声透镜聚焦声场的有限元仿真

采用有限元软件对物理模型进行仿真,得到声透镜辐射聚焦声场的焦距,并与实测结果进行比较,显示两者吻合较好。     

B超诊断仪凸阵阵元高度方向复合聚焦声场的研究

文章研究B超诊断仪凸阵阵元高度方向复合聚焦声场的计算推导了方便实用的计算公式。然后进行了实验和数值计算,实验结果与理论预测相当吻合,偏差不超过7％。最后在计算机上进行数值仿真,进一步研究了声透镜的几何参数影响声场参数的规律。     

声透镜波束形成技术

介绍了研发的声线追迹程序和声场计算程序对声透镜波束形成的仿真结果,并与实际的透镜波束形成结果相比较。结果表明,仿真程序能够很好的模拟不同角度的入射声束的聚焦位置、波束宽度以及相对幅度,可以用于声透镜设计,大大减少声透镜制作过程中反复通过实验修改透镜参数的次数。     

带凹槽平板型声透镜聚焦性能的理论分析与数值模拟

基于相位补偿和惠更斯-菲涅尔原理,利用理论分析和数值模拟的方法,研究了一种带凹槽的平板型声透镜,讨论了凹槽个数、声透镜材料等参数对声透镜聚焦性能的影响。结果表明:优化后的菲涅尔声透镜聚声效率理论上可达40%,放大倍数约为7倍,是一种较为高效、成本低廉的新型声透镜。     

X射线组合透镜近焦点处的三维聚焦性能研究

X射线组合透镜是一种利用折射效应对X射线聚焦成像的新型元件。本文结合衍射理论和统计学理论,推导得出X射线组合透镜近焦点处的三维聚焦强度分布公式,并以此为基础对X射线组合透镜的结构参数进行设计。计算得出了PMMA、Si、Al三种材料的X射线组合透镜在不同工作波长下的强度增益、焦斑尺寸和焦深等聚焦性能指标。并针对PMMA材料X射线组合透镜,分析了近焦点处三维聚焦性能随组合透镜结构参数的变化关系,给出了一种PMMA材料X射线组合透镜的设计结果。根据设计的组合透镜结构参数,计算了当X射线工作波长为0.15nm时,X射线辐射经过组合透镜后的近焦点处的强度分布。     

Focusing properties of a novel plasmonic lens allowing for circularly polarized illumination

We propose a novel plasmonic lens (PLs) that is composed of a gold film with an annular array of nanoholes surrounded by two concentric grooves. The proposed PLs has the advantages of enabling the illumination of a circularly polarized light. Through numerical calculation and analysis, the relationship between the groove positions and the phase difference between the light radiating from the grooves and nanoholes is determined. The finite-difference time-domain method is used to compute the light field and confirms that the proposed PLs can achieve super-resolution, long depth of focus and strong central axisymmetric focusing. The PLs arrays are also studied; it is found that owing to the focusing interaction of the adjacent plasmonic lenses, the focusing performance could be further improved. Our study helps design the easy-to-fabricate PLs and facilitates applications of plasmonic devices.     

基于二值振幅调控的角向偏振光超振荡聚焦平面透镜

角向偏振聚焦光场在超分辨光学显微、粒子操控等领域有着重要的应用。为克服传统透镜体积大、不利于集成等不足,本文提出了一种基于二值振幅(0,1)调控的角向偏振光超振荡聚焦平面透镜。针对波长λ=632.8 nm,设计、制备了超振荡平面透镜样品。透镜半径为650λ,焦距为200λ,数值孔径NA=0.96。实验结果表明：聚焦光场在焦平面上形成的空心聚焦光场呈圆环结构;空心环内径半高全宽为0.368λ,小于超振荡判据(0.38λ/NA=0.398λ);最大旁瓣比为36.7%。该平面透镜具有结构尺寸小、厚度薄、便于加工等优点,可用于光学系统的微型化和集成化。     

平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究了平顶多高斯光束通过球差透镜的聚焦特性。推导出轴上光强分布的表达式,并对轴上光强进行大量的数值计算及分析。研究结果表明,当平顶多高斯光束的阶数N一定时,透镜的球差将在很大程度上影响光束的聚焦特性;当透镜的球差一定时,N值的改变将影响轴上最佳聚焦点的位置;当无球差时,轴上最佳聚焦点并不在几何焦点处,轴上最佳聚焦点位置随着N值增加向几何焦点靠近,例如当阶数N由0增大为1时,则归一化最佳聚焦点由0.91增大到0.98。     

基于轻薄硬质超表面的空气声波反射场操控

对反射声波的复杂操控是声学研究的基础问题之一,并广泛应用于房间声学设计及噪声能量消除等重要场合。近年来出现的声学超表面为声学功能器件的小型化提供了新的启示,因此如何进一步缩减其尺寸和重量具有重要的物理意义与应用价值。展示了一种轻薄超表面结构对低频空气声波所产生反射声场的高效、精准操控。通过理论计算证明了利用简单的扁平中空结构,可在不显著牺牲能量反射率及结构强度的前提下,通过调控单个结构参数产生0~2π范围内的反射相位,同时避免了制备难度高和增加器件重量的复杂内部结构,因此具有尺寸超薄(λ₀/20)、重量轻盈、反射率高及制备简单等优势。通过实现任意角度的异常反射、基于超薄平面透镜的可调声聚焦、构建平面棱锥镜产生类贝塞尔声束3个典型例子展示了该器件对反射声波的丰富操控性能。实现基于轻薄超表面对反射声场的操控,有助于新型平面声学器件的研究与应用,并有望在建筑声学、噪声控制、扬声器设计等领域中产生重要价值。     

用于OCT动态聚焦的液晶菲涅尔波带透镜研究

提出了利用液晶菲涅尔波带透镜实现光学相干层析成像(OCT)动态聚焦的方法.根据扭曲相液晶空间光调制器(TN-LCSLM)的光学特性,设计了适用于OCT动态聚焦的菲涅耳波带透镜.利用TN-LCSLM型菲涅耳波带透镜进行了变焦控制实验,焦距实测结果与设计值比较吻合.此外,本文讨论了采用TN-LCSLM型菲涅耳波带透镜实施动态聚焦涉及到的一些问题.     

角膜接触透镜材料的研究进展

综述了接触透镜材料的研究进展,接触透镜从材料方面主要分为硬镜和软镜;介绍了各种透镜材料的成分、性能,并对其优缺点进行评定.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是最初的接触透镜材料,随后研制出透气性硬镜材料(RGP)以保持佩戴角膜健康.为改善佩戴舒适性,广泛研究水凝胶类软接触透镜材料,主要有聚甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)等材料;为提高软镜的透氧性等性能,目前研究的热点是高透氧性软接触透镜材料,主要以有机硅、有机氟等大分子单体合成水凝胶材料,以及生物改性的软镜材料.