电磁复合场三级几何像差方程的一种数值解法＊

本文提出了利用函数逼近的数值迭代方法精确求解电磁复合场中电子成像系统三级几何像差方程式的概念,避免了传统电子光学近似计算造成的附加误差,提高了像差计算的精度,为高精度电子光学设计提供了可信的依据。     

像差与医学摄影

像差与医学摄影王家成（重庆第三军医大学电教中心，６３００３８）医学照片要求反映的被摄体清晰、真实、准确、符合科学；像差是镜头的成像误差，任何镜头都有，其危害是改变了被摄体，使被摄体失真。在医学摄影中，这是不允许的。本文就医学摄影中如何避免像差，提高照...     

薄膜诱导波前像差

用于望远镜反射镜或其他光学表面的膜层会对光学系统的成像质量产生重要影响。本文计算了由膜层对S、P分量的相移而引起的像散和离焦。薄膜诱导波前像差通常是可以忽略的，但在某些情况下会超过系统的几何波前像差。本文以F数为f／1．5的卡塞格林望远系统中所用反射增强型薄膜的诱导波前像差为例进行了数值分析。     

偏转像差中的Dilemma效应

本文应用多级场像差校正理论，通过对大偏转角下五级偏转像差中的彗差进行分析得出，在五级偏转彗差中存在Ｄｉｌｅｍｍａ效应，即五级彗差的某种线性组合是一常数，它不受十极场的影响。五级彗差应在这个常数为０或较小值时，通过调整十极场分布进行校正，对影响Ｄｉｅｍｍａ常数的因素进行了计算分析。     

离轴反射光学系统像差特性研究

以轴对称光学系统的初级矢量波像差理论为基础,通过引入孔径缩放因子和孔径偏移矢量,获得了离轴反射光学系统初级像差特性。通过分析可知:离轴反射光学系统的初级像差依然由球差、彗差、像散组成。由于孔径缩放因子存在,离轴反射光学系统的波像差系数均有不同比例的减小,且轴对称光学系统的高级孔径像差会在对应离轴光学系统中引入较低阶孔径像差,例如轴对称光学系统未校正球差,对应的离轴光学系统除过球差外还将引入彗差、像散等。相比于轴对称光学系统的像差,由于孔径偏移矢量的引入,离轴反射光学系统的像差不再关于中心视场旋转对称,有可能在轴外视场产生像差零点。     

波像差与光束质量β因子的关系

分析了光学系统的波像差与对应的光束质量β因子间的关系，推导了光束质量β因子的近似计算公式。用数值计算方法建立了各种泽尼克多项式的波像差均方根值(RMS)与口因子问的拟合关系式。在此基础上，分析了科尔莫哥诺夫大气湍流引起的波像差与对应光束质量口因子间的关系。数值计算结果验证了推导的近似计算公式在相当大的像差范围内是准确的。     

像差计算的可视化应用软件开发

为了方便快速地计算像差,采用MATLAB中GUI工具,从球面光路计算的向量公式出发,得到了一计算像差的程序界面,在程序界面输入各个相关参量,点击界面上各种像差菜单就能得到不同视场角在光瞳上不同入射点的各种像差,并可以计算系统的焦距和理想像面的像距以及给出像面的模糊程度(同一物点发出的不同方向光线的聚焦程度的具体数值。结果表明,该软件程序语言简单,程序语句大大减少,占用机时少,运行结果正确。程序通过编译后可以脱离MATLAB运行环境独立运行。     

人眼像差的数学表示及主观式波前像差测量仪的设计与应用

本文详细介绍了一种新型主观式波前像差仪的工作原理,具体地阐述了主观式波前像差仪的光路控制系统、瞳孔自动跟踪系统以及计算机软件控制系统,并给出了像差仪的结构原理图以及程序控制流程图。同时介绍了主观式波前像差仪中用于定量描述波前像差的两种方法:Zernike多项式和波前像差图。主观式波前像差仪能精确地测量出人眼的低阶和高阶像差,其应用前景广阔。     

矢量像差理论在成像系统像差补偿中的应用(特邀)EI北大核心CSCD

随着应用光学领域的蓬勃发展,对于成像光学系统的像质需求越来越高。自由曲面的多设计自由度使其具有优异的像差补偿能力,常被用于高效像差补偿器件,而设计出具有良好像差补偿效果的自由曲面是提升系统像质的关键。这里基于矢量像差理论,介绍了一种针对成像系统像差补偿的Zernike型自由曲面设计方法。并以望远偏心系统作为实例,利用所提出方法设计了该系统的像差补偿自由曲面,并借助空间光调制器开展实验研究。仿真与实验结果均表明,所提出方法能够得到有效补偿望远偏心系统像差的自由曲面,像差补偿后光斑尺寸降低至补偿前的43.9%,其像差补偿效果优于传统标量像差理论优化法设计结果,该方法在自由曲面成像系统设计方面具有一定的应用研究价值。     

波像差与光束质量指标的关系

用数值计算的方法，研究了不同类型波像差及其组合的均方根值（ＲＭＳ）和β及Ｓｔｒｅｈｌ比的关系，建立了拟合关系式，并以此分析了Ｋｏｌｍｏｇｒｏｆ湍流的ｒ０与β的关系     

七级偏转象差中的Trilemma效应

Trilemma效应是偏转系统实现自会聚的一个重要判据,对高级偏转象差的校正,需要考虑高阶Trilemma效应的影响,本文从多极场偏转象差校正理论出发,应用区域分割的方法,对直至七阶的Trilemma效应进行了分析,给出了各阶Trilemma常数的表达式,其中七阶Trilemma常数可以作为大偏转角偏转象差校正的判据。     

微分代数方法在静电电子透镜任意高阶像差分析中的应用

微分代数是计算机数值分析领域中的一个非常有效的方法,它以非标准分析理论为基础,可以实现任意高阶微分的准确计算.本文根据微分代数方法的基本原理,将其引入到静电电子透镜的任意阶像差分析的计算中.通过计算例子,可以看出微分代数方法的计算结果非常精确,精度仅受限于机器精度和算法误差.同时结合微分代数方法可以很方便地计算到任意高阶像差的特性,给出了所研究的透镜的全部五阶像差的分布图形.     

On the theory of temporal aberrations for dynamic electron optics

A new theory for temporal aberrations of dynamic optics by applying the direct integral method is put forward in the present paper. A new definition of temporal aberration is given, in which a certain initial energy of electron emission emitted from a photocathode along the axial direction √εz1(0 ≤√εz1≤√ε0max) was taken as a criterion. New expressions of the temporary aberration coefficients in integral forms for the electron optical imaging systems have been deduced. An electrostatic concentric spherical system model is used to test and verify expressions of the coefficients given by the "direct integral method" and "τ variation method". The analytical solutions prove that both methods are correct and equivalent.Compared to the "τ variation method", the direct integral method only needs to carry out the integral calculation for the three geometrical temporal aberration coefficients of the second order, which is more convenient and suitable for computation in the practical design. Finally, results of the study for the theory of temporal aberrations of electron optical imaging systems, from the point of view of methodology, have been elaborated.     

磁浸没透镜的宽束曲轴像差分析的微分代数方法研究

微分代数是计算机数值分析领域中的一个非常有效的方法,可以实现任意高阶微分的准确计算.本文根据微分代数方法的基本原理,将其引入到磁浸没透镜的宽束曲轴像差的分析计算中,得到了任意阶曲轴像差的微分代数表达式.文中针对轴上磁场具有某种解析表达式的一个实际的磁浸没透镜系统,利用微分代数的曲轴像差分析方法,计算了它的曲轴像差,并给出了全部二阶和三阶几何像差的分布图形.     

电磁复合场中电子成像系统的计算机辅助分析

本文利用数值仿真技术对复合场中电子成像系统的像差理论做了研究。基于一种新的计算方法编写了一套完整的像差计算程序,由此可求得任意初始条件下复合场中电子成像系统的三级几何像差。其计算精度可比传统软件的提高四倍以上,为高精度电子光路的设计提供了可靠的理论工具。     

The influence of aberrations and aperture inclinations on the phase and intensity structure in the image region of a lens

Microwave-optical image formation by a lens focusing system is studied in the presence of aberrations. The theoretical approach is based on diffraction and aberration theories and a modified diffraction integral is presented, showing that previously unreported effects describable as additional primary order aberrations exist due to aperture inclination. Direct relationships are shown to exist between the geometry of Airy dark rings and the type and amount of aberration present, thus providing a means for determining the aberrations present in a physical system. The practical part of the study compares numerical evaluations of the modified diffraction integral with experimental measurements. Results presented are for the case of a solid dielectric microwave lens operated at 3.2-cm wavelength. Detailed maps of phase and intensity contours are given, showing the three-dimensional structure of the image region.     

关于Tau变分法研究电子光学成像系统的时间像差理论

本文采用新的时间像差定义,考察了"Tau变分法"研究电子光学成像系统的时间像差理论.本文表明,"Tau变分法"所给出的以微分方程形式表示的几何时间像差系数,亦可获得积分形式的表示式,证明了"直接积分法"与"Tau变分法"这两条途径殊途同归.     

旋转对称电子光学系统的五级几何像差分析

本文旋转对称电子光学系统五级几何像差按边界条件分成球有效期左、亚像散和场曲、亚彗差、像散和场曲、畸变等六类,并分析各类像差在高斯像平面上的图像。     

Aberration theory of arrayed waveguide grating

The general aberration theory of arrayed waveguide grating (AWG) is proposed in this paper. The derived conclusions can be applied to any symmetrical AWGs. With the aberration theory, the spectral response can be optimized. Some performances of an AWG, for example, crosstalk and channel number, are expected to be improved by reducing the aberrations. A common AWG with the Rowland geometry has low aberrations for the absence of the second-order aberration. To further reduce the aberrations, nonstandard AWGs are considered. The AWG based on three stigmatic points is proved to have a perfect performance