基于非均匀采样的高分辨曲面投影计算全息方法

曲面投影在显示与光刻领域有着重要的应用价值,为实现高分辨的曲面投影成像,提出了以瑞利-索末菲衍射为基础的非均匀采样相位恢复算法,在设计时准确考虑高空间频率的大角度衍射频谱信息,使得投影图像分辨率获得有效提升;建立了衍射面与成像曲面的离散采样方法,并给出了成像分辨率极限的理论表达式。以田字形目标图样在圆柱面成像为例,对建立的相位恢复算法和理论进行了验证,结果表明重现的投影像与目标图形符合良好,分辨率与理论预测一致。     

聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光方法

为进一步提高聚酰亚胺薄膜光学器件的表面质量,提出了一种聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光方法,对其抛光原理和抛光实验进行了研究。利用光刻胶流体低表面张力及流动特性,通过在聚酰亚胺薄膜表面涂覆光刻胶对其表面缺陷进行填补;结合聚酰亚胺与光刻胶的反应离子高各向异性等比刻蚀工艺,将光刻胶光滑平整表面高保真刻蚀转移至聚酰亚胺表面,从而实现聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光。实验结果表明：PV、RMS分别为1.347μm和340nm的粗糙表面通过二次抛光可降低至75nm和13nm,PV、RMS分别为61nm和8nm的表面粗糙度可降低至9nm和1nm。该抛光方法能有效提高聚酰亚胺薄膜的表面光洁度,可为以聚酰亚胺薄膜为代表的高分子柔性光学器件的精密加工提供新的工艺思路。     

基于棱镜反射光栅的低串扰自由立体投影显示方法

为解决传统柱透镜自由立体投影显示中像差和视几何引起的串扰和视点数受限问题,基于回归反射,提出了一种棱镜反射光栅自由立体投影显示方法。通过分析其3D成像的原理,对棱镜反射光栅自由立体投影显示进行仿真,发现该方法在水平视宽相同的条件下,视场照度是柱透镜光栅投影的10倍,而其串扰比是柱透镜光栅投影的1/5,且不存在次视区。制作了棱镜反射光栅屏,并搭建系统进行实验,验证了棱镜反射光栅自由立体投影显示方案的可行性。     

高均匀长工作深度激光整形系统设计

高功率固体激光器对入射的泵浦光具有严格的均匀性和工作深度要求。本文通过将微透镜阵列与长焦深菲涅尔透镜结合,对半导体激光器阵列光束进行整形,获得在长工作深度范围内的均匀光斑。本文针对dilas E15Y-808.3-1260C半导体激光器阵列设计了目标光斑大小为4 mm×4 mm的三维激光整形系统。仿真结果表明,该光束整形系统与传统的多通道光束积分整形系统相比,在光斑尺寸与均匀性保持不变的情况下,工作深度增加了2倍。     

基于光配向的主链型液晶聚合物预倾角的控制

液晶的方位角和预倾角的调制广泛应用于各类液晶光子器件的研究。液晶预倾角调控常使用的小分子液晶容易受外场干扰导致液晶预倾角的改变,影响液晶器件稳定性和可靠性。液晶聚合物具有相变温度高、耐热、耐强光、耐机械振动、更加稳定不易受外场干扰等优点,因此液晶聚合物预倾角的可控制备有着重要研究意义。由于液晶单体受液晶与空气界面的锚定能的影响,RM257液晶聚合物的预倾角与液晶层的厚度有关,难以实现预倾角的稳定可控。本研究利用两步法曝光偶氮染料亮黄（BY）薄膜诱导液晶单体RM257倾斜,采用多层旋凃及液晶单体RM257光聚合的方式降低液晶与空气界面锚定能对预倾角的影响,实现RM257主链型液晶聚合物预倾角可控制备。结果表明,采用这一方法制备的液晶聚合物薄膜预倾角可在0°～16°之间连续可调,并具有光热稳定的优点,具备实现液晶光子器件所需的图案化能力。本研究有望为液晶光子与显示器件的制备提供新的材料设计思路。     

基于亚波长金属结构的大数值孔径透镜

为了实现轻量化的大数值孔径红外透镜,基于模式耦合理论,建立了金属薄膜上方形孔对入射光场相位调制与方孔边长尺寸、深度的关系,在此基础上,提出了一种可实现大数值孔径的亚波长金属结构薄膜透镜.采用数值模拟方法对此透镜的聚焦特性进行了模拟仿真,结果表明:对于10.6μm的入射波长,口径尺寸为300μm的透镜可实现半高全宽仅为4μm的聚焦光斑,其等效的数值孔径高达3.3,充分证明了这类透镜在实现大数值孔径方面的优势,为设计轻量化的高分辨红外光学元件提供了新的方法.     

人工复眼成像三维定位系统设计

本文提出了一种简单、实用,基于人工复眼成像的三维定位系统,给出了人工复眼系统高精度定位机理,建立了人工复眼成像三维定位系统设计方法。系统采用平面阵列相机作为系统成像主体结构,每个子相机作为复眼的子眼,子眼以正四边形阵稀疏方式排布,采用平行光轴设计,构造出稳定可靠的光学结构,使计算结果更为精确。通过多重方向视差关系得出几何约束条件,采用多方向性、选择性立体匹配算法,建立计算模型,实现高精度定位。制备了1套子相机数目为9的原理样机,完成了三维定位测试实验,实验获得定位精度为2.53?10-4 rad。     

聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光

为进一步提高聚酰亚胺薄膜光学器件的表面质量,提出了一种聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光方法,对其抛光原理和抛光实验进行了研究。利用光刻胶流体的低表面张力及流动特性,通过在聚酰亚胺薄膜表面涂覆光刻胶对其表面缺陷进行填补;结合聚酰亚胺与光刻胶的反应离子高各向异性等比刻蚀工艺,将光刻胶光滑平整表面高保真刻蚀转移至聚酰亚胺表面,从而实现聚酰亚胺薄膜的反应离子刻蚀抛光。实验结果表明:PV、RMS分别为1.347μm和340nm的粗糙表面,通过二次抛光其粗糙度可降低至75nm和13nm;PV、RMS分别为61nm和8nm的表面,其粗糙度可降低至9nm和1nm。该抛光方法能有效提高聚酰亚胺薄膜的表面光洁度,可为以聚酰亚胺薄膜为代表的高分子柔性光学器件的精密加工提供新的工艺思路。     

结合降维与LBP特征的癌细胞识别研究

活检过程中,有资质的医生需要根据细胞形态结构对数千活检玻片分析判读,耗时长、误诊率高。针对乳腺癌细胞,采用LBP(Local Binary Patterns)描述乳腺癌细胞特征,并且利用MDS(Multidimensional Scaling),LLE(Locally Linear Embedding)等矩阵降维,以BP神经网络算法实现癌细胞辅助判读。实验结果表明,采用LBP-LLE-BP结合的方法,数据规模降维至5×252时,准确率高达89.61%,可为医生诊断提供重要参考。