基于曲面槽深调制焦点位置的亚波长金属透镜

提出了基于曲面凹槽深度形状调制焦距的亚波长金属沟槽聚焦透镜,在器件尺寸不变条件下,通过调整凹槽深度分布曲面可对亚波长聚焦光束的焦距进行精确控制,该结构在高集成度微纳光学器件上具有广泛的应用前景.     

温度对太赫兹亚波长金属结构共振特性的影响

利用太赫兹时域光谱系统研究温度对GaAs基底上生长的太赫兹亚波长金属结构的透过率及共振特性的影响。实验发现,温度从低温80 K升高至380 K,样品的透过率逐渐降低,且低频共振频率处有轻微的红移现象。通过研究共振带区域及远离共振带区域的透过率情况,分析了总体透过率降低的根本原因在于温度升高导致GaAs基底的本征载流子浓度升高;共振凹陷减弱是由于基底载流子的变化致使透过率升高形成的;红移现象的产生是由于温度升高导致样品折射率增大。此外,该研究可以为太赫兹范围的功能器件在实际应用和生产制造中提供有意义的参考。     

二元衍射微透镜的亚波长结构设计方法

本文结合标量衍射理论和等效媒质理论提出了二元衍射微透镜的亚波长设计新方法,根据标量理论位相量化的概念,分析连续浮雕透镜的相移函数,结合等效媒介理论的等效折射率表达方式,可以确定亚波长结构透镜的面型函数。     

亚波长结构二元衍射微透镜的设计方法

分析了基于标量衍射理论的位相型衍射微透镜的光学行为,结合等效媒质理论提出了二元衍射微透镜的一种新的亚波长结构近似设计方法。根据标量理论位相量化的概念,分析连续浮雕透镜的相移函数,结合等效媒质理论的等效折射率表达式,可以确定亚波长结构透镜的面型函数。     

金属周期性结构光栅亚波长凹槽对透射率的影响

利用时域有限差分算法(FDTD)模拟了二维金属光栅的电磁场,分析了金属光栅透射率随波长的变化.金属的介电常数随频率变化关系采用Drude模型.金属光栅每个单元刻蚀有1个亚波长宽度的缝和1个相同宽度的凹槽,凹槽深度可变.这种结构相对于1个周期内只有1个狭缝的结构,透射率曲线上出现1个凹陷,加深凹槽的深度,这个凹陷的位置会向长波方向移动.给出了一个简单的解析式来近似确定透射率中出现凹陷的位置.     

基于FDTD亚波长金属孔径滤波器仿真分析

通过建立三维金属孔径模型,采用三维时域有限差分法(FDTD),对300～900 nm波段内不同特征参数下的亚波长周期性金属孔径膜的透过率情况进行了仿真分析;运用FDTD solution软件得到了金属膜孔径、周期、厚度及孔径填充介质等参数影响下亚波长周期性金属孔径膜的波长与透过率对应曲线.结果表明,亚波长周期性金属孔径的透射系数随着孔径的增大而增大;随着孔径阵列周期的变大而减小;在金属前、后介质匹配时透射最强,这为制作光学滤波器奠定了基础.     

大数值孔径注塑成型物镜的材料选择

目前光学元件的注塑加工大量采用了聚甲丙烯酸甲酯（PMMA）为材料 。在光盘光学头物镜的设计和制造中，发现将PMMA应用到DVD物镜中时其综合性能明显比不上采用新型光学塑料的物镜。研究表明，当物镜的数值孔径越大，所需的材料折射率也越大，因此为了发展下一代DVD技术，需要开发更高折射率的新型光学塑料。     

亚波长薄膜堆栈超构材料：理论及应用

亚波长薄膜堆栈超构材料,作为超构材料领域一个特殊的组成部分,因其具有亚波长厚度、无需复杂光刻加工以及可低成本大面积制备等诸多优点,吸引了人们越来越多的关注。本文聚焦回顾近些年亚波长薄膜堆栈超构材料相关研究进展,首先简要回顾了多层薄膜堆栈体系的基础理论研究方法,侧重介绍了亚波长薄膜堆栈超构材料的新理论新设计;接着,着重介绍了基于亚波长薄膜堆栈超构材料的若干典型应用,具体包括结构色调控、光致发光增强、窄带红外光源、红外伪装以及其他一些有趣应用;最后,探讨并展望了亚波长薄膜堆栈超构材料领域未来的发展方向以及其可能遇到的问题挑战。     

基于反射会聚的亚波长光栅多路功分器

针对目前可实现多路分光的亚波长光栅功分器层 数多不容易制备、无法平均分束的 问题,本文设计了一种基于光束反射会聚的单层亚波长光栅功分器,可实现多束分光且便于 制备。通过严格耦合波理论与波前相位控制理论,设计了四个完全相同的可实现光束会聚的 亚波长光栅,接着将四个亚波长光栅依次紧密拼接进而获得了四路功分器。基于有限元软件 COMSOL对设计的器件进行仿真分析,结果表明该器件可以将一束波长为1550 nm的TM入射光分 成四束,每束光的功率都相等,且都能实现反射会聚。因此基于波前相位控制原理设计的功 分器不仅能实现多束平均分光,还能使每束光都实现了会聚,从而有效提高了光探测器阵列 的工作效率,有希望被广泛应用于光通信集成系统与空间光耦合等领域。     

大数值孔径介质结构透镜

提出了一种新型大数值孔径介质结构透镜,能量利用率达到了44%。通过数值仿真FDTD计算证明该聚焦器件能实现高的能量利用率和接近衍射极限的聚焦光斑,且聚焦光斑的旁瓣很小。其次,对该透镜的色散性能进行了研究,发现该透镜具有与普通透镜相反的色散特性。故该透镜可以与普通透镜组合消色差。另外,该透镜克服了最小特征尺寸,实现了大数值孔径,针对波长10.6 m设计了相同口径、不同F数的介质结构透镜,最小F数达到了0.25。     

高分辨率大孔径手机镜头设计

为了满足目前人们对手机镜头的大孔径和高分辨 率的要求,本文在几何光学理论基础 上,应用光学设计软件Zemax设计出一款1300万 像素手机镜头。在设计中采用扩展奇次非球面来校正系统像差。该镜头由4块 扩展奇次非球面镜片和1块滤光镜片组成,结构简单紧凑;它的F数为2.17,全视场角为 73.2°,有效焦距3.93 mm,镜头总长6.00 mm;最终实现中心视场在中间频 率处(即223 lp/mm)的子午和弧矢方向MTF值分别大于 0.33,在高频处(即446 lp/m m)分别大于0.13;另外,0.8视场在中间频率的子午和弧矢MTF值分别大于0.33,研究表明优化设计后的手机镜头 成像效果完全可以满足使用要求。     

一种大相对孔径成像光谱仪前置物镜设计

Offner型成像光谱仪具有结构紧凑,成像质量理想的优点,为了提高光谱分辨率,实现更多谱段的光谱成像,需要分光成像系统有强的集光能力,即需要大的相对孔径;为了消除折射材料的影响,提高光栅利用效率,系统应该全反射无遮拦,为此选用离轴三反射镜系统作为它的前置物镜。离轴三反射镜光学系统具有无色差、光谱范围宽、无遮拦、像差矫正能力强和对温度不敏感等优点,可作为成像光谱仪的理想前置系统。根据该成像仪的技术要求,得到系统F数为F/2.47,焦距为360mm,视场角为2.5°。通过优化设计,得到了一个大相对孔径的离轴三反射镜前置物镜系统。该系统相对孔径大,光能利用率高,成像质量达到衍射极限,特别是次镜采用球面,大大降低了制造检测难度和成本。     

小孔径采样在大口径系统主镜装调中的应用

为了满足大口径光学—红外系统主镜的检测装调,引入了小孔径采样方法对于系统主镜的低阶误差进行分析,进而对系统的装调进行指导。随着光学-红外系统的口径加大,由于检测成本等原因,之前在装调时使用的与制造过程中相同的检测方法已经不再适用。本文首先对于小孔径扫描的基本原理做出了介绍,之后提出了实现本文方法的硬件结构,最后通过数值仿真来验证本文方法的正确性与可行性。对于大口径光学-红外系统主镜的装调检测有着较好的指导作用。     

大口径光学元件透射率全口径检测系统研究

提出了利用双光束分光光度和扩束系统相结合方法实现光学元件透射率全口径检测,建立了相应的检测系统,通过实验对系统的透射率检测精度进行分析和验证。结果表明,系统透射率检测精度优于±0.05%,并具有很好的重复性,能够用于ICF系统中大口径光学元件透射率的高精度、全口径检测。     

光子晶体光纤数值孔径测试的一种新方法

应用光谱仪测量光子晶体光纤(PCF)的数值孔径(NA),不仅克服了传统法只能测量几个固定波长下NA的局限性,还可以对PCF与波长有关的模场面积、截止波长等参数进行研究。实验测量结果与理论计算值进行了比较,取得了满意结果。由测得的NA计算PCF的模场面积,与多极法模拟结果一致性较好。给出了NA与截止波长的关系。     

大孔耦合输出的虚共焦非稳腔的研究

本文提出了一种新颖的、应用于高功率激光器的复合谐振腔——大孔耦合输出的虚共焦非稳腔。对这种腔的设计作了细致的分析,并给出设计方法。同时对该腔的激光模式进行了理论和实验研究,理论和实验结果相吻合。输出的最大激光功率为750w,相应的光电转换效率为8.0％,输出激光的远场发散角为1.73mrad。     

厄米双曲余弦高斯光束通过光阑透镜的位相奇点

对厄米双曲余弦高斯光束通过光阑透镜的位相奇点进行了研究。数值计算结果表明截断参数δ和离心参数b都会影响厄米双曲余弦高斯光束通过光阑透镜的位相奇点分布。随着截断参数的增大,通过光阑透镜的厄米双曲余弦高斯光束的位相奇点发生产生和湮灭,在整个过程中总的拓扑电荷守恒。当b≤0.97时,奇点A,B互相靠近而湮灭;0.97相似文献   

大口径宽光谱折射平行光管系统设计

介绍了大口径、宽光谱、折射式平行光管物镜的设计理论。结合项目设计实例：工作波长范围400nm~1100nm,焦距2000mm,相对口径1/10的折射式平行光管系统,论述了光学设计初期玻璃材料选取、初始结构选取与光焦度分配等问题。利用修正的相对部分色散P与阿贝数V建立复消色差方程组求解初始结构,使用Zemax软件优化设计出在全谱段范围内复消色差的平行光管系统。最后,给出Zemax软件分析的像差结果,系统中心视场内的点列图优于5μm ,中心波长波像差优于1/60λ,焦距色偏移量为0.33mm,其余像差均在设计指标之内。     

大相对孔径高分辨率手机镜头设计

为了满足市场对手机镜头大相对孔径高分辨率的需求,采用E48R和LEXANH两种非球面塑料透镜,应用光学设计软件Code-v设计了一款大相对孔径高分辨率手机镜头。该手机镜头由5片非球面塑料透镜、1片红外滤波片、1片保护玻璃组成,其中第1片和第4片透镜为正透镜,第2片、第3片和第5片透镜为负透镜。结果表明,空间频率350lp/mm处,所有视场的调制传递函数(MTF)均优于0.2,0.7视场内的MTF均优于0.34,全视场内的场曲小于0.02mm,畸变小于2.55%。该研究为类似系统的设计提供了一定的参考价值。