傅里叶变换条纹相位分析法测量非球面镜

本文将傅里叶变换(FFT)条纹位相测量方法用于非球面镜的检测。叙述了波面位相偏差测量原理。提出用最小二乘拟合波象差代替计算全息图(CGH)补偿非球面波象差,并分析了测量误差。     

磁透镜与偏转器的复合系统的电子光学性质和象差理论

本文研究了旋转对称磁透镜和磁偏转器的复合系统,给出了场和轨迹的普遍表达式。利用向量形式来描写电子轨迹,讨论了高斯光学性质。运用变分原理(费马原理)计算了三级象差,得出了复合系统普遍的象差公式。它们以矩阵的形式表出,形式简洁,便于进行数值计算。本文的结果具有较大的普遍性,概括了文献上关于偏转象差的已有结果,并对复合系统作了较完整的论述和严格的计算,因而可以广泛地研究各种电子束管和电子光学仪器的偏转象差。     

Calculation of Aberrations Introduced by a Crystal Components

建立了折射光线轨迹的软件包和提出了波象差的计算方法．利用这个软件包，分析了双焦透镜的各类象差和象差与入射角的关系．这个软件包的特点是各种物理量的计算十分清晰，它为改进晶体元件的设计提供了理论依据．     

荷电粒子光柱成象系统中空间电荷象差之解析计算

本文首先讨论粒子光学柱成象系统中空间电荷象差的概念,然后提出用梯形束元作为同时计算空间电荷象差、几何象差、色差和衍射象差的统一模型;最后,在此模型基础上推导并提出了所有计算成象系统中空间电荷象差的解析表达式.     

朗契检验相位探测和波面恢复

本文将传统的朗契检验的物理原理和同相位探测技术结合起来,解决了用其它干涉测量方法所难以解决的大量值波差或非球面波面的检测,并提供了一个简单而有效的检测方法。在该方法中,横向移动朗契光栅,使得朗契图的辐射光通量随时间作周期性变化,运用同相位探测技术来求取朗契图所表示的波象差的两个斜率面,利用Zernike多项式拟合算法由这两个斜率面复原出波象差,并结合实验装置实测了大象差系统的波象差。     

梯度透镜折射率分布高次项系数的数值计算

本文从光线方程出发,给出了一系列利用径向梯度透镜球象差进行数值计算求解折射率分布高次项系数的公式及测量计算结果。     

利用空间光线追迹的中间量计算象差分布的矢量代数方法

本文提出利用光线光路计算过程所得的中间量,推导出象差分布因子Δz,直接计算各个折射面的象差分布值,把空间光线追迹程序和象差分布程序合并为一,即简化程序,缩短计算时间,又不损计算精度。     

阴极透镜象差的变分理论

本文运用变分原理研究了电磁复合聚焦阴极透镜的象差理论,导出了在任意象平面中象差系数的普遍公式。它们可以用Glaser导出的象差系数的线性组合来表示。这就表明了宽束与细束电子光学系统的象差都可以用统一的变分方法处理,并建立了两者之间的联系,本文采用矢量形式描写阴极透镜的近轴轨迹,并采用矩阵形式描写象差。本文所得的象差系数较之文献上已有结果形式更为简洁且适用于计算机计算。本文考虑了阴极面上磁场和横向电场不为零的情况,因而所得结果较为普遍。 关键词：     

在球形梯度折射率条件下的光学设计

本文叙述球形梯度折射率透镜的象差。介绍从球形坐标到直角坐标的变换。有了这些变换,就能在直角坐标中进行折射率多项式的计算以及对随后的象差系数和光线追迹数据进行分析。本文展示靠简单变换梯度曲率改变梯度象差符号的能力。     

20keV钛离子注入植物种子深度浓度分布的模拟计算

通过创建植物种子靶材料模型和修正的LSS（纵向静态稳定性）理论，使用Monte Carlo方法，提出了一种离子注入植物种子近似计算方法，使用该方法计算了20keV钛离子分别注入花生种子和彩棉种子的深度浓度分布。同时将该计算结果，TRIM程序计算结果，高斯拟合结果分别与实验测量结果进行了比较，本工作获得的计算结果更加接近实验值，并分析讨论了计算和实验结果差异的一些原因。     

变形镜像差拟合能力的有限元仿真

为了研究变形镜对于Zernike多项式像差模式的拟合能力, 利用有限元仿真方法, 建立了两种不同单元排布方式的变形镜有限元模型. 通过给促动器施加理论位移, 进行了仿真分析. 结果指出了不同的促动器排布方式与像差拟合能力之间的关系, 同时表明57点促动器密布的排列方式已经能校正像差到λ/20甚至更小, 验证了促动器对变形镜“印透效应”等的影响.     

Aberration analysis of electron mirrors by a differential algebraic method

A differential algebraic (DA) method has been developed for the aberration analysis of electron mirrors. Since large ray slopes occur near the turning points in mirrors, the axial position is no longer suitable as the independent variable and the electron trajectory equation used in conventional lens theory is no longer feasible. A DA solution of the electron motion equation, wherein a single DA ray trace is performed on a non-standard extension of real number space called _nD_v, enables the aberrations of a mirror system to be obtained, in principle up to arbitrary order n, and with very high accuracy, due to the remarkable algebraic properties of _nD_v. With the DA method, the enormous effort to derive explicit formulae for the aberration coefficients of electron mirrors is avoided. A software package MIRROR_DA has been developed for the aberration analysis of electron mirrors, based on the DA method. Two examples of electron mirrors are presented. For the first example, for which the electrostatic and magnetic fields are represented by analytical models, the results computed with MIRROR_DA were shown to be in good agreement with those extracted by direct ray tracing, with relative deviations of less than 0.065% for all the primary aberration coefficients. The second example consists of a real magnetic lens and electrostatic mirror, with numerically computed fields, and from the results of MIRROR_DA, the spherical aberration coefficient C_s3 is almost cancelled out because of the correction effect of the mirror. The MIRROR_DA software is a novel, effective and precise tool for the aberration analysis of electron mirrors, capable of handling realistic and complicated systems of electron lenses and electron mirrors.     

基于近红外光谱的人眼像差校正系统中变形镜性能对比研究

对比分析了基于近红外光谱的人眼像差校正系统中两种微机械薄膜变形镜(OKO37单元和BMC140单元)的结构特征和空间特性,着重对变形镜的影响函数进行了主成分研究,建立了变形镜电压控制模型,并通过调整参数d确定变形镜最优控制模式。最后对Zernike单位模式波前像差和Thibos模式人眼波前像差进行拟合仿真实验,结果表明BMC140单元变形镜对Zernike各阶模式的拟合能力均为OKO37单元变形镜的2倍以上。对RMS均值为0.683λ(λ=0.785 μm)的Thibos模式人眼像差,BMC变形镜校正后残余像差RMS值为0.063λ,达到了光学系统的衍射极限(λ/14)。而OKO变形镜由于受相邻电极交连值大、电极分布密度小等因素的影响,其校正能力不及BMC变形镜,残余像差RMS值为0.168λ。本方法也可用于其他种类变形镜的性能评估。     

长条形镜面面形拟合技术研究

为了解决长条形镜面面形拟合中各项不正交,无法在调整中利用像差指导计算机辅助装调的问题,本文建立了一套合理的拟合模型。该模型以矩阵求解正交化Zernike多项式系数为基础,将离散的数据点作为定义域,对已选取的Zernike项进行定义域内正交化计算,并以获得的各正交项为基底,实现对长条形镜面及其他异形光学镜面的正交化多项式拟合求解。进而确定在干涉检测中加工误差与装调误差的分离,为光学镜面的最终面形收敛提供保障。根据本文实验结果,对一口径600 mm×260 mm,PV与RMS值分别为5. 889λ及1. 002λ的长条形光学镜面进行拟合,利用Metropro去像散后,面形未得到收敛,PV与RMS值分别变为7. 448λ及1. 725λ。而采用本文算法处理后,其PV与RMS值分别收敛为4. 666λ及0. 679λ,验证了本文方法对于长条形镜面拟合的正确性。     

Ronchi线条法检验大非球面镜的理论计算

由光线追迹和三级像差理论计算大抛物面的Ｒｏｎｃｈｉ弯线条。分析这两种理论计算方法的结果和偏差，其偏差值随镜子的口径增大而增加，用所计算的结果制作的Ｒｏｎｃｈｉ弯线条检验可移动式平行光管的φ７００ｍｍ口径的抛物面主镜。给出检验结果。     

泽尼克多项式曲面投影显示系统

采用调制传递函数和波前像差分析方法,设计了基于三片泽尼克多项式曲面反射镜的反射投影成像系统.其中第一片反射镜表面为凹面,用于减小第二片反射镜的尺寸和获得高对比度,而另外两片反射镜表面为凸面,用于校正主要的像差和获得更短的投影距离.利用ZEMAX软件分析了所设计的基于泽尼克多项式曲面反射镜成像系统的光学性能.结果表明,设...     

非均匀激光辐照下硅镜热变形对光束传输特性的影响

 使用有限元法计算了硅镜在DF化学激光器非稳腔输出的中空非均匀激光辐照下镜面温升和反射面面形随时间变化的特性,使用65阶Zernike多项式对镜面面形进行了曲面拟合,使用光线追迹的方法计算了平行光束经不同数量硅镜反射后的光束波前分布PV值、Strehl比和Zernike像差系数随时间变化的特性。计算结果表明：在典型的DF激光器输出的中空方形光束辐照下,硅反射镜的热变形将使反射光束产生波前畸变,波前畸变中,y方向像散项占据主要地位,其次是离焦项;随着激光系统中反射镜面数量的增加,高阶像差系数将逐渐增大,且波前PV值与反射次数成线性关系。     

Low-cost segmented mirrors for aberration correction in small aperture systems

Two low-cost 3×3 and 4×4 segmented mirrors built for near-real time adaptive optics are described. The construction and performance characteristics of the mirrors are discussed and it is shown that they have the potential to provide very good correction of atmospheric aberration despite their low number of segments. Their use in an adaptive optics system is described.     

利用调整技术补偿离轴抛物面反射镜面形误差

为了提高光学系统的成像质量,对离轴抛物面反射镜的面形准确度要求越来越高,这大大增加了反射镜的加工难度.本文基于波像差理论,分析了在离轴抛物面反射镜中调整量引入的波像差,提出通过适当调整离轴抛物面反射镜的位置补偿反射镜的面形误差,可以降低离轴反射镜的加工难度、缩短其加工周期、减少加工成本.并借助于ZEMAX软件对一块面形准确度低于λ/40 RMS (λ=632.8 nm)离轴抛物面反射镜进行仿真实验,根据理论计算的调整量调整反射镜的位置,得到了补偿后的离轴抛物面反射镜的面形误差小于λ/60 RMS,仿真结果表明在离轴抛物面反射镜中引入适当的调整量可以有效地补偿反射镜的面形误差.     

远焦双反射镜系统

本系统采用任意孔径的反射镜均无球差。一个反射镜是球面,则另一个反射镜是非球面,该非球面等距离于焦距等于两反射镜之间空气间隔的虚抛物面。所以,可以用检测抛物面反射镜的方法来检验该非球面的表面形状。本文所考虑的系统和著名的Mersen系统相比,在加工工艺上还有一些显著的优点。