全反射法折射率测量中的多光源光学系统设计

介绍了一种用于全反射法折射率测量的光学系统.当采用一个光源时,折射率测量的精度和量程受到接收面积的限制,采用多光源的光学系统,通过把量程分段,切换不同的光源来选择合适的量程,能在不改变接收端光电传感器的条件下,提高测量精度,扩大量程.本文根据折反射定律,通过分析光路图,给出了此光学系统的结构参数.理论计算和实验结果表明,当采用三个光源时,测量精度或量程比单光源系统提高到三倍左右.     

高斯光束均束器光学系统设计

为了提高激光光束的应用水平,需要将高斯光束整形为平顶光束。分析了非球面高斯光束均束器的基本原理和设计理论,选用超高斯光束函数作为平顶光束的数学-物理模型,建立了入射高斯光束与出射平顶光束之间的映射关系式,给出了高阶非球面的面型参数,利用光学设计软件ZEMAX设计了高斯光束均束器光学系统。系统入射光束直径为2 mm,出射光束直径为4 mm,激光波长为1064 nm。分析了能量转换效率,根据Bessel公式定义了平顶光束的平顶度。设计结果实现了激光束的2倍准直扩束、95.98%的能量转换效率和96.6%的平顶度。     

波长可调谐深紫外窄带光源模块的设计及验证

本文提出了一种中心波长连续可调的光源模块,实现了深紫外光源的窄带输出.设计的光源模块由氘灯、角度旋转台、滤光片旋转轮、不同中心波长的滤光片(220 nm,230 nm,240 nm,250 nm,260 nm,270 nm,280 nm)和光学透镜组成.基于多光束干涉理论,通过分析出射光的中心波长和入射角度之间的关系,...     

基于非球面透镜组激光光束整形设计

本文针对激光显示领域激光光束光强均匀分布要求,本研究基于非球面透镜组激光光束进行整形设计。文中通过阐述激光光束光强均匀分布原理,着重论述了出射光束分布选择、线映射函数及球面参数确定3个非球面透镜组设计内容。在此基础上,选择匀化洛伦兹函数为输出光束的光强分布函数,展开实例设计分析,旨在基于该设计方法将入射光束准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束。     

高速转镜相机中倾斜光束的成象

本文通过建立几何模型 ,讨论了高速转镜相机光束倾斜入口的成象原理。证实了倾斜光束入口在转镜旋转时成象点的扫描轨迹是在以入射点为顶点 ,以成象点和入射点的连线为母线扫出的正圆锥底面的平面内 ,从而把空间光学的复杂设计问题简化成平面上的设计。此原理已用于 PDF- 2 0 0型平面转镜等待式分幅相机的设计     

基于局部估计的多光源图像颜色恒常性计算

目的解决多光源场景图像的颜色矫正问题。方法首先采用网格划分和关键点取样2种方法对多光源图像划分区域,然后对划分后的区域采用单光源颜色恒常性算法估计光源,把每一个区域对场景光源颜色的贡献整合为复合光源颜色作为多光源场景的近似估计,最后采用对角模型进行矫正,并将此方法与单独用单光源颜色恒常性算法估计做对比。结果通过对多光源图像划分区域,可以弱化多个光源对图像的影响,与单独用单光源颜色恒常性算法估计对比,对图像的矫正效果显著。结论通过局部估计多光源图像,所提出的方法可以有效解决多光源室外场景图像的颜色恒常性问题。     

基于VirtualLab Fusion的TDOCT系统合成光源仿真

基于VirtualLab Fusion构建了时域光学相干层析技术(time domain optical coherence tomography,TDOCT)光路系统,导入不同颗数发光二极管(light emitting diode,LED)的合成光谱,从参考镜的位置变化中获得干涉信号,以此分析出合成光源的半高宽和相干度,以及对应TDOCT的纵向分辨率.结果表明,合成光源的最大强度值随着LED颗数从1到10的增加先增加后趋向不变;而半高宽随之不断增加;TDOCT系统的纵向分辨率随之不断提高.当LED增加至3颗的时候,合成光源已经可以使TDOCT系统纵向分辨率提高至9.8μm,这与一颗超辐射发光二极管(super luminescent light-emitting diode,SLD)给出的分辨率级别相当.     

基于空间光调制器的激光光束宽度调节装置

为了满足激光产业对光束宽度测量装置的溯源要求,提升激光光束宽度校准能力,针对400~700nm波段的激光器不同光束宽度校准的需求,设计了一套基于空间光调制器的激光光束宽度可调节装置,用于光束质量分析仪或激光光斑测量仪的校准。实验结果表明该装置在0.1~5.0mm的宽度范围连续可调;利用部分相干光束抗环境扰动能力强的特点,其短期稳定性达99.5%,长期稳定性达99.1%,优于参考激光器96.8%的短期稳定性和96.3%的长期稳定性。此外,基于空间光调制器优越的光束整形能力,该装置可将输入的非规则光束输出为高斯光束。     

基于现代汽车车灯光源的设计的研究

从实际出发,以一数学模型为例对车灯光源的设计方案进行深入的研究,并给出不同情况下设计的一些参考方案,最后对车灯的应用现状进行探讨,指出今后该领域的研究方向.     

涂抹字迹的光学提取法防伪研究一例

红外照相是显现记录涂抹字迹的首选方法,但是这类技术却难以解决黑色墨汁掩盖字迹的提取,本研究通过实验利用多波段光源配合数码照相机解决了红外反射照相不能提取的黑色墨汁掩盖的红色复写纸字迹,为物证检验照相输入了新鲜内容。     

车灯线光源的优化设计方案

本问题是一个车灯线光源的优化设计问题。 首先,我们建立了一个连续的数学模型来描述这个优化问题,此模型研究了线光源上任意一点发出的光线 经过抛物面反射后到达光屏的情况,对于给定的考察点(B或C)得到一个联系该点与光的发射点,反射点这3 个点关系的方程组。由于光在传播过程中会有发散的现象,我们用Jacobi行列式做了一个变换来描述这种散射。 根据C点的光强度必须大于一个确定的值(文中设为1),B点的光强度必须大于该值的2倍的约束条件将这个 问题抽象成一个非线性规划问题。 由于解非线性规划问题是很复杂的过程,我们选择了将连续模型简化成一个离散模型。但是离散模型将光 离散成一条一条光线时,一般不能考虑光在传播过程中的散射问题。根据我们连续模型中用Jacobi行列式算出 的结果知可以考虑光在传播过程中的散射问题,但是Jacobi行列式是很难求出来的,为了解决这个困难我们将光 的散射用连续的方法做了一个简化。简化的方法是用向量投影的方法粗略作出了两个面积微元之间的关系,从 而得到了光线打在光屏上的散射效果与光线的起始单位方向向量和该光线经抛物面反射时的反射点的坐标的 关系。 运用以上的离散模型的算法,得到最优的线光源长度为3.39mm。     

折反射式连续变倍扩束系统的设计

为了用同一台仪器获得不同口径的激光准直光束,设计了一个连续变倍激光扩束系统,系统扩束比可在55～155之间连续变化,可以得到比传统扩束系统更大的激光光斑,满足对大口径激光束应用的要求.该系统由两级扩束子系统构成,一级折射式无焦变倍扩束系统实现激光光束口径连续变化,变焦系统选用仅有4片透镜的三组元结构,并采用"正-负-正"的形式,有利于减小系统整体结构尺寸.考虑到可能产生的热形变,对入射光斑较小的变倍移动组的材料进行了分析选择.二级折反射系统实现激光束的高倍率扩束,由球面反射镜取代离轴抛物面镜,用一片弯月透镜补偿像差.由于单透镜折射元件对系统性能影响很大,对其结构形式和材料进行了分析,确定了透镜的厚度与材料.应用光学设计软件CODEV给出了系统的优化设计,设计结果显示该系统像差得到了很好地校正,成像质量达到衍射极限.最后用Light tools软件进行三维建模分析,系统准直度与理论设计值相符.     

基于空间艺术设计领域的“光艺术”研究

以基于空间艺术设计领域的光艺术为出发点,通过简述光艺术的产生和发展,根据光的表现性、动态性和艺术性等特点,分析光艺术对空间艺术虚实形态的影响特征。从而探寻一条光艺术与传统空间设计艺术共生的发展之路。     

Design modelling and measured performance of the vacuum system of the Diamond Light Source storage ring

A one-dimensional diffusion model of the Diamond Light Source storage ring vacuum system is described and its predictions are compared with actual measured static (without beam) and dynamic (with beam) pressures over more than 2000 A h of beam conditioning at 3 GeV. An average specific thermal outgassing yield of 1·10⁻¹¹ mbar l/(s cm²) during initial beam circulation is obtained, which reduces to 2·10⁻¹² mbar l/(s cm²) after an accumulated beam dose of 1000 A h and an elapsed time of 769 days. In the presence of stored electron beam, the pressure rises as expected due to photon stimulated desorption (PSD). The PSD yield reduces with beam dose according to a (−2/3) power law as was applied in the model. Predicted and measured dynamic pressures generally agree within a factor of 2 over the whole range of beam conditioning dose studied.     

大靶面光幕靶中发光二极管阵列线光源的设计

采用发光二极管阵列构造线了一种大尺度线光源．文中分析了发光二极管阵列光源能量在空间上的分布,用光照度计实测能量分布数据．以二维坐标给出了能量平面分布图．设计的线光源满足大靶面弹丸测速光幕靶的要求,文中给出了在光幕靶接收器件处阵列线光源光能量的计算公式．实验验证了分析的正确性．     

平面镜半导体光束整形的设计优化与光纤耦合

本文在光纤耦合理论分析的基础上,采用平面镜反射整形方法对半导体准直光束进行重排,提出了应用于半导体光束整形的整形器结构表达式.针对慢轴发散角较大引起整形次数增加和多次反射易损耗的特点,分析并优化平面镜的结构参数,设计了整形次数为13次的平面整形器,使得半导体激光器快、慢轴方向的光束实现光参数积均衡.通过对整个光学系统的模拟和实验,表明采用该方法能够实现条阵半导体激光耦合进入芯径200μm、数值孔径为0.22的光纤中,耦合效率接近50%.     

关于“车灯线光源的优化设计”问题的光学思路

本文运用光源的朗白定律、光线反射定律的向量方程、照度分布和同心光束等光学方法,并且对近似平行光束进 行家散光束分析,讨论了车灯线光源的优化设计问题的解题思路。     

金属离子源磁过滤器磁场位形的设计与实验研究

根据磁过滤器对磁场的要求,利用水冷铜管产生的反向磁场,设计一个轴向磁场较弱的磁镜式磁过滤器.由数值模拟和实验研究的结果可知:磁过滤器磁场位形是一个轴向较弱的磁镜式磁场分布;并且在磁过滤器的出口处,磁场强度的均匀性较好;还增强了水冷铜管和磁过滤器壁之间的磁场.由离子束测试实验可知在加反向磁场时离子束的均匀性比没有反向磁场时高很多.     

焊接条优化设计问题的混沌人工蜂群算法求解

利用混沌的特点设计了一种混沌局部搜索算子,将该算子加入到原始人工蜂群算法中提出了一种混沌蜂群算法(CABC),并用之来优化焊接条的结构设计问题。该问题的目标是在满足约束条件下使得制造焊接条所需的总费用最小,是一个典型多维多约束非线性规划问题。为了不让人工蜂群算法优化该问题时陷入局部最优解,在原始蜂群算法末期的最优值附近进行混沌局部搜索,使其跳出局部最优,有效提高了算法的局部寻优能力。最后对焊接条设计问题进行了仿真计算,并将结果与其他文献中的结果进行了对比,显示了混沌人工蜂群算法优化焊接条设计问题的优越性。