红外显微物镜设计

对红外显微光学系统进行了研究.根据光学系统设计指标,应用无限远校正方法和反向追迹的方法设计两款不同放大倍率的红外显微物镜.并给出了两款工作波段在8～12 μm,放大倍率为1×和3×,工作距离均为25mm,物方线视场为20 mm的透射式红外显微物镜的设计结果和公差分析.     

激光束环状聚焦研究

我们从平行光点聚焦的概念出发,根据环聚焦原理,研制了一种一侧是球面另一侧是内圆锥面的单镜系统。与国外系统相比,具有有效体积大,减少输入光的能量损失;反射面少,减少有害的反射及干涉现象等优点。 平行光束的环聚焦是光束传播中的一种新现象,聚焦系统的象差、衍射、焦深等方面都会不同于点聚焦系统。对于这些问题的理论分析,已发现国外存有不足和缺陷。例如,国外对系统没有进行象差分析,对于衍射、焦深等问题是通过菲涅耳-基尔荷夫衍射积分方程进行计算的,工作量很大。我们根据环聚焦镜的构造原理,从平行光点聚焦的有关结论出发,结合系统入射光孔径与出射光孔径变化,得到了环聚焦系统的衍射、焦深、焦环半径、强度分布等方面的结果,这与国外繁杂运算的答案是一致的。     

强激光束聚焦特性研究

采用功率谱密度(PSD)和均方根梯度(RMD)描述畸变波前的方法,建立了终端光学系统光传输模型和强激光束聚焦特性模型及计算程序,得到聚焦光斑尺寸随近场光束波前变化的一般规律,同时对终端光学系统中的元件排布,以及满足聚焦要求的光束控制元件提供了初步的设计参数. 采用位相均方根梯度描述光学元件引入的低频段噪声,通过建立合理的畸变波前的二维模拟计算模型,计算了激光焦斑分布.给出了光学元件引入的低频段位相噪声与光束聚焦特性的一般规律,即随着不同均方根梯度的增大,远场聚焦光斑的尺寸随之扩大.对于具有同一均方根梯度的不同随机位相屏,计算得到焦斑强度分布虽各不相同,但焦斑直径在一定范围内变化.位相均方根梯度较好地反映了聚焦光斑尺寸随畸变波前的变化.同时对传统的傅里叶变换算法进行了改进,在空域和频域中,可根据计算需求灵活改变采样区间和抽样点数.将计算结果与直接对衍射方程求积分得到的结果进行了比较,获得一致的结果,证明了程序的正确性. 对于高频畸变波前,引入PSD进行描述.同时对位相恢复算法进行了研究,并对位相屏进行了低通滤波处理.(OG17)     

高功率CO_2激光束的聚焦

高功率ＣＯ_２激光束的聚焦为获得有效工业激光材料加工所必需的功率密度，ＣＯ２激光束通常使用一组透镜聚焦。由透镜的有效聚焦长度（ＥＦＬ）来表明它们的规格并具有几种不同的结构（如图１所示）。从聚焦面到透镜边缘的距离可定义为装配尺寸（ＭＤ）。ＥＦＬ是从数学?..     

强聚焦激光束俘获生物粒子

激光束与透明生物粒子的相互作用中,激光束的力学效应明显地超过热学效应和光生物化学效应。适当的光束配置可以造成一个能捕捉和操纵生物粒子的激光陷阱。本文介绍一种强聚焦氦氖激光束的纯光学陷阱,以及用它阱陷红葡萄球菌、球形鞭毛虫等生物粒子的实验。四十毫瓦功率的激光束     

关于激光束的可聚焦性问题

对于许多应用来说必须把激光束聚焦到最小横截面.由谐振腔理论出发,计算了以最佳聚焦获得的最小光斑尺寸,这种计算方法适用于各种距离.在最佳聚焦情况中,光束束腰总是位于聚光镜和目标之间.光斑尺寸以及束腰的直径和位置取决于一个特殊的参数——修正的菲涅耳数.给出了相应的公式和数例.     

连续变焦偏振视频显微物镜设计

针对传统显微镜在低照度环境时成像对比度低、识别难度大等问题,提出结合分焦平面偏振成像技术,设计了一款含三个移动组的五组元连续变焦偏振视频显微物镜。该物镜工作在可见光波段,变倍范围为1×?6.5×,物方线视场1.70 ~11.1 mm,全长220 mm,工作距离为22 mm,后截距为14 mm,后接偏振探测器获得目标的偏振信息。经仿真分析,该系统在变焦范围内像面稳定,在各个变焦状态下成像质量接近衍射极限。该系统不仅可以在显示屏上获得目标的不同放大倍率的像,缓解视疲劳,还可以获得目标的偏振信息,提高目标的识别概率、观察效率和低照度情况下的成像效果。     

双高斯复杂化结构显微物镜设计

介绍了一种用于曝光机的对准显微物镜设计及结果分析,物镜采用共轭距无限远类型,针对传统的用于照相的双高斯结构进行了复杂化设计,并对光学系统进行了优化,实现了长工作距离、平场和长景深.     

高斯激光束通过自聚焦微透镜的聚焦

本文使用矩阵光学方法，对高斯激光束通过自聚焦微透镜的聚焦问题作了详细讨论，本文给出了其束腰间的一般变换公式，讨论了象方束腰随物方束腰位置的变化规律，并且研究了几种典型节距的自聚焦微透镜的聚焦问题。     

计算聚焦激光束传输的非自适应坐标变换

非自适应坐标变换对于提高计算聚焦激光束传输问题的精度和速度非常有效．常用的非自适应坐标变换是以真空中高斯型聚焦束的传输特征为基础的．在这种坐标变换中，高斯束的形状、大小保持不变，但其它类型的聚焦束，如平顶分布等，焦点处光斑(在变换后的坐标系中)会变大，这会使光束与计算区域的边界发生碰撞而使计算失败．本文提出另外一种非自适应坐标变换，可以根据焦点处光斑的实际大小来调整计算网格的收缩(或放大)，从而避免光束与计算边界的碰撞．     

准直和聚焦二极管激光束的球透镜

美国加州理工学院的Hamid Hemmati为美国宇航局的喷气推进实验室研制一种结构独特的球透镜光学系统,采用这种光学系统可以把二极管激光阵列的泵浦光准直并聚焦到固体激光器的输入面,见图1。初步实验     

基于MTF的显微物镜景深的仿真测量

介绍了一种基于MTF的显微物镜景深仿真测量方法。将光学设计CAD软件中评价像质的光学传递函数MTF移植用于景深仿真测量之中。即人为设置离焦方式,通过增大或减小物镜工作距离来察看显微物镜的MTF值改变情况,当MTF值降低到一定程度刚刚不能满足成像质量要求时,该工作距离即临界最大或临界最小工作距离,两者差值即为显微物镜景深仿真测量值。     

Mirau型干涉显微物镜干涉平板装配误差容限分析

针对Mirau型干涉显微物镜中干涉平板的装配误差问题,建立了参考板倾斜时的干涉光强表征模型,通过对光瞳面内测试光束和参考光束的分割,求解参考板倾斜时干涉光强的积分表达形式,通过数值计算定量分析参考板倾斜度对干涉条纹包络、对比度的影响,并采用宽带光八步移相算法进行三维形貌复原,据此确定参考板倾斜误差的容限。设计了50×Mirau型干涉显微物镜的参考板倾斜验证结构,通过实验测量了标准台阶板,验证了仿真分析模型的准确性,确定了50×干涉显微物镜中参考板倾斜误差容限为1.5°。     

长工作距变焦显微系统物镜设计

激光内雕机在进行激光内雕时,经常会存在激光炸点不均匀的情况,需要对其进行放大分析,从而更好地控制激光束的能量。根据企业激光内雕炸点观察需求,设计了一款长工作距变焦显微物镜。玻璃内部的炸点观察范围为9~32 mm,系统采用光学变焦方式,变焦范围为6~24 mm,放大倍率为4~16,变倍比为4倍。探测器采用了一款型号为VA-1MG2的1/2 in（1 in=2.54 cm）CCD,其像元大小为5.5 m。利用Zemax进行光学系统设计优化,在截止频率91 lp/mm处,各组态下各视场的MTF值均大于0.4,在中心视场和0.7视场处均接近衍射极限。点列图的RMS半径也均小于艾里斑半径,满足长工作距变焦显微系统的各项指标需求。     

目视观察和CCD探测两用显微物镜

ＣＣＤ探测器已经在光学仪器中得到了广泛的应用，人们提出了研制目视观察和ＣＣＤ探测两用显微物镜。它是一种短筒长，长工作距离的特种显微镜。配方对它进行了详细讨论，并给出了低倍，中倍和高倍率的设计结果。我们深信，这种显微物镜在各种领域的应用潜力是巨大的。