折/衍混合透视型头盔显示器光学系统设计

为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出的光束在分束器附近成中间像,可增大系统视场;出瞳在中继光学组元中间成像,可减小系统口径,增大出瞳直径;球面耦合器将分束器反射过来的光束准直后投射到人眼,能消除人眼反复观察不同焦距的视频图像和外界图像所造成的疲劳。该系统垂轴色差小于 42μm,视场扩大为 40°(水平)×30°(垂直),分辨力接近人眼的最小分辨能力;口径小于 46mm,重量比现有 HMD 光学系统下降 47%。     

球面投影光刻物镜的设计

针对人工晶体或隐形眼镜的面形上连续浮雕结构加工的特点,本文介绍了基于空间光调制器(DMD)曲面投影光刻物镜系统的设计方法.根据其成像面为曲面的特点,根据光学设计理论多次利用弯向物方的弯月形负透镜结构进行场曲校正,同时运用光的衍射原理优化设计物镜系统的数值孔径以消除DMD投影过程中的栅格效应. 运用ZEMAX工程光学设计软件对系统进行了模拟、优化,并对优化后的结果进行了分析.对于设计实例利用上述设计原则给出了设计结果,工作波长为g线(峰值波长λ=436nm),像面曲率r=22.5mm,视场φ6mm,数值孔径NA=0.1,分辨力为7.8 μm(64Ip/mm)时的光学调制传函值>0.8,畸变<±0.05%.     

光学补偿式步进变焦距物镜

根据光学补偿变焦距理论,作者设计出光学补偿式步进变焦物镜.和传统的用加倍率镜的方法实现步进变焦相比.这种变焦距物镜有两个优点,一是可以实现高倍率变焦,二是容易消除在变焦过程中产生的像点移动现象.本文说明了其原理,并给出了变焦倍率为2.5×的一步变焦,16×的二步变焦和8×的三步变焦物镜设计实例.     

数字光刻缩微投影系统物镜的设计

针对高精度数字光刻的缩微光学投影系统,提出并设计了一种适用于0.7XGA型数字微反射镜(DMD)的6片式数字光刻缩微投影物镜。通过优化和拼接三片式物镜结构,得到数值孔径NA=0.1,放大倍率为-0.2558,分辨力达3.5μm,不受DMD栅格效应影响且达到衍射极限的缩微物镜。经过Zemax软件模拟得到其全视场光程差小于λ/5,145cycles/mm处的调制传递函数(MTF)大于0.58,充分说明该缩微物镜已经达到光刻物镜设计要求。利用Monte Carlo分析方法,模拟加工装配了100组镜头,设定空间频率为145cycles/mm时,90%的镜头FMTF>0.55,验证了加工装配实际可行。     

基于DMD的高动态范围望远系统设计

针对高动态范围目标,本文设计了一种基于数字微镜器件(DMD),能够对高动态目标进行自动区域调光的望远系统,其中DMD为中间像面。首先DMD上所有微反射镜处于开状态,获取一幅目标景象的图像,按照平均灰度和局部动态将该图像划分为若干小区域,并设定各区域的曝光时间等参数。按照确定的参数逐区控制DMD微反射镜的开关状态及时间,并完成探测器的曝光成像,获得具有高动态范围的图像。设计的望远系统焦距为223mm,F数为5,视场为3°,工作波段为480~760 nm,最终系统的动态范围可达140 d B。设计结果表明,在DMD像面上,各视场MTF在Nyquist频率处均大于0.70,畸变接近于0;在探测器像面上,各视场MTF在Nyquist频率处均大于0.55,畸变小于2%。     

基于免疫遗传算法的二元光学元件的位相设计

在激光诱导扩散中,需要利用二元光学元件对激光器输出的高斯光束进行整形,以实现曝光区的温度分布均匀化。为了得到二元光学元件的位相分布,采用免疫遗传对相位分布进行设计。免疫遗传算法中采取变频率的交叉操作、变异操作,克服了遗传算法在局部搜索解空间上效率差的缺点,并使算法跳出局部极大值的能力得到了增强。采取由正向记忆细胞库提取的免疫疫苗对抗体群进行接种,使群体的进化方向得到引导,提高了算法的进化效率;采取由反向记忆细胞库提取的劣化疫苗对抗体群进行反向接种,减少算法的重复运算,极大地抑制了群体退化;采用B、T细胞的作用机制,保持群体在进化过程中的多样性,很大程度上抑制了算法未成熟收敛。运算结果表明,免疫遗传算法较遗传算法具有更高的算法效率和更强的寻优能力。最后考虑到实际加工,对最优解做适当调整得到了更适合于实际加工的二元光学元件的位相分布。     

40倍长工作距离PCF熔接系统显微物镜设计

针对PCF熔接系统对显微物镜的长工作距离、高放大倍率和高分辨力的需要,本文设计了一组用于光子晶体光纤端面成像的特殊物镜,并通过ZEMAX仿真优化。该物镜具有40?高放大倍率、5mm长工作距离、1μm的高分辨力、500μm×500μm较大视场等特点。通过实验验证该物镜达到了设计要求。     

折叠式激光投影光刻物镜的设计研究

针对大面积、高产量和节约型印制电路板(PCB)生产使用的激光投影光刻机,利用ZEMAX工程光学设计软件,对其投影系统进行了模拟设计与优化,并对优化后的结果进行了分析.对于设计的激光投影系统,其特征尺寸分辨力达到了9μm,全视场波像差小于λ/4,畸变小于0.000007%,这些指标符合实际要求.     

半导体激光器列阵二元光学准直器的设计和制作

阐述了二元光学元件用于半导体激光器列阵准直的新方法 ,并设计制作了二元光学准直器。针对半导体激光器列阵的特点 ,采用综合平衡方法进行设计和制作 ,使其理论衍射效率超过 5 1 %。     

亚微米i线投影光刻物镜的光学设计与研制

叙述亚微米投影光刻物镜光学设计要点：光刻分辨力Ｒ与波长λ、数值孔径ＮＡ的关系；光学系统双远心的构成方法；光刻物镜的象差校正优化设计中的需控目标值等问题。介绍一个亚微米ｉ线投影光刻物镜的设计结果、光学制造公差和质量控制方法，以及其主要性能测试结果。     

New Design of High NA Photolithographic Lens Using Diffractive Optical Element

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＶＬＳＩｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｆｅａｔｕｒｅｓｉｚｅｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｓｍａｌｅｒｇｒａｄｕａｌｙａｎｄｔｈｅｃｕｒｅｎｔｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉ...     

制作石英二元衍射光学元件工艺研究

介绍在微电子加工工艺设备的基础上研究制作８位相台阶衍射光学元件（ＤＯＥ）的工艺方法。对光刻曝光、反应离子刻蚀（ＲＩＥ）等关键工艺进行了实验，得到有实用价值的工艺参数和数据。     

眼镜式虚拟显示折射/衍射塑料光学系统设计

研究了塑料透镜在3D虚拟显示头盔光学系统中的应用,设计了适用于眼镜式虚拟微显示器的全塑料(聚甲基丙烯酸甲脂-PMMA)光学系统.引入反射镜来折叠光路以缩短系统长度,引入衍射面,利用其负色散性和波面任意整形特性来消除系统色差及改善波前像差.该系统重量仅为9.8 g.目视系统中需重点校正的像散和垂轴色差的最大值分别为0.31 mm和8.8μm,最大畸变<7%.系统最小角分辨力为0.8mrad,全视场为32..     

4.3米望远镜筒设计方案设想

简述４．３米望远镜筒内主副镜设计、加工及检验方案，主副镜室、桁架及消象场旋转装置的设计。     

二元光学元件的耦合波分析

基于Ｍａｘｗｅｌｌ方程和电磁场的边界连续条件，本文导出了二元光学器件的严格的耦合波方程，指出各级次衍射波之间存在着相互耦合波衍射理论对元元位相光栅的衍射特性进行了分析，并与标量衍射理论分析的结果作了比较，从而得出了一些重要的结论。     

中红外AOTF前置光谱相机折/衍射混合变焦光学系统

设计了基于AOTF器件的中波红外光谱相机前置变焦系统,针对AOTF器件和探测器的特性,系统采用折/衍射混合设计,用6片透镜即实现了25~300 mm连续12×变焦,并用ZEMAX软件对则汇集结果进行优化和像质评价。结果表明,该光学系统各个波段上在空间频率14 lp/mm处调制传递函数(MTF)值接近衍射极限,能量集中度大于90%。可用于大多情况下中红外光谱成像分析以及中红外的目标探测及识别。     

衍射透镜的色散分析

基于标量衍射理论，本文分析了衍射透镜的色差，首次得出了计算其色散的数学表达式。结果表明，衍射透镜的色散包两个部分：材料色散和波长色散，二者所占的比例随孔径值的不同而变化。     

云南天文台1.2m望远镜的光学系统

云南天文台 1 .2 m地平式望远镜目前进行着两种天文光学工作 :在国家地震监测网络中心内的人造卫星激光测距站的建立及常规观测 ;国家高技术 86 3的 6 1单元自适应光学系统的建立。对望远镜光学系统和两类天文光学工作给予了介绍。     

二元光学二维激光扫描器设计

提出一种新型的二元光学二维纯位相型激光扫描器。首先利用计算全息图ＣＧＨ的设计方法设计出扫描器的初始结构参数，最后把其看成衍射光学元件（ＤＯＥ）对其进行成象质量优化。设计出一电视制式的二维扫描器，其扫描范围为±１２．５°×（±１０°）（水平×垂直），光斑尺寸约１ｍｒａｄ。     

二元光学元件激光直写设备主轴速度调节的一种新方法

介绍了二元光学元件激光直写设备的精密伺服控制系统,分析了主轴伺服系统的结构与控制系统的性能要求,在二元光学元件激光直写设备中,主轴速度调节效果的好坏是决定刻划效率与精度的关键因素之一,本文提出了利用离焦信号的特点,判断出离焦信号的极值点,并计算相邻极值点之间的时间间隔,最终估算出离焦信号频带,并依据离焦信号的频带自动调节主轴速度的新方法。采用此方法可极大地提高刻划效率。