波分复用传输系统中光栅分波器的研究与实践

波分复用传输技术是今后光纤传输系统的主要发展方向之一。近年来,光栅分波器的研制工作进展很快,各种类型的光栅分波器不断出现。在理论工作方面则多集中于研究理想情况下光栅分波器的设计法,但是在实际情况中,光栅分波器总是非理想的,尤其是透镜的球差,对光栅分波器的传输特性影响很大。鉴于这种情况,本文重点研究了在透镜存在球差的非理想情况下光栅分波器的分析与设计方法。     

高效大尺寸短焦距菲涅尔透镜设计

为减少聚光太阳能系统中太阳能电池面积和聚光系统体积,缩短系统纵向尺寸和降低系统成本,采用分区方法设计大口径、短焦距、高聚光比的菲涅尔透镜.把圆形或方形菲涅尔透镜分成中心区、折射区及全反射区,推导了分区法计算公式.用该方法设计了一个焦径比为0.75、聚光比为1000的高聚光比菲涅尔透镜,用Trace Pro软件对设计的菲涅尔透镜进行了光学仿真,聚光效率可达88.75%.该菲涅尔透镜具有焦距短、高聚光比、高效率、易加工等优点,可降低系统的体积及成本.     

电厂水池结构设计要点浅析

水池是电厂的一个重要附属物，其结构设计有其特定的技术要求，如防腐抗渗等。水池结构设计时，首先应进行各种类型的荷栽计算及组合分析，其次要进行强度计算、抗裂度和裂缝宽度验算等，最后再开展设计工作。本文主要对水池荷载进行计算组合分析，并结合多年来的设计经验提出了水池结构设计的设计要点。     

平板菲涅尔透镜设计及组合优化方法

为了解决传统的球面菲涅尔透镜模具加工工艺难度大、精度低、制作成本高等问题,提出一种中心透镜为球面、外侧环带为倾斜面的平板菲涅尔透镜的设计方法,并进行了基于多平面拟合和基于多焦点的组合优化设计,给出了具体设计实例,进行了光学仿真.结果表明:优化后菲涅尔透镜聚光效率达93%,聚焦光斑能量均匀性4.9,满足设计要求.     

记录四焦点全息透镜的全新光路

提出了一种制作四焦点全息透镜的全新光路。对设计原理进行了分析和验证。清除了多余的干涉条纹，从而抑制了重现时的杂散光，点工采用八光路同时曝光，一次形成四焦点全息透镜的方法，提高了衍射效率。给出了实际光路和实验结果。     

半导体激光器的衍射准直透镜的优化设计

针对国内外现有半导体激光器准直器件的缺点,提出了一种用于半导体激光器准直的相位型二元菲涅耳衍射透镜的优化方法。该方法在现有衍射透镜加工设备分辨率条件下,可提高衍射透镜的衍射效率,增大衍射透镜的数值孔径。     

荷载代数的神经网络实现

利用人工神经网络技术，根据文献［１］的荷载组合代数理论，对结构设计中内力最不利组合提出了一种新的计算方法。大大缩短了设计时间，提高了设计效率。     

LD与柱状楔形透镜光纤的耦合特性研究

半导体激光器与光纤的耦合系统的优化设计,可减小耦合损耗,有利于半导体激光器的使用和发展。文章分析柱状楔形透镜光纤与半导体激光器的耦合损耗,运用矩阵光学的ABCD定律建立了柱状楔形透镜光纤与半导体激光器耦合的模型,对激光耦合进入光纤进行计算;通过仿真计算,研究柱状楔形透镜光纤的结构参数对耦合效率的影响与纵、横向位置偏移容忍度。结果表明:柱状楔形透镜光纤各项结构参数中,锥端尺寸与柱面半径对耦合效率的影响较大。锥端尺寸与柱面半径与耦合效率呈反比,在设计的耦合系统中,容忍范围为1.2μm;纵横向偏差存在时,x方向容忍度最低为0.71μm,而y方向的容忍度是x方向的3倍多;在进行柱状楔形透镜光纤耦合实验时要着重减少x方向误差。     

LED路灯的二次光学透镜设计

鉴于道路照明需求的多样性和复杂性,基于配光曲线映射原理,运用透射光学设计手段,借鉴传统路灯设计方法,针对单颗大功率白光LED,根据其特有的配光特性参数设计了一种新颖的二次光学透镜。该透镜实现了将LED的郎伯型配光转换为蝙蝠翼型配光,将圆形光斑转换为矩形光斑,同时可以达到很高的光输出效率和近似1∶2的长宽比。与同类设计相比,达到国家道路照明标准,同时降低了设计复杂度,可应用于LED路灯设计。     

LD端面泵浦Nd:YAG激光器耦合光学系统的设计

应用几何光学的方法,设计了用于半导体激光光束快轴和慢轴准直并聚焦的光学系统.并用ZEMAX光学设计软件给出了模拟结果.该系统由四个柱面微透镜组成.快轴方向采用椭圆柱透镜和圆柱透镜,慢轴方向采用两个圆柱透镜,实现了在对半导体激光光束准直(光束快轴方向得发散角由原来的30度减小到3.3度,慢轴方向由原来的10度减小到1.5度)的基础上聚焦光斑半径为86μm,满足了腔内泵浦光束的模式与振荡光模式的匹配,当泵浦光功率为1.8W时,获得100mw的473nm波长的TEM模激光输出,总的光-光转换效率为5.6%.     

环面焦斑全内反射菲涅尔透镜设计及分析

为了减小由热斑效应带来的损失,增加太阳能转换效率,克服二次镜带来的菲涅尔损失,以及由大口径和几何聚光比带来的焦斑不均匀的问题,设计了环面焦斑全内反射菲涅尔透镜.环面焦斑全内反射菲涅尔透镜由两部分组成,里面是环面焦斑太阳能透镜,外面是二次全反射棱镜.用Tracepro模拟和比较具有相同通光面积的普通菲涅尔透镜和环面焦斑全内反射菲涅尔透镜的光照度,结果表明,环面焦斑全内反射菲涅尔透镜具有较高的光能利用率和均匀性.     

环面焦斑全内反射菲涅尔透镜优化及分析

在聚光系统中,菲涅尔透镜是非常重要的元件。然而,聚光器在太阳能电池表明产生的热斑效应会降低其可靠性和光电转换效率。为了减小由热斑效应带来的损失、增加太阳能转换效率,设计了环面焦斑全内反射菲涅尔透镜,而不是用二次元件来克服菲涅尔损失;并克服了由大口径和几何聚光比带来的焦斑不均匀的问题。这个环面焦斑全内反射菲涅尔透镜是由两部分组成：里面的部分是环面焦斑太阳能透镜,外面部分是二次全反射棱镜。     

菲涅耳衍射变换及其在二元光学设计中的应用

导出菲涅耳衍射的逆运算表达式，定义菲涅耳衍射变换，并基于二元光学设计的Gerch-berg—Saxton(GS)算法，将菲涅耳衍射变换用于二元光学元件的设计，给出对产品表面作激光标记的光学元件的设计实例．     

运动检测与定位的热释电红外传感新方法

针对人体目标运动检测与定位,提出了一种新型的热释电红外感知方法,采用递阶的体系结构对菲涅尔透镜的视场(FoV)进行空间调制。首先,对单个传感器节点上的多个热释电红外(PIR)传感器及其菲涅尔透镜的FoV进行环形调制编码,实现单自由度的FoV细分;然后,利用相邻的3个传感器节点相互协作定位。实验表明,该方法具有计算简单、鲁棒性好等优点。     

大直径菲涅尔透镜模具加工机理

针对大直径菲涅尔透镜模具的加工难题,基于有限元仿真软件ABAQUS和模态实验方法对大直径菲涅尔透镜模具切削过程加工机理进行分析.介绍了菲涅尔透镜设计及模具加工原理,结合材料本构关系、材料失效准则等,建立正交切削二维模型,得到仿真切屑,与模态实验得到的切屑进行对比,验证了仿真切削模型的可行性.研究了切削速度、进给速度对切屑形成过程的影响.研究结果表明:在H62黄铜模具加工过程中,材料强度和塑脆性对切屑形态产生重要影响,随着变形速度的提高,材料强度提高,材料塑性降低,切屑的演化过程依次分为带状切屑、锯齿切屑、单元切屑.     

一种3维光学图像加密方法

云计算、大数据等海量数据对高速、高安全、高效率密码方案的需求不断增加。本文提出的菲涅尔域的三维光学图像加密系统,利用基于智能深度反转模型的计算集成成像技术,在菲涅尔域实现对三维新媒体数据的加密与解密。集成成像器件的特性参数,入射光的波长,透镜的焦距等都能够作为密钥,从而,有效地增加密钥维度,拓宽密钥空间,增强系统的安全性和抗攻击性。所构建的系统使三维光学信息安全系统向实用化发展迈出了重要一步,该研究成果可以拓展应用于三维新媒体信息隐藏和数字水印领域,实现对三维新媒体的信息安全保护。     

像散透镜对双曲余弦高斯光束的影响

据广义Huygens -Fresnel衍射积分公式 ,推导了新型光束———双曲余弦高斯光束通过简单像散透镜后的光场分布特点 ,并通过数值计算 ,说明了像散系数对焦移、光强分布的影响。     

广角高清细径视频鼻镜光学系统设计

为了满足现代医疗内窥镜对广角、细口径及高清像质的需求,设计了一款广角高清细径视频鼻镜镜头,该镜头由前物镜组、后物镜组及转像棒镜、场镜组成。该镜头使用了三片场镜,对系统的场曲及畸变进行补偿,同时也减小了光学系统的横向尺寸。系统采用的均是球面透镜,可以降低成本。该镜头设计参数:入瞳直径0.1mm,全视场角为100°,镜头外径为2mm,物镜焦距1.145mm。优化设计结果显示:优化后的系统总长为239mm,在空间截止频率116lp/mm处,光学传递函数(MTF)大于0.4,接近衍射极限,满足分辨率要求。     

基于高速相位调制的菲涅耳场相位恢复

多强度相位恢复方法通过改变光学成像系统中的物理参数获得不同的编码衍射图案,实现相位的最佳收敛和高精度重建,无需额外的先验知识等优点;但现有多强度相位恢复方法在获取不同测量的过程中,往往需要不断改变成像系统的物理结构,从而导致成像结构较为复杂,需要精确移动或调整部分光学元件的空间位置,反复地对齐与校准,显著增加了相应的工作量。针对上述问题,本文提出基于高速相位调制的菲涅耳场相位恢复方法,该方法主要使用两种纯相位空间光调制器(电可调透镜/纯相位型硅基液晶)来进行相位的快速动态调制,然后通过自由空间传播到记录平面,被探测器所获取强度信息,不需要透镜装置或者改变成像系统的物理结构,使得成像结构更为紧凑和简单,避免了反复对齐与校准的过程;在重建阶段使用WF算法从获取的多幅编码衍射图案中同时重建光场的振幅和相位。仿真实验验证了本文方法的有效性和鲁棒性。本文方法的成像结构更为紧凑和简单,避免了反复对齐与校准的工作量,具有重要的应用潜力,尤其是电可调透镜调制方案,可适用于高分辨率场景的高速记录。