采用球面复合棱镜的指纹仪的红外光学系统设计

减小或校正光学式指纹采集仪的梯形投影畸,对提高指纹采集系统的采集和识别精度非常重要,采用球面复合棱镜的采集棱镜方案,简化了光学式指纹采集仪的光学系统,提出了几种减小或矫正指纹采集仪梯形投影畸变的红外光学系统设计方案,并对各种方案可能实现的设计结果进行了研究.     

一种θ可变的无衍射光束产生方法

提出了一种由负轴棱镜和球面透镜组成的光学系统,该系统可产生θ可变的无衍射光束;论述了它的特点及基本原理,给出了有关设计参数,并指出它潜在的应用价值.     

紧凑型长波红外光学系统无热化设计

对于工作环境温度在-40~60℃之间的长波红外折射光学系统来说,由于红外光学材料受温度变化影响非常大,光学系统必须进行无热化设计。在介绍了无热化系统的种类,分析了温度变化对红外光学系统的影响基础之上,基于非制冷型焦平面探测器,设计了工作在长波红外8~12 m,F#为2,视场角为6.8的摄远型物镜系统。采用添加棱镜的方法,使系统在不添加特殊面型的情况下达到无热化的目的,同时使系统结构紧凑,摄远比达到0.69。透镜面型均为标准球面,利于加工、装调、检测。设计结果表明,光学系统的调制传递函数在每个规定温度下均能接近衍射极限,满足了设计要求。     

平行光束平面的旋转方法

一对偏长菱形棱镜能旋转平行光束的平面和改变光束间隔,这种新的光学系统(见图)是阿麦斯(Ames)研究中心建立的.除了其它用途外,这种棱镜结构能使激光速度计中所用的平行激光束平面旋转.偏长菱形棱镜能使平行光束产生横向位移(见图).因此,利用一对这样的棱镜便能使两个平行光束的平面发生旋转.     

双通道成像光谱仪共用离轴三反射光学系统的设计

提出了一种双通道共用一个主光学的推帚式高光谱成像仪光学系统,该系统由离轴三反射主光学系统、狭缝、准直镜及分色镜、可见近红外光谱仪后光学和短波红外光谱仪后光学组成,设计中采用双通道共用离轴三反射主光学系统,不仅满足了成像仪大视场、宽谱段的要求,而且提高了系统的光学效率,使系统结构更加紧凑,双通道光谱仪均采用棱镜-全息透射光栅-棱镜分光组件分光,实现了宽光谱分光,提高了衍射效率,系统实现光谱范围覆盖450～2500nm,全视场达23.9°。     

头盔显示器光学系统的研究

HMD光学系统的设计非常具有挑战性。本文介绍了HMD光学系统的工作原理和一般组成。理想的HMD光学系统应该重量轻、体积小。为满足这些要求，文中描述了改进传统的HMD光学系统的两种方法，一种是用头盔护目镜和FFS棱镜重新构造HMD光学系统，另一种是用HOE和BOE替代传统的光学元件。这些模式比传统HMD光学系统优越，而且能使HMD光学系统体积小，重量轻。     

Fery棱镜光谱仪设计

Fery棱镜是一种变化的棱镜.利用Fery棱镜作为主要色散元件,设计了具有宽光谱波段的太阳光光谱仪的光学系统.系统采用FeDr棱镜与反射镜分离的方法增加了设计的自由度,使系统在整个光谱范围内有较高的成像质量,实现了宽光谱范围的光谱分析.系统的光谱范围为0.3～2 μm,数值孔径为0.03,焦距为218 mm,Fery棱镜的材料为SiO2.该棱镜光谱仪的光谱范围宽,相对传统棱镜光谱仪具有器件个数少、质量轻、结构紧凑等优点.     

角锥棱镜阵列像差仿真与实验研究

阐述了全光路像差校正自适应光学系统的工作原理,明确了全系统的校正能力受制于角锥棱镜阵列的面形像差.针对工作在0.6328μm波长的全光路像差校正自适应光学系统,从仿真的角度研究了3种角锥棱镜阵列,研究了角锥棱镜阵列的组成单元--角锥棱镜的综合角误差在2"以内时,角锥棱镜阵列的面形像差可以忽略.用WYKO干涉仪测量了实际角锥棱镜阵列内每个角锥棱镜的波像差,根据波像差计算的综合角误差,拟合了角锥棱镜阵列的面形,验证了仿真结果.     

激光加工中光束变换技术研究

激光光束形状和能量分布直接限定了激光加工的应用.为满足不同的激光加工要求,必须对激光光束进行光束变换.应用旋转棱镜和组合光学系统能够实现实心和环状光束之间的相互变换.从几何光学角度对旋转棱镜组合光学系统进行了理论分析和实验.通过调整正负旋转棱镜的间距d,荻取不同形状和能量分布的激光光束.实验结果表明,基于旋转棱镜组合光学系统的光束变换技术,有效地实现了多种形式的光束变换,提高了激光束的利用率,在激光k_T-领域中具有广泛的应用前景.     

一种小型化探测器固联于弹体式导引头光学系统设计

为实现探测器组件固联于弹体且导引头结构小型化,采用了由特殊棱镜与反射镜组成的光学滑环式光机结构设计。光学系统的前镜组、反射镜嵌入内框架,实现±90?扫描运动;内框架、特殊棱镜组件嵌入外框架,实现360?扫描运动,进而使光学系统具有前半球的跟踪视场。设计结果表明光学系统在-70℃~+90℃温度范围内调制传递函数接近衍射极限,成像清晰,满足光、机、热一体化设计要求。实验结果显示,研制的光学系统其焦距60 mm,视场大小为3?,在20 lp/mm处,轴上视场的调制传递函数(MTF)高于0.7。系统实现了探测器组件固联于弹体及光机系统小型化的目的。     

别汉棱镜角度误差对光轴一致性影响的研究

在周视扫描成像系统中,需要通过特定光学元件进行消像旋。别汉棱镜是最常用的消像旋元件之一,由于棱镜的角度误差对系统光轴的影响较大,因此对别汉棱镜的角度误差要求非常严格。本文通过分析推导反射光线、折射光线以及三维坐标系旋转的矢量形式表达式,建立了别汉棱镜的角度误差模型,在此基础上分析了入射光轴经别汉棱镜折反射之后出射光轴的方向向量,并且基于Matlab实现了从别汉棱镜出射的光轴的方向向量及其相对于入射光轴偏差的计算。通过与光线追迹仿真结果和实验结果进行对比,验证了所建立模型以及分析计算过程的正确性,解释了在棱镜胶合过程中出现四个十字叉丝的问题,对棱镜的加工具有指导作用,同时提高了胶合效率和棱镜的光轴一致性精度。     

一种用于DWDM系统的薄膜型微小偏振分束器

讨论了一种用于DWDM系统中的光开关、偏振无关隔离器等单元器件中的微小薄膜型偏振分束器制造的关键技术.光学膜层采用数学多重优化设计方法;采用Monte Carlo允差分析原理分析膜层的容差,以便选择更易制备的膜系;计算膜层的Macleod极值灵敏度,得到所选膜系各个膜层的误差要求;模拟光学监控过程,以制定相应的膜厚监控策略.设计了实用的棱镜胶合装置,得到了较高技术指标的PBS棱镜.结果表明,棱镜的光学冷加工,是器件制造的基础;光学薄膜的设计与制备是器件制造的关键,也是难点;棱镜的胶合是器件不可忽视的环节.     

Design of a multi-channel free space optical interconnec-tion component

A multi-channel free space optical interconnection component, fiber optic rotary joint, was designed using a Dove prism.When the Dove prism is rotated an angle of α around the longitudinal axis, the image rotates an angle of 2α. The opticalinterconnection component consists of the signal transmission system, Dove prim and driving mechanism. The planetarygears are used to achieve the speed ratio of 2:1 between the total optical interconnection component and the Dove prism.The C-lenses are employed to couple different optical signals in the signal transmission system. The coupling loss betweenthe receiving fiber of stationary part and the transmitting fiber of rotary part is measured.     

具非对称非球面镜之指纹辨识器的光学设计

传统的光学式指纹辨识器,为了矫正像差与提升成像品质,会在棱镜的出射面加上一个对称非球面镜(简称传统型),本文提出一个新的指纹辨识器结构(简称改良型),此结构是在棱镜的光源出射面上,加上一片非对称非球面镜.研究过程中,我们使用点光源近似模型进行设计与模拟,并以数字的方式去呈现改良型的成像品质在各方面均优于传统型的指纹辨识器.在改良型架构下,指纹大小范围在 16平方根2 mm 以内,影像对比度皆可达到 0.5 以上,反观传统型架构,离轴两侧的影像对比度降至 0.2 以下.     

激光在国家基准洛氏硬度机上的应用

本文介绍了基于激光的干涉特性，以氦氖激光器发出的波长为（基准）计量单位，测量压入深度的基准洛氏硬度机。主测量系统中选用楔形镜，阶梯移相、角锥棱镜来消除回光与旋光影响的方案。同时简要介绍了激光干涉系统中光信号的数据处理及本机技术性能。     

基于一体化轴系的消像旋组件设计

介绍了一种基于一体化轴系设计的棱镜消像旋组件,以及光学装调方法.该组件可用于机载光电雷达、车载周视瞄准仪等光学系统中,解决了光学系统像方图像旋转的问题.该组件采用一体化轴系设计,即在主轴上直接加工出轴承内圈沟道;主轴、滚珠、保持架与轴承外圈一体化装配.同时棱镜组件可以在主轴内实现一维调整,以确保棱镜视轴与机械轴的重合....     

自由曲面棱镜应用

将自由曲面棱镜应用到非共轴系统中克服了该类系统因光学元件偏心和倾斜带来的大离轴像差，从而扩大了系统的视场，并解决了系统装调问题。利用光学设计软件ZEMAX 设计了一个由自由曲面棱镜组成的摄影物镜，它的相对孔径D/f′=1/2.7；总长14.89 mm; 系统的MTF=0.5所对应的空间频率是45 lp/mm 。该系统与传统摄影物镜相比具有结构简单、系统总长度小、元件易装调、像质高等优点。     

Design of a multi-channel free space optical interconnection component

A multi-channel free space optical interconnection component, fiber optic rotary joint, was designed using a Dove prism. When the Dove prism is rotated an angle of at around the longitudinal axis, the image rotates an angle of 2 at. The optical interconnection component consists of the signal transmission system, Dove prim and driving mechanism. The planetary gears are used to achieve the speed ratio of 2：l between the total optical interconnection component and the Dove prism. The Clenses are employed to couple different optical signals in the signal transmission system. The coupling loss between the receiving fiber of stationary part and the transmitting fiber of rotary part is measured.     

Spectrum Illumination for 3— Surface Imaging System

A method using spectrum illumination to reconstruct 3-D bject image is a new concept in the field of computer vision.The design of optical illumination system is crucial this method.Several ways to achieve multicolor spectrum illumination are discussed.A prism illumination system is designed by means of aligning symmetrically the prism at the mid-wavelength(nd=1.806 274)of light path and using reflection collimating lens,cylindrical expending lens and two optical shutters.The relations between deviation angles and light wavelengths are given,and some 3-D reconstruction results are presented.