W 波段反射面天线波导馈源赋形设计

研究了一种W 波段反射面天线波导馈源赋形设计方法。在特殊的馈源前置前提下,通过加载介质透镜的办法实 现了对天线馈源的赋形设计。并利用Ansoft HFSS 电磁仿真软件进行分析,得出透镜在不同介电常数、厚度及形状的条 件下对馈源方向图的影响结果。综合仿真结果表明,宜采用介电常数低、厚度较薄的透镜结构。     

锐波束环焦反射镜天线通论

本文研究了双反射镜和介质体组合的锐波束环焦反射镜天线,导出了适用于这种组合天线的普遍性通用公式.介绍了两种富有典型意义的特例:介质锥支撑副镜的赋形环焦反射镜天线和介质透镜、副镜双赋形的环焦反射镜天线.还阐明了由普遍性通用公式简化后适用于上述两特例的理论公式.无介质锥的双赋形或非赋形环焦反射镜天线和其他环焦双镜天线都可以看作这种组合天线的特例.因此本文对研究高性能的中小孔径天线有重要的参考意义.     

介质透镜和副镜双赋形的环焦反射镜天线

本文研究分析了以赋形介质透镜和赋形副镜作为组合馈源的环焦反射镜天线,导出天线各部件的几何轮廓计算公式,提出了设计方法,导出了主镜反射场、孔径场和天线各种极化分量辐射场计算公式.本文还导出了以射线单位矢表示微波光学中的反射定律、折射定律、反射系数和折射系数的公式.这些公式适用于分析计算各种由透镜和反射镜组合而成的天线系统.     

利用介质透镜校正喇叭天线口面相位差

简要描述了介质透镜校正大口径喇叭天线口面相位差的工作原理，并介绍了介质透镜的设计方法。给出了一个C波段喇叭天线的设计实例，通过对比该喇叭天线在嵌装介质透镜前后方向图和增益的测试结果，证明介质透镜可以很好的校正喇叭天线口面相位差。     

毫米波宽带高增益介质超透镜天线设计

基于相位补偿原理设计了一款全介质超透镜,同时使用喇叭天线作为馈源对透镜进行馈电.通过改变介质单元的高度和介质孔的深度实现了足够的相位补偿范围.该透镜共有506个单元,口径尺寸为44.6 mm×46.6 mm,该传输阵天线的焦径比为1.天线使用全介质结构,因此使用3D打印技术加工该全介质透镜,可以降低加工成本.仿真与实测...     

用于机载SAR的距离向波束赋形微带天线阵的研究

通过对宽测绘带的机载合成孔径雷达距离向回波特性的分析,推导出了天线距离向辐射赋形方向图表达式。利用Schelkunoff单位圆结合零限填充对天线阵进行综合,得到了天线各单元激励幅度和相位,并利用微带贴片天线阵列实现赋形波束方向图。该文用两种介质配置分别加工了实验样阵列,实验结果、仿真结果与理论综合结果三者吻合较好,从而证明了赋形方法正确,技术路线可行。     

大数值孔径介质结构透镜

提出了一种新型大数值孔径介质结构透镜,能量利用率达到了44%。通过数值仿真FDTD计算证明该聚焦器件能实现高的能量利用率和接近衍射极限的聚焦光斑,且聚焦光斑的旁瓣很小。其次,对该透镜的色散性能进行了研究,发现该透镜具有与普通透镜相反的色散特性。故该透镜可以与普通透镜组合消色差。另外,该透镜克服了最小特征尺寸,实现了大数值孔径,针对波长10.6 m设计了相同口径、不同F数的介质结构透镜,最小F数达到了0.25。     

一种利用像散腔测量热透镜焦距的方法

给出一种测量激光器稳定运转时增益介质中热透镜焦距的方法。像散腔在确定的腔型参数下,存在一个辅助透镜(等效为热透镜)使子午面和弧矢面内的光束参数相同,利用ABCD矩阵理论建立起此时的像散稳定腔腔长与辅助透镜的关系。按此腔型搭建谐振腔后,通过直接观察激光器输出光斑的形状就可获得腔长与抽运功率的关系;通过腔长建立起腔长、热透镜焦距与抽运功率的关系后,即可得到不同抽运功率下增益介质的热透镜焦距大小。     

一种应用于基站天线的新型球透镜

针对传统龙伯透镜结构复杂、制作工艺难度大、不易实现批量化生产等问题,提出了一种应用于基站天线的新型球透镜,采用同一种介质材料的一个介质基座和多个介质锥体,再将各介质锥体均匀分布连接于介质基座上,组成球透镜.仿真结果表明:采用所提出的球透镜的双极化基站天线,具有良好的辐射方向图和高增益性能.     

波束扫描分层双焦点透镜天线设计

为了提高双焦点透镜的扫描性能,提出了一种分层双焦点透镜设计,将双焦点透镜由单一介质改进为两种介质,增加了设计自由度,在相位控制的基础上调控口面场幅度分布,提高口面效率,增强扫描性能.利用粒子群优化算法,对形成该双焦点透镜两种介质分界面的透镜中间曲线参数进行优化,使口面场幅度分布更加均匀.优化设计的分层双焦点透镜在扫描±...     

A laser beam shaper for homogeneous rectangular illumination based on freeform micro lens array

An effective design method of freeform micro lens array is presented for shaping varied laser beams into prescribed rectangular illumination. The variable separation mapping is applied to design concave freeform surfaces for constructing a freeform lens array. Several dedicated examples show that the designed freeform optical lens array can achieve a prescribed rectangular illumination pattern, especially without considering the initial states of incident laser beams. Both high collection efficiency and good spatial uniformity can be available simultaneously. Tolerance analysis is also performed to demonstrate that this optical device can well avoid fabricating difficulty in actual applications.     

基于等光程原理的激光引信光学整形方法

由于受环境、空间、功耗等方面的限制,常规弹药激光引信难以采用传统光束整形方法实现回波聚焦。本文针对常规弹药激光引信目标回波能量低、探测距离有限这一问题,研究非球面光学设计理论,提出一种基于等光程原理的单级非球面光学整形方法。建立激光接收系统ZEMAX光学理论模型,对比分析不同条件下光学整形能力,仿真结果显示相对于传统单级球面光学接收透镜,单级非球面光学接收透镜能将整形光斑中心辐照亮度提高三倍。在理论分析基础上进行光束整形对比实验,测试不同条件下整形光斑尺寸以及分布情况,实验结果显示单级非球面光学接收透镜能有效压缩光斑,汇聚激光回波能量。     

瓦级半导体激光器光束整形装置

介绍了一种采用光束远场发散角分割的方法 ,利用已有专利的微片棱镜堆光束整形器 ,对瓦级半导体激光器光束整形 ,该装置由半导体激光器、微柱透镜、柱面透镜、微片棱镜堆、聚焦系统和光纤组成 ,该方法可在一定程度上改善整形效果 ,具有结构简单、加工和装配容易的优点     

提高半导体激光二极管功率密度的光束整形方法

针对半导体激光二极管由束散角大（14~46）导致的激光功率密度在传播过程中不断衰减的问题,提出了一种提高激光功率密度的光束整形方法。首先以X型柱面平凸透镜和Y型柱面平凸透镜对激光二极管输出光束慢轴和快轴方向进行准直,然后通过一对平凸透镜组合进行扩束,进一步提高光束平行度,最后由单片平凸透镜将光束聚焦为高功率密度的光点。采用Light Tools软件仿真光路、优化光学元件参数,对光学元件进行实际选型后安装并调试光束整形系统。测试结果表明:半导体激光二极管输出光束的67%激光能量汇聚于直径1 mm圆内,激光功率密度优于30 W/cm2。     

一种激光二极管像散光束准直整形方法研究

为了准直并整形具有像散的激光二极管光束,采用高斯光束q参量变换规律,推导了利用柱面自聚焦透镜整形激光二极管光束应满足的条件,并在此基础上,通过软件模拟优化,得到了一套效果良好的光束整形准直系统。经过准直整形后光束快慢轴方向发散角基本相等,均小于0.7mrad,束腰位置差异小于2.8mm。结果表明,系统中柱面自聚焦透镜的应用起到了较好的效果,准直整形后的光束具有发散角较小且旋转对称等特点。     

一种形成环形抽运光的方法

为了形成纯净的环形抽运光,以得到端面抽运固体激光器输出拉盖尔-高斯光束,采用轴棱锥系统整形方法(即将激光二极管输出的实心抽运光经过准直系统后,耦合进轴棱锥与聚焦镜组成整形系统,形成环形尺寸可变的区域空心光束)进行了理论分析和实验验证。基于几何光学的方法,对整形装置形成环形抽运光进行了理论分析及基于ZEMAX软件的数值模拟,最后实验验证了此方法的可行性;并在研究过程中,对一种环形抽运光中间暗斑区域不变的现象进行了研究。结果表明,在采用未镀膜的轴棱锥的情况下,该系统形成环形抽运光的效率达到64.5%。     

整形为平顶洛伦兹光束的非球面透镜组研究

高斯光束整形为均匀平顶光束在激光加工、激光驱动核聚变等方面有着重要应用。以平顶洛伦兹函数作为输出光束强度分布,采用非球面透镜组整形方案,通过分析平顶洛伦兹函数阶数和半高宽对整形效果的影响,使用最小二乘法拟合非球面面型,最后透镜组由ZEMAX软件进行光学仿真,结果表明,选用阶数为25,半高宽增大时,整形效果越好,在中心一定区域能达到理想的平顶光束输出。     

基于透镜阵列的眼科准分子激光光束整形与匀光系统

为提高屈光手术中准分子激光的能量利用率和光斑均匀性,设计了一套由双排透镜阵列和会聚透镜组成的准分子激光光束整形与匀光系统。借助近轴光学计算发现,通过调节双排透镜阵列的间距可以改变聚焦光斑的尺寸,通过调节透镜阵列与会聚透镜之间的距离可以改变光学系统的整体长度而不影响聚焦光斑的形态。利用光线追迹方法对该系统进行了模拟分析,在会聚透镜像方焦平面上获得了呈均匀分布的方形聚焦光斑,并给出了聚焦光斑尺寸随双排阵列透镜间距的变化过程。分析了接收面离焦对光斑尺寸和能量分布产生的影响,指出所设计的光束整形与匀光系统可以满足准分子激光屈光手术对激光光斑质量的要求。     

Moldless Printing of Silicone Lenses with Embedded Nanostructured Optical Filters

In this work, both light‐shaping and image magnification features are integrated into a single lens element using a moldless procedure that takes advantage of the physical and optical properties of mesoporous silicon (PSi) photonic crystal nanostructures. Casting of a liquid poly(dimethylsiloxane) pre‐polymer solution onto a PSi film generates a droplet with a contact angle that is readily controlled by the silicon nanostructure, and adhesion of the cured polymer to the PSi photonic crystal allows preparation of lightweight (10 mg) freestanding lenses (4.7 mm focal length) with an embedded optical component (e.g., optical rugate filter, resonant cavity, and distributed Bragg reflector). The fabrication process shows excellent reliability (yield 95%) and low cost and the lens is expected to have implications in a wide range of applications. As a proof‐of‐concept, using a single monolithic lens/filter element it is demonstrated: fluorescence imaging of isolated human cancer cells with rejection of the blue excitation light, through a lens that is self‐adhered to a commercial smartphone; shaping of the emission spectrum of a white light emitting diode to tune the color from red through blue; and selection of a narrow wavelength band (bandwidth 5 nm) from a fluorescent molecular probe.     

光学胶膜液体可变焦微透镜阵列

微透镜阵列在光束匀化、波前测量、集成成像等领域有广泛应用。设计了一种基于光学胶膜(Optically Clear Adhesive, OCA)的液体可变焦微透镜阵列。采用矩形排列的硅微孔阵列控制单个透镜的孔径和排布,并以OCA光学胶膜和去离子水作为微透镜阵列的塑形材料。通过调整微流体腔内液体注入的体积实现对透镜焦距从1.46~10.44 mm的调整。依据聚焦与成像实验证实了微透镜阵列具有良好的均匀性。最后,将该微透镜阵列应用于激光光束匀化整形,通过一对微透镜阵列实现了光束匀化整形。进一步通过固定一对微透镜阵列的间距实现匀化光斑尺寸在7.2~8.4 mm内可调,为匀化光斑尺寸可调提供了新思路。