采用自聚焦透镜和多模光纤耦合阵列结构结合模拟退火算法对光纤阵列实行2维控制,自动搜寻空间光-光纤耦合最佳视轴对准姿态。对光纤阵列和模拟退火算法进行了理论分析实验验证,取得了耦合效率变化的相关数据。结果表明,通过模拟退火算法可以实现空间光-光纤视轴对准,且光斑中心在耦合端面中心抖动小于2.5mm时,耦合功率波动小于35%,满足无线激光通信系统的要求。     

采用梯形棱镜波前分割的激光干涉光刻技术

光学光刻技术在微细加工和集成电路(IC)制造中一直是主流技术。随着IC集成度的提高,要求越来越高的光刻分辨力,但光学光刻的分辨极限受光刻物镜数值孔径(NA)和曝光波长(λ)的限制。激光干涉光刻技术具有高分辨、大视场、无畸变、长焦深等特点,其分辨极限为λ/4,在微细加工、大屏幕显示器、微电子和光电子器件、亚波长光栅、光子晶体和纳米图形制造等领域有广阔的应用前景。阐述了激光干涉光刻技术的基本原理。提出了一种采用梯形棱镜作为波前分割元件的激光干涉光刻方法。建立了相应的曝光系统,该系统可用于双光束、三光束、四光束和五光束等多光束和多曝光干涉光刻。给出了具有点尺寸约220nm的周期图形阵列的实验结果。