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。     

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。     

菲涅耳透镜

菲涅耳透镜俗称螺纹透镜。其基本原理是将普通的透镜分割为众多小棱镜,再展成平面而成。菲涅耳透镜加工技术包括超精加工、微机精密控制、天然金刚石刃磨、光学塑料精密成型等多项技术。此种透镜的材料采用光学塑料,因此,菲涅耳透镜具有体积小、重量轻、成     

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。     

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.     

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。     

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…     

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。     

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。     

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。     

菲涅尔透镜光路的解析计算

讨论了菲涅尔透镜光路的解析计算,并提出修正误差和提高计算精度的方法。     

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。     

光学全息的数字实现

研究光学全息的数字模拟,探讨数字全息的数字重构方法,以菲涅耳衍射积分的实现方法为基础,采用MATLAB软件实现菲涅耳全息图的数字记录和数字重构模拟,给出模拟结果.利用离散菲涅耳衍射积分方法完成数字全息图的数字重构.利用数字图像处理方法对所得的数字全息图进行适当滤波处理,有利于消除零级像和孪生像,获得清晰的数字再现像.引入全息变换,根据全息图的不可撕毁性,研究了全息变换在数字图像压缩中的应用,对给定的二值化图像实现压缩存储及解压缩处理.     

大直径菲涅尔透镜模具加工发展现状及展望

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。     

基于LED阵列光源的太阳模拟器

针对目前LED太阳模拟器辐照度低、光谱匹配性差等不足,提出一种由LED阵列光源,菲涅尔透镜、光学积分器、准直物镜组成的LED太阳模拟器。首先根据多光谱拟合理论,在400~1 100nm优选15种不同波段的LED光源,计算出光源所需功率,实现太阳光谱的精确匹配。其次优化设计了菲涅尔透镜、光学积分器以及准直物镜,校正了太阳模拟器的像差,提高了太阳模拟器的能量利用效率以及辐照均匀性,并利用LightTools软件对所设计的光学系统进行仿真分析。最后搭建了光学系统实验装置,测试结果表明:100mm×100mm内的辐照度达到1 376.3 W/m~2;拟合的太阳光谱匹配度达到AM1.5条件中的A级,辐照不均匀度为±1.73%,辐照不稳定度为±0.82%,综合性能指标达到太阳模拟器中的3A级水平。     

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。     

大视场菲涅尔透镜的聚光效率模拟和分析

大视场菲涅尔聚焦透镜在180°的范围内各个视场下均能实现较理想的聚焦。根据现有的大视场菲涅尔聚焦透镜的设计结果,利用Zemax软件在非序列环境下自定义面型的功能对该设计进行模拟分析。模拟菲涅尔透镜在不同方向的平行光照射下的聚焦情况。通过对不同方向的光线照射下探测器接收到能量的情况进行分析,得到了相应的聚光效率,为设计的可行性提供了分析依据。     

大直径菲涅尔透镜模具加工工艺的模拟实验研究

通过大量实验,分析总结了主轴转速、进给量和切削速度对大直径菲涅尔透镜模具加工过程动态平稳性的影响规律;当切削速度Vc≥120 m/min,进给量f=1～1.5 μm/r时,形成带状切屑,容易断屑,工件一刀具相对振动幅值小,切削过程连续平稳,加工表面质量高.实验结果将为大直径菲涅尔透镜模具的实际生产提供重要依据.