自聚焦透镜组合光学系统的光线传输分析

本文导出了自聚焦透镜组合光学系统的光线传输方程,讨论了光线传输与自聚焦透焦透镜参数关系。对几种典型自聚焦透镜组合进行了计算、从而估计自聚焦透镜参数选择。     

自聚焦平面微透镜的成像矩阵

利用普通光线方程对自聚焦平面微透镜的成像光线进行了分析;得出了微透镜的成像矩阵,给出了自聚焦平面微透镜高斯参量的计算公式;并与实验结果进行了比较,得到了满意的结果。     

混合熔盐离子交换的研究

本文从圆柱内扩散方程出发，就混合熔盐离子交换的机理及减小自聚焦棒透镜象差的可能性进行了研究。     

异轴双半圆柱透镜准直半导体激光光束

运用光线追迹的方法,讨论了异轴双半圆柱透镜准直半导体激光光束的效率.数值模拟结果表明,异轴双半圆柱透镜可用于准直半导体激光光束,在最佳准直时,透镜材料的折射率允许高于2;当折射率在一定的范围内变化时,其准直效率随折射率的增大而提高.理论上可以将半导体激光器输出光束快轴方向的发散角压缩到0.1 mrad量级以下.     

基于坐标变换的引力透镜模拟

光线在引力场中会发生偏折是广义相对论理论所预言的现象之一.而引力透镜效应则是指,当观测者与背景光源之间存在较大质量的前景天体时,大质量天体的引力场使背景光源发出光线的传播方向发生改变而导致的一系列观测效应,在天体物理、宇宙学等方向的研究中具有重要意义.本文主要介绍了基于坐标变换的引力透镜模拟,对于前景天体考虑了两种透镜模型,并推导了相应的透镜方程及光线偏折角表达式.然后对于同一类透镜模型下背景光源三种不同的表面亮度分布进行研究,通过计算机生成了相应的引力透镜成像结果.     

自聚焦透镜准直应用的长度计算与实验

根据近轴子午光线方程,研究了自聚焦透镜准直应用。在未知n_o和A~(1/2)值情况下,本文提出解决准直应用自聚焦透镜长度计算问题。     

采用自聚焦透镜光纤加速度计研究

本文根据近轴子午光线方程，研究了自聚焦透镜光纤加速度计的工作原理；根据光功率耦合，分析了光纤和自聚焦透镜物理参数的选择。同时，对自聚焦透镜倾斜的影响给出了定量分析。本文从理论上证明了这种结构新颖、体积极小、精度高、成本低的自聚焦透镜光纤加速度计是可行的。     

替代旋转非球面的GRIN透镜的理论分析

本文通过对轴向球面GRIN透镜的分析,导出了光线在透镜内部传输的一般方程利用等光程方法导出了轴向GRIN透镜与旋转非球面匀质透镜之间的等效条件。     

采用GRIN透镜之光纤加速度计原理分析

根据近轴子午光线方程，研究了自聚焦透镜光纤加速度计的工作原理。据光功率耦合，分析了光纤和自聚焦透镜物理参数之选择。同时，对自聚焦透镜倾斜的影响给出了定量分析。本文从理论上证明了这种结构新颖，体积极小，精度高，成本低之自聚焦透镜光纤加速度计是合理可行的。     

混合熔盐离子交换的研究

本文从圆柱内扩散方程出发,就混合熔盐离子交换的机理及减小自聚焦棒透镜象差的可能性进行了研究。     

方形自聚焦透镜元阵列及其成像

采用两步法研制方形自聚焦透镜元阵列(简称SSLA),即先制成方形自聚焦透镜,并对其光学特性进行测试,然后再按一定规则排成阵列,从而成功研制出SSLA,并针对它的成像情况进行了研究.SSLA的成像方式有两种：多重像和综合像.由于SSLA的综合成像应用范围比较广,尤其在光复印机和传真机中得到了很好的应用,进而重点研究其综合像.通过研究表明：SSLA不但成像质量理想,在一定程度上也能解决提高填充系数(定义为有效受光面积与总面积之比)这一难题.     

基于自聚焦透镜的光纤数字全息系统实验研究

在光纤数字全息光路中引入自聚焦透镜，利用其特有的成像特性，作为物光波的中继传输器件，构成一套紧凑型光纤数字无透镜傅里叶变换全息记录系统，以实现对微小物体的全息记录与数值再现.研究结果表明，结合自聚焦透镜和光纤数字全息术的特点，不仅可使光学测试系统紧〖CM(42〗〖JP2〗凑、微型化，而且还可以对一些特殊环境、光线难以直接到达的隐藏区域或封闭系统内部进行测量.     

Simple and high efficient optical trapping using a cylindrical lens and a single plane wave of incidence

We suggest a simple and high efficient method for trapping particles in the evanescent field. In this method, a single plane wave is normally incident on the cylindrical surface of a cylindrical lens and then incident on the plane surface of the lens at an angle larger than the critical angle. Multiple reflections of light within the cylindrical lens create two evanescent waves with different directions in the transmitted field. Interference of two evanescent waves comes into being a standing wave which can stably trap particles close to the top of the cylindrical lens. Based on the Rayleigh approximation, we obtain analytical expressions of optical force acting on a Rayleigh particle placed in the vicinity of the lens. We find that the trap stiffness and trap depth is dependent on the radius of the cylindrical lens, wavelength and polarization of light, and incident angle at the lens–liquid interface.     

柱透镜聚焦高阶Bessel光束产生焦散光束

研究了高阶Bessel光束经过柱透镜后的光场分布特性.在广义惠更斯-菲涅尔衍射积分理论基础上,推导出高阶Bessel光束透过柱透镜后的衍射光场分布表达式;并利用MATLAB和MATHCAD模拟了不同传播距离处的光强分布.实验上,利用轴棱锥和螺旋相位板产生不同阶数的高阶Bessel光束,并使产生的高阶Bessel光束经过柱透镜,最后用CCD记录下不同距离处的衍射光场.研究结果表明,高阶Bessel光束经过柱透镜形成唇状的焦散光束.     

替代柱面透镜的二元光学元件设计

在二极管泵浦固体激光器耦合光学系统中，柱面透镜起着非常重要的作用。随着系统轻量化、小型化的要求需要用重量轻、尺寸小的光学器件来替代。本文介绍一种用于替代柱面透镜的二元光学元件的设计和制作方法。     

Free-form lens design for wide-angle imaging with an equidistance projection scheme

An algorithm of free-form lens design is presented that can realize wide-angle imaging in conjunction with conventional imaging devices. The wide-angle image obtained through the free-form lens and the camera is not affected by distortions. The formula for the free-form lens surfaces is derived. The surface profile of the free-form lens can be generated through solving a differential equation expressing the camera-viewing angle as a function of the angle of incidence on the free-form lens surface. The surfaces preserve a linear relationship between the angle of incidence of light onto the surface and the angle of refraction into the imaging device.     

球面端面的锥形梯度折射率透镜的近轴成像特性

本文根据光线在球面上的折射公式及光线微分方程,研究了光线经两端面为球面的锥形梯度折射率透镜的传播和变换,基于光线传递ABCD矩阵,提出了球面端面的锥形梯度折射率透镜的一种等效光学系统.文中给出了该透镜的主平面、焦平面和焦距计算公式,以及近轴成像高斯公式.当锥度为零时即得到球面端面的柱形或径向梯度折射率透镜的相应结果.     

采用衍射掩模产生白光横向平顶光束

白光横向平顶光束在定向背光式自由立体显示器中有重要应用.本文提出一种采用带蝶形小孔阵列的衍射掩模片获得白光横向平顶光束的方法.根据广义惠更斯-菲涅耳衍射积分和多波长叠加原理,推导出光强分布计算式.设计一套实验装置,数值模拟并实验验证出射光束在不同距离的横向光强分布以及小孔蝶形凹度(蝶形中心高度与边长的比值)对横向光强分布的影响.结果表明:当选择小孔蝶形凹度为0.50—0.66时,可以得到平顶因子F 0.89的白光横向平顶光束,横向平顶光束的宽度随着传输距离的增大而增大,而平顶因子基本不变.实验还发现柱面透镜的折射色散和衍射色散可以互相抵消,使白光横向平顶光束基本无色散.     

The interface shape of the double-liquid lens

In this article, a differential equation, which describes the shape of the liquid interface in a cylindrical chamber when the density difference of two liquids is zero, is provided. And an analytical solution is found for the differential equation which indicates the interface shape is spherical. And such a result is not independent on the vessel size. In experiment, by means of measuring the focal lengths of liquid lenses with different vessel size, the results show that the focal lengths ratio is quite approximate to the inner radius ratio of the cylindrical chamber, which can inversely verifies that the interface shape of liquid lens with two same density liquids is spherical.     

双焦透镜对Bessel光束传输的影响

研究非轴对称象散光学元件双焦透镜对无衍射Bemel光束的聚焦特性.基于空间域中的广义惠更斯.菲涅耳衍射理论衍射积分,用4×4阶矩阵来描述非轴对称光学系统,导出Bessel光通过双焦透镜更为普遍和广义的光强分布表达式,并对其光强进行数值模拟.分析双焦透镜在x,y面上的焦距取不同值时对Bessel光的影响.导出的广义光强分布表达式包括了普通透镜、双焦透镜和柱透镜的所有情况.研究发现,当象散越大,图形畸变程度越大,导致得到的光学bottle beam的光束质量下降,bottle壁变形,囚禁微观粒子的能力也随之下降.