用于X射线激光实验研究的列阵柱面透镜线聚焦系统

用平行排列的柱面透镜列阵与非球面会聚透镜组成一个新颖的激光线聚焦系统,它能获得光强分布非常均匀的、能应用于X射线激光实验研究的高功率激光焦线。实验证明该聚焦系统有良好的特性。     

可变焦列阵柱面透镜均匀线聚焦系统

用两个列阵柱面透镜与非球面透镜组成变焦线聚焦系统，能将入射激光束会聚成辐照均匀、长度连续可调的焦线，它可用于Ｘ光激光实验研究．文中详细分析了焦线上光场分布的情况，给出了物理光学分析的结果，并与巳有技术作了比较．     

可变焦列阵柱面透镜均匀聚焦系统

用两个列阵柱面透镜与非球面透镜组成变焦线聚焦系统，能将入射激光束会聚成辐照均匀、长度连续可调的焦线，它可用于Ｘ光激光实验实验研究，文中详细分析了焦线上光场分布的情况，给出了物理光学分析的结果，并与已有技术作了比较。     

全光纤频域光学相干层析成像系统优化研究

针对频域光学相干层析(SD-OCT)系统特有硬件(线阵CCD及分光光栅)参数对成像质量造成的影响,展开了对基于光纤的频域OCT系统中硬件参量的模拟和优化工作,分析了分光计中CCD线列阵像素数及数字化深度、CCD安装偏差等因素对OCT成像质量的影响,并对光谱像素图定位进行了修正.研究表明:纵向分辨率不受CCD线列阵像素数的影响,CCD线列阵像素数的增多将线性地增大最大测量深度;CCD数字化深度小于6 bit将直接导致系统纵向分辨率的锐减;线阵CCD偏离聚焦透镜焦面将导致点扩展函数的强度减弱、系统分辨率降低;在较小角度内转动CCD,将使纵向分辨率得到提高;采用氖灯光谱进行像素图定位校正之后,可以相应地提高系统分辨率.部分模拟结论得到实验验证.采用此模拟优化结果,可根据OCT成像的具体要求对系统硬件参量进行优化选择.     

扰相法抑制柱列阵线聚焦系统中的干涉斑纹

 提出一种新的扰相技术，用于抑制列阵线聚焦系统中的干涉斑纹，可获得时间平滑后的光滑光强分布。文中给出了详细的理论分析和数值计算结果，并论证了工程可行性。     

扰相法抑制柱列阵线聚焦系统的干涉斑纹

提出一种新的扰相技术，用于抑制列阵线聚焦系统的干涉斑纹，可获得时间平滑后的光滑光强分布，文中给出了详细的理论分析和数值计算结果，并论证了工程可行性。     

用楔角偏差改善光楔列阵系统焦线的大尺度不均匀性

在加工光楔列阵线聚焦系统时，人为地使各单元楔角与精确的理论值之间存在一定的偏差，以使单元衍射引起的大尺度不均匀性得到改善，文中进行了理论计算和实验验证，在既能改善均匀性，又能保证一定的焦线能量利用率的情况下，给出了合理的偏差数据，为优化均匀聚焦系统的工程设计提供了必要的依据。     

焦线可调光楔列阵系统的研制

针对原形光楔列阵均匀线聚焦光学系统线长不可调的缺点，研制了可连续改变焦线宽纵比的光楔列阵系统，详细分析了它的工作原理，并作了实验验证，得到二者相一致的结果。     

线扫描虚拟结构调制共聚焦显微成像

共聚焦显微镜的分辨率受光学衍射极限限制。已经证明结构调制在共聚焦显微镜中可以实现超分辨成像,但是由于图像采集速度有限,导致该方法的实际应用具有局限性。为了提高系统的成像速度,本文介绍了一种将线扫描应用到结构调制共焦显微镜的方法。利用柱面透镜产生线照明,余弦数字掩模用于探测端的解扫描线斑图像调制,与虚拟结构探测方法不同之处在于无需后续的移频过程。为了提高各项同性分辨率,采用样本转动的方式实现0°、90°两角度扫描。仿真和实验结果表明,相干传递函数频谱宽度增大,成像分辨率达到传统共聚焦显微镜的1.4倍。与采集单点图像的结构调制共焦显微镜相比,图像采集速度提高了104倍。     

低强度激光泵浦类Ni离子X光激光实验

 在试运行的神光Ⅱ装置上,采用新设计的凸柱面透镜列阵均匀线聚焦系统, 用两束激光焦线叠加和双靶对接等技术,以预主脉冲激光驱动方式,在(5～8)×10¹³W/cm²的较低强度激光泵浦条件下,观测到Ni-like　Dy、Er、Yb的软X光激光输出,测得波长5.02nm类Ni-Yb和波长5.86nm类Ni-Dy的软X光激光的增益系数分别为1.6cm^-1和1.4cm^-1     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制;根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制|根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

Automatic design of a one-to-many optical-interconnects lens system using aspherics

Use of an aspherical surface in the design of a lens system for one-to-many optical-interconnects (OTM-OI), composed of a doublet lens and a gradient-index (GRIN) lens array has been investigated. Applying the procedure of ALSIE (Automatic Lens design by Solving InEqualities), the off-axis lens systems, which feature the optical performance of the OTM-OI lens system, are optimized at 0.1 numerical aperture with a total field of view of 2°. Three aspherical designs with the aspherical surface for different surfaces are presented. The aspherical designs show preferable modulation transfer function (MTF) for high frequency as compared with the spherical design.     

基于近焦点非球面透镜的LED均匀照明设计

依据几何光学和非成像光学理论，提出了一种基于大尺寸近焦点非球面透镜的大功率LED均匀光源设计方法。在该方法中，首先根据选定参数的LED通过几何光学理论初步设计非球面透镜参数，然后在ZEMAX软件中对非球面透镜参数进行基于评价函数的优化，得到焦距76.79 mm、直径为200 mm的非球面透镜。将非球面透镜导入TRACEPRO软件建模并进行光线追迹仿真，根据仿真结果获得最优透镜参数进行加工和下一步实验。实验结果表明:均匀照明系统可以在60 cm处实现发散角±8.53°的均匀照明，光斑均匀性达到95.82%。     

高次非球面眼镜片设计

提出了按照市场要求设计非球面眼镜镜片的方法。通过把相对畸变、光焦度、散光、减薄量作为优化函数和使用简单有效的高次回转对称非球面方程来描述面形,设计出了高次非球面眼镜片,设计出的非球面镜片的边缘减薄量接近0.4mm,相对畸变在0.2%以内,光焦度和散光分布均匀。结果表明,该镜片在满足成像要求的同时也满足了市场要求。     

电场作用下的变焦非球面液滴微透镜

提出了一种制作变焦非球面液滴微透镜并在线检测其光学性能的新方法。在实时进行光学检测的条件下,选择光固化材料,利用电场作用操控液滴透镜的面形实现变焦,在检测到较好的透镜面形和聚焦状态时,采用紫外光固化技术使液滴透镜固化,可制作具有良好光学成像和聚焦性能的非球面微透镜。研制了紫外光固化非球面液滴微透镜制作平台及在线检测系统,实验观察并讨论了液滴透镜面形和聚焦光斑随电场作用的变化规律,成功实现了液滴透镜的变焦,并获得了良好的非球面面形和聚焦光斑,证明了用此方法制作高成像性能的非球面微透镜的可行性。     

200万像素手机摄像镜头的设计

为了适用手机这一特殊领域对微型化和简单化的摄像镜头的需要，在传统球面玻璃镜片基础上结合非球面透镜理论，运用CODE V优化出一个用于可见波段且生产成本低廉的三镜片定焦摄像镜头系统。该镜头总长度小于5mm，并且有着很好的成像效果。为了结构紧凑并且能最大限度地降低生产成本，在结构设计中采用球面的玻璃镜片和非球面的塑料镜片，镜头的适应像素尺寸是2.52μm×2.52μm，相应的尼奎斯特频率是196条/mm，相关的调制传输函数值在尼奎斯特频率的1/2时达到40%，所成像面的球差控制在-0.05mm～0.05mm之内，最大畸变小于0.17%。该镜头可满足手机摄像镜头200万像素的要求。     

用于DVD光学头的刻环型双焦点物镜的设计

首先介绍了DVD读出系统对像差的要求 ,然后针对DVD光学头兼容CD盘片的要求介绍了刻环型双焦点物镜的基本结构和工作原理。详细介绍了适当的球面近轴参数的选取 ,包括使制造偏心灵敏度最小的物镜中心厚度的选取 ,物镜所需校正的像差种类以及如何选择优化变量等内容。最后给出了利用计算机设计的双焦点非球面物镜的设计结果 ,并讨论了刻环宽度选取的方法     

非球面聚焦透镜数控加工技术研究

 国内现有的高功率固体激光装置所使用的非球面聚焦透镜都是用传统方式手工加工而成的，由于手工加工方式的加工精度和进度对人的依赖性很大，势必影响大批量制造时的工程进度。而采用新兴的小磨头数控加工技术则可以避免这些缺点。介绍了首次将小磨头数控加工技术用于非球面聚焦透镜的加工，对其中各项技术，包括典型靶镜参数、机床控制方式、加工运动方式、实验使用参数、检测方式进行了分析，并得到了预期的实验结果。     

无衍射贝塞尔光束非球面透镜设计

提出一种可产生无衍射贝塞尔光束的非球面透镜-贝塞尔透镜,该透镜由球面和非球面组成,呈旋转对称结构。利用光学设计软件ZEMAX通过光线追迹法对贝塞尔透镜进行设计,在设计和优化过程中,将出射光线与光轴的夹角作为边界条件,二次曲线参量和高次项系数作为变量。结果表明:利用标准二次曲线加上第一个高次项就可以得到比较理想的优化结果,设计的非球面贝塞尔透镜可以产生具有贝塞尔光束特性的无衍射光束。