可变焦叶绿体光学微透镜

光学微透镜在光学成像、信号探测、生物传感等方面有重要的应用。针对现有固体微透镜难以变焦和生物不兼容的问题，提出将细胞内的叶绿体作为天然的微透镜，并研究了叶绿体微透镜的聚焦特性及其在光学成像和信号探测中的应用。研究结果表明，叶绿体微透镜对不同波长的入射光能产生聚焦效应。借助光镊产生的光力可实现叶绿体形状的可控变化，进而可实现对叶绿体微透镜焦距的调节，调节范围为15～45μm。由于叶绿体微透镜具有光束聚焦特性，故其能够应用到亚波长结构的成像和荧光信号的增强中。在实验中，叶绿体微透镜实现了对线宽为200 nm的光栅结构和细胞内部肌动蛋白丝的光学成像，以及对量子点荧光信号的探测和增强。     

凹折射微透镜阵列的离子束刻蚀制作

利用光刻热熔成形工艺及离子束刻蚀制作 12 8× 12 8元凹微透镜阵列。所制硅及石英凹微透镜的典型基本图形分别为凹球冠形、凹柱形和矩顶凹面形。分析了在光致抗蚀剂柱凹微透镜图形制作过程中的膜系匹配特性 ,与制作该种微透镜有关的光掩模版的主要结构参数 ,以及光致抗蚀剂掩模工艺参数的控制依据等。探讨了在凹微透镜器件制作基础上利用成膜工艺开展平面折射微透镜器件制作的问题。采用扫描电子显微镜 (SEM)和表面轮廓仪测试了所制石英凹微透镜阵列的表面微结构形貌。给出了所制石英凹微透镜阵列远场光学特性的测试结果。     

红外微透镜阵列及其与MCT红外焦平面的集成

针对中短波碲镉汞（MCT）红外焦平面探测器的使用要求,设计了用于混合集成和单片集成且尺寸大小与探测器像元结构匹配的方形底折射微透镜阵列。采用热熔成形和（反应）离子柬刻蚀转移技术制作了多种红外材料微透镜,如Si、Ge、GaAs、蓝宝石以及红外玻璃（IRG-103和IRG-104）微透镜。针对混合集成和单片集成的不同要求,选用多种光刻胶如AZ6112和AZ6130等不同厚度的胶以及SUN-120P低熔点正型光刻胶,进行热熔和刻蚀实验,遴选分别适用于混合和单片集成的光刻胶。优化光刻胶和衬底材料的刻蚀速率比,得到高填充因子和合适光学参数的微透镜阵列。探究了SUN-120P低熔点正型光刻胶的特性和通过离子柬刻蚀转移视线实现零间距透镜的工艺。最后介绍了与MCT红外焦平面阵列器件的集成方式和工艺进展。     

折射型微透镜列阵的光刻热熔法研究

研究了制作折射型微透镜列阵的一种新方法光刻胶热熔成形法，获得了２０×２０的折射型微透镜列阵，单元微透镜相对口径为Ｆ／２，单元透镜直径为９０μｍ，中心间隔１００μｍ，透镜的波像差小于１．３波长。本文详细阐述了光刻热熔法的基本原理及微透镜设计方法，并讨论了工艺参数对微透镜列阵质量的影响。     

用于近场集成光学头微透镜器件的灰度掩模技术

讨论了制作适用于近场集成光学头中的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜的灰度掩模技术。定性地给出了与几种典型的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜对应的灰度掩模版的设计实例 ,以及将它应用于光刻操作的情况 ,为采用灰度掩模技术制作适用于近场集成光学头中的微透镜器件奠定了基础。灰度掩模技术在微透镜器件的制作方面具有重要的应用前景 ,有助于简化制备工艺 ,降低制作成本 ,优化微透镜阵列的结构参数。     

折射微透镜阵列的非成象光学特性研究

本文针对微透镜阵列与红外焦平面阵列集成的应用,对折射性微透镜阵列的非成象光学特性进行了研究和总结.采用系统性能评价因子来衡量微透镜的聚能效率,分析了系统参数对会聚效率的影响,并用标量衍射方法对几何光学分析结果进行了校验,为红外焦平面阵列微镜集成的设计和制作提供了理论依据.     

两种离子交换型变折射率微透镜

分别求得制作自聚焦平面微透镜的开孔式和掩盘式离子交换的相应扩散方程的解,导出掩盘式微透镜的最佳折射率分布,给出微透镜的成像矩阵,制得掩盘式平面微透镜阵列并给出其成像照片及基本参数.     

聚光模组二次光学元件优化设计与研究EI北大核心CSCD

聚光光伏模组中,二次光学元件对增加太阳能电池接收到的入射光能量,提高聚焦光斑均匀性和增大菲涅耳透镜接收角具有重要作用。设计了一种用于聚光光伏模组的全反射式二次光学元件,用Solidworks软件建立了三维模型,结合实际工程应用,借助Zemax软件光学模拟仿真手段,对二次光学元件的倾角和高度等重要参数进行了优化。并制作了不同参数的二次光学元件,配合菲涅耳透镜、太阳能电池,搭建了实物聚光发电单元,在太阳模拟器下进行I-V性能测试,结果表明当二次光学元件高度为6 mm,上圆直径为7 mm时,太阳能电池的输出功率达到最大值720 m W,与不加二次光学元件相比,输出功率提高了16%。说明该二次光学元件对提高聚光模组效率作用显著。     

大数值孔径自聚焦平面微透镜列阵研究

采用离子交换工艺,在PS—1玻璃基片上制作自聚焦平面微透镜列阵,由于窗口区凸起,数值孔径高达0.58。本文还对窗口凸起的透镜特性和窗口直径对折射率分布的影响进行了理论分析,得到了有益结果。最后对样品的光学特性进行了讨论。     

非球面液滴微透镜固化控制和焦斑测量研究

利用电场改变液滴透镜的面形得到非球面,并实时检测其面形和焦斑图像,在适当的时候用紫外光固化液滴制作具有良好光学性能的非球面微透镜.比较了非球面液滴微透镜在固化前后面形、焦斑的变化和对透镜性能的影响,讨论了液滴透镜在固化过程中变形的机理和相应的解决方法.用分辨率50 nm的光斑探针扫描仪精确测量了固化后的非球面微透镜的聚焦光斑,测得了光斑轴向分布曲线和均方根直径3.384μm的聚焦光斑,经图像处理计算了透镜的点扩散函数和光学传递函数,评价了所制作的非球面微透镜的聚光和成像能力,并给出了透镜的实际成像图像,对于完善高品质非球面微透镜及其阵列的制作工艺具有重要意义.     

球面玻璃铣磨加工的面形误差分析

本文根据空间啮合理论,求解出计算面形误差的方程。应用此方程,不仅能定量的算出面形误差、确定面形误差最大值的位置,而且还能控制面形误差的大小和位置。     

光学微腔用磷酸盐玻璃基体的研究

量子点光学微腔器件在低阈值激光器和单光子光源等量子信息处理技术领域有重要的应用前景。为了有效地实现受激辐射,光学微腔需要在高介电常量的玻璃微球中嵌入高浓度的量子点。为此使用玻璃技术开展了在磷酸盐玻璃中生长高浓度Ⅱ-Ⅵ族量子点的研究,探索了ZnO-P2O5、CdO—P2O5和CdS—P2O5二元磷酸盐玻璃的形成能力、红外通过率、结晶行为和微腔成彤能力。在这些玻璃基体中,ZnO的最大溶解度为0．6,CdO和CdS的溶解度为0．4;基体表现出和商用截止型过滤片玻璃相似的光吸收特性,并与玻璃的种类和成分含量无关;基体晶化后可以析出α-Zn2P3O7或CdS等品相,其中CdS相均匀分布在试样中;磨细的玻璃基体可以成型为球表面完整和椭网度小的微腔。试验结果表明,ZnO-P2O5和CdS-P2O5等二元磷酸盐玻璃可以成型为光学微腔并可以有效地生长出高浓度的Ⅱ-Ⅵ族量子点。     

光纤倒像器的透过率

本文论述光纤倒像器中扭转光学纤维和尺寸及其特别的传光性能。用定性和定量的方法,分析影响光纤倒像器透过率的若干因素,给出透过率随径向位置和孔径角的变化关系。提出在制造、应用和测试这种光学元件时应该注意的有关问题。     

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。     

Package and installation of embeddable fiber optic sensors

The issues related with design of pre-embedded white light interferometric fiber optic steel, epoxy and concrete bar sensors for use in concrete structures in construction are discussed in this paper. The shapes are designed as spindle for steel and epoxy bar sensors and the simple cylinder or rectangular shape has been used in the cement-based concrete bar sensor. The manufacture procedures of the pre-embedded fiber optic sensors are described in detail. Finally, the issues on the installation of the fiber optic pre-embedded bar sensor into host structures are also considered.     

Use of acousto-optic grating as a sensor for determining the adulteration in liquids being used in daily life

An optical sensor has been developed for finding the proportional composition of two liquids in a mixture. The variation of the refractive index of a liquid produces light diffraction phenomenon. A liquid mixture is filled in a rectangular glass cell, which is placed orthogonically to the incident collimated beams of light. This cell consists of a piezoelectric crystal vibrator for generating ultrasonic waves. The collimated light while passing through this cell gets diffracted. The diffracted dots are collected by a converging lens and displayed in the back focal plane of the lens. The location of the diffracted dots decide the composition of mixture constituents namely fuel oils, edible oils, wine, water, etc. Thus, the adulteration of various liquids can be determined by having the knowledge of the position of diffraction dots.     

Interaction of a two-level atom with squeezed light

We consider a degenerate parametric oscillator whose cavity contains a two-level atom. Applying the Heisenberg and quantum Langevin equations, we calculate in the bad-cavity limit the mean photon number, the quadrature variance, and the power spectrum for the cavity mode in general and for the signal light and fluorescent light in particular. We also obtain the normalized second-order correlation function for the fluorescent light. We find that the presence of the two-level atom leads to a decrease in the degree of squeezing of the signal light. It so turns out that the fluorescent light is in a squeezed state and the power spectrum consists of a single peak only.     

水溶性苝系衍生物荧光探针识别金属离子的光物理机制计算研究

随着人们对荧光化合物电子光谱和光物理行为的深入研究,在利用荧光分子作为探针,检测各种不同体系的状态及其变化等方面都有了巨大的进展。其中,N,N′-二天冬氨酸铵盐-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(PTCDA)是一种水体环境中选择性好灵敏度高的典型荧光分子探针。本文用密度泛函理论对PTCDA的光物理机制进行研究。计算了PTCDA分子在理想状态下的最优构型,电荷布居和激发光谱。根据计算结果,拟合此苝系衍生物激发态与Cu2+结合前后的吸收光谱,与Cu2+结合前后,吸收光谱峰形相似,加铜后整体吸收峰位发生了红移,有猝灭变色现象。通过与实验值的对比,计算所得分子构型合理有效,激发光谱谱峰位置切合实际。分析得出：PTCDA分子对二价铜离子有较好荧光探测活性,其光信号响应机制属于分子内电荷转移(ICT)机制。当分子接收二价铜离子时,吸收光谱谱峰位置红移,分子内电荷转移方向和强度均发生变化,既有猝灭信号,也有光的颜色变化信号,是一种具有猝灭与变色双信号的荧光探针材料,具有很大的开发潜力。所做工作只是用量子化学计算方法在分子荧光探针领域进行光物理响应机制分析的初步探索,可以为该领域提供系统而有价值的理论参考。     

液体封装LED汽车远光灯光学设计

使用一种导热性能好、粘度小、电绝缘性强、无腐蚀性的透明液体封装LED,研究其封装后的光学特性,以获得一种光效高、散热好、体积小的新型汽车光源.按照汽车用LED前照灯GB 25991-2010配光要求,选用1 300 Lm的大功率白光LED光源,采用椭球面玻璃作为灯具基本外壳.用光学设计软件TracePro进行设计,通过调节光源在灯具内的位置,修改玻璃外壳形状,设计出了一款自投射式LED汽车远光灯.设计结果表明:以目前大功率白光LED光源技术,椭球面玻璃外壳直径在40~50 mm范围内的远光灯完全能满足国标要求,光能收集效率在86.5%以上.最后对制作灯具进行测试,照度值分布与仿真结果基本吻合.     

液体封装LED汽车远光灯光学设计

使用一种导热性能好、粘度小、电绝缘性强、无腐蚀性的透明液体封装LED,研究其封装后的光学特性,以获得一种光效高、散热好、体积小的新型汽车光源.按照汽车用LED前照灯GB25991-2010配光要求,选用1 300 Lm的大功率白光LED光源,采用椭球面玻璃作为灯具基本外壳.用光学设计软件TracePro进行设计,通过调节光源在灯具内的位置,修改玻璃外壳形状,设计出了一款自投射式LED汽车远光灯.设计结果表明:以目前大功率白光LED光源技术,椭球面玻璃外壳直径在40～50 mm范围内的远光灯完全能满足国标要求,光能收集效率在86.5％以上.最后对制作灯具进行测试,照度值分布与仿真结果基本吻合.