高分辨PAL成像系统的设计研究

基于全景环形透镜的成像技术是全景成像中的一种最具潜力的成像方式,具有高分辨率的长焦距全景环形透镜成像系统光学结构较复杂,结构设计是首要解决的问题.本文根据全景环形透镜成像系统的光路结构及成像特性,详细讨论了全景环形透镜和转像透镜组两部分的设计方法,分别设计了单块全景环形透镜和复杂化全景环形透镜,并对它们的像差特性做了对比,分析了它们之间的光路衔接条件和像差补偿方案.该设计采用小尺寸CCD离轴扫描接收环形像,同时分析了这种扫描机构的可行性.系统要求在300m处需分辨250mm大小的物体,通过计算合理地选择了系统焦距和CCD型号并制定了一套技术指标.最终设计出了焦距8mm,F/#3.2,侧向视场40°~100°的高分辨全景环形透镜成像系统,系统由三胶合结构的全景环形透镜和8片6组的转像透镜组构成,所有表面均为球面.该系统全视场的调制传递函数在80lp/mm处均高于0.5,最大视场像面的相对照度高于0.95,全视场f-θ畸变在±3%以内,该设计很好地满足了使用要求.     

基于Nd∶YVO_4晶体四波段腔面膜的研制

黄光激光器作为一种接近人眼敏感区域的激光器在诸多领域都发挥着重要的作用,而谐振腔又是激光器中重要组成部分.本文以Nd∶YVO4(c-cut)晶体为基底,利用真空镀膜设备研制出四波段腔面膜.通过分析膜系设计过程中膜层电场强度和优化膜系,使膜层中驻波场强得到合理分布,从而在理论上减小膜层损伤的可能性;通过TFCalc软件对测试结果进行工艺反馈分析,经过多次模拟实验,发现在不同控制波长下,采用相同监控方法监测不同的膜厚比例系数,通过调整工具因子解决了光谱曲线漂移的问题,制备出膜层牢固、化学性能稳定、满足四个波段光谱输出的黄光激光器腔面膜.     

视场拼接复眼成像系统结构及装调方法

提出了以高分辨率、小视场的子眼镜头为中心,曲面阵列化排布多个分辨率较低、视场大的边缘阵列子眼镜头的人工仿生复眼的结构形式.基于物方视场空间应该保证无缝拼接并尽量缩小重合区域的原则,分析并得到子眼镜头在X方向和Y方向上视场角与复眼系统总体视场角的数学关系式,推导出了边缘阵列子眼镜头的周期阵列数n的数学模型,确定了子眼镜头在曲面上的阵列排布方式.依据曲面阵列排布形式设计了子眼镜头曲面固定本体,提出了利用自带光源的自准直经纬仪及计算机图像处理技术的装调方法.在实际装配和调整过程中,完成了中心子眼镜头和边缘第一阵列子眼镜头的安装,利用该系统采集图像数据,结果表明:物方视场空间的实际重合区域与理论设计一致.     

离轴全反射施密特系统设计

为满足紫外宽光谱大视场焦平面光学成像系统的设计要求,研究了全反射施密特光学系统.分析了球面反射镜曲率中心波前,推导了透射及反射施密特校正板方程.为避免光线被遮挡,设计了离轴全反射施密特光学系统.在宽光谱(240~950nm)大视场(±5°)离轴全反射施密特系统中,当λ=0.24μm,u′m=5°时,Δf≤0.031 5mm,探测器控制在焦深范围内,光学系统成像质量达到了衍射极限.该施密特光学系统设计方法适用于宽波段高分辨率紫外成像系统.     

极紫外光刻投影物镜中多层膜分析模型的建立及应用

极紫外光刻投影系统中高反膜厚度一般约300nm,远大于13.5nm的工作波长,光能并不能完全穿透膜层入射到基底,从而引入数倍于波长的额外光程差,降低系统成像质量。从能量调制的角度提出了一种基于能量守恒定律的多层膜等效工作界面模型,将光学薄膜中复杂的物理光学过程等效地转换为简单直观的几何光学过程,获取可被常用光学设计软件识别的数据,进而实现对有膜光学系统的分析。利用该模型对不同系统进行了分析优化,获得了一套可实现衍射受限成像的有膜系统方案,证明了基于能量守恒的等效工作界面的有效性,指导后续系统的装调,为多次反射系统的分析提供了一种方法。     

自由曲面机载头盔显示器光学系统设计

为了解决传统头盔显示器大出瞳距、大视场与轻型化、小型化间的矛盾,采用径向基函数表征自由曲面设计了一款头盔显示器光学系统。详细论述了径向基函数表征自由曲面的原理,分析了光学系统像差校正方法。在设计中,尝试了一种方法来快速地确定优化起点,分析了该光学系统的成像质量。该光学系统的视场为45°×32°,出瞳大小为15mm,出瞳距为50mm。在奈奎斯特频率处,全视场的调制传输函数(MTF)值大于0.6。在(-22.5°,16°)视场处有最大畸变值-1.54%。系统尺寸56mm×128mm,重量136g。优化设计结果表明,该全息头盔显示光学系统像差小,可以较好地为使用者提供清晰的字符信息或者视频图像。该头盔显示光学系统成像质量好,体积小重量轻,可以应用于新一代机载头盔显示技术。     

光散射与导模共振模型在薄膜太阳能电池结构设计中的应用

利用光散射与导模共振的理论,设计了一种薄膜太阳能电池的陷光结构,对硫属化合物薄膜太阳能电池进行了优化设计,选择多孔氧化铝薄膜(PAA)作为散射层,模型结构层厚度为:窗口层(AZO)320nm,缓冲层(In2S3)65nm,吸收层(SnS)660nm。研究结果表明,光散射与导模共振相结合的薄膜太阳能电池结构能够提高自身的光吸收率,其中由光散射结构提高的全光谱吸收率约为3%。本设计可以优化薄膜太阳能电池的吸收光谱,提高其对近红外波段的光吸收能力,在波长950nm位置的吸收率达到85%,增强了薄膜太阳能电池的光利用率。     

一种离轴抛物面镜像差校正镜组的设计

无光焦度校正板在光学像差校正中具有重要的作用。为校正大口径离轴抛物面的轴外像差,根据离轴抛物面式平行光管的设计特点,提出了一种用偏置于离轴抛物面镜之后的无光焦度校正板以校正其轴外像差的新结构。根据三级像差理论,分析并进一步推导了大口径离轴抛物面的单色像差分布系数,推导出偏置无光焦度校正板与离轴抛物面的空间几何关系,得出了计算偏置无光焦度校正板初始结构的方法。经过实例验证,由此方法计算出的初始结构参数正确,可有效提高优化设计的效率,同时,此结构能够以相对较小的口径校正离轴抛物面的轴外像差。     

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<正>《物理实验》创刊于1980年,是教育部主管、东北师范大学主办的学术期刊,是教育部物理学与天文学教学指导委员会的会刊.《物理实验》主要刊载物理实验成果,交流物理实验教学改革的新思想、新方法、新动态.开设的栏目有:实验教学,实验与应用,数据处理与误差分析,仪器设计与使用,实验教学研究,基础教育研究,实验技术与技巧,集锦,问题讨论,国外实验教学介绍,学生园地等.适合于物理实验工作者,大、中学校的     

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<正>《物理实验》创刊于1980年,是教育部主管、东北师范大学主办的学术期刊,是教育部物理学与天文学教学指导委员会的会刊.《物理实验》主要刊载物理实验成果,交流物理实验教学改革的新思想、新方法、新动态.开设的栏目有:实验教学,实验与应用,数据处理与误差分析,仪器设计与使用,实验教学研究,基础教育研究,实