菲涅耳透镜的通光分析及设计方法探讨

研究了菲涅耳透镜成像质量差的原因,提出一种改进的方法,即改善轴外点的成像质量以增大菲涅耳透镜的视场。分析了三种常用的设计菲涅耳透镜的方法,用光学设计软件Zem ax模拟设计结果,对三种设计方法进行比较。得出结论:像面为曲面时可校正场曲;基面和底面为曲面的菲涅耳透镜与平面型菲涅尔透镜相比彗差较小。     

对准误差对菲涅耳透镜衍射效率的影响

基于标量衍射理论,在傅立叶光学的基础上,首先得出存在对准误差情况下4台阶菲涅耳透镜衍射效率的解析式;并以4台阶、8台阶、16台阶菲涅耳透镜为例,系统分析对准误差对衍射效率的影响并进行计算机模拟研究.模拟计算结果对正在进行的16台阶菲涅耳透镜制作工作提供了理论指导.     

沟槽变异对菲涅耳透镜光学效率的影响

菲涅耳透镜以其良好的成像功能和很高的光学效率,广泛应用于教育投影仪、背投电视等大型成像设备。然而,出射面环形沟槽轨迹的不连续性给菲涅耳透镜的加工带来了诸多困难。为此,本文提出用连续阿基米德螺旋沟槽代替传统的同心环形沟槽,并从光学效率方面对它们进行了比较,计算结果验证了用螺旋沟槽代替同心环带沟槽的可行性,为螺旋沟槽型菲涅耳透镜的设计和制造提供了理论依据。     

菲涅耳透镜的实际像差计算

本文阐述了菲涅耳透镜实际像差的计算,並给出了在相同条件下,菲涅耳透镜和球面透镜系统实际像差计算结果的对比。同时指出了菲涅耳透镜实际像差的特点。     

面向CPV的聚光透镜制造装备设计技术研究

太阳能光伏发电作为太阳能利用中最具发展前景的技术已被广泛应用,其中由聚光透镜构成聚光器是光学系统中的关键部件,从而开展面向CPV的聚光透镜制造装备设计是实现太阳能光伏发电的基础。为此从复杂微结构大口径光学元件(菲涅尔透镜)结构及其表面微结构几何特征尺寸,分析得到超精密加工机床的技术要求。通过对装备功能构架的设计,获得超精密立式车床的总体构成,再分别对装备中床身、导轨、主轴、刀架等进行分析,获得满足菲涅尔透镜加工精度要求的超精密加工机床。     

高分辨率X射线衍射光学元件

评述了BESSY研制的用于X射线聚焦的各种衍射光学元件。基于布拉格-菲涅耳光学元件,设计了高效高分辨率X射线聚焦和色散光学元件。描述了对长焦距布拉格-菲涅耳透镜与可变曲率半径反射镜组合所做的实验研究。用一块反射菲涅耳波带板作聚焦和色散光学元件进行了短脉冲X射线吸收谱(XAS)的测量。     

蜂窝式阵列菲涅尔透镜的配光设计

单元结构、阵列排布和偏转控制是阵列菲涅尔透镜的三个重要因素。单元结构采用了棱镜加菲涅尔透镜结构,排布方式引入蜂窝式阵列,构成蜂窝式阵列菲涅尔透镜。该透镜可以将准直光源发出的光线投射到1m远、直径为30mm的圆形区域内并形成特定图形。通过调整菲涅尔透镜的各个独立环带的倾角,以及每个菲涅尔透镜的背侧光面倾角的优化,实现了一款蜂窝式阵列菲涅尔透镜的光学设计。通过光学仿真分析,结果表明该设计方法灵活可靠,光线控制效果良好,具有实现图像级配光的能力。     

菲涅耳透镜对平行光的成像特性分析

利用光线追迹与实验的方法 ,对菲涅耳透镜在平行光照明时的成像特性进行了分析。给出了在各种角度入射情况下的最佳像点位置及像点弥散斑大小 ,通过对结果进行分析 ,得出了最佳像面曲线及其特征与参数。并讨论了它们与菲涅耳透镜参数的关系。     

基于菲涅尔透镜的室内LED射灯配光设计

为了将LED发出的光均匀投射到3m远直径为1m的圆形区域内,设计了一种LED(发光二极管)射灯。采用菲涅尔透镜对射灯进行二次光学配光设计,并通过调整菲涅尔透镜的各个独立环带的倾角来优化投射光的分布。文中对菲涅尔透镜的投光效果、安全性和加工误差等方面进行了考察,结果表明设计是安全的、可靠的并具有良好的投光效果。     

菲涅耳-夫琅和费衍射区的过渡判据

区分菲涅耳和夫琅和费衍射是光学中一个基本且又十分有意义的问题。然而从菲涅耳衍射到夫琅和费衍射的过渡条件判别,多数文献是通过实验、或者数值计算和模拟仿真给出结论的。基于标量衍射理论,通过数学分析,得到了从菲涅尔衍射过渡到夫琅和费衍射的判别条件(即菲涅耳数的值F=0.203),其结果和一般文献(F=0.223)相一致。     

扫描全息术中菲涅耳波带板的衍射问题分析

对扫描全息术中作为编码孔径的菲涅耳波带板的衍射问题进行了数值计算和实验观测。对波带板的菲涅耳衍射积分方程进行了数值求解,在计算时考虑了透镜的位相调制作用;为了使分析问题直观、数值计算简化,通过对比有透镜时波带板的衍射强度分布,求解出无透镜时具有相同分布的等效距离,同时引入了菲涅耳虚衍射面的概念;为了定量描述波带板的衍射效应,定义了临界衍射距离;为了验证数值计算的正确性,在实验中观测并记录了透镜焦距、波带板环数和半径对临界衍射距离的影响;对发散球面波入射时临界衍射距离的变化也进行了讨论。数值计算和实验观测结果对波带板扫描全息成像系统中编码孔径的结构设计、成像物体与透镜的距离以及透镜焦距的选取具有指导意义。     

也论分数傅里叶变换与菲涅耳衍射的等效性

介绍了分数傅里叶变换的定义及其用于光学衍射时必须满足的自洽性条件 ,推导了分数傅里叶变换的缩放性质 ;分析了菲涅耳衍射和分数傅里叶变换的等效性关系 ;运用 MATLAB程序设计语言编程模拟实现了菲涅耳衍射 ,给出了对分数傅里叶变换和菲涅耳衍射等效性有决定意义的三个参数之间的关系曲线     

超精密数控立式车床

一种用于加工高精度菲涅尔透镜阴模和阳模的超精密数控立式车床———NJ K0 2 3超精密数控立式车床 ,近期在成都宁江机床集团试制成功。由于菲涅尔模板制造技术的高精度加工要求 ,目前世界上只有日本、德国、丹麦等少数国家生产。而宁江机床集团此次取得的技术成果填补了该机床国内生产的空白。该机床采用高精度气浮主轴 ,用花岗岩做主要基础件 ,真空吸盘夹持零件 ,采用低温冷风技术和真空吸尘排屑技术等多项国内外超精密高新加工技术 ,为背投彩电的屏幕制造提供了理想的加工设备。宁江集团研制成功的超精密数控立式车床获得了用户“中国…     

非球面塑料透镜的设计及制造工艺研究

非球面的高效加工技术是近20年来国际上各发达国家十分重视开发的技术。迄今，国外的主要加工工艺分三类：第一、采用光学塑料一次注塑成型非球面透镜；第二、在光学球面玻璃基体上“复合”一层高分子材料，构成所谓“复合非球面透镜”；第三、采用光学玻璃用热压法一次成型非球面透镜。该项目在国内首次成功地探索采用光学塑料一次注塑成型非球面透镜的相关技术。其关键技术是：第一、采用CAD技术，设计含非球面塑料透镜的光学系统；第二、采用CAM技术，加工铜制或钢制的型芯的非球面，特别是钢制型芯的非球面最终还需采用精密光学研磨…     

大直径菲涅尔透镜模具加工发展现状及展望

大直径菲涅尔透镜广泛应用于太阳能电站、背投显示等领域,但其模具加工制造难度大。针对大直径菲涅尔透镜模具加工设备及加工工艺的发展状况进行了深入的分析研究,总结了大直径菲涅尔透镜模具加工的研究现状,展望了其未来的发展方向。     

二元光学的优化设计

我们在深入研究了现有的各类二元光学元件设计方法的基础上提出了一系列有自己特色的优化算法，包括神经元网络优化设计方法，虚拟场调制法，自适应区域调制法，本文将围绕这算法介绍二元位相光栅，位相型光束整形元件，扩展菲涅尔透镜（全称为“特征线宽被扩展的菲涅乐透镜”）的优化设计，最后简要介绍了有关的制作结果。     

同轴双光束调制热透镜的理论研究

利用菲涅耳衍射理论提出了一种同轴双光束调制热透镜的理论模型,给出了探测面的热透镜信号表达式。计算了同轴双光束调制热透镜信号的横向分布,并分别讨论了激励光和探测光腰斑大小、样品位置和探测距离对信号的影响。     

高透光率聚光镜用菲涅耳透镜的计算

从物镜和光源的工作移动范围出发，提出计算双透镜聚光镜菲涅耳透镜的方法，这种方法能使断面的各参量达到最佳，从而可以提高整个放大率范围的光透过率，并减少来自聚光镜的散射光。     

菲涅耳镜头用于X-射线光学系统

菲涅耳镜头是 1 82 2年问世的。当时 ,奥古斯丁·菲涅耳发明了一种镜头 ,这种由一系列层状分布的棱镜组成的镜头使灯塔的设计发生了革命性的变化。今天 ,这种镜头在舞台照明 ,在公共汽车和宿营车后窗上用于加宽视野的装置中 ,以及在高级投影仪中都得到了广泛应用。另外 ,它还可以用作阅读用的放大镜。近期 Nature介绍了一种新型光学装置 ,它将一个菲涅耳波带片与一种有相反像差的折射镜头结合了起来 ,构成一种扩展的紫外 /X-射线光学系统 ,能使高分辨力设备和平版印刷系统的能力提高 1 0 0倍菲涅耳镜头用于X-射线光学系统…     

企业动态

星火研制出大型数控超精密菲涅尔透镜加工设备；德马吉携手中航技，助力中国航空制造业；长安镇举办机械五金模具盛会；鲁南机床EMO斩获破丰;中达电通为我国向纺织强国跨越提供最新技术;艾默生将盛装出席2007中国工博会;[编者按]