影响Czerny-Turner结构像散校正的因素

针对宽波段Czerny-Turner结构像散校正存在的问题,分析了影响光学系统像散校正的主要因素。基于发散光束照射平面光栅的像差理论,应用Matlab软件模拟分析了光学系统产生像散的原因和相应抑制方法的不足。讨论了了准直镜离轴角与聚焦镜离轴角的角度差值α和光学系统像散S之间关系,理论模拟了α取不同值时,宽波段C-T结构的全波段像散校正情况。为了验证理论分析的正确性,设计了光谱段为900~1 700nm的消像散型光学系统,利用光学设计软件Zemax对该波段的光学系统进行了光线追迹和设计优化,并对设计结果进行处理和分析。结果显示:随着角度差值的逐渐增大,短波波段像散校正能力越来越强,像散校正能力提高了1.6倍左右;长波波段像散束缚能力越来越弱,像散校正能力平均降低了1.27倍左右。得到的结果表明:角度差值的合理选取可以为宽波段Czerny-Turner结构的像散校正提供理论指导。     

摩擦颤振中的摩擦特性分析

通过实验和引用他人实验结果，计算了系统中的负阻尼和正阻尼。通过比较可知，系统由摩擦力-速度下降特性所产生的负阻尼完全不能抵消掉系统更大的正阻尼。     

采用“力补偿”方法提高微进给精度

工艺系统中产生了关键性的原始误差后,有时不允许采取直接消除或减小的方法(由于代价太高或费时太长等原因),这时可以采用误差补偿法。 误差补偿的方法就是人为地造出一种新的原始误差去抵消当前成为问题的原有的原始误差,负误差用人为的正误差去抵消,正误差用人为的负误差去抵消,尽量使两者大小相等,方向相反,从而达到减小加工误差,提高加工精度的目的。基于这一思想,就可以采用     

平面应力裂纹尖端复合型弹塑性变形场和约束场的有限元分析

应用有限元方法分析了不同Ⅰ＋Ⅱ复合型下裂纹尖端的为形场和约束场，结果表明，平面应力条件下复合型裂端变形是不对称的相反塑性变形，符合钝化一锐化模型。Ⅰ＋Ⅱ复合加载时裂端出现负约束的区域。随Ⅱ型分量增加，负约束区域增在最大正约束水平Ｒσｍａｘ降低。     

改进的宽谱段车尔尼-特纳光谱成像系统设计

针对传统的车尔尼-特纳光谱仪像散较大的缺点,基于像差理论,提出了一种改进的车尔尼-特纳光谱成像系统.将平面光栅置于发散光中,利用平面光栅产生的像散来补偿物镜产生的像散.推导出了宽谱段像散同时校正条件,实现了宽谱段像散的同时校正.具体分析了像差校正的原理和方法,编制了初始结构快速计算程序.作为实例,设计了一个谱段为540～780 nm的宽谱段像散同时校正车尔尼-特纳光谱成像系统,利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱成像系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行了分析.结果表明,全视场调制传递函数在整个工作波段均达到0.52以上,实现了宽谱段像散的同时校正,并获得了良好的成像质量,满足了设计指标要求,结果也证实了所提出的改进方法是可行的.     

基于外差干涉技术测量液体费尔德常数的实验研究

为了准确测量液体的费尔德常数,设计搭建了一套外差干涉实验系统,主要包括Mach-Zehnder干涉光路、声光调制器(AOM)及锁相放大器。葡萄糖溶液测量结果显示,其费尔德常数随其浓度的增加而有变化的趋势。此外,加正与负磁场所测得的费尔德常数并不相等,其原因是加正磁场造成葡萄糖分子的形变与加负磁场所造成葡萄糖分子的形变不同,形变大其费尔德常数也就越大。蔗糖溶液测量结果发现,在加正与负磁场时所得的费尔德常数没有明显变化,其原因是蔗糖水解时产生了右旋葡萄糖和左旋果糖,使得形变效应相互抵消。     

手机附加鱼眼镜头的光学设计

为增加手机摄像头的应用范围,设计了一种视场角达到180°的鱼眼镜头。用附加镜头的方法可使手机摄像头获得鱼眼拍照效果。使用Zemax光学设计软件,采用"负-负-正"三片式反摄远型镜头结构,设计出了一款无焦的鱼眼附加镜头。镜头参数根据主流手机摄像头而定。根据该设计加工出的镜头体积小,携带方便,安装简易,操作方便,可以增加手机摄像头的娱乐效果和应用范围,达到了预期效果。     

并行像散共焦微结构探测光学系统分析与设计

以提高光学系统对测点正焦位置辨识精度为目标分析设计并行像散共焦系统。设计基于远心光路,采用20倍长工作距显微物镜作为系统物镜,采用2片正交对称配置的薄柱面镜组建像散镜组取代探测光路中的管镜,通过对像散镜组参数优化实现探测曲线过零点灵敏度的最大化,并利用像散原理的差动算法有效抑制了光学系统各种噪声和漂移对像散光场稳定性的影响,获得了高灵敏度、高稳定性、较好一致性的全场探测曲线。通过大量实验证明了优化像散镜组参数对提升探测曲线灵敏度的作用,证明了并行像散光场探测曲线有良好的稳定性,全场测点的正焦位置辨识精度能够达到50 nm。     

错列排布S型翅片流道内流动与传热特性数值研究

对错列排布的S型翅片流道内的流体流动与传热特性进行了数值计算研究,考查了局部、流场分布,分析了不同雷诺数下局部传热系数分布,随着雷诺数增加,传热系数升高.同时从场协同的角度分析了传热系数变化的原因.与传统波纹翅片结构进行对比,S型翅片结构协同角降低,场协同程度提高,对流传热系数增加.     

满足消像散条件的Czerny-Turner光谱仪光路的防干涉设计

理论分析了准直镜和聚焦镜采用球面面型的Czerny-Turner光谱仪系统中由消像散条件引起系统发生光路与结构件干涉的现象.为了在设计阶段就克服这种干涉问题,提出了Czerny-Turner结构的防干涉设计条件.结合消像散条件及光路结构防干涉条件,总结出了Czerny-Turner光谱仪消像散优化和结构优化的设计步骤,...     

高斯涡旋光束通过像散透镜后的相位奇异特性

光场相位奇异特性研究在奇点光学研究领域中具有非常重要的意义。本文运用广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式推导出高斯涡旋光束通过像散透镜后的光场分布表达式,并研究了它在几何焦平面上的相位奇异特性。结果表明,高斯涡旋光束通过像散透镜后在几何焦平面上存在相位奇点,相位奇点受到透镜的像散系数、光束束腰宽度和涡旋离轴量等参数的影响。在一定条件下,几何焦平面上出现直刃型位错线或光涡旋。当像散系数为0时,光涡旋出现在y轴上。当像散系数不为0,而涡旋离轴量为0时,会出现直刃型位错线或光涡旋,且各自的位置都非常稳定。当像散系数、涡旋离轴量或束腰宽度改变时,光涡旋会发生移动。这对光学元器件的设计和涡旋光束相位奇点的控制有一定的参考价值。     

菲涅耳透镜的通光分析及设计方法探讨

研究了菲涅耳透镜成像质量差的原因,提出一种改进的方法,即改善轴外点的成像质量以增大菲涅耳透镜的视场。分析了三种常用的设计菲涅耳透镜的方法,用光学设计软件Zem ax模拟设计结果,对三种设计方法进行比较。得出结论:像面为曲面时可校正场曲;基面和底面为曲面的菲涅耳透镜与平面型菲涅尔透镜相比彗差较小。     

10×连续变倍照摄像物镜的光学设计

连续变倍照摄像物镜在各种照相和摄像等领域有着广泛且必不可少的实际应用。通过大量反复研究与计算,在参考他人资料的基础上,设计出了可用于像方线视场16mm的照摄像机物镜,变焦范围为15~150mm连续变倍,物镜的像方F数为2.5,MTF曲线在50lp/mm时值均大于0.12,畸变在8%以内,是一成像质量满足实际要求的连续变倍物镜。     

鱼眼镜头光学系统的优化方法

在鱼眼镜头成像系统中,光线以很大的入射角打在前组透镜表面时往往会造成严重的像差,为了压缩超大视场角,提出应用非球面前组负弯月型透镜来控制鱼眼镜头系统的像差。基于光学前组具有平面对称的成像特性,应用平面对称光学系统像差理论发展的评价函数,对非球面系数及其他的系统结构参数进行优化设计。应用评价函数及Zemax光线追迹成像模拟对优化系统进行评估。研究表明,应用非球面组负弯月型透镜能够显著地提高鱼眼镜头的成像质量。     

六角棱镜调制电脑验光仪对散光眼模型检测精度分析

针对传统电脑验光仪调焦速度慢,聚焦误差大的缺陷,对现有验光仪六角棱镜的成像系统进行优化。通过光学仿真软件分析和对比,发现六角棱镜调制的验光仪在散光度和散光轴位的测量误差(柱镜示值平均误差为0.8m-1,轴位示值平均误差为3.73°)均明显大于普通圆环调制的验光仪(0.2m-1,1.75°)。因此,采用圆环代替六角棱镜调制可以增加检测的精度。另外,对六棱镜分光法设计的验光仪的设计和检验,需要特别注意其柱镜度和柱镜轴位的检测评价,避免造成验光误差。     

非制冷红外物镜设计中最佳波段的选择

根据常用大气窗口和常见物体辐射峰值波长,计算出黑体在233~313K范围内的光谱辐射出射度,结合红外探测器的光谱响应曲线得到非制冷红外镜头的设计波长及其权重。将该方法应用于实际物镜设计,发现光学系统波长及权重符合探测器焦平面输出信号光谱响应特性。该方法对非制冷红外热像光学系统的设计具有实际意义。     

自聚焦透镜分光膜的研制

为了不断改善和开发自聚焦透镜的性能,实现光学仪器中自聚焦透镜分光的要求,以Ta2O5和SiO2为介质材料,运用TFCalc膜系设计软件,采用解析法设计了一个初始膜系,再结合变尺度优化法对初始膜系进行优化设计,设计出具有较好光谱性能的1 470～1 610nm波段95∶5自聚焦透镜分光膜。分析了设计膜系在自聚焦透镜端面沿径向折射率呈梯度减少时的拟合反射率曲线。通过大量实验选择合适的镀制工艺,并采用德国莱宝APS1104型镀膜机对所设计的膜系进行实际镀制,获得了性能优良的自聚焦透镜分光膜。     

Development of a new displacement-measuring ultrasonic sensor based on astigmatic focus error detection-measuring principle and its demonstration

Conventional ultrasonic displacement-measuring systems normally employ the pulse-echo technique. Resultant resolution capability, however, typically is not suitable for meeting high-dimensional, in-process measurement standards used in cutting and grinding operations. This paper presents a new ultrasonic sensor for displacement measurement based on astigmatic focus error detection. The measuring principle and basic analysis applied in the design method are described in detail, after which the validity of the principle is demonstrated by the results of experimental evaluations.     

明/暗场正置金相显微镜照明系统设计

明/暗场正置金相显微镜是一种多用途的工业检测仪器,近年来应用领域越来越广泛。现从暗场显微镜的光学原理入手,分析明/暗场正置金相显微镜照明系统的结构特点,提出照明系统的结构方案,着重介绍落射式暗场聚光镜的设计方法,以实例的形式得到相应暗场聚光镜反射面的主截面双曲线方程,并运用PRO/ENGINEER的基准曲线创建功能,提出一种有效的曲线创建与曲面加工方法。结果证明采用双曲面作为落射式暗场聚光镜的反射面能有效提高轴外照明光束的利用率,设计与加工方法是可行的。