非线性锥形梯度折射率棒透镜的成像特性

根据变分法和ABCD定律,导出了非线性锥形梯度折射率棒透镜中高斯光束的成像公式.结果表明,这种透镜的成像特性与光线轨迹依赖于光功率.当n_2=0(n_2:非线性系数)以及几何光学近似下,成像公式就简化为已知的结果.     

聚焦法测量梯度折射率透镜的折射率分布

本文针对梯度折射率分布的透镜(以后简称梯析透镜)与光纤在折射率分布上的不同点,对用于光纤及其预制棒测量的聚焦法的原理公式,计算测量方法等进行了重要改进,从而使聚焦法可适用于梯折透镜的测量.本文通过计算机模拟计算,对原理公式及计算方法的准确性和可靠性进行了验证,并同时给出了这一测量方法的精度,最后给出了测量实例及其比较结果.     

基于梯度折射率透镜的关节镜光学系统设计

关节镜是一种用于观察关节内部结构、诊治关节疾患的内窥镜。利用梯度折射率透镜质量轻、体积小、像质好的优点,运用Zemax软件设计了一款结构简单的关节镜光学系统,可用于1/10＂CCD关节内窥镜成像。系统具有60视场角,F数为6, 工作距离从～5 mm,各视场的调制传递函数(MTF)在125 lp/mm时达到0.2以上,分辨率达到4 m,且各组态点列图均小于艾里斑半径。光学结构总长204 mm,最大镜头口径小于4.6 mm,根据关节镜的使用特点,系统满足使用要求。     

梯度折射率棒透镜的色差模型

本文提出一个梯度折射率棒透镜(GRIN－RodLens)的色差模型,并运用本模型合理地解释了在色差测量过程发现的各类色差现象.     

梯度折射率棒透镜的色差估计

对梯度折射率(GRIN)棒透镜色差的影响因素进行了研究,在玻璃光学性质计算模型的基础上建立了梯度折射率棒透镜色差估计函数与基础玻璃性能、交换离子对性质和参与交换的离子数量之间的关系。对Na+/Li+,K+/Cs+和K+/Tl+交换制备的梯度折射率棒透镜的色差进行了计算,结果表明,GRIN棒透镜的色差评价函数主要取决于基础玻璃和交换离子的性质,而与参与交换的离子数量无关。     

一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象研究

本文研究了一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象规律。光在这种类锥形纤维中的传播具有变幅值和变周期的振荡特征,文中从光线轨迹的近似解析式出发,导出高斯光学公式,并讨论了结果的适用性。研究表明,类锥形梯度折射率纤维与在光学特性上锥形梯度折射率纤维十分类似,它们都可望成为微型光学和激光装置的重要新元件。     

自聚焦透镜的三维相干成像特性分析

运用傅里叶光学方法，分析并推导了自聚焦透镜的三维相干成像公式。研究表明，虽然自聚焦透镜中介质折射率是径向渐变折射率分布，不同于薄透镜中的均匀分布，但是由于它的三维相干成像性质却类似于薄透镜，从而使自聚焦透镜可以在成像和光学信息处理系统中有效地代替薄透镜，实现光学系统的微型化。     

梯度折射率透镜在口腔内窥镜中的设计与应用

作为口腔内窥镜的摄像镜头，利用梯度折射率透镜质量轻、体积小、结构简单、分辨率高、成像景深大的优点，研制出一套适合医患交流及进行口腔检查与治疗的医疗装置。采用修正折射率剖面的梯度折射率透镜, 降低系统渐晕，减小畸变,获取口腔内部图像，经CCD光电转换装置转换成电信号，再将电信号经过数字信号处理以后，将该数字信息存储于计算机内部或在显示器上显示出来。口腔内窥镜是集梯度折射率透镜、光学原理、光学材料与加工、微电子、数字成像技术等为一体的新型医疗设备。特别是采用经修正的梯度折射率透镜制造的口腔内窥镜成像清晰, 在图像畸变、景深等方面优于现有产品，而且便于对患者的各种信息进行管理、查询、输出等。     

梯度折射率纤维透镜玻璃的研究

本文对发散型和聚焦型两种纤维透镜玻璃的配方设计、熔制以及离子交换工艺进行了研究。从玻璃结构观点出发,就离子交换问题进行了讨论,最后给出自聚焦面阵的研制结果。     

高斯光束经抛物形发散梯度折射率棒透镜的变换公式

用变分法以及 ABCD 定律,导出高斯光束经过抛物形发散梯度折射率棒透镜的变换公式。     

自聚焦透镜列阵的设计原理与制造

讨论了自聚焦透镜及其列阵成像的规律.根据所需列阵的共轭距离,分辨率等确定单根自聚焦透镜的几何尺寸和光学参数,设计出复印机用的自聚焦透镜列阵.最后,对列阵的制造作了初步介绍.     

非圆柱形发散梯度折射率棒透镜光线传播轨迹的解析解族

本文研究光线在具有非圆柱形等折射率面的发散型梯度折射率棒透镜中的传播规律,提出在轴向弱非匀条件(即dg~(-1)(z)/dz<<1下近轴子午光线轨迹的一种解析表达式.从该解析式的解析解,棒透镜梯度参数g(z)所满足的条件出发,导出棒透镜的折射率分布族.文中给出了两个线性无关的光线传播轨迹的解析解族,并以一种发散型棒透镜为例讨论了近轴成像特性.     

一种具有Luneburg透镜特性的轴向GRIN介质透镜

本文给出一种轴向GRIN(梯度折射率)介质透镜。这种透镜具有 Luneburg(卢内堡)透镜的特性。它可以使无限远光线锐成象;亦可用于点—点锐成象系统,光准直或光准直—聚焦系统;在微波频谱区域及有声成象、天线设计方面有一定应用价值。     

11 MeV能损型质子照相空间分辨能力模拟

透射质子的能损和散射角是质子照相成像模糊的主要来源。基于Zumbro聚焦成像磁透镜的质子照相技术,可基本消除散射角引起的成像模糊,实现几十μm的空间分辨,但无法对能损信息进行优化是其空间分辨能力难以进一步提升的主要原因。为利用透射质子的能损信息,进一步提高质子照相的空间分辨能力,提出了一种新型的成像磁透镜,称之为能损型聚焦成像磁透镜。基于11 MeV低能能损型质子照相的实验束线和Geant4模拟软件,建立全过程照相模型,研究11 MeV能损型成像束线的空间分辨能力。模拟研究表明：对于10 μm厚的Al箔,考虑点扩散函数等测量系统成像模糊的影响,11 MeV能损型成像束线可实现约30 μm的空间分辨。与等大型Zumbro磁透镜相比,空间分辨能力得到显著提升。     

四光路透镜成像系统研究

针对现有膜厚监控系统的双平行光路系统和监测光直接照射单色仪入射狭缝的结构，提出了四光路透镜成像系统，同时采用光纤传光。实验表明它提高了膜厚监的稳定性和精度，并有较高的性能价格比，此外从理论上对多光路透镜成像系统的设计和调校进行了定量分析。     

A wide-FoV athermalized infrared imaging system with a two-element lens

For infrared imaging systems to achieve wide field of view (FoV), wide operating temperature and low weight, this work designs a wide-FoV athermalized infrared imaging system (AIIS) with a two-element lens. Its principle, design, manufacture, measurement and performance validation are successively discussed. The two-element lens contains four surfaces, where three aspheric surfaces are introduced to reduce optical off-axis aberrations and a cubic surface is introduced to achieve athermalization. The key coding mask containing an aspheric surface and a cubic surface is manufactured by nano-metric machining of ion implanted material (NiIM). Experimental results validate that our wide-FoV wavefront coding AIIS has a full FoV of 26.10° and an operating temperature over –20 °C to +70 °C.     

采用GRIN透镜的数字式光纤加速度计系统设计

为使测量加速度计的传感器小型化、不受电磁干扰 ,根据GRIN透镜在 1 / 4波节处具有入射光线与出射光线成中心对称的特性[1 ] ,首次提出并研制了采用GRIN透镜的微型光纤加速度计。闭环负反馈电路设计技术被应用于该加速度计中 ,使之成为一个具有调宽脉冲再平衡性能的新颖加速度测量系统。通过对该系统进行数字仿真和精度定量分析 ,结果表明 ,该光纤加速度计具有测量线性范围宽、精度高的特点 ,可广泛应用于惯性测控系统中     

Full correction of spherical aberration for the lens with a spherical refractive index distribution

The potential to create a lens with a spherical gradient of refractive index, transforming a divergent entrance homocentric beam into a convergent output homocentric beam, is shown. The lens has the first and the second spherical surfaces. The second surface is isoindicial. The distribution law of the refraction index for the lens material, and the basic parameters of the lens are obtained in analytical form.