利用二维光谱色散和透镜列阵改善靶面辐照均匀性

利用二维光谱色散平滑技术和透镜列阵(LA)来改善激光驱动器中靶面的辐照均匀性.通过消衍射透镜列阵可得到包络陡峭且中小空间尺度均匀性较好的焦斑.当在光路中加入二维光谱色散平滑单元后,光束在两个互相垂直的方向发生光谱色散,多光束干涉所引起的细密条纹也将在很大程度上被抹平,如果把横向热传导平滑效应也考虑在内,高空间频率的强度波动可进一步被消除.二维理论模拟结果表明采用该方案可获得顶部平坦边缘陡峭的焦斑,而且该方案无需仔细调整靶面的位置,实际应用较方便.     

用衍射微透镜列阵提高探测器性能的原理分析

文中研究了用衍射做透镜列阵与焦面探测器相耦合来提高探测系统的能量利用率，从而改善其信噪比等整机性能及轻量化前置光学系统的原理。结论表明，该方法的有效性决定于衍射微透镜列阵的F／＃和衍射效率ηde及其对焦面的能量接收率及kp，F／＃越小，ηde与kp越大，系统性能改善越好。     

微透镜列阵的离子束刻蚀及衍射效率测量

采用Kaufman离子刻蚀微透镜列阵并采用实时检测系统对刻蚀深度进行了控制.提出了测量微透镜列阵衍射效率的一种方法,对测量误差进行了讨论.     

小孔列阵远场衍射光强分布

导出了Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ近似下小孔列阵衍射光强的分布函数，详细计算了单色光均匀照明下的衍射光强，给出了一些新的结果，并对小孔列阵的远场适用条件作了探讨。     

减小列阵光学系统小尺度不均匀性的方法研究

应用衍射积分理论,通过详细的数值计算分析,讨论了用于减小列阵光学系统小尺度不均匀性的几种技术方法.所得结果与实验相符,对均匀照明光学系统的设计有参考意义.     

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。     

用于小型光谱仪列阵的微透镜光栅

目前光谱测量领域有两个主要趋势：小型化和平行光谱分析,对于波长递减或分析化学等应用来说更是如此。对于制造廉价、简易的组件系统来说,希望通过将若干功能组合进一个单元或一个单面来减少系统中的元件数目。因此精密光栅结构的全息记录与折射微光学件的制造技术结合颇具吸引力。图１　具有一个光栅表面的折射微透镜的ＳＥＭ成像我们在光致抗蚀剂中制作了折射微透镜列阵,并在列阵顶部以全息术记录了一个光栅（图１）。这就将光谱仪的两个主要光学功能,即光谱分离和光谱聚焦功能组合在一个图２　低压氙灯光谱图３　微光谱仪列阵系统的…     

用于均匀照明的单片微透镜阵列面形设计

针对半导体光源不易均匀散射到一定的角度范围或均匀照射到确定平面上的问题,本文利用非成像光学方法设计了一种基于微透镜阵列的均匀散射透镜。该散射透镜由相同面元的微透镜周期性密排而成,微透镜单元为单曲面,根据不同应用,曲面面形可设计成不同的非球面形式。介绍了凸形、前曲面单片微透镜阵列的设计方法,并结合一些应用举例显示了该设计方法的可行性。最后讨论了凹凸面形、前后曲面微透镜阵列各自的应用场合及优缺点。     

一种实现均匀照明的LED平凸透镜设计

为实现均匀圆形光斑的照明,提出了一种自由曲面平凸透镜的算法。依据非成像光学核心理论:光学扩展量守恒和能量守恒,根据Snell定律,建立透镜轮廓曲线所满足的常微分方程,采用Matlab中的DDE(动态传输)技术与Tracepro中的Scheme语言完成动态数据的链接,从而完成透镜的3D建模,省去了导入3D软件拟合曲线所带来的误差,让建模变得更加精确。结果表明,该种算法可在特定区域实现均匀照明,透镜直径23 mm,材质为光学级PC,且在透镜距离光源10 mm时光学效率可达51.99%     

LED方形阵列的照度特性研究

利用单个LED芯片的照度公式推导出LED方形阵列的照度公式和光斑的散射角公式,利用推导出的公式研究了LED方形阵列的照度峰值和光斑散射角随芯片数、方形阵列的结构参数以及目标距离的变化关系.得出了这三种情况下照度峰值和光斑散射角的变化规律.这些规律为利用LED方形阵列来实现照明设计提供了定量的理论依据.     

二维正交光楔列阵大焦斑均匀照明光学系统的实验研究

提出了一种二维正交光楔列阵均匀照明系统.可将非均匀分布激光光斑变换为尺寸连续可调分布均匀的方形光斑.报道了该系统的设计原理及实验研究结果.并对用于小焦斑均匀照明的可行性进行了论证.     

方形光场LED阵列透镜光学仿真设计

通过对LED一次透镜曲面的分析,建立了透镜表面的数学模型,经过计算得到相应的微分方程,运用龙格-库塔法计算得到透镜中心截面曲线的数据,再将此数据导入Soliworks当中得到中心曲线,之后,通过软件进行曲面扫描、镜像和缝合处理,得到相应透镜的三维模型,接着将该三维模型导入Tracepro中,并作相应的设置进行光学仿真得到所需正方形光场的图像和数据。最后,将设计好的透镜模型进行3×3的阵列设计得到最终的加强正方形均匀光场。     

一种实现LED均匀圆斑照明透镜的自由曲面设计

由于大多数LED的发光特性表现为朗伯光源,文中提出一种实现LED均匀照明的透镜设计方法。建立了能产生均匀光斑的自由曲面透镜方程,通过Matlab编程得到数值解,并通过建模软件Pro/E建立了透镜模型,最终采用Tracepro进行模拟验证。实验结果表明,利用此方法给LED进行配光,可使照明目标面获得均匀的照度。     

球面波照射下夫朗和费衍射公式和成立条件的修正

本文认为文献[1]～[7]对球面波照明下的夫朗和费衍射的若干近似处理方法不是十分妥当的。并从标量衍射理论的瑞利—索末菲公式出发，导出了描述通过照明波会聚或发散中心并与衍射屏平行的观察面所接受到的衍射花样的夫朗和费衍射公式，且详细讨论了其成立条件。指出当衍射距离满足远场条件时，公式在源点或场点或两者均非傍轴的情况下亦成立；当衍射距离z0较近时，公式仅在源点(可处于非傍轴位置)附近的小区域成立，但距离越远，成立的范围越大。在场点、源点均傍轴的特殊情况下，此公式可退化为文献[1][6][7]的结果。     

用于室内照明的自由曲面均匀配光透镜设计

以非成像光学为基础,设计了一种在大发散角范围内均匀配光的大功率LED室内照明二次配光透镜方案。采用划分网格法建立光源LED和接收面的映射关系,推导透镜自由曲面面形的一般方程,采用差分法求解透镜面形方程获得面形轮廓数据,再用三维软件建立透镜模型,通过光学仿真软件对所建模型进行光线追迹。结果表明:此方案适用于40°～140°配光角度要求的均匀配光;仿真配光角度120°的照明系统,当透镜的口径与LED发光面直径之比大于等于10时,照明系统的均匀性优于0.9,能量利用率大于92%,且照明效果不受接收面高度的影响。该设计方法为实现大功率LED室内均匀照明系统的小型化和简单化提供了一种有效的途径。     

实现LED均匀照明的透镜设计

根据LED光源的特点,定义朗伯光源和近朗伯光源的函数,提出一种LED均匀照明的透镜设计方法。推导出产生均匀光斑的透镜设计方程,采用MATLAB求解该方程的数值解,可实现在目标区域内的均匀照明。