超高斯光束经有方环光阑透镜的传输特性

本文详细研究了超矿山斯光束经有方环光阑透镜的传输特性,讨论了遮拦比、球差和超高斯光束的阶数对光强分布的影响。研究表明,使用负球差聚焦透镜可获得比无球差透镜在实际焦面上可聚焦性更好、能量更集中的光束。     

全息校正GRIN透镜像差

梯度折射率(GRIN)透镜的像差会导致像面弥散斑增大从而降低透镜的聚焦性能。基于激光全息成像理论,利用全息技术来校正GRIN透镜的像差,从而改善其聚焦性能。通过对GRIN透镜全息校正系统的仿真,计算了全息记录时通过GRIN透镜的物光波在全息图上的相位分布,得到其波像差为0.34λ;分析了全息再现时全息干版的轴向位移对像面弥散斑成像质量的影响,提出一种通过引入轴上点像差平衡轴外点像差的方法并进一步提高了聚焦性能。结果表明:应用该方法在1.5°视场内,弥散斑均方根半径值由14.1μm减小到7.2μm。在3°全视场内,弥散斑均方根半径值均在衍射极限范围内,能够满足GRIN透镜在重叠复眼成像系统中的聚焦要求。     

基于径向梯度折射率透镜的消色差光学系统的设计

提出了一种基于径向梯度折射率(gradient index, GRIN)的消色差透镜,有效抑制了光学系统的色差效应。首先,利用径向GRIN透镜较低的球差和像差以及更优良的聚焦成像、更高的光学耦合效率的优势,实现了径向GRIN透镜的消色差光学系统的设计,消除了高阶像差。其次,通过对ZEMAX操作数POWR和SPHA的控制,分别对光学系统的光焦度和球差进行了优化设计。最后,推导并建立了径向GRIN透镜消色差光学系统的光焦度和色散模型,进行了径向GRIN透镜与常规胶合透镜的消色差效果对比实验。实验结果表明,径向GRIN透镜可以实现在波长范围486—656 nm良好的消色差功能,且消色差效果明显优于常规胶合透镜。径向GRIN透镜的弥散斑在艾里斑内,镜头聚焦情况良好,像差基本矫正且达到衍射极限,符合消色差透镜的良好成像要求。     

边缘驱动双腔可变形透镜的设计及制备

针对基于边缘驱动的可变形透镜无法进行球差像差的问题,该文提出了一种边缘驱动双腔可变形透镜结构。上腔体压电圆环32个致动器,校正除球差外的其余低阶像差,主要包括离焦、像散及慧差的校正。下腔体压电圆环1个致动器,通过与上腔致动器的相互作用,实现球差的校正。搭建了可变形透镜性能测试平台并进行了实验。实验结果表明,该可变形透镜能重构前4阶Zernike像差。     

方形自聚焦透镜的研制及光学特性测试

介绍方形自聚焦透镜的研制过程。即方形玻璃丝的加工、离子交换及成品的精密加工过程。采用聚焦成像和雅明干涉等方法对其光学特件进行测试,得出了方形白聚焦透镜的特性,即中心部分畸变较小,成像性能好;四个棱角内的球差较大,像质较差;折射率分布不具有旋转对称性,而是与方向和半径有关。     

磁浸没透镜的宽束曲轴像差理论

本文采用宽束曲轴电子光学理论,研究了磁浸没透镜的电子光学特性,得出了主轨迹方程和曲近轴轨迹方程,并利用数学软件Mathematica推导出了其全部二级像差系数.针对轴上磁场分布具有解析表达式的磁浸没透镜,文中还计算了它的曲轴二级像差,并给出了其孔径像差的弥散图形情况,从而得出了磁浸没透镜的特殊的电子光学像差特性.     

超短脉冲激光系统中空间滤波器透镜的优化设计

在超短脉冲激光系统中,像差的存在会使焦斑能量集中度降低.为了克服系统中像差的影响,提高系统最终功率密度,分析了系统中像差的来源,并利用光线追迹方法模拟了系统光路,计算了全系统的像差,提出并设计了双分离透镜作为末级空间滤波器输出透镜进行全系统像差的补偿.实验表明,利用所设计的双分离透镜,可以有效地补偿系统色差和球差,使系统输出焦斑半径从未补偿前的8.6 μm缩小为5.7 μm,而系统的聚焦功率密度提高了8倍,改善了装置性能.     

椭圆膜孔透镜电子枪中用作动态聚焦和象散控制的四极透镜

引言众所周知,在一列式彩色CRT中使用了自会聚系统,其偏转线圈引起了很大的象散,这种象散大大减弱了屏边缘的分辨率。近来,做了一些尝试以校正这种象散,即在电子枪中使用一种具有双电位主透镜系统的聚焦电极的四极透镜。在四极透镜上加上一个与束偏转同步的动态电压,以补偿由于偏转系统引起的象散。这种动态电压也可以在整个屏上使电子束聚焦,即能够实现动态聚焦。     

超大空域凝视光学系统的光阑像差

鱼眼透镜和超广角镜头具有很严重的光阑球差、光阑彗差。本文主题是：如何简捷计算其光阑球差以准确描述轴外物点成像光束的位置和结构以及如何利用光同阑彗差造成有效的像差渐晕以改善像面照度分布；文章提出用截断级数和微分方法解算光阑球差近似值，用诱导迭代方法人为扩大光阑彗差以增强像差渐晕效应，并达到了预期目的。     

高斯光束经过球差环形透镜的聚焦

本文讨论高斯光束经过球差环形透镜的聚焦。推导并得到了聚焦光场轴上点的光强分布的表示式。并对其进行数值计算。数值计算结果表明,对于负球差的情况下,得到的光强的最大点位置（最佳聚焦点）相对于无球差情况,往透镜方向移动,即焦移增大;并且,最佳聚焦点的光强较无球差时大,当球差环形透镜的中心拦截比ε取一定值时,得到的轴上点光强最大值远大于无球差时的光强最大值。此外,当透镜具有正球差时,聚焦光场的光强最大点（     

一种获得平顶激光光强分布的方法

从Huygens-Fresnel衍射积分出发,计算高斯光束经过初级球差透镜聚焦之后的衍射光场.数值结果表明,当透镜的球差系数为负时,在聚焦光场的两个位置,得到了平顶激光光强分布.还讨论了透镜的菲涅耳数对平顶激光光强分布及其出现位置的影响.结果表明,透镜的菲涅耳数愈小,出现平顶激光光强分布的位置愈往聚焦透镜移动.并且,当透镜的菲涅耳数较小时,平顶激光光强分布的顶部呈现光强调制.计算结果表明,负球差透镜可作为获得平顶激光光强分布的简单方法.     

Spiral focusing for cathode-ray tubes

This paper describes a resistive lens or spiral lens, which uses a controlled voltage distribution on the inside of a cylinder for focusing. Electron-optically, this long electrostatic lens shares many of the features of a magnetic solenoid. These include a low degree of spherical aberration, high beam transmission, and a capability to operate as an immersion lens with an ultimate magnification of unity. An application of the spiral lens is presented, including lens design, circuit features, and performance testing of a radar indicator tube with spiral focusing.     

透镜球差对光纤输出激光器耦合效率的影响

使用光线追迹法分析高斯光束的透镜变换过程。首先使用高斯光束的透镜变换公式计算透镜的焦距及放置位置等耦合系统的参数,然后建立直角坐标系并利用耦合系统的参数构建方程,对边缘光线追迹,计算出像方束腰半径值。根据两种不同方法计算的束腰值计算激光束与光纤的耦合效率并进行比较,得出透镜的球差使得耦合效率降低的结论。最后采用双胶合透镜对球差适当的消除,耦合效率得到提高。     

透射电子显微镜单色器的发展及应用

自1932年透射电子显微镜发明以来,透射电子显微学在基础理论、仪器研制及其在材料科学、生命科学等领域的应用得到了迅速发展,200kV场发射枪透射电子显微镜的点分辨率已达0.19～0.25nm,能量分辨率为0.7～1.0eV。进一步提高透射电子显微镜性能的关键在于降低物镜球差和电子束能量扩散等。球差校正器的发明使透射电镜的点分辨率已突破0.1nm,电子源色差已成为进一步提高电子显微镜信息分辨极限和电子能量损失谱能量分辨率的瓶颈。在场发射枪透射电子显微镜上增加单色器（能量过滤器）可有效降低电子束的能量色散,减小色差对电子显微镜性能的影响。本文介绍了Wien型、Ω型及Mandoline型等几种常见的能量过滤器的工作原理、结构、性能及其应用。     

利用球差透镜获得超衍射极限聚焦

从ＨｕｙｇｅｎｓＦｒｅｓｎｅｌ衍射积分公式出发,得到了高斯光束经过球差透镜聚焦之后聚焦光场的光强分布的表示式。数值计算结果表明,当透镜存在负球差时,可获得超衍射极限聚焦,即得到的聚焦光斑比高斯光束经过无球差透镜聚焦而得到的聚焦光斑还小。并且,透镜的负球差系数越大,得到的聚焦光斑越小。相反,当高斯光束经过正球差透镜聚焦,得到的聚焦光斑比无球差时大。透镜的球差系数愈大,得到的聚焦光斑愈大。讨论了透镜的球差对轴上光强最大点（最佳聚焦点）的影响。     

基于梯度下降算法的初级球差校正

固体激光器在实际工作过程中会因腔镜热变形而产生球差效应,使激光的光强分布发生变化、聚焦能力下降、光束质量变差,因此需要校正。基于这一目的,利用梯度下降算法进行了初级球差的校正仿真。首先,建立了初级球差和变形镜模型,变形镜模型针对初级球差选取分立式环形阵列,镜面利用率高。然后,设计出算法的具体实现过程,算法以变形镜单元的位移量为控制对象,以离散化的各部分球差的方差为性能指标。最后,仿真并给出了性能指标与迭代次数的关系、校正后的球差等结果,结果显示达到了预期的校正效果。     

多棱镜激光扫描非球面透镜聚焦系统研究

为了提高激光打孔生产质量和降低生产成本,提出了一种多棱镜旋转扫描非球面透镜聚焦在线打孔方案。系统将CO2激光器发出的连续光束经光调制器入射在多棱镜的其中一个表面上,光束经过反射依次扫入聚焦透镜组中。由于轴外像差和扫描速度失真会引起聚焦光斑的线性畸变,从而导致打孔形状的变化,通过选取非球面透镜对光束整形,在聚焦同时调整聚焦光斑的形状以控制打孔的形状。结果表明,在扫描系统中线性误差可控制在0.5%内,打孔大小形状满足生产要求,与传统激光打孔方式相比,提高了打孔的质量与效率。