非球面液滴透镜在LD光束整形中的应用

根据电场作用改变液滴面形的原理,提出直接在半导体激光管封装窗口上制作非球面透镜来准直半导体激光器的光束.在研制的半导体激光器准直和实时检测系统中,使用SU-8光刻胶滴于半导体激光器封装窗口上,同时限制液滴底面轮廓,用电场操控液滴透镜的面形,通过实时检测系统检测到较好的光束状态时,采用紫外光固化技术使液滴透镜固化成固体透镜,在半导体激光管封装窗口上制作出具有两种焦距的准直透镜,从而完成准直半导体激光器的制作.实验表明:所制作出的液滴透镜可同时对相互垂直方向上不等的发散角进行准直,发散角分别可达到θ⊥=14 mrad.θ∥=10 mrad.     

倒置液滴法的非球面微小透镜制作及实验研究

非球面透镜具有优良的光学性能,为了实现利用液滴法制作非球面微小透镜,基于流体动力学二相流原理,利用COMSOL建立了层流液滴的流动模型,计算了不同体积下正置和倒置液滴内部的流动速度和压力分布及其稳态下的面形;结合实验考察了不同体积力作用对光固化液滴所得透镜面形轮廓非球面系数K及几何参数的影响。结果表明,计算与实验具有很好一致性,正置液滴透镜为K>0的扁椭球面,倒置液滴透镜的K值均为负值,且液滴体积越大越趋于双曲面;同时,倒置液滴透镜不仅具有更小的顶点曲率半径和底径,相近体积下(V=1.6,2.4μL)倒置液滴透镜聚焦光斑RMS值比正置液滴透镜的RMS值分别减小36%和45%;较大体积所得透镜具有更清晰的边缘和成像质量。因此,利用倒置液滴制作的非球面透镜具有更小的焦斑和优良的成像性能。     

非球面液滴微透镜的轮廓测量方法

对液滴透镜面形的精确测量是用液滴法制作非球面液滴透镜的关键问题之一。提出了一种基于数字图像处理的测量非球面液滴微透镜轮廓的方法,利用光学成像系统将非球面液滴透镜的轮廓成像在CCD接收面上,通过图像采集卡读入计算机,并经图像处理得出透镜面形表达式,以便研究液滴微透镜在不同电场强度下轮廓的变化规律。图像处理的主要步骤包括：对特定区域采取平滑预处理,去除噪声;利用阈值法将灰度图二值化;对二值化后的图像进行轮廓检测;提出了一种简单有效的方法矫正图像的水平偏转;对矫正过后的液滴轮廓的数据进行多项式拟合,分析液滴透镜在不同电压下的各个拟合参数的变化。实验证明：这种方法用于测量非球面液滴微透镜简单、有效,解决了非球面微透镜制作过程中的液滴轮廓的实时测量问题,有助于低像差非球面液滴微透镜的研制。     

激光聚焦非球面透镜设计

本文论述激光聚焦光学系统的设计特点，介绍用等光程原理设计激光聚焦非球面透镜的方法及实例。     

廉价快速压制非球面透镜

廉价快速压制非球面透镜色差、慧差、象散、桶形和枕形失真等图象缺陷是球面透镜不可避免的后果。过去，设计人员用一系列有象差的球面透镜进行互相抵消。除色差之外的所有缺陷都可用非球面避免。虽然非球面光学系统的设计已为现代计算方法大为简化，但非球面制造并不容易...     

用于小型传感器的非球面透镜的最佳化设计

本文所阐述的大数值孔径,小型传感器非球面透镜的最佳化设计方法与采用普通软件包的设计方法不同。此大数值孔径非球面透镜的最佳化结果是在最小发射角和无球差严格约束条件下解微分方程获得的。确定的最佳化镜头具有最小的能量损失和最小的发射角,并仅与塑料或玻璃材料的折射率有关。由于制造具有两个非球表面的透镜模件很复杂,所以采用简化的最佳化设计方法,可放松对公差的要求。特别是塑料光学元件与光电子器件集成时,更有利。     

基于ZEMAX的半导体激光器非球面准直透镜设计

为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题,根据几何光学原理,分别针对半导体激光器弧矢和子午方向的不同发散角度建立数学模型,设计出了在两个相互垂直的方向上具有不同非球面面型的非球面透镜,并在ZEMAX光学设计软件中进行了仿真。经非球面准直透镜准直之后,半导体激光器快慢轴方向的发散角分别从35°和7.5°压缩到了1.8 mrad和0.84 mrad,在距离光源10 m处接收面上的总光功率为0.497 W,光能利用率高达99.4%。结果表明,在相互垂直的方向上具有不同面型的非球面准直透镜对半导体激光器的准直具有良好的效果。     

AN INVERSE DESIGN OF ELECTROSTATIC FOCUSING FIELD FOR ELECTROSTATIC AND MAGNETIC IMAGING

An inverse design of electrostatic focusing field for electrostatic and magneticimaging is investigated.Using the potential superimposition theorem of electrostatic field inmulti-electrode system,a mathematical model has been developed and an optimization methodhas been introduced into computation for designing the electrostatic focusing field of the imagingsystem.     

基于可变焦距的非球面人工复眼定位技术研究

针对单层非均一曲面复眼不能实现变焦距成像,子眼微透镜存在较大球差导致成像质量较差等问题,研究了可变焦距的非曲面复眼,实现一定范围清晰成像。介绍了基于复眼结构的人工目标定位实验系统,建立复眼多目定位数学模型。通过曲面复眼采集多通道目标像点,标定变焦距曲面复眼模型中每个子眼位置,利用最小二乘法解算超定性方程组得到目标点的空间三维坐标。开展多目定位实验,结果表明,随着捕获目标点子眼个数增加,目标定位精度越高,当捕获目标的子眼个数大于20个时,目标定位精度在10%以内。提出的复眼成像定位方案具有可行性。     

基于静电驱动的平行板式微执行器的静态吸合现象的研究

本文先讨论了基于静电驱动的平行板式微执行器在忽略边缘效应下的静态吸合现象,之后在前面研究的基础上,进一步分析了该微执行器在考虑边缘效应下的静态吸合现象,最后建立该微执行器的模型,并设置参数,仿真得到结果证明静态吸合现象的发生.     

Design and analysis of electrostatic doped Schottky barrier CNTFET based low power SRAM

In recent years, much emphasis is given for low power memory design by reducing leakage power. Carbon nanotube field effect transistor (CNTFET) based static random access memory (SRAM) provides better stability along with low static power consumption due to variable bandgap and threshold voltage as function of diameter. Electrostatic doped Schottky barrier carbon nanotube field effect transistor (ED-SBCNTFET) accounts for much low leakage current and hence can be used for low power SRAM design. This paper proposes a novel design of ED-SBCNTFET based low power SRAM which consists of additional polarity gates. 6-T SRAM cell is designed and simulated in HSPICE for both conventional CNTFET and ED-SBCNTFET. SRAM performance is analyzed on the basis of various figures of merit i.e. stability and power dissipation. ED-SBCNTFET SRAM shows advantage of low power over conventional CNTFET SRAM without loss of stability. Furthermore, SRAM is designed for smaller diameter which gives ultra low power cell with minute change in stability. Lastly dual chirality scheme is implemented and analyzed for ED-SBCNTFET 6-T SRAM cell.     

菲涅耳透镜的衍射特性及误差分析

对均匀平面波、高斯光束和超高斯光束入射下菲涅耳透镜的衍射场在轴上和焦平面上的光强特性进行了研究,比较了它们之间的不同之处;分析了高斯、超高斯光束的束腰半径、位相误差和阶数对衍射场的影响。研究发现均匀平面波入射时,无论是轴上光强分布还是焦平面上的光强分布,都具有类似sinc函数的特征;而高斯／超高斯光束入射时,轴上的光强分布曲线相对较为平坦;高斯／超高斯光束入射时,随着超高斯光束的阶数增加或着束腰半径减小菲涅耳透镜的聚焦能力呈降低趋势;位相误差将使衍射场出现了多焦现象,这些焦点处的光强随着位相误差的增大而呈现增大的趋势,且正误差比负误差带来的影响更大。     

基于物理农业的数控高压静电场电源设计

高压静电场可以激化种子内部活力,在物理农业中已得到广泛应用。为此,设计了一种数控高压静电场电源,该电源通过单片机编程进行零点检测和占空比调整,控制晶闸管触发,为高压产生电路提供0～200V直流电压。同时,通过编程产生方波,作为激励脉冲信号,使高压电路产生0～55kV的高压静电。经实验测试,该高压静电场电源能够满足不同种子的高压静电场需求。     

固体浸没透镜的近场光场分析

采用二维时域有限差分法(2D-FDTD method)研究了线偏振的高斯光束透过固体浸没透镜(SIL)的近场矢量光场分布特性。分析模拟结果表明,SIL底面的出射光场发生了退极化,产生了与入射光偏振方向垂直的退极化分量;退极化分量的存在使出射总光场的光斑得到一定程度的“加宽”;与入射光偏振方向相同的分量场的光斑均小于总场的光斑,且SIL的折射率越大,两者的差别也越大。     

微流控液体变焦透镜内芯结构的电场仿真

主要研究了圆台型内芯的液体变焦透镜的电场分布。通过使用COMSOL软件（多物理场分析软件）建立相应模型,改变圆台内芯结构的角度、电压和圆台半径等参数来观察其内芯中的电场分布情况。根据仿真结果对比于圆柱内芯结构（即圆台型结构的角度为零）,圆台型结构更符合实际应用的要求。     

基于步进电机的红外镜头控制组件设计

镜头是热像仪的重要组成部件之一,镜头中镜片的切换、平移可实现红外热像仪视场的变换和调焦。本文首先根据步进电机的工作原理,通过分析步进电机的运动模型和驱动模型,计算了实际的驱动脉冲频率和驱动电流。据此设计了一种基于步进电机的红外镜头控制组件。实验数据和实际使用结果表明该控制组件不仅能够实现快速准确的视场切换和调焦,并且具有较好的环境适应性。