集成菲涅耳微透镜的准直微光源

已研制成功无须外置任何准直透镜的超级准直微光源.它是在目前最小的激光器内将激光二极管(LD)或发光二极管(LED)之类的光源与准直微透镜集成.为达到结构紧凑,得到细 而高质量准直光束的目的,在世界上首次用短焦菲涅耳微透镜(MFL)作为准直光学元件.光源为LD时的出射光束在50mA的驱动电流下有高于3mW的功率,光束直径仅1.3mm,能量     

菲涅耳微透镜列阵衍射效率的测试

提出了一种测试菲涅耳微透镜列阵衍射效率的有效方法，采用Ｈｅ－Ｎｅ激光器作为测试光源，利用计算机辅助测试构成了一个衍射效率测试光路系统，对测试原理进行了分析，该方法具有简便易行的特点，适于测试具有微小单元尺寸、周期密排的二元微光学元件的衍射效率。     

菲涅耳直边衍射的边界波处理

本文运用边界波理论对菲涅耳边衍射问题进行了研究。分别对Ｅ偏振和Ｈ偏振情况下应用的场分布用边界波理论进行了分析和计算,并将它们与严格的电磁理论作了比较。结果表明,边界波处理方法中的基尔霍夫和瑞利－索末菲理论,分别与直边衍射的严格电磁理论解中的电场分布和磁场分布符合较好,前两者在远场时一致,而在近场衍射存在差别。同时也表明,边界波处理方法具有物理图像清晰,计算简洁的特点。     

菲涅耳衍射的逆运算研究

衍射光场的相位逆运算是有意义并且困难的工作.本文基于菲涅耳衍射计算公式,给出了实现衍射逆运算的方法.并用数字全息理论与技术,结合衍射计算和相位解包裹算法,研究了圆孔衍射在菲涅耳衍射区的光场重构.继而完成了用衍射逆运算来计算衍射孔光场分布的计算机模拟和实验测算工作,结果证明两者是吻合的.     

高斯光束微圆孔菲涅耳衍射的束型转变

为了获得束型、光强分布、光斑大小等满足激光应用需要的光束,根据由基尔霍夫衍射公式导出的高斯光束微圆孔衍射变换的计算式,探讨了高斯光束微圆孔菲涅耳衍射变换的束型转变及其影响因素,并利用MATLAB软件进行了计算模拟。结果表明,这种方法的可靠性和可行性有利于把激光束应用于激光工程、微光学和微光机电系统。     

非对称方孔的夫琅和费和菲涅耳衍射

基于标量衍射理论,对均匀平面波通过两个非对称双矩孔的衍射作了解析研究和数值计算,给出了夫琅和费和菲涅耳衍射的横向、轴上和轴外光强分布。研究表明,可用其最大光强的相对误差来区别夫琅和费和菲涅耳衍射,所得结果与两个圆孔情况一致。     

子波叠加算法实现方孔菲涅耳衍射的仿真

运用数值计算方法对方孔的菲涅耳衍射进行分析和仿真,基于菲涅耳衍射积分和子波的相干叠加法,设计了一种针对方孔菲涅耳衍射的数值算法,并给出了相应的MATLAB程序以及仿真结果．从数值分析结果可以直观而明确地看到,菲涅耳衍射场的光强分布完全由菲涅耳数决定．并对菲涅耳衍射过渡到夫琅禾费衍射时的菲涅耳数的取值进行了讨论．     

薄膜沉积法制作菲涅耳透镜

衍射光学元件在国防、生产及科研等领域起着为越重要的作用。衍射光学元件的制作技术主要包括激光或电子束直写、反应离子刻蚀、离子束铣及薄膜沉积。薄膜沉积法具有精确控制台阶高度及台阶表面较光滑的优点。使用薄膜沉积法制作１６阶菲涅耳透镜,用它代替常规的光学透镜可实现系统的轻量化、小型化、增加系统设计的自由度,屯菲涅耳透镜的衍射效率并分析产生误差的原因。     

离子束刻蚀法制作菲涅耳透镜

由于衍射光学元件独特色的色散特性及体积小、重量轻可进行复制等优点,它在国防、生产及科研等领域的作用越来越重要,应用于光学成像系统,不仅能改善系统成像质量,而且能实现系统的轻量化、小型化,增加系统设计的自由度。使用离子束刻蚀法制作的16阶菲涅耳透镜应用于折衍混合CCD相机;测量菲涅耳透镜的衍射效率并分析了影响衍射效率的因素。     

自由曲面光学的超精密加工技术及其应用

突破传统光学成像系统设计理论和方法,将自由曲面引入光学成像系统中,极大地提高了系统的成像质量和能量的传输效率;采用先进数控超精密制造技术加工自由曲面光学元件,解决了自由曲面光学元件加工的技术瓶颈.开发了自由曲面控制网格的节点矢量的精确计算方法,以及多轴超精密数控加工光学自由曲面的自动编程及其刀具轨迹仿真系统,建立了自由曲面三维拓扑预测模型与优化系统,研发了多个自由曲面测量及评估方法,并搭建了自由曲面光学设计、加工、测试一体化的集成平台.上述核心技术有助解决国际上对复杂自由曲面光学元件在超精密加工及纳米级表面测量中的关键技术难题.研究成果推动了超精密加工及纳米测量领域内的技术进步.     

Ultra-precision machining of reflector array for laser diode beam shaping

Ultra-precision machining is an effective approach to achieve high dimension accuracy and surface finish required in optical and laser components. An extensive study using a two-axis diamond turning machine is conducted to machine the reflector arrays used for laser diode beam shaping. To position the workpiece precisely, theoretical analysis is made so that the dimensional accuracy can be achieved. Investigations into machining burr reduction are carried out. With the process developed, reflectors with optical surface finish of 8 nm in Ra and minimized burr size of less than 0.5 μm have been achieved.     

聚酰亚胺涂料在微细加工中的应用

阐述了聚酰亚胺涂料不同与常规材料的物理及化学特性,并利用其独特的性质将其应用在红外焦平面器件中的铟柱制备及微型金属杜瓦瓶用薄膜电缆制作中,通过实验解决了工艺中的难题,取得很好的效果.     

飞秒激光加工Ag-TiO2微纳结构及其光催化性能研究

为了提高TiO₂在太阳光下的催化性能, 采用真空蒸镀法在金属钛表面蒸镀Ag膜, 并结合飞秒激光做一步加工, 同步实现了微纳结构TiO₂的生成与Ag粒子的复合, 取得了具有良好太阳光催化性能的掺Ag的TiO₂表面。结果表明, 经300min模拟太阳光辐照, 掺杂Ag的TiO₂微纳复合材料对亚甲基蓝的降解率为70%, 是具有同样结构的TiO₂材料的1.5倍; 这种基于体材料直接加工的方法可以提高比表面积, 解决传统TiO₂分散性高、难回收的问题; 利用这种方法制备的结构化掺杂Ag的TiO₂材料在模拟太阳光照下光催化性能得到显著提升。这一结果对制备环保高效的TiO₂光催化剂具有重要的潜在应用价值, 并有望应用于工厂大规模快速生产。     

利用铁电畴结构直接写入电控菲涅尔波带片

菲涅尔波带片是光学中的一个基本元件.在本文中,通过带电金属电极在53 μm厚的铌酸锂品体表面的扫描,我们利用铁电畴结构制备出了最大半径为913 μm的菲涅尔波带片.在偏置电压的作用下,我们对菲涅尔波带片的聚焦能力进行了研究.主焦点处的光强随着外加电压的变化而变化,我们得到的最大衍射效率在2.0%左右.     

用于空间望远镜的大口径高衍射效率薄膜菲涅尔衍射元件

为满足空间成像领域对大口径、轻量化、高衍射效率光学衍射元件的需求,研究了薄膜衍射元件微结构设计及制作工艺。应用Zemax光学软件设计了320 mm口径,F/#100的四台阶薄膜菲涅尔衍射元件,并利用Matlab软件将连续位相结构转化为离散化台阶分布。研究了薄膜菲涅尔衍射元件的制作技术,选用透明聚酰亚胺薄膜作为基底材料,以石英玻璃作为复制模板,通过多次旋涂的方式实现了厚度为20 m的衍射薄膜制作。应用Solidworks软件设计并加工薄膜支撑装置。测量复制基板及薄膜对应区域的微结构,实验结果表明条纹线宽转移偏差小于1.3%,台阶深度偏差小于8.6%。搭建光路测试在波长632.8 nm处衍射效率平均值为71.5%,达到了理论值的88%。实验结果表明,制作的薄膜重量轻,复制精度高,并且具有高衍射效率,满足空间望远镜的应用要求。     

不锈钢材料的光纤激光掩膜微细电解复合加工

光纤激光掩膜微细电解复合加工是激光表面重熔与微细电解加工的结合,是加工微细型腔的有效方法。根据光纤激光掩膜微细电解复合加工的加工原理,搭建复合加工平台并进行工艺试验。对光纤激光掩膜表层物质进行XRD测量,结合有限元法建立热源模型分析激光加工参数对激光掩膜的影响,对不锈钢表层进行电化学极化曲线测量,最后进行工艺试验对得出的结论进行验证。研究结果表明:激光重熔表面耐腐蚀性较好,在微细电解加工过程中对材料基体起到很好的保护作用,选取适当的激光加工参数能够加工出精细的微型腔结构。     

Three-dimensional micro-Fresnel optical elements fabricated bymicromachining technique

The authors report, for the first time, a three-dimensional binary phase micro-Fresnel optical element standing perpendicular to the substrate. The optical element is fabricated by a micromachining technique. The element has a diameter of 650 μm, a focal length of 0.5 mm and an optical axis of 1 mm above the surface of the substrate. Light from an optical fibre is successfully collimated by the micro-optical element, and the beam profile closely approximates a Gaussian shape