原子层厚度菲涅尔波带片及其宽谱聚焦特性

基于菲涅尔波带片构型的平面衍射透镜在现代光学系统中发挥着重要的作用,是高端光学成像系统等应用的关键元器件之一.现有菲涅尔波带片结构多基于金属薄膜或高折射率电介质材料来制备,难以满足集成光电子系统可集成化的核心需求.本文提出一种基于原子层厚度二维材料的菲涅尔波带片结构,基于损耗辅助的相位调控机制,在原子层厚度的MoS2二...     

用多级相位波带片加强空间光调制器的成像

用衍射光学方法研究了加有多级相位菲涅尔波带片(MPFZP)的空间光调制器(SLM)的轴上衍射光强。根据所需要的焦点的数目是一个还是两个以及分辨率的要求来优化选择MPFZP的相位深度和量化级数,可以使想要的焦点得到加强,而其它不想要的焦点的影响得到了抑制。开关SLM的编码态,聚焦点和散焦点的位置交换。     

光子筛的超分辨聚焦特性研究

对光子筛的结构进行了优化设计,通过实验研究了光子筛对355 nm激光的聚焦特性,并与传统的聚焦元件波带片进行了比较.首先,使用自行编写的光子筛自动生成宏文件程序,优化设计了光子筛图形;制作了特征尺寸为2 μm、适用于355 nm激光的聚焦光子筛和波带片;搭建了聚焦光斑的测试光路系统,得到了光子筛和波带片对355nm激光的聚焦光斑.通过比较分析,得出光子筛具有更好的聚焦特性以及旁瓣抑制能力的结论.     

带凹槽平板型声透镜聚焦性能的理论分析与数值模拟

基于相位补偿和惠更斯-菲涅尔原理,利用理论分析和数值模拟的方法,研究了一种带凹槽的平板型声透镜,讨论了凹槽个数、声透镜材料等参数对声透镜聚焦性能的影响。结果表明:优化后的菲涅尔声透镜聚声效率理论上可达40%,放大倍数约为7倍,是一种较为高效、成本低廉的新型声透镜。     

用于OCT动态聚焦的液晶菲涅尔波带透镜研究

提出了利用液晶菲涅尔波带透镜实现光学相干层析成像(OCT)动态聚焦的方法.根据扭曲相液晶空间光调制器(TN-LCSLM)的光学特性,设计了适用于OCT动态聚焦的菲涅耳波带透镜.利用TN-LCSLM型菲涅耳波带透镜进行了变焦控制实验,焦距实测结果与设计值比较吻合.此外,本文讨论了采用TN-LCSLM型菲涅耳波带透镜实施动态聚焦涉及到的一些问题.     

带支撑结构的大高宽比硬X射线波带片制作

对利用X射线光刻制作大高宽比硬X射线波带片的设计和制作工艺进行了研究.采用电子束光刻制作X射线光刻掩模,并利用X射线光刻制作最终的硬X射线波带片.采用对光刻胶结构加入支撑点的方法,大大提高了X射线光刻制作硬X射线波带片的高宽比.对所加入支撑点的布置策略进行了优化,使得支撑点所占的面积比例减小.所制作的波带片最外环宽度为200 nm,厚度为2.8μm,具有优良的结构质量,预期可用于10 keV到25 keV波段,并具有优于250 nm的成像分辨率.     

位相型自聚焦微分滤波器

介绍一种用二元光学方法制作的光学图象微分滤波器，它是由两个频率相近的位相型Ｒｏｎｃｈｉ光栅和离轴型位相菲涅耳波带片的组合而成的。称之为位相型自聚焦滤波器。它具有衍射效率高，光路简单，使用方便等特点。     

主镜台阶数目对衍射成像系统传递函数的影响分析

为研究位相型菲涅尔透镜台阶近似引起的衍射杂散光对衍射成像系统调制传递函数(MTF)的影响,本文运用波动光学仿真分析方法模拟光波的传播。通过有限个级次的衍射波面在系统像面上相干叠加,得到系统的点扩散函数(PSF);对其进行傅里叶变换,得到系统的MTF。以菲涅尔主镜口径为80 mm的衍射成像系统为样机,分析了衍射主镜台阶数目为二、四、八时,系统MTF与理论设计值的差异。结果表明,随着衍射主镜台阶数目的增加,衍射杂散光对系统MTF的影响减小;并且四台阶时,与设计值的偏差已经小于0.5%。最后结合几何光线追迹仿真分析,提出将衍射主镜加工成中心区域多台阶、边缘部分为二台阶的思路,降低了衍射杂散光的影响。     

浅析聚光高效太阳能电池相关问题探究

太阳能是一种能量巨大的可再生能源，本文就聚光高效太阳能电池相关问题进行探讨，在分析聚光光伏技术的发展基础上，重点对于各种聚光器在太阳能电池中的应用进行分析，得到了菲涅尔透镜在太阳能电池应用中具有较好的性能特点的结论。     

Generalized Zone Plates Focusing Light into Arbitrary Line Segments

Abstract

A new computer-generated generalized zone plate is proposed, which is able to concentrate the incident beam into a line segment of various length and arbitrary inclination to the optical axis, as well as unrestricted distribution of the longitudinal intensity. The approach is based on the energy conservation principle and equations of the paraxial ray tracing, both considered in the cartesian coordinate system. Hyberbolic, elliptic, linear, and conical zone plates are shown to be limiting cases of the proposed element. Other specific cases, e.g. a new element focusing into a segment of the optical axis, are also derived.     

微结构金属膜环带片电磁聚焦优化设计方法

微结构金属膜环带片是一类新颖的微纳光子学元件,应用于超分辨光学聚焦、纳米显微成像、精密工程测量等。阐述了微结构金属膜环带片的通用、快速矢量优化设计方法,适用于线偏振光、圆偏振光、径向偏振光等典型矢量光束,可调制产生远场超分辨聚焦光斑和超细光针场。基于三维时域有限差分法进行了微结构金属膜环带片的严格电磁理论验证,能够精确模拟光场在微结构金属膜环带沟槽内部的散射传播过程。在深紫外至可见光波段,给出了λ/10～λ/6厚金属铝膜制备微结构环带片的经验选取方法。     

平板试件孔边塑性区的研究

小孔缺陷对受力平板试件的承栽能力有着重要的影响。本文采用应力函数法和叠加原理，推导出了单向拉伸平板试件孔边应力场；利用该应力场公式、主应力公式和Mises屈服方程推导出了孔边塑性区方程，利用Mathematica软件求解出孔边塑性区尺寸-r和θ，并绘出了无限大单向拉伸平板试件的孔边塑性区。采用退火态SUS304—2B不锈钢和热轧态LC52铝舍金两种材料的带孔平板试件进行单向拉伸实验，通过实验结果与上述孔边应力集中理论的分析比较发现，由于塑性钝化使得单向拉伸带孔平板试件的实际承载能力与理论计算存在一定差别。     

回火工艺对连轧10MnNiCr钢板组织性能的影响

研究了热轧态及热轧后回火两种状态下10MnNiCr钢板的性能。通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析了回火工艺对材料组织及性能的影响。试验结果表明,轧态钢板回火后韧性提高,钢板断口分层撕裂现象得到改善。微观组织分析表明,钢板回火后珠光体中渗碳体由片层状转变为短棒状或粒状,另外,晶界转变物发生球化,位错发生回复。微观组织结构的变化及位错回复是回火后钢板性能改善的主要原因。     

Three-dimensional structured on-chip stacked zone plates for nanoscale X-ray imaging with high efficiency

Fresnel zone plates are the key optical elements for nanoscale focusing of X-ray beams with high spatial resolution. Conventional zone plates manufactured by planar nanotechnology processes are limited by the achievable aspect ratios of their zone structures. Additionally, ultra-high resolution X-ray optics with high efficiency requires three-dimensional （3-D） shaped tilted zones. The combination of high spatial resolution and high diffraction efficiency is a fundamental problem in X-ray optics. Based on electrodynamical simulations, we find that the optimized zone plate profile for volume diffraction is given by zone structures with radially increasing tilt angles and decreasing zone heights. On-chip stacking permits the realization of such advanced 3-D profiles without significant loss of the maximum theoretical efficiency. We developed triple layer on-chip stacked zone plates with an overlay accuracy of sub-2 nm which fulfills the nanofabrication requirements. Efficiency measurements of on-chip stacked zone plates show significantly increased values compared to conventional zone plates.     

道岔垫板底板开裂原因分析

道岔垫板在生产过程中其底板发生开裂。采用化学分析和金相检验等方法对底板开裂原因进行了分析。结果表明：在钢板中心存在夹杂物和组织偏析是导致底板开裂的主要原因。     

高强度桥梁用宽厚板断裂韧性分析

利用示波冲击试验及断口分析的方法对500MPa级桥梁用钢的断裂韧性进行了研究。结果表明：随着温度的降低,冲击总能量Wt和裂纹扩展能量Wp均在减小,裂纹形成能量Wi变化不明显,试样钢的韧一脆转变温度约在-40℃左右。随着温度的降低,材料的断裂方式由最初的韧性断裂转变为胞】生断裂,断裂机理由微孔聚集的韧窝断裂转变为穿晶解理断裂。     

多层塑料复合板废料改性聚丙烯的结构与性能

硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570处理的多层塑料复合板废料(WGFRP)与增容剂并用后,通过与聚丙烯(PP)熔融共混,制备了PP/WGFRP/相容剂复合材料。采用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测定,研究了复合材料的结构与性能。结果表明,当用质量分数1%的硅烷偶联剂KH570处理的WGFRP(100 mesh)为20份,相容剂为2份时,复合材料的冲击强度比纯PP提高约113%,拉伸强度变化不大。SEM观察到PP/WGFRP/相容剂复合材料在断裂过程中发生塑性变形,其韧性较好。TGA结果表明,随着WGFRP用量的增加,复合材料的热稳定性提高。