光盘用光学头物镜性能的综合评估

论述了采用波象差均方根、点扩展函数、光学传递函数对高次旋转对称非球面光学头物镜性能进行综合评估的方法。作者在正则坐标理论基础〔１〕上编制了光学头物镜性能综合评估软件。给出了评估实例。     

微位移视觉测量系统光学结构参数设计方法研究

在激光三角法原理的微位移视觉测量系统中，根据成像公式和原则提出了一种基于Visual C＋＋ 6．0的计算机辅助公式设计法，可以对光学系统结构进行简便、快速和精确计算。该方法不仅可以迅速得到光学系统相关结构参数，还可以应用于光学成像系统光学参数的设计和优化，使整个测量系统的设计和完善更加快速有效。     

星体测量相机光学总体分析与系统设计

本文从光学信息传输观点出发,探讨星体测量相机光学设计中涉及到的有关目标、大气、仪器、接收器等光度特性和成象特性。并基于人眼对底片上目标象点的可探测性,进行星体测量相机拍摄能力估算。然后确定能够满足仪器所需要的拍摄的星等和星数的光学参数。进而再根据仪器的总精度要求提出光学系统象差校正的质量指标。为实现这一要求,分析了国外同类型仪器的各种光学系统。选择双高斯改进型物镜作为本相机的初始结构。采用自动光学设计方法,完成一个较高质量的光学系统设计。最后试用点列图和光学传递函数方法分别评价了光学设计的质量。加工装配后鉴定结果表明与理论分析计算结果基本相同。     

二元平场透镜

讨论二元平场透镜的光学特性和象差。这种透镜不引入光焦度,当物体们我限远处孔径光阑与透镜重合时,不产生初级球差、彗差、轴用和轴外色差,但是它对场曲、畸变和轴上色差有贡献。给上用于校正双胶爱镜组的场曲的二元透镜实例。计算结果表明,二元透镜在平场光学系统中具有实用价值。     

基于干涉法的非球面测量技术

随着光学精密加工技术的发展,非球面光学元件在各种光学系统中广泛应用,高精度非球面检测技术对非球面光学元件的发展意义重大。论述了基于干涉法的非球面面形误差检测技术。根据检测原理,分别对零位干涉检验法与非零位干涉检验法进行了详细介绍。概述了近年来主流的非球面检测技术现状,展望了非球面面形检测技术的发展趋势。     

半径误差对OTF下降量的关系式

在光学系统存在半径误差所引起的各种初级象差系数增量关系式的基础上,本文导出了半径误差对OTF下降量的简明关系式,它将为制订光学零件半径公差提供较客观的分析基础。     

航空变焦镜头的小型化设计

航空相机的光学系统决定相机的外形尺寸,针对一个25倍航空变焦镜头的光学设计指标要求,进行小型化设计.为缩短筒长,采用负组补偿偏离物像交换变焦结构,缩短变倍补偿系统各组元焦距,增加前固定组和变倍组间距的设计方案,通过解初级像差方程求得初始结构,依据像差理论,利用ZEMAX自动设计软件进行像差校正平衡.设计结果表明,该系统可以实现20～500 mm的连续变焦,筒长只有198 mm,中心视场传递函数值大于0.4,0.7视场传递函数值大于0.2.     

Φ300非球面激光平行光管的研制

此激光平行光管具有以前平行光管的优点,且可以与数字相移干涉仪对接,直接进行波前误差的高精度测量.分别用于三种波长,主波长λ=0.6328μm,另有λ=0.532μm和λ=1.06μm两种波长.基于三级像差理论,得出了采用非球面单透镜的平行光管的光学设计初始参数.以通光口径为Φ300mm、后截距为4616mm物镜为例,分析了不同波长下的波差、球差和有效焦距的变化情况.在其设计、加工、检验和装调上解决了诸多关键技术研制出了此规格的平行光管.最终物镜的波前误差达到0.11λ(λ=0.6328μm).     

高光谱分辨率近红外CO2成像光谱仪设计与模拟

为满足大气CO2吸收光谱测量的要求,基于成像光谱仪基本工作原理和光学设计理论,设计了一种近红外CO2吸收光谱高光谱分辨率成像光谱仪.它采用简单平面反射光栅光谱仪结构,由入缝、两片聚焦透镜、平面反射光栅及两片成像透镜组成.透镜材料为普通常用光学玻璃,为减化系统结构透镜采用了二次非球面设计.采用ZEMAX软件对近红外光谱仪的光学系统进行了优化设计与模拟分析.最终设计与模拟分析结果表明,该光学系统光谱范围为1 591～1 621 nm,分辨率＜0.08 nm,F数为1.8,满足设计要求.     

高效非成像聚光光学系统设计与性能分析

针对菲涅尔透镜存在实际光学效率偏低的问题,本文设计了一种由非球面透镜和棒锥镜组成的高效非成像聚光光学系统。在光学设计软件Zemax的序列模式下对非球面透镜进行了优化设计,通过最大程度地减小球差,像面光斑的几何半径从42 mm降到了1.7 mm。基于此,在Zemax的非序列模式下,完成了非球面透镜和棒锥镜的建模和优化,通过蒙特卡罗光线追迹分析实现了光学效率为87%、接收角为0.9°的非成像聚光光学系统。最后,基于非球面透镜阵列和棒锥镜样品,实现了高倍聚光型光伏模组的封装与测试。测试结果表明,该模组的光电转换效率达30.03%,与菲涅尔透镜构成的高倍聚光型光伏模组相比有显著提升。     

光学系统设计中降低公差灵敏度的方法

基于初级像差理论提出了一种降低系统公差灵敏度的方法,即通过控制光学系统各元件表面的初级像差值以“小像差互补”达到像差平衡.首先阐明“小像差互补”含义,然后通过理论公式指出了初级像差与公差灵敏度的关系,最后举出一个航空相机光学系统的设计实例,通过对其“大像差互补”与“小像差互补”两种设计结果进行公差分析,结果表明利用“小...     

集成光学非球面消球差双凸波导透镜的研制

针对微透镜制作采用的球透镜研磨,多组分玻璃基板离子交换,结晶化玻璃基板光热法,本文提出非球匠消球差双凸波导透镜设计、制备及参数测试方法.该方法根据集成光学原理,研制了一种非球面消球差双凸波哥透镜.该透镜数值孔径大,放大倍数高,接近衍射极限,采用光刻、复制工艺,结构简单,一致性好.实验结幂表明,NA=0.35,β=6.932,光强分布与理论值一致,达到设计要求.     

自适应光学系统中变形镜和波前传感器共轭位置要求的分析

通过对几何光学和物理光学模型的数值计算,分析了自适应光学系统中小像差畸变波前在空间自由传播时自身的变化情况,进而给出了系统中对变形镜和波前探测器与被校正瞳面之间共轭位置关系的要求和允许范围.结果表明,波前自由传播时的变化程度决定于像差自身的类型和大小、光束的口径以及传播的距离,大口径小像差波前近距离传播时波前变化误差很小.一般来说,变形镜和波前传感器偏离被校正瞳面共轭位置距离满足菲涅尔数大于1000时,对系统校正效果的影响可以忽略.实际应用中,应该根据校正对象的特征来具体计算波前误差随传播距离的变化,从而设计波前传感器和变形镜的位置,以及选择使用4F光学系统.本文的分析可以为自适应光学系统的整体光路设计提供一定理论参考.     

光学系统偏心初级象差理论和偏心公差计算法

前言关于光学零件偏心公差计算方法,曾经提出用于午彗差公式来计算。但他只考虑到本征象差,并没有考虑到衍生象差的变化。即没有计及光学系统中某一面的球心偏离光轴,引起其后透镜组的光     

非球面光学

何谓非球面光学?通常大部分光学系统的折射和反射面是平面或球面,因此我们称它们为球面光学。它与非球面光学正好相反。光学设计师是乐于使用非球面的。但是它受到一个条件限制,即只有非球面精度要求不高时造价才能降低(例如聚光镜)。如果非球面的精度要求很高的话,成本将大大超过球面系统。     

光学系统仿真软件Seelight在自适应光学上的应用

光学系统仿真软件Seelight是一款可以模拟光束产生、大气传输与自适应光束控制等光学系统的具有自主知识产权的系统仿真软件,为光学系统应用研究提供了有效的仿真工具。本文首先介绍了Seelight软件的基本构架、运行界面和主要模型库包含的模块,并利用自适应光学相关的基本模型搭建了自适应光学仿真系统,模拟了PZT变形镜模块和哈特曼波前波传感器模块构成自适应光学仿真系统通过校正光束大气传输的波前畸变来提高远场光斑的光束质量的过程。验证了在不同的湍流强度下,自适应光学仿真系统的校正效果随着湍流强度的增加,校正残差大幅增加。利用Seelight软件可以对包含自适应光学系统的各种光学系统进行仿真建模,并可以对系统进行有效的验证分析和优化设计。

     

i－line光刻高均匀照明系统光能分布的计算模拟

叙述了ｉ－ｌｉｎｅ光刻高均匀照明系统的均匀照明原理，以及其具有特殊面形（非球面）、特殊结构（非共轴）、超光学表面（由多个非共轴光学表面组成）的光学系统的光能分布计算模拟的原理、方法。作为例子，用所编写的程序计算模拟了我们近来设计的一曝光系统几个重要光学表面上具有权重的点列图和光能分布曲线。     

90nm DUV光刻物镜重力变形及其对波像差影响分析

本文基于数值孔径为0.75,满足90 nm技术节点的DUV光刻物镜系统,采用在透镜边缘施加支撑力的方式进行重力变形控制。采用有限元法研究透镜表面非球面变形与补偿力的关系,分析补偿后透镜重力变形对系统波像差的影响并与补偿前系统进行对比。结果表明:加边缘补偿力后,透镜非球面变形均方根最大值由50.877 nm减小至26.675 nm,但补偿后系统波像差均方根最大值由0.041λ增大到0.055λ。由此可以得出结论:该补偿方式能够有效补偿透镜表面非球面变形,但补偿后系统波像差反而增大,所以要降低系统的波像差,不仅需要减小透镜变形,同时还需考虑各透镜变形之间的相互补偿作用。     

用于大口径非球面的波前功率谱密度检测

光学元件加工质量的检测和评价工作是保证整个光学系统安全、正常运行的关键。在总结非球面常用检验指标优、缺点的基础上,讨论了测量大口径非球面的波前功率谱密度时的系统组成、工作原理和软件设计的总体思路。为了减少系统误差的影响,求解波前功率谱密度时,通过引入系统传递函数校正测量值来实现。使用大口径相位干涉仪作为波前检测仪器,证实波前功率谱密度能定量给出波前畸变的空间频率分布,并用于作为大口径光学元件质量的评价标准。给出一个测试口径为64mm×64mm光学元件测试结果,有效频率为0.03mm-1～3.87mm-1,rms为0.0064λ。     

778光电经纬仪光学系统设计

本文阐述了光电经纬仪光学参数确定方法和光学整体结构方案的选择。同时也介绍了光学系统的组成以及各分支光学系统设计的要求和特点。