非垂轴观测平面上自由曲面光束强度与波前调控(特邀)EI北大核心CSCD

自由曲面光束强度与波前调控旨在借助多个自由曲面实现对光束强度与波前两个属性的精准调控,然而这一调控工作通常要求观测平面垂直于光轴,导致系统光路布局受限。针对这一问题,文中提出了一种可实现灵活光路布局的自由曲面光束强度与波前调控方法。首先设定一个垂直于光轴的虚拟观测平面,并建立目标离轴观测平面上的特定照明分布和该垂轴虚拟观测平面上相应照明分布之间的映射关系。结合斯涅耳定律、局部能量守恒定律和光程守恒约束,建立针对垂轴虚拟平面的带有非线性边界条件的光束调控Monge-Ampère(MA)方程,之后采用有限差分法求解该垂轴布局光束调控模型,进而得到非垂轴观测平面上自由曲面光束强度与波前调控的数值解。采用该方法设计了一个用于调控点光源光束强度与波前的自由曲面透镜,借助蒙特卡洛光线追迹,验证了该方法在非垂轴观测平面上自由曲面光束强度与波前调控中的有效性。     

LED封装光学结构对光强分布的影响

从发光二极管(LED)的发光原理及结构出发,建立了LED的光学模型,获得了它的光强分布曲线,并与实际测量数据进行了比较.通过改变模型中反光碗的张角、支架的插入深度、封装环氧树脂折射率以及透镜尺寸,得到了不同结构参数下的光强分布.实验结果表明:反光碗张角、支架插入深度、封装环氧树脂折射率以及透镜尺寸对LED光强分布的影响有一定的规律性,这些规律对生产特定照明需求的LED具有实际指导意义.     

一种复杂二次曲面轮廓度评定方法

为了建立复杂二次曲面轮廓度评定中计算机数据处理的理论模型和实现方法,提出了一种不要求满足小误差假设、不使用微分线形化评定二次曲面轮廓度的方法。该方法首先通过最小二乘法得到一个初始二次曲面,然后用模式搜索对初始二次曲面系数进行调整,直到找到满足最小区域原则的理想二次曲面,其目标函数值作为被测曲面的轮廓度。在计算过程中使用坐标变换将一般型的二次曲面化为标准型,既简化了轮廓度的计算,而且被测曲面可以在测量范围内任意放置。对抛物面轮廓度评定表明目标函数随着模式搜索的进行逐渐减小,模式搜索得到的抛物面轮廓度值比用最小二乘法得到的轮廓度值小得多,因此该方法更好地反映了被测二次曲面表面形状误差。     

A laser beam shaper for homogeneous rectangular illumination based on freeform micro lens array

An effective design method of freeform micro lens array is presented for shaping varied laser beams into prescribed rectangular illumination. The variable separation mapping is applied to design concave freeform surfaces for constructing a freeform lens array. Several dedicated examples show that the designed freeform optical lens array can achieve a prescribed rectangular illumination pattern, especially without considering the initial states of incident laser beams. Both high collection efficiency and good spatial uniformity can be available simultaneously. Tolerance analysis is also performed to demonstrate that this optical device can well avoid fabricating difficulty in actual applications.     

便携式三维显示的发展与展望

移动电子设备在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，具有轻薄特性的便携式三维显示也因此受到了广泛关注。针对移动信息终端的应用需求，重点介绍指向背光显示、压缩光场显示、集成成像显示、指向光场显示这4种便携式三维显示技术的研究进展，并针对便携式设备的应用场景，就如何有效利用显示带宽展开了分析，最后对便携式三维显示未来的发展进行展望。