全息光学透镜成象及全息光栅频谱分析在4f光学系统中的处理

一、前言全息光学透镜具有常规光学元件所没有的优点,它体小、质轻、形状可变。但是由于制作它的全息记录材料衍射率低(银板30％,铬板80％),所以,其成象质量在一般应用中不如常规光学透镜清晰。我们曾多次将其作为物镜,在同一波长和白光下对物体照相,其分辨率都比常规光学透镜成象差。所以,我们将其置于4f光学系统中进行信息处理。     

全息透镜光学特性与数值解析

全息透镜是一种新型光学成象元件,成象原理与制造工艺部与普通透镜不同,它有许多独特的性质.全息透镜可以单独使用,也可以与普通透镜混合使用,构成光学系统。本姓要阐述全息透镜在理想情况下的物象关系、成象原理、基点位置、焦距及放大率等光学特性;推导一组实用的计算公式,并附有计算举例。     

全息透镜的特性及其应用

自六十年代激光和全息术发展起来以后,用一个点源的全息图就可以制成全息透镜。由于它的成象原理和制造工艺与普通透镜不同,所以它是一种新型的成象元件。了解全息透镜的成象特性,已是光学设计工作者面临的一个新问题。本文首先结合普通透镜的成象特性,采用光线分析的方法介绍全息透镜的成象原理,物象关系,导出同轴和离轴全息透镜的初级象差公式,透镜的光栅方程。提出了K-矢量闭合和等效透镜的概念,使光学设计工作者无须了解过多的全息学方面的知识,就可以从事这方面的工作。     

全息透镜的原理及应用

一、全息光学元件发展简史 光学仪器大部分是依据光的反射和折射成象的。把不同的透镜、棱镜和反射镜有机组合,使彼此的象差相互补偿,就构成各种各样的光学仪器。它们基本上能够满足现代科学技术的要求。但是,光除了具有反射和折射性质外还有衍射性质。最早利用光的衍射性质做成的光学元件有菲涅耳波带片,其作用与一块普通的透镜相当,由于它的衍射效率很低,未能实际应用。但激光和全息术的发展,赋予具有较高衍射效率的全息光学元件以新的生命力。全息光学元件与普通透镜一样,能起成象作用。使用这类产品,不仅可获得三维再现图象,还可作为艺术品供人欣赏,更重要的是在某些光学特性方面有着普通光学仪器无法媲美的优越性。例如:美国鹰式战斗机和大黄蜂号强击机上的光学瞄准器,于1980年更新为全息光学系统的平视显示器,这种显示器使战斗机的战术技术性能有了明显的提高。1982年英国、意大利和西德联合研制的旋风战斗机上的瞄准设备,使驾驶员很容易看准敌机和击中目标。英国研制出的另一个全息产品是头盔夜视仪,利用这种仪器在微弱的星光下能够看清一公里远     

光学透镜边缘杂散光的消除

<正> 一、光学透镜边缘杂散光在现代精密光学仪器制造工业中,要想进一步提高各种光学仪器的成象质量,就必须考虑光学系统的杂散光。然而,光学透镜边缘毛面所产生的杂散光是一个很特殊的问题。国内对此常常不够重视,国外则十分注意这一问题。大家知道,一台光学仪器在成象的光学系统中,形成物体的实象时除了成象光线外,还有非成象光线在象面上扩散,这些非成象光线(即杂散光)非常有害。其中很大一部分来自光学透镜边缘毛面,因为光学透镜边缘毛面是用磨料经机械加工形成的一个粗糙表面,当不同波长的光线经过光学仪器的透镜系统时,就会在光学透镜组的毛面发生反射、散射,形成所谓二次和高次杂散光,透镜数目越多,杂散光量也越大,致使象质变坏。如果散杂光严重到足够程度的话,将使光学仪器的鉴别率降低,以致不能有效观察,从而降低了仪器使用效能。有时在实际检验和测量透镜质量时也会     

大孔径细纹菲涅尔透镜的计算

一、前言随着科学技术的飞跃发展,一些科技成果不断地被应用在生产和科学实验上。作为物理学的一门分支——光学也在不断发展和创新。其中菲涅尔透镜作为一种特殊的光学元件正越来越广泛地被利用,特别是阶宽0.5mm以下的细纹菲涅尔透镜的应用,更是前景可观。七十年代初,某厂设计和试制了宽幅透反两用投影仪,设计和制造了一个菲涅尔透镜。这种菲涅尔透镜由于间距宽而在干扰面上的挡光大,即在成象面上的暗环就较大,严重地影响象面的均匀性。     

《应用光学》一九八七年总目录

幼挑开发光产品发展光产业论光电对抗在作战中的地位及其对策炮兵战场目标侦察、观瞄与作战指挥系统的发展2乡5,6,光学设计光学测距机测距误差评定工程激光机外光路的一种设计方法曲面全息光学元件成象特性初步分析利用振幅和位相的线性近似计算光学衍射积分在球形梯度折射率条件下的光学设计透镜自动设计中的加速收敛变焦透镜系统非均匀媒质透镜中的高斯光学-用位相共扼修正波前畸变的理论轮胎镜细光束弧矢焦点的计算公式光学系统球面偏心对成象位置的影响关于格列高利型双球面反射镜系统光栅的几何不变性衍射受限光学系统有限大小目标多谱…     

两组垂直的玻璃丝网格板的制作工艺

<正> 网格板是各种网格高速摄影机中的主要元件之一。它是由许多微型透镜规则排列而成的。它在相机中的作用是把一幅象分解成许多象素(象点)投影在底片上,用扫描的办法把象点拉成象线。可以用来研究被摄物体的变化过程。网格板的种类很多。如狭缝线型网格板、     

大口径光学元件重力变形补偿的设计分析

根据弹性板壳理论,建立了大口径光学元件的几种理论模型。提出了一种补偿大口径光学元件重力变形的方法,该方法通过在透镜镜框边缘施加作用力,使透镜产生与重力变形反向的挠性变形,抵消重力变形的影响。建立了带镜框的大口径透镜的分析模型,证明了通过优化施加力的大小和支撑点位置使透镜产生挠性变形的方法能有效消除重力变形的影响。     

二维光学神经网络自由空间互连结构设计

本文分析了以透镜阵列元件建立空间互连通道的光学神经网络中神经元数的理论极限.为了提高网络中的神经元数,我们提出了一种并行结构设计,该结构克服了小透镜成象中的离轴象散的影响,提高了系统的光能利用效率,同时降低了系统中的对位精度误差,提高了互连运算精度.     

大口径光学元件重力变形补偿的设计分析

根据弹性板壳理论,建立了大口径光学元件的几种理论模型.提出了一种补偿大口径光学元件重力变形的方法,该方法通过在透镜镜框边缘施加作用力,使透镜产生与重力变形反向的挠性变形,抵消重力变形的影响.建立了带镜框的大口径透镜的分析模型,证明了通过优化施加力的大小和支撑点位置使透镜产生挠性变形的方法能有效消除重力变形的影响.     

无光焦度3贴合薄透镜组初始结构参数求解方法探讨

3透镜无光焦度校正板由3个单透镜组成,可以用来校正光学系统中其他光学元件引入的像差.本文运用三级像差理论分析了3透镜无光焦度校正板的像差特性,给出了一种求解3透镜无光焦度校正板参数的计算方法,得出了相应的计算公式,并通过具体的计算实例验证了这些公式的正确性.     

用精细结构分析光学成象质量

在研究光学象质评价时,需要一个标准,OTF值可作为光学成象的评价标准.所以长期以来,许多人以扩展函数为中心而集中研究OTF。扩展函数的提出是以物理光学衍射理论为基础的,点物经过被谢光学透镜或光学系统后在象面上总有扩展,称其为点扩展函数。加工中出现的误差以及光学材料内在存有的质量缺陷使得扩展函数的形状变得更为复杂。本文的重点是研究扩展函数与成象失真度之间的关系及离散值的应用。     

电光型衍射元件在光学成像系统中的应用

本文介绍一种以液晶空间光调制器作为调制位相信息的衍射元件,获得可变焦长的菲涅耳透镜,以及该元件在光学成像系统中的应用。     

衍射光学元件热稳定性的分析

本文对折射元件和衍射元件的温度特性进行了分析,建立了透镜焦距和衍射效率随环境温度的变化关系,通过施密特红外望远镜系统的设计,比较了折射非球面与衍射光学校正板的温度特性对系统光学传递函数的影响,结果表明衍射光学元件具有较好的热稳定性.     

全息透镜的发展

<正> 由于全息术的发展和利用,出现了一种新型的成象元件,两个相干点源记录的全息图制成全息透镜。它的成象原理和制造工艺与普通透镜都不同。目前,国外在全息透镜的设计和制造方面进展较快,已经把全息透镜用于第三代夜视仪、     

基于叠层衍射成像的二元光学元件检测研究

本文提出了一种基于叠层衍射成像(ptychography)的二元光学元件的检测方法,该方法可实现对二元光学元件表面微观轮廓的检测以及特征尺寸的标定.相比于传统的二元光学元件检测方法,其使用无透镜成像技术,简化了系统结构并可适用于特殊环境下的检测.该方法可直接通过采集多幅衍射图,利用叠层衍射成像迭代算法可精确地复原大尺寸待测元件的表面微观轮廓,提高大尺寸器件的检测效率.本文模拟仿真了台阶高度与噪声大小对纯相位台阶板复原结果的影响,并在光学实验中选取计算全息板为样品,复原样品的表面微观轮廓信息以及得到台阶高度.以白光干涉仪检测结果为标准,该方法在精度要求不太高的前提下,可获得令人满意的成像质量.     

用全息干涉及浮雕技术研制网格板的方法探讨

网格板是网格摄影中起象分解作用的关键器件,它对网格高速摄影机的各项性能指标均有影响,因此,探索网格板制作的工艺、方法及发展成象质量优良的网格板,对推广网格摄影技术的应用具有重要意义。     

自聚焦透镜成象矩阵公式的近似性

本文从光线方程出发,对自聚焦透镜成象矩阵公式做了详细推导,由推导过程即可看出该公式的近似性及其应用范围,纠正了一些文献上认为该公式可应用于非高斯光学成象的看法。     

算符光学中的表象变换及关联方程的普适解法

本文由光学变量算符的线性变换将文献[3]建立的光学矩阵与光学算符的关联方程加以推广,得到光学广义关联方程;又引入本征光学变量算符使其简化成约化光学广义关联方程;从而获得由关联方程求光学点扩散算符的“模拟单透镜成象光路”的普适解法。 关键词：