液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制|根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制;根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

自加热式铜蒸气激光器的热气体透镜研究

本文分析了自加热式铜蒸气激光器放电管内的热气体透镜效应,并指出不同的铜蒸气激光器在稳定工作时可能等效为正透镜,也可能等效为负透镜。在实验部分,本文给出了热气体透镜焦距与输入功率、缓冲气体压强的关系,描绘了热气体透镜从负透镜变化到正透镜的动态过程。     

非球面液滴微透镜固化控制和焦斑测量研究

利用电场改变液滴透镜的面形得到非球面,并实时检测其面形和焦斑图像,在适当的时候用紫外光固化液滴制作具有良好光学性能的非球面微透镜.比较了非球面液滴微透镜在固化前后面形、焦斑的变化和对透镜性能的影响,讨论了液滴透镜在固化过程中变形的机理和相应的解决方法.用分辨率50 nm的光斑探针扫描仪精确测量了固化后的非球面微透镜的聚焦光斑,测得了光斑轴向分布曲线和均方根直径3.384μm的聚焦光斑,经图像处理计算了透镜的点扩散函数和光学传递函数,评价了所制作的非球面微透镜的聚光和成像能力,并给出了透镜的实际成像图像,对于完善高品质非球面微透镜及其阵列的制作工艺具有重要意义.     

一维自聚焦透镜及其应用

利用平板自聚焦透镜材料进行离子交换,制成一维自聚焦透镜.分析了平板自聚焦透镜的离子交换原理和折射率分布形成过程,测量了不同厚度时,折射率分布常量A的值.介绍了透镜的应用,并用一维自聚焦透镜制成小型半导体激光器耦合器件.     

液体透镜在变焦系统中的应用

利用液体透镜进行变焦系统设计可以大幅降低系统的复杂程度,本文介绍和讨论了该项技术的研究和应用现状。首先,基于液体透镜的分类即渐变折射率透镜和变曲率透镜介绍了几种主要液体透镜的原理和特点,给出了具有代表性的ARCTIC透镜系列和Optotune透镜系列的设计参数和优点。然后,对液体透镜技术在变焦系统中的应用进行了分析,描述了其在变焦眼镜、手机相机、内窥镜和显微镜等诸多领域中应用的现状和优势。最后,利用液体透镜设计了一种长焦距变焦系统,该系统可实现2.5倍的可见光变焦。     

薄透镜在不同介质中的会聚与发散性质

从薄透镜的焦距公式出发,讨论了各种透镜在不同介质中的会聚与发散性质.透镜的会聚、发散性质既与透镜的形状和折射率有关,又与透镜两侧介质的折射率有关.     

多透镜组近轴隐形条件的理论和实验探讨

基于多透镜组近轴隐形条件,应用图像交叉法求解了四透镜组和五透镜组的隐形距离,并根据计算结果搭建了透镜组实验,对隐形范围进行了测量,讨论验证了计算结果.最后,采用COMSOL模拟了多透镜组在平行光下的几何光路图,进一步讨论了不同透镜间隐形范围,其结果与实验测量以及理论计算完全吻合.     

塑料透镜在光学系统中的应用

本文对塑料透镜在光学系统中的应用进行了介绍,并对塑料透镜与玻璃透镜进行了比较。着重介绍了非球面塑料透镜在各种光学系统中的应用以及它所显示出的优越性。同时对塑料透镜的原材料、塑料透镜的设计、金属模具的设计和加工、塑料透镜的成型工艺和表面处理进行了介绍。最后还介绍了克服塑料透镜各种缺点应采取的措施。     

液体透镜的诞生和发展

本文介绍当今世界最先进的透镜成像系统——液体变焦透镜的诞生和发展.首先是哥伦比亚大学的反射式旋转液体透镜,可用作天文望远镜;透射式液体透镜从加州大学圣地亚哥分校的压力透镜,到Lucent公司的纯电力控制的液体—空气界面的透镜,再到Philips公司的方便操作的封闭式液—液界面透镜,最后到法国VariOptic公司的能自动调节光轴的改进型透镜,其中着重介绍了VariOptic的液体透镜.     

高功率高效率光纤耦合半导体激光模块研制

采用光束整形和空间合束的方法,研制出高功率、高效率多阵列光纤耦合半导体激光模块。将波长为976nm连续工作的5个标准半导体阵列,通过对快轴进行准直和快慢轴光束旋转的方式进行光束整形,准直后进行空间合束,经耦合透镜聚焦,耦合入芯径400μm、数值孔径0.22的光纤。测量结果显示:光纤的出光功率最大可达到327 W,光纤耦合效率大于93.6%。     

Design of aspheric collimation system for semiconductor laser beam

In this paper, semiconductor laser beam collimation lenses system has been optimum simulated and designed. The new design methods for aspheric cylinder lenses collimation system have been discussed in detail and the system parameters are calculated and optimized by using a geometrical ray optics approximation. The optical system has been further simulated by software MATLAB, and the simulation results showed that the emergence angle can be collimated effectively, and the output beam can be expanded to a circular spot in centimeter level beam radius.     

基于双柱透镜慢轴准直激光二极管堆栈光束匀化系统

为实现高功率激光二极管堆栈光束的匀化与整形,提出基于双柱透镜慢轴准直的匀化系统。利用双柱透镜实现对高填充因子激光二极管慢轴方向光束发散角度的压缩,降低成像型多孔径光束积分器中微透镜的数值孔径,减小匀化系统体积。通过三个限定条件确定了双柱透镜参数取值范围,并通过像差分析对双柱透镜进行了优化,实现慢轴方向光束剩余发散角度1.74。结合成像型多孔径光束积分器,设计了激光二极管堆栈的匀化系统,并进行了实验测试。实验结果表明,在中心光斑尺寸约为6 mm6 mm范围内,光斑不均匀性为8.11%。     

不同2×2集束聚焦方式下高功率激光靶面光强分布特性

大口径高功率激光装置为提高激光靶面的光强强度, 通常采用2×2集束聚焦的模式进行打靶. 大口径楔形透镜是组成2×2集束聚焦系统的核心元件, 可分为二维离轴楔形透镜、一维离轴楔形透镜和非离轴楔形透镜3类. 为了获得理想靶面光强分布, 基于这3 类楔形透镜, 对比研究相应2×2集束聚焦系统下的靶面光强分布特性. 研究结果表明: 相比离轴楔形透镜, 采用基于非离轴楔形透镜的2×2集束聚焦系统时, 容易在激光靶面获得更窄的主瓣宽度、更强的峰值强度、更高的能量集中度. 研究结果对高功率激光靶场聚焦系统的配置选择有重要参考价值.     

Long-distance characterization of high-quality laser-wakefield-accelerated electron beams

Beam quality degradation during the transition from a laser wakefield accelerator to the vacuum is one of the reasons that cause the beam transport distortion, which hinders the way to compact free-electron-lasers. Here,we performed transition simulation to initialize the beam parameters for beam optics transport. This initialization was crucial in matching the experimental results and the designed evolution of the beamline. We experimentally characterized properties of high-quality laser-wakefield-accelerated electron beams, such as transverse beam profile, divergence, and directionality after long-distance transport. By installing magnetic quadrupole lenses with tailored strength gradients, we successfully collimated the electron beams with tunable energies from 200 to 600 MeV.     

Structure formation in atom lithography using geometric collimation

Atom lithography uses standing wave light fields as arrays of lenses to focus neutral atom beams into line patterns on a substrate. Laser cooled atom beams are commonly used, but an atom beam source with a small opening placed at a large distance from a substrate creates atom beams which are locally geometrically collimated on the substrate. These beams have local offset angles with respect to the substrate. We show that this affects the height, width, shape, and position of the created structures. We find that simulated effects are partially obscured in experiments by substrate-dependent diffusion of atoms, while scattering and interference just above the substrate limit the quality of the standing wave lens. We find that in atom lithography without laser cooling the atom beam source geometry is imaged onto the substrate by the standing wave lens. We therefore propose using structured atom beam sources to image more complex patterns on subwavelength scales in a massively parallel way.     

基于非球面透镜的光分束器设计

 针对目前532 nm波长光的分束技术在光电测控系统（如激光干涉测速）等领域的广泛应用,提出一种光分束器的设计方法,此分束器可将光纤入射的532 nm绿光分成接近等比的多束光（包括一分二、一分三、一分四）。此系统首先用非球面透镜将光纤入射的光束准直,再通过分光片分光后用同样的透镜将光束耦合进光纤,达到了77%的通光效率,附加损耗约1 dB。详细介绍了非球面透镜的设计、分束器的结构、装配及其实验结果,并对实验结果以及研制过程中影响分束器效率的各种因素进行分析。     

用于半导体激光器的等共轭距双曲柱面镜系统

论述用于把窗口尺寸为０－１２８５ｍ ｍ ×３ ．２３９０ ｍ ｍ 的半导体激光器发出４４°×１３°的发散光束压缩成在±０－００２５ｒａｄ 内出射光的柱面镜系统。该系统的核心是用两组互相垂直、且共轭距相等的双曲柱面镜,把激光器的条形窗口的像变粗变短;然后,再用透镜组把此像“准直”到“无限远”     

半导体激光器光束准直系统的功率耦合效率

在长距离无线光通信中，接收点光功率密度与光束发散角平方呈反比关系，为了获得小的发散角和大的功率耦合效率，要求准直系统有较大的数值孔径(NA)，但数值孔径过大会增加像差，因此合理设计功率耦合效率与准直系统的数值孔径就非常重要。该文对半导体激光器光束准直系统中功率耦合效率进行了研究，给出了半导体激光器光束功率耦合效率与k(孔径半径与孔径处等效光束半径之比)的关系表达式，并结合激光器光束准直系统，给出了半导体激光器光束功率耦合效率与准直系统数值孔径的关系表达式。该研究结论对于半导体激光器光束准直系统设计具有参考作用。     

Transformation and measurement of parameters of gaussian,laguerre-gaussian,and super-gaussian beams by using a light filter based on absorbing axicon

Properties of a new optical element — light filter based on the absorbing axicon are studied. The filter allows determining the parameters of radially-symmetric laser beams, producing precisely collimated beams, and smooth tuning of the beam power. Transformation of Gaussian, Laguerre-Gaussian, and super-Gaussian beams in the filter is considered. As a result of this transformation doughnut-like and M-like beam profiles are produced.