费涅尔透镜焦区场：—谱域法与物理光学的比较

本文分别采用传统的物理光学法（PO）和全波分析的谱域技术（SDT），分析了费涅尔区板（FZP）透镜的焦区场分布。SDT法的计算结果与文献的实验结果一致，通过对PO与SDT两种方法的数值结果比较可知，对单层FZP透镜，PO分析结果的有效性依赖于透镜的焦距与透镜的费涅尔区下限之比，而SDT则具有广泛的适应性。     

用改进的全波方法分析圆对称层状贴片结构

本文将矢量Hankel变换与谱域导抗法相结合，改进了一种分析圆对称层状结构的全波方法，使理论建模和数值计算都得以简化。该方法应用于微带圆贴片谐振特性的计算，其结果与文献所载的实验数据相符；将该方法应用于费涅尔区板（FZP）透镜焦区场的计算，论证了双层透镜能增强聚焦作用的设计原理。     

双层费涅尔区板透镜的焦区场

采用改进的全波分析方法，分析了双层费涅尔区板透镜在平面波入射下的焦区场的分布，计算结果与文献的实验结果相符，进一步检出了平面波正投射与斜投射于单层ＦＺＰ透镜，双层ＦＺＰ透镜，双层ＦＺＰ透镜含不同介质层时，焦区场分布的计算结果，由此得出的结论为该类天线的设计提供一理论依据。     

一种偏馈FZP天线的设计方法

本文通过对FZP反射面偏轴扫描特性进行的分析,基于菲涅尔区相位修正原理,提出一种新型的偏馈FZP反射面天线设计方法,并利用物理光学方法得到一组模拟计算的数值结果。通过与正馈FZP反射面天线的比较,证实了这种反射面天线具有一些很好的聚焦特性。有关数值结果有助于该类天线的实际设计。     

一种高效均匀复合型菲涅尔透镜设计北大核心

针对可见光通信系统中菲涅尔透镜天线无法兼顾高聚光效率和均匀性的问题,设计了一款复合型菲涅尔透镜。通过采用分区法将透镜分成内环区和外环区,提高了菲涅尔透镜的聚光效率,并结合分布式焦点法对透镜结构进行优化,改善了聚光光斑能量均匀性。仿真结果表明,该复合型菲涅尔透镜实现了高聚光效率下的能量均匀分布,适用于高增益、短焦距和小视场角的可见光通信系统。     

在液晶空间光调制器上的可编程费涅耳透镜

在液晶空间光调制器上的可编程费涅耳透镜王天及，杨世宁，李耀棠（中国科学院广州电子技术研究所，广州，５１０２７５）我们用ＰＯＳＴＳＣＲＩＰＴ语言和编译器在电寻址的空间光调制器（ＳＬＭ）上写入费涅耳透镜。ＳＬＭ可以用来显示计算机文件的图像。用ＰＯＳＴＳＣ...     

大口径线视场菲涅尔准直透镜设计

针对某一特殊应用设计了一款菲涅尔准直透镜,利用菲涅尔透镜的基面弯曲和单向点列半径的像差控制,实现了一维方向的高精度准直.分析比较了平面菲涅尔透镜与球基面菲涅尔透镜的像差状况,得出了两种结构透镜在本项目应用中校正像差的差异,提出了在类似菲涅尔透镜的应用中像差校正的方案及面型选择的思路.     

基于空间调制器的透镜设计与成像研究

为了研究利用空间光调制器制作的菲涅尔透镜的特性,基于标量衍射理论推导了透镜的相位分布函数,建立了菲涅尔透镜的模型;并通过实验测量了空间光调制器的相位—灰度特性曲线,得到了相位与灰度的函数关系.制作了焦距为100 mm和150 mm的菲涅尔透镜相位灰度图.通过实验研究了该菲涅尔透镜成放大实像和缩小实像的成像规律;结果表明...     

用于LED均匀照明的自由曲面菲涅耳TIR透镜光学设计

为了提高透镜的散热能力,设计了一种新型全内反射（TIR）透镜,该透镜的出射面中央为自由曲面菲涅耳面。采用斯涅尔定律和全反射定律分别求解TIR透镜折射部分和反射部分自由曲面的面形。同时,采用一种菲涅耳透镜的普适设计方法将折射部分自由曲面转变成菲涅耳面。通过蒙特卡洛光线追迹模拟自由曲面菲涅耳TIR透镜的照明效果,结果显示:当光源尺寸为2 mm×2 mm时,其远场照度均匀性为82%,光效为96.6%,透镜质量为21.94 g。与未加菲涅耳面的TIR透镜相比,带自由曲面菲涅耳面的TIR透镜在光效仅下降2%,在照度均匀性未变的情况下,透镜质量减少了约20%。这说明对TIR透镜的自由曲面出射面进行菲涅耳化可明显地缩小透镜的体积和质量,缩短光线在透镜内部的光程,因此可有效提高透镜的散热效率和使用寿命,同时保持良好的照明效果。     

矩孔菲涅尔衍射的光强分布

根据菲涅尔-基尔霍夫衍射积分得出矩孔菲涅尔衍射的光强分布表达式,对该表达式作了数值计算,分析了矩孔尺寸对衍射光强分布的重要影响。当光源的孔面投影位于矩孔中心且矩孔尺寸很小时光强分布具有夫朗和费衍射的特征;随着矩孔尺寸增大,在离几何照明区与阴影区边界距离相等的阴影区域内相邻光强峰值与谷值的比值越小,几何照明区出现的光强峰值越多。当光源的孔面投影不在矩孔中心时光强分布的对称性不复存在。最后计算分析了多矩孔菲涅尔衍射的光强分布。     

基于FZP的双焦点聚焦天线的研究

该文基于异于传统的菲涅尔相位修正结构平板(Fresnel Zone Plate),设计并分析了一种具有双焦点结构,可用于毫米波成像等领域的聚焦天线.相比常用的椭球反射蕊天线,新型的FZP天线制作成本低,聚焦性能优越.     

MMDS系统最佳天线高度的选择与设计（一）

ＭＭＤＳ系统天线高度的最佳选择与确定是一项复杂而又细致的工作。而计算反射点位置，第一费涅尔区半径和最小费涅尔区半径，传播余隙及衰落因子，又是系统电路设计的重要技术数据之一。本文力求避免繁琐的方程计算，而采用实际工程设计中的图解法，通过实际设计举例及试验，综合分析了选择最佳的天线高度对于ＭＭＤＳ系统电路稳定，可靠的传播电视信号是具有现实意义的。     

MMDS系统最佳天线高度的选择与设计

MMDS 系统天线高度的最佳选择与确定,是一项复杂而又细致的工作。而计算反射点位置,第一费涅尔区半径和最小费涅尔区半径,传播余隙及衰落因子,又是系统电路设计的重要技术数据之一。本文尽量避免繁锁的数学计算,而采用实际工程设计中的     

液晶菲涅尔波带透镜的电光特性研究

液晶菲涅尔波带透镜是基于液晶的电光效应来改变其折射率分布的新型透镜。在频率为100 Hz的交流电压驱动下,用UV-Vis 8500型紫外/可见分光光度计测量了液晶菲涅尔波带透镜三基色R(700.0 nm)、G(546.1 nm)、B(435.8 nm)的电光特性,得到三基色的T-V曲线。分别在0 V、1.0 V、3.0 V下,测量He-Ne激光通过液晶菲涅尔波带透镜后的光强,得到光强分布。结果表明,液晶菲涅尔波带透镜的阈值电压为1.0 V,且随着电压的改变,三基色透过率的变化趋势是一致的。同一波长的入射光在不同电压下通过透镜后,透镜的焦距不同。     

一种宽1dB增益带宽全介质Fresnel透镜天线

高增益和宽1dB增益带宽天线具有重要意义。文中提出一种E 波段全介质菲涅尔(Fresnel)波带透镜 天线,它包括一个菲涅尔波带透镜以及一个作为馈源的喇叭天线。透镜对电场进行操控,使穿过透镜的电磁波相位变 化满足需求,从而使透镜口径面处的电场分布更加均匀。与传统菲涅尔透镜的焦点电场相比,本透镜在焦点处的电场 值约提高了1. 6~3. 0 V,说明透镜的聚焦特性提高,从而实现更高的增益和带宽。该透镜天线的口径为72 mm,整体剖 面高度仅为52. 47 mm,焦径比为0. 66。透镜采用3D 打印技术进行加工,降低了加工成本。与传统菲涅尔透镜相比,实 测结果表明,该透镜天线在70 GHz 峰值增益达到了27. 5 dBi,1 dB 增益带宽34. 2% (63~89 GHz),占总带宽85. 53%。     

矩量法-物理光学混合算法计算多尺度复合目标电磁散射场

基于电流的矩量法（method of moments，MoM）和物理光学法（physical optics，PO）的混合算法是目前求解电中尺度和多尺度目标电磁散射和辐射的主要方法，在计算MoM区和PO区的耦合作用时需要对PO区域进行亮区判断.传统纯CPU亮区判断方法时间复杂度为O（N2），时间消耗随着面片数量N增加而急剧增大.文中通过GPU渲染功能及对深度缓冲区（zbuffer）的利用，对PO亮区判断过程进行加速，亮区消耗时间与面片数量无直接联系，在面片数量达到105数量级以上加速优势明显.将加速的MoM-PO混合方法应用于复杂目标与粗糙面的组合情况，对比多层快速多级子（multi level fastmultipole method，MLFMA）方法，相比于纯PO方法，获得较高的精度.相比于单一算法，混合算法有明显优势.     

利用改进的两维FFT算法设计的费涅耳型Kinoform

利用对称性改进了两维快速傅里叶变换（FFT）,以这种改进的快速傅里叶变换模拟相干光的费涅耳衍射,设计出傅里叶型Kinoform和等效于透镜的Kinoform合二为一的费涅耳型Kinoform。从对称性的思路出发将一维快速傅里叶变换的对应项应用到两维快速傅里叶变换中,避免一般所采用的分别对矩阵的行和列做一维快速傅里叶变换的做法,观察到计算时间的明显缩短。将此改进的两维FFT算法应用于Gerchberg-Saxten迭代算法,设计的Kinoform的精度相对于文献[1]的结果提高了一个数量级。给出了Kinoform及其费涅耳衍射光强分布的计算机模拟结果。     

菲涅尔透镜提高太阳能利用率的研究

随着经济的发展,能源短缺,太阳能越来越受到重视.采用聚光器可提高太阳照射在单位面积上的能量密度,从而克服太阳能分散性的缺点.本文主要介绍了太阳能聚光器的特点,分析了菲涅尔透镜的结构、优点及成像特性.通过实验,分析了菲涅尔透镜在提高太阳能利用率时的各种损失因素.     

并列多焦点二元光学透镜

对菲涅尔波带片进行切割及拼接后得到一种新的二元光学透镜（BOL）,在平行光照射时可产生2个或3个间距很小的并列焦点,可以用于多通道并行光存储,光通信,精密光学加工等方面。并用计算机模拟的方式研究了不同参数对结果的影响。     

装调误差对太阳能激光器聚光系统效果的影响

为了研究太阳能激光器中由菲涅尔透镜和复合抛物面聚光器组成的二级聚光系统装调误差对聚光效果的影响,利用Tracepro光学软件仿真了CPC绕不同点旋转、太阳光与中心轴线夹角的变化、菲涅尔透镜旋转、CPC沿垂直中心轴线方向平移、工作物质端面位置变化对系统聚光效率和光斑均匀性的影响。结果表明:若以系统聚光效率下降到90%作为标准分别给予讨论,CPC绕入口中心旋转时,CPC轴线与系统轴线的夹角宜小于8. 39度;太阳光偏离聚光系统中心轴线的夹角宜小于0. 12度;菲涅尔透镜旋转角度宜小于0. 72度;CPC垂直轴线平移距离要小于2. 66 mm;工作物质端面距CPC出口距离不宜超过0. 53 mm。研究结果对该聚光系统的装调具有指导意义。