菲涅耳透镜的近似设计

使用BASIC语言的简单程序,可使光学设计者熟悉菲涅耳透镜的某些性质和参数。一前言现代菲涅耳透镜不仅用作聚光器、照明器和放大镜,而且在其它成象系统中的应用也日益广泛。菲涅耳透镜的优点是薄、轻 (通常用塑料制成)、孔径大     

大型菲涅耳透镜的设计和制造

介绍一种大口径六环组合光学玻璃大型菲涅耳透镜的光学设计原理、整体工艺方案、各个球面环带的工艺计算和加工方法 ;讨论了大型菲涅耳透镜的光学胶合以及整体扇型切割成型方法 ;给出了研制成功大型菲涅耳透镜的光学检测结果。     

液晶在转换菲涅耳透镜中的应用

英国GEC Marconi Hirst研究中心的Mike Wiltshire和其它人用液晶技术已研制出电转换菲涅耳波带片。以前,在扫描器、光束偏转器、探测器防护及光学互连等应用方面,转换器件不能产生足够的光功率。 f/10透镜已加工出且得到了论证。该透镜有一个液晶盒,在液晶盒面板上,有一个铟锡氧化物电极图,呈1000条带菲涅耳波带片形式。最外层的间隔为5μm。该器件利用向列液晶     

球基面菲涅耳透镜设计及其聚光特性

本文探讨设计球基面菲涅耳透镜的方法和球差计算公式,分析各种可能的设计结果,通过计算实例说明影响光效率的各种因素。提出内齿形球基面菲涅耳透镜比平基面菲湟耳透镜的光效率增加20％—100％。     

一种新型微准直透镜—菲涅耳透镜的设计

本文从半导体激光器应用的角度出发,设计微准直菲涅耳透镜,获得了束腰直径为0.5mm、波前差的理论均方根值W_(RMS)<0.002λ的准直光束。     

用于太阳光泵浦激光器的菲涅耳透镜设计方法

建立并分析了太阳光点聚焦型菲涅耳透镜的理论模型。提出了适用于太阳光泵浦激光器的设计方法。综合考虑会聚总功率和功率密度提高倍数两个因素,合理设计了菲涅耳透镜口径,相对孔径以及环形小棱镜的宽度(环距)三个参数,获得了用于太阳光泵浦激光器的菲涅耳透镜。     

菲涅耳

菲涅耳(Augustin Jean Fresnel,1788-1827)是杰出的法国物理学家,光的波动理论的创立者,巴黎科学院院士(从1823年起)。1806年毕业于巴黎工业学校,1809年又毕业于巴黎桥梁道路学校,以后许多年即在法国的各部门担任道路修建工作。在这个时期,菲涅耳就开始对光学问题感到兴趣。1815年因积极地参加了反对拿破仑的军事行动,因此失去了职业。在这时期他开始对光的衍射现象进行重要的实验和理论的研究。1815年末重新复职。1818年由于法国著名学者阿拉果和拉普拉斯的斡旋,他迁居到巴黎,并参加灯塔照明改组委员会的工作。因为工程方面的职务是他经常维     

基于菲涅耳波带片的聚焦声透镜

以光学菲涅耳波带片原理为基础,通过理论改进,使其适用于声波聚焦,并以此理论为基础制作了实用超声波聚焦声透镜.其设计加工方法简单,成本较低,适用频率范围广泛,声压放大效果明显,理论计算结果与实验测量结果高度吻合,作为一种超声器件,在诸多超声领域具有可观的应用前景.     

表面反射对菲涅耳透镜的影响

使用薄膜沉积法制作16阶菲涅耳透镜,用它代替常规的光学透镜可实现系统的轻量化,小型化,并增加系统设计的自由度,在标量衍射理论的基础上,应用菲涅耳公式和傅里叶变换分析SiO2薄膜和基底的表面反射对菲涅耳透镜－1级衍射效率的影响,结果表明表面反射对菲涅耳透镜的成像质量影响较大,可以通过蒸镀增透膜来减小这种影响。     

菲涅耳声透镜聚焦性能的研究

本文从理论及实验上对斜面、弧面、相位补偿带板几种菲涅耳声透镜的聚焦性能进行了研究。先应用惠更斯-菲涅耳原理,采用较菲涅耳近似更高阶的近似方法,得出了适于计算大孔径透镜声场分布的数值计算公式;接着作了实验验证。理论和实验表明:上述几种菲涅耳透镜都具有较好的聚焦性能,焦区声场分布大致相同。在相对孔径为0.9,波长为1.41mm的条件下,横向分辨率为2mm,3dB焦深为17mm,第一旁瓣比主瓣下降17dB。     

Φ900菲涅耳透镜阴影摄影系统

阴影法是光学可视化方法之一,它可以观测飞行物体阴影轮廊和爆炸、冲击波、压缩波及风洞中流场变化等现象,而且阴影法使用的装置在所有光学显示方法中是最简单的。因此,这一古老的方法在兵器研究中一直得到广泛应用。 在实际工作中,人们希望能拍摄较大的目标,但受到现有阴影仪准直镜和观测镜口径的限制,这就需要用大口径透镜或反射镜,然而大口径光学另件的制造有许多困难。本     

φ900菲涅耳透镜阴影摄影系统

本文首次提出利用菲涅耳透镜组成的大口径阴影光学系统.实验表明,该系统能满足一般阴影摄影要求.这种尝试既扩大了菲涅耳透镜的应用范围,也为阴影光学系统向大孔径发展开辟了新途径.     

双面菲涅耳聚光镜设计

为了减小光伏发电聚光系统的轴向尺寸,使聚光系统的厚度更薄、质量更轻,讨论设计了一种透射式双面菲涅耳聚光镜。通过设计,使光线在通过双面菲涅耳聚光镜的前表面环带后进入相应的后表面环带,减少了光能损失,使太阳能电池获得的能量密度更高。推导并给出了双面菲涅耳透镜的后表面环带设计公式。用光学设计软件Light Tools模拟了双面菲涅耳聚光镜的光学能力,并对模拟结果进行了分析评价。给出了一个口径为200 mm,焦距为120 mm,F数为0.6的双面菲涅耳聚光镜设计实例,在波段为380~760 nm,太阳张角为0.55°时,聚光系统的聚光效率达到85%,与相同口径相同焦距的传统菲涅耳透镜相比,聚光效率提高了21.1%。     

基于菲涅耳透镜阵列的红外气体传感器

菲涅耳透镜同时具有分光与会聚特性, 且体积小、重量轻和易复制, 使其在光谱检测中得到逐步应用, 但典型光谱成像仪采用菲涅耳透镜沿光轴扫描的方法来获得连续谱线, 不利于光谱仪的稳定性。考虑到气体探测需求, 选用多通道方式来获得多光谱, 提出了一种基于菲涅耳透镜阵列的新型红外气体传感器, 可实现吸收波长在3～5 μm的CO2,CO,CH4,SO2气体的实时检测。利用球面波的传输理论和瑞利判据, 推导了菲涅耳透镜光谱分辨率与透镜结构参数之间的函数关系, 并以光谱分辨率小于50nm为性能指标, 对1μm工艺的8台阶菲涅耳透镜阵列的结构参数进行了计算和误差分析。结果表明, 透镜阵列所需焦距为47.84 mm, 平均数值孔径大于0.4。     

基于紫外纳米压印的菲涅耳透镜制作

针对传统聚光系统中菲涅耳透镜成本较高并且光强分布不均匀的弊端,提出了利用紫外纳米压印技术制作菲涅耳透镜的方法.利用几何光学的光线追迹理论,设计了菲涅耳透镜模具.采用自行研制的紫外纳米压印系统对模具进行压印,紫外曝光后制得薄膜菲涅耳透镜.在太阳光下进行了测试,测试结果表明,低成本、高聚光倍数和光强分布均匀的菲涅耳透镜是可以实现的.     

基于紫外纳米压印的菲涅耳透镜制作

针对传统聚光系统中菲涅耳透镜成本较高并且光强分布不均匀的弊端,提出了利用紫外纳米压印技术制作菲涅耳透镜的方法.利用几何光学的光线追迹理论,设计了菲涅耳透镜模具.采用自行研制的紫外纳米压印系统对模具进行压印,紫外曝光后制得薄膜菲涅耳透镜.在太阳光下进行了测试,测试结果表明,低成本、高聚光倍数和光强分布均匀的菲涅耳透镜是可以实现的.     

用于光伏系统新型菲涅耳线聚焦聚光透镜设计

根据边缘光线原理,优化设计太阳电池及光伏系统的菲涅耳线聚焦聚光透镜.设计光学聚光率为18×,可用于空间、地面光伏系统的聚光系统.分析了其集光角特性,表明该菲涅耳线聚焦棱镜具有大的集光角(±7°).     

新型线聚焦菲涅耳透镜设计及其聚光特性研究

聚光光伏系统中电池表面热流密度分布不均匀导致系统光电转换效率降低,同时出现局部过热问题,严重影响了光伏电池系统的效率。为了解决这一问题,本文设计了一种可以使太阳投射辐射能量均匀化分布于接收面的新型线聚焦菲涅耳透镜,并运用蒙特卡罗光线追迹法对常见的菲涅耳透镜及本文设计新型线聚焦菲涅耳透镜的聚光特性进行了对比研究。模拟结果表明,新型透镜极大地改善了电池表面热流分布的均匀性。针对新型透镜聚光特性,考察了不同设计接受面宽度、太阳光不平行灾角、入射光束波长、入射光倾角及电池位置等因素对电池表面热流密度分布的影响。     

拼接菲涅耳透镜子镜失调误差分析

大口径菲涅耳透镜由多个子镜拼接而成,子镜失调误差会影响拼接菲涅耳透镜的成像质量,以瑞利判据作为评价标准,根据菲涅耳透镜波前像差理论,分析了拼接菲涅耳透镜子镜各个自由度失调误差公差允限,给出了理论计算公式。分析表明:拼接菲涅耳透镜F数越大,各自由度失调误差公差允限越宽松。采用Zemax软件进行理论仿真,利用干涉仪对拼接波前进行实验检测,检测结果显示,拼接波前与理论计算最大误差为0.006λ,验证了理论的正确性。分析结果为拼接菲涅耳透镜光机设计、检测与装调提供了理论依据与指导。