超视力人眼模型的研究

超视力人眼模型对充分发掘人眼视力达到“鹰视”具有重要意义。用Zernike多项式描述角膜前表面，用渐变折射率描述晶状体的折射率分布，同时考虑人眼视轴和光轴的夹角对成像的影响，利用光学设计软件Zemax建立了人眼超视力模型。将Zernike条纹矢高面应用到人眼模型中，能有效改变视轴方向(即5°视场)的成像质量，提高点扩散函数（PSF）值。采用晶状体渐变折射率符合人眼的实际解剖结构，可有效减小人眼像差。通过分析人眼极限分辨能力和人眼模型波像差，得出当空间频率为60周期/度时，该模型对目标高频细节感知的调制度可达到0.55。     

PLA,PPC和PHBV共混物的热性能、力学性能和生物降解性能研究

将聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PPC)及β-羟基丁酸酯与β-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)以溶液浇注法制备了各种不同比例的共混膜(60/20/20,40/20/40,40/40/20,20/60/20,20/40/40,20/20/60)。采用示差扫描量热分析(DSC)和热重分析(TG)研究了共混物的热性能,采用万能材料试验机研究了共混物的力学性能,通过土壤悬浊拟环境降解实验和扫描电子显微镜(SEM)研究了共混材料的环境生物降解性能。结果显示,该三元共混体系是部分相容的体系,PLA增加了材料的强度,PPC增加了材料的断裂伸长,PHBV则提高了材料的环境生物降解速率,三者优势互补,是一种有应用前景的生物降解共混体系。     

融合光学椭率判据的自由曲面望远镜设计方法

光学椭率是联系天文望远镜光学设计与暗物质探测科学目标的一项核心性能指标,然而目前还没有将椭率作为指标融入光学系统优化设计过程的完整方法。提出了一种融合光学椭率判据的自由曲面望远镜光学设计方法,依据椭率与彗差、像散等非旋转对称像差的关系,提出了椭率关联性较强的像差分量优先校正原则,开拓了主要离轴像差校正后通过MZDDE在评价函数中融入椭率判据的设计思想,结合离轴三反系统中像差节点与椭率节点在优化过程中的演变规律,建立了自由曲面面型Zernike项的优化策略。据此设计了离轴三反自由曲面天文望远镜,系统有效焦距为600 mm,口径为200 mm,视场为4°×4°。通过波像差和椭率的联合优化,成像像质及光学椭率得到了同步有效控制,波像差近衍射极限,椭率最大值为0.030 3,平均值为0.015 6。与从低阶项到高阶项的传统像差校正优化方法相比,该方法采用相对较小的自由曲面偏差,设计的自由曲面望远镜成像质量和椭率性能得到了同步控制,充分发挥了自由曲面的效能,设计效率优势明显。     

基于Zemax接口技术的人眼晶状体模型研究

对人眼模型中晶状体的面型和折射率分布进行了研究,基于晶状体的光学特性,利用光学设计软件Zemax接口技术的调入,采用不同连续公式法分别给出了晶状体不同的梯度渐变折射率分布形式;结合晶状体不同的非球面面型,比较分析了晶状体不同面型和不同梯度折射率分布的组合模型对人眼模型重现实测像差的影响;给出了重现我国人眼实测像差误差最小的晶状体模型.结果显示:晶状体的面型越复杂得到人眼模型的像差与真实人眼的测量像差就越接近;当晶状体采用Zernike面,梯度渐变折射率采用分段函数公式形式时,重现实测像差误差最小.     

生物可降解高聚物P3HB4HB热性能、结晶性能和力学性能研究

P3HB4HB是3β-羟基丁酸酯(3HB)和4β-羟基丁酸酯(4HB)的共聚物。由微生物合成的P3HB4HB具有良好的生物相容性和生物降解性。本研究通过示差扫描热分析(DSC)研究了P3HB4HB的热性能;通过广角X-射线衍射(WAXD)分析了材料的结晶度;通过拉伸力学试验研究了材料的力学性能。结果表明,4HB含量越高,玻璃化转变温度越低,结晶温度越高,结晶度越低;P3HB4HB是一类力学性能接近于PCL或PLGA的生物高分子,通过调节4HB的含量,可以制备出具有不同力学性能的生物材料。     

Problems on design of computer-generated holograms for testing aspheric surfaces:principle and calculation

Interferometric optical testing using computer-generated hologram (CGH) has provided an approach to highly accurate measurement of aspheric surfaces.While designing the CGH null correctors,we should make them with as small aperture and low spatial frequency as possible,and with no zero slope of phase except at center,for the sake of insuring low risk of substrate figure error and feasibility of fabrication.On the basis of classic optics,a set of equations for calculating the phase function of CGH are obtained.These equations lead us to find the dependence of the aperture and spatial frequency on the axial distance from the tested aspheric surface for the CGH.We also simulate the optical path difference error of the CGH relative to the accuracy of controlling laser spot during fabrication.Meanwhile,we discuss the constraints used to avoid zero slope of phase except at center and give a design result of the CGH for the tested aspheric surface.The results ensure the feasibility of designing a useful CGH to test aspheric surface fundamentally.     

分形结构稀疏孔径阵列的成像性能

根据分形的自相似性理论提出一种分形稀疏孔径阵列结构.该阵列是以Golay-3为分形结构单元,按自相似方式扩展构成的一种多层分形阵列结构.采用无量纲约化参数对其结构进行表征,给出光瞳函数和调制传递函数解析表达式.通过数值计算分形结构在不同填充因子和不同外层旋转角下的调制传递函数、实际截止频率和中频特性,比较分析了当孔径数分别为N=3,N=9,N=18阵列的MTF及特性参数.结果表明,当填充因子为0.0952F≤0.2246d0=1时,其变化对MTF曲线影响较小.外层旋转具有周期性,转角的变化对实际截止频率没有大的影响.当约化孔径参数,填充因子为22.46%时,N=18阵列的中频特性更加平稳,实际截止频率也更高.利用分形自相似性可以在相对保持中频特性的前提下有效地扩展系统孔径.由于采用约化孔径参数,数值计算结果具有标度不变性.     

调节精度可配置的可变光衰减器研究

设计了一种调节精度可配置的可变光衰减器结构,通过流体恒压泵驱动薄膜弹起,将流体压力/压强调节转化为光纤微位移控制,实现对接光纤横向位错及光学衰减。使用多物理场耦合与三维时域有限差分的方法对结构模型进行分析,并利用精细加工技术实现了器件的制作。通过对薄膜厚度的选配,实现了光强耦合效率的精度可调配置。理论分析和实验结果表明,选用合适的膜厚得到本衰减器的插入损耗为1.24 dB,可变衰减范围大于60 dB,波长相关损耗小于1 dB。当设定可变光衰减器的光衰减动态范围分别为10 dB和40 dB时,配置0.5 mm薄膜厚度的调节精度分别优于0.04 dB和0.11 dB;当膜的厚度增加时,调节精度会更高。     

含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜的设计与分析

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,得出其变焦范围为22.6—15.9 mm,并对制备的器件进行具体的实验分析,获得了不同电压下双凸液体透镜的液滴上下界面面型和该透镜的变焦范围23.8—17.5 mm,与仿真结果基本一致,而且其成像分辨率可达到45.255 lp/mm.结果表明,所提出的这种新型三层液体结构的双凸液体透镜具有结构简单、易于实现的特点,而且具备良好的成像质量.     

电润湿液体透镜暂态过程的测试与分析

提出在电压驱动下液体透镜的响应包括固有响应和强制响应,固有响应信号的函数形式由液体透镜的各种参数决定,与驱动电压无关,但其系数与驱动电压有关,强制响应与驱动电压具有相同的函数形式,液体透镜暂态过程的变化规律取决于固有响应,同样与驱动电压无关。因此,对同一液体透镜改变驱动电压仅改变暂态过程的响应幅度,不改变暂态过程的变化规律,从而也不改变液体透镜的响应时间。实验验证了液体透镜的响应可分解为固有响应和强制响应,测量了不同电压驱动下液体透镜的响应过程及响应时间,并对测试结果进行了理论分析。另外,观察到电润湿液体透镜的反冲现象,该现象出现在加载电压和撤去电压的初始阶段。