飞秒激光并行光学存储系统设计及仿真

针对三维光存储串行写入方式存储速度慢、效率低的缺点,设计了一种飞秒激光并行存储光学系统.该系统以TI公司的数字微镜器件作为空间光调制器,对入射飞秒激光进行调制,并利用微透镜阵列对调制后光束进行分束聚焦,从而产生可控的多焦点阵列,实现可控性强、灵活性好的并行加工.本文利用ZEMAX和Matlab对DMD进行了仿真建模,并...     

凝视型红外成像系统中冷像的仿真分析

在凝视型红外成像系统中,虽然焦平面阵列的非均匀性校正可以消除冷像的影响,但是校正后工作条件发生改变时,冷像变化的影响会显现出来,因此,在设计凝视型红外成像系统时冷像的分析显得很重要.通过分析红外光学系统中冷像形成的原因,根据辐射学原理分析各表面的冷像贡献,并建立了冷像等效温差(NITD)的数学模型.以该数学模型和动态数据交换接口(DDE)技术为基础,运用光学软件ZEMAX及仿真软件MATLAB进行联合仿真,实现了凝视型红外成像光学系统的冷像等效温差的计算和分析,并给出了焦平面阵列上冷像的效果图.实现了在凝视型红外成像系统光学设计过程中对冷像的评估.     

用于DVD光学成像系统的非球面透镜设计

分析了DVD光学成像系统中采用非球面透镜的意义．进而确定了系统的参数,其读出激光波长为0．65μm,NA为0．6．系统焦距为3．39mm。采用光学树脂。应用ZEMAX光学设计软件,设计了满足要求的DVD光学成像系统．并对结果进行了分析．其聚焦光斑尺寸小于衍射极限。     

大口径望远镜光学系统的误差分配与分析

光学系统的公差是光学设备加工、装调和使用中的一项重要性能指标。如何在加工、装调和使用中找到影响系统性能的因素以保证达到预期的精度,是大口径望远镜光学系统设计中的重要部分。本文以1.2m望远镜光学系统为例,阐述了误差分配原则,首先根据设计确定总体误差标准,然后计算误差分配的项数,最后依据分配原则,结合实际加工和装调水平,给出了合理的误差分配结果。结果表明,在满足目前国内加工要求和装配的条件下,使分配后该望远镜光学系统误差(RMS波像差)小于λ/8.5,为大口径望远镜光学系统的误差分配提供了有力的依据。     

离焦量对“猫眼效应”反射特性的影响

为了研究目标光学系统在焦平面反射元件离焦情况下的"猫眼效应"反射特性,采用ZEMAX光学设计及分析软件对"猫眼"目标进行建模和仿真,得出了入射激光通过"猫眼"目标后的能量通过率、后向反射激光束的发散角、远场光斑及其能量分布情况等特性,以及正负离焦量对反射特性影响的区别,并且得出在离焦情况下能够产生"猫眼效应"后向反射光所必需的入射激光束的入射角范围.结果表明,离焦量对"猫眼效应"后向反射光特性有决定性的影响,尤其是对远场光强影响较为显著,这为激光主动探测体制的探测能力分析提供了可靠性依据.     

高分辨率平场全息凹面光栅的研制

提出一种利用ZEMAX软件设计、分析评价平场全息凹面光栅的方法。该方法不需要求解复杂的高级像差方程组,兼顾平像场和提高分辨率的效果显著。ZEMAX软件能对设计结果迅速进行评价,减少了人工运算,提高了设计结果的可信度及工作效率。研制了直径Ф=60mm、F／#=3．3和使用波长范围为652～704nm的全息凹面光栅,对设计结果分析表明：在点光源再现情况下,理论分辨率优于0．1nm;在宽度为30μm缝光源再现情况下,理论分辨率优于0．2nm。实际研制结果与理论分析相符。     

ZEMAX模拟中子相衬成像研究

相衬成像是中子成像领域内的前沿技术,它的成像机理基于中子束的波动性.进行中子相衬成像研究,有必要对这一过程进行仿真计算,但目前尚无模拟中子波动行为的程序出现,本文探讨了利用光学仿真软件ZEMAX对热中子相衬成像过程进行模拟的可行性,介绍了具体的模拟过程和结果,研究了不同的物源距离、物屏距离、点中子源尺寸以及样品尺寸对最终成像结果的影响.仿真结果和理论较为接近,这表明使用该软件模拟中子相衬成像是具有一定的可行性的.     

Establishment and Error Analysis of Model of Interference Fringe Contrast for Laser Tracing Measurement Optical System

激光追踪测量光学系统条纹对比度模型的建立及误差分析

陈洪芳^*,孙梦阳,马英伦,汤亮,王煜,宋辉旭

（北京工业大学,材料与制造学部,北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京 100124）

摘要：

本文提出一种激光追踪测量光学系统光学元件性能非理想及放置误差对条纹对比度影响的分析方法。基于激光追踪系统的测量原理,建立了激光追踪测量光学系统干涉条纹对比度的综合模型。基于ZEMAX的仿真结果验证了该模型的正确性。仿真结果表明,检偏器的放置角度对干涉条纹对比度有直接影响。当检偏器放置角度从65°增加到85°时,干涉条纹对比度从0.9996降低到0.3528,干涉条纹对比度降低了65%。当干涉光路中的分光镜BS1的分光比为5:5,分光镜BS2的分光比从2:8变化到8:2时,光电探测器接收到的干涉信号条纹对比度增大,但BS2反射到PSD上的入射光强减小。实验验证了该影响的显著性,当BS2分光比增大时,干涉条纹的对比度增大。同时由于BS2分光比的变化导致PSD的入射光强减弱,追踪系统的响应时间增加了23.7ms。这导致激光追踪测量光学系统的追踪性能下降。本研究为评价和提高激光追踪测量系统的精度和可靠性提供了重要的理论依据。

关键词：干涉条纹,对比度,激光追踪测量,高精度测量,ZEMAX

     

氧化锆单晶光纤制备系统设计与仿真

单晶光纤是光纤高温传感器的关键器材,在航空航天、电力、铸造等的高温测试领域有着广泛应用。随着温度测试上限要求的不断提高(>2000℃),常用的蓝宝石光纤高温传感器已无法满足该需求。本文针对这一现状,提出了一种基于LHPG法制备氧化锆单晶光纤的光学系统,旨在拉制出能测量更高温度的氧化锆单晶光纤,文章分析了该系统的基本结构、特点以及系统中主要参数的选择设置,并通过ZEMAX光学软件进行仿真。结果表明,该系统能够形成高质量的聚焦光斑,且具有对称性好、激光利用率高、能量分布均匀等优点,为成功拉制氧化锆及更高温单晶光纤提供了理论依据。     

充液型可调双焦微透镜的设计与仿真

可调双焦微透镜由底部的含有内外薄膜的PDMS主体结构和包含出入液口的PDMS盖片组成。微透镜可以通过紫外光刻、软光刻工艺制得。使用ANSYS仿真得到PDMS内外薄膜在不同压强下的变形图,然后利用ZEMAX仿真得到透镜的内外焦距、焦距差和光线追迹图、成像图。上述设计与仿真将为可调双焦微透镜的实际应用提供理论依据。由于微透镜的主光轴平行于基底,便于与其他光学器件集成,可广泛应用于微流检测、光镊等领域。