用二元组合光学元件产生多重像

报道了一种用离轴型二元组合光学元件产生多重像的新方法。此元件集Ｆｒｅｓｎｅｌ波带板和二维Ｄａｍｍａｎｎ光栅为一体，同时具有分束和聚焦功能。应用时无需成像透镜。分束点阵为９×９，焦距为８２３ｍｍ。当物的频谱面和二元组合光学元件的平面重合时，在与物面共轭的像面上产生同一物的９×９个多重图像，排列与分束阵列相同，图像清晰均匀．光强相对误差小于５％。     

一种利用傅里叶频谱测量焦距的新方法

介绍一种利用傅里叶频谱测最球面透镜、柱面透镜和环曲面透镜单色光焦距的方法。仪器装置简单,调试方便,测量精度可达0.30%。采用光电扫描及微机处理,可以实现自动化测量,而且还可以测量不可见光下的透镜焦距。     

基于Pancharatnam-Berry相位透镜的三维单粒子定位方法研究

在三维单粒子追踪中,现有的双焦面轴向定位方法光路复杂,光利用率低,针对这一问题,提出了一种基于Pancharatnam-Berry相位透镜的三维单粒子定位方法。通过在传统荧光显微成像系统的光路中加入具有正负双焦距特性的Pancharatnam-Berry相位透镜,可以实现两个焦面同时成像在一个探测器上,利用在焦平面的光斑图像定位可获得单粒子的横向(x-y方向)位置信息,利用离焦平面与在焦平面的光斑强度比可以获得单粒子的轴向(z方向)位置信息。实验上,采用±100 mm焦距的Pancharatnam-Berry相位透镜,对1μm的荧光珠进行三维位置定位,获得了x,y,z方向分别为10 nm, 9 nm, 22 nm的位置定位精度。     

基于液晶微透镜的自适应红外焦平面探测器

液晶微透镜是一种新型光学器件.通过改变驱动电压,可以灵活快捷地改变其通光孔径、焦距和波前等.设计并得到了一种面阵液晶微透镜器件,讨论了通过将此面阵液晶微透镜与红外焦平面探测器的混合集成,得到具有自适应功能的红外焦平面探测结构.分析了该混合探测结构的性能特点及应用方向.     

使用双波带板径向剪切干涉仪检测非球面透镜

为了实现对光学非球面的低成本在线测量,在比较和分析现有非球面检测技术的基础上,设计并制作了一种小型径向剪切干涉仪用于检测非球面透镜。基于波带板可以聚焦成像的原理,该干涉仪采用不同焦距的双波带板产生径向剪切干涉。波带板由工业缩微矢量图制版技术设计和制作而成,并通过实验验证了该波带板的聚焦精度。采用傅里叶变换条纹相位分析法对干涉条纹进行处理,计算出波相差和波面面形。实验中给出了平面波光束经过一个非球面透镜后的波面面形检测结果和误差分析,使用该技术对标准非球面进行测试,波差峰谷值(P-V)达到了λ/5的精度,均方差(RMS)达到λ/10的精度。结果表明,该干涉仪具有体积小、抗干扰能力强等特点,适用于对小型非球面透镜进行在线检测。     

毫秒激光辐射K9玻璃的激光损伤研究

利用毫秒激光损伤测试平台,通过改变焦距和聚焦位置,研究了K9玻璃前后表面附近的损伤概率和损伤形貌。结果表明,焦平面位于前表面时以热熔损伤为主,焦平面位于后表面时则以应力损伤为主,且尺寸明显大于前表面。建立二维热力学模型并对温度场和热应力场进行计算,结果显示,径向应力和环向应力是导致材料产生应力损伤的主要因素。激光辐照过程中在前表面产生的燃烧波能够增强激光能量耦合效率,是材料前表面产生熔融损伤的原因之一。此外,实验发现,焦距较短时,损伤概率随焦平面与样品表面距离的增大迅速下降,焦距较长时,易在样品前后表面同时产生损伤,这与透镜的焦深有关。     

Alvarez透镜

劳伦斯·里弗莫尔国家实验室的研究人员将Alvarez透镜应用到实际设备中。跟 30多年前的设想一样 ,Alvarez透镜包含两块透过式折射板 ,每块都有一面为平面 ,另一面为二维空间的三次曲线表面。这两个三次曲线表面反相 ,因此当两板的角点都放在光轴上时 ,引起的相位变化就抵消。然而 ,如果两板横向相对平移 ,三次曲线表面引起的相变就不同 ,将导致二次曲线型相位分布 ,或光功率。 x或 y方向的相对移动会引起正交方向上独立的柱面功率 ,x - y平面上的综合移动能产生圆形、椭圆形或柱面形相位分布图。由于 Alvarez折射镜的三次曲线表面很难制造…     

专利

本专利提出水平和辐射状偏振自由电子激光器系统,该系统是由电子束单元、螺旋管、磁极和电子束泵组成,用一对λ/2波带板,两个波带之间与光轴成45°角,用这对波带板可改变偏振的方向.(美国专利号5375130)     

液晶偏振变焦透镜组合设计

具有可变焦能力的透镜在成像、传感和检测等领域扮演着重要角色。本文通过研究液晶偏振透镜的光学特性,设计出多点变焦的液晶偏振透镜变焦系统。液晶偏振透镜是一种利用液晶分子指向矢(光学各向异性轴)特定的空间排列,产生特定几何相位差从而达到波前控制效果的光学器件,对于左/右旋圆偏振光分别表现为正/负透镜效果。利用液晶偏振透镜的偏振特性及液晶分子受电场调制的性质,本文设计出由一片普通正透镜、一片可调谐液晶波片和两片液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合,在特定的偏振入射光下,可以实现7个焦距的改变。同时,通过优化透镜焦距、间隔等参数,可以使变焦透镜组合实现等间隔变焦等功能。实验结果显示,在633nm圆偏振光下,利用自主制备的液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合系统成功实现了7个焦距的变焦功能,同时变焦距离基本符合预期且部分焦距(前6个)实现了等间隔分布,充分验证了利用液晶偏振透镜实现多点变焦的可行性。     

用全息元件实现变形分数傅里叶变换

提出用全息元件实现变形分数傅里叶变换 .用全息方法制作在两个方向上具有不同焦距的变形柱透镜 ,且两方向上的焦距可随全息元件记录条件不同而改变 .用此元件实现了在不同方向上具有不同阶的变形分数傅里叶变换 ,讨论了用全息元件实现这种变换的条件 .并提出用此元件构成一种新的光学安全认证系统 ,给出了实验结果     

衍射微透镜的色散特性分析

衍射微透镜具有会聚和色散功能，且体积小、易于集成和阵列化，是实现光谱成像仪和微型光谱仪的一种新型技术。光谱分辨率是评价衍射微透镜分光特性的主要指标，根据标量衍射理论，给出了多台阶位相型菲涅尔透镜的设计公式，并利用球面波的传输理论推导了微透镜主焦距与光谱分辨率之间的函数关系，得出在入射波长和位相台阶数一定的情况下，光谱分辨率与中心焦距之间呈反比；理论推导的结果与已发表的实验结果一致。     

透镜焦距频谱分析的解调测量

根据频谱分析原理,利用具有自扫描能力的CCD光电器件及解调测量的方法测量频谱间距,从而测得透镜焦距。讨论了信号的处理方法和测量误差。实验结果表明,误差小于0．2％。     

均匀照明用衍射光学器件的空间频域优化设计方法

为改善衍射光学器件(DOE)在均匀照明系统中的应用性能,提高元件优化设计的效率,提出了衍射光学器件的空间频域优化设计方法。基于对均匀照明系统焦面输出光强分布的空间频谱分析,从空间频域的角度,指出通过控制焦斑中的低频调制成分,能够进一步提高实际均匀照明的效果。在此基础上,该优化方法通过在频域内设定优化目标和费用函数,来确定优化方向,可以有效减少输出光强分布中的低频调制成分。应用该方法所得一维多台阶相位型衍射光学器件的设计结果表明,在考虑空间20μm匀滑后,焦斑主瓣光强均方差为3.3%。与已有空间域优化方法的对比表明,在元件实用效果方面,空间频域优化设计方法优于空域方法。     

光子筛透镜组合的折衍混合消色差系统设计

光子筛作为一种衍射光学元件,具有较大的色散,不适用于宽光谱成像。光子筛的焦距随着入射波长的增大而减小,而正的折射透镜焦距随着入射波长的增大而增大。应用了折衍混合方法进行光子筛消色差的设计。该设计利用二者相反的色散特性,在光子筛的一侧紧密放置一平凸透镜,从而实现光子筛的消色差设计。并针对可见光光谱进行了设计,分析表明该方法能够实现消色差,且具有一定校正二级光谱的能力,消色差波长与中心波长处焦距相对误差为0.33%,成像光谱带宽为20nm。与普通单个光子筛相比,该方法有效拓宽了光子筛的成像光谱范围。与使用波带片的折衍混合系统相比,聚焦光斑更小。     

频谱分析法测量傅里叶透镜焦距的研究

本文阐述了传统方法测量傅里叶透镜焦距存在的问题,提出应用频谱分析方法测量傅里叶透镜焦距。在理论分析和实验方法方面作了较详细的论述,解决了技术关键,提高了测量精度和稳定性,精度≤0.30％。该方法稍加修改,还可用于测量一般成象透镜焦距。     

像散透镜对双曲余弦-高斯光束参量的影响

为了进一步研究双曲余弦-高斯光束的特性,从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式出发,对双曲余弦-高斯光束通过像散透镜后的光束参量,例如束宽和远场发散角的相对误差作了研究.结果表明,束宽和远场发散角的相对误差与像散因子C2,偏心参量α,瑞利长度z0以及透镜焦距f等有关.几何焦面上x和y方向束宽的相对误差与像散系数C2和偏心参量α变化相同,而在像方束腰处两方向相对误差变化迥异.此外,束宽的相对误差还与传输距离z有关.因像散影响,在x和y方向远场发散角一般不相等,并且还与偏心参量α有关.     

无线电通信频谱管理模型研究

分析了无线电系统内部干扰及系统间的电磁干扰，提出了基于频率、时间和地理区域三维空间的频率规划方法，论述了实现频谱管理的6个基本要素，给出了基于电磁兼容性的一种频谱管理模型。     

焦斑可调的透镜阵列均匀辐照光学系统

提出用两组透镜阵列与非球面透镜组成焦斑可调的均匀辐照光学系统,可实现靶面光斑尺寸在几微米到几毫米的范围内连续可调,并且能将圆形入射激光束变换为方形均匀焦斑,同时满足二维激光光束形状的改变和强度空间分布均匀化的要求。应用矩阵光学、衍射积分理论,详细分析了它的工作原理,给出了系统优化设计参数和详细的数值计算结果。模拟计算结果表明,当靶面离焦量为Δz=2 mm时,x,y方向平顶区的不均匀度分别为η_x =4．6％,η_y=5．3％,能量利用率达到95．3％,基本上达到了设计要求。Zemax光学设计软件的仿真实验测试结果与理论分析结果吻合得很好。     

Far Field Subwavelength Source Resolution Using Phase Conjugating Lens Assisted With Evanescent-to-Propagating Spectrum Conversion

The imaging properties of a phase conjugating lens operating in the far field zone of the imaged source and augmented with scatterers positioned in the source near field region are theoretically studied in this paper. The phase conjugating lens consists of a double sided 2D assembly of straight wire elements, individually interconnected through phase conjugation operators. The scattering elements are straight wire segments which are loaded with lumped impedance loads at their centers. We analytically and numerically analyze all stages of the imaging process—i) evanescent-to-propagating spectrum conversion; ii) focusing properties of infinite or finite sized phase conjugating lens; iii) source reconstruction upon propagating-to-evanescent spectrum conversion. We show that the resolution that can be achieved depends critically on the separation distance between the imaged source and scattering arrangement, as well as on the topology of the scatterers used. Imaged focal widths of up to one-seventh wavelength are demonstrated. The results obtained indicate the possibility of such an arrangement as a potential practical means for realising using conventional materials devices for fine feature extraction by electromagnetic lensing at distances remotely located from the source objects under investigation.      

Compound Fresnel Zone Lens Conformal to Truncated Cone: Antenna Application

A millimeter wave antenna consisting of two Fresnel zone plate lenses, plane and conical, is examined numerically by use of the vector diffraction theory. The lenses are of Wood-Wiltse (double-dielectric) or Soret (half-open) type, and are designed for the frequency of 117 GHz. The lenses are made conformal to a truncated circular cone with a base diameter of 500 mm and a plateau diameter of 250 mm. Designs for two opening semi-angles, 45° and 75° each of them with a particular lens thickness are presented. For the angle of 90° the cone lens becomes a plane ring lens, which in combination with the plateau zone lens forms a plane lens of size equal to the cone base diameter. Illuminated by directive feeds set at a focal distance of 525 mm from the cone apex, the double-dielectric and half-open compound and plane lenses, form three pairs of Fresnel zone lens antennas, the co-polar and cross-polar radiation characteristics of which have been compared numerically. The double-dielectric lens antennas examined are about 5 dB superior in gain to the half-open lens antennas, which has a gain of approximately 45 dBi. Because all lenses are of equal transverse aperture, the corresponding lens antennas exhibit the same ?3 dB beamwidth of about 0.33 degrees. The plane zone lens antenna is very thin and simple. Instead, the antenna comprising a 3-D compound Fresnel zone lens is thicker but can be made conformal to a specific surface shape and possesses more levels of design and optimization freedom.