折射率渐变透镜的数值设计

传统折射率渐变透镜的设计要求初级馈源天线具有稳定的相位中心,这就限制了透镜的应用范围。为拓宽透镜的应用范围,提出了一种折射率渐变透镜的数值设计方法,通过对馈源天线的极化电场离散采样获得相位信息,并据此设计透镜,随后用金属短线结构的新型人工电磁材料来实现这种透镜。这种设计方法简单灵活,对馈源天线没有限制。以经典矩形贴片天线为例,比较了贴片天线和透镜天线的回波损耗和远场方向图,结果表明运用这种方法设计的透镜使贴片天线的增益提高了2 dB,口径效率从62%提高到了99%。     

折射率渐变透镜的数值设计

传统折射率渐变透镜的设计要求初级馈源天线具有稳定的相位中心,这就限制了透镜的应用范围。为拓宽透镜的应用范围,提出了一种折射率渐变透镜的数值设计方法,通过对馈源天线的极化电场离散采样获得相位信息,并据此设计透镜,随后用金属短线结构的新型人工电磁材料来实现这种透镜。这种设计方法简单灵活,对馈源天线没有限制。以经典矩形贴片天线为例,比较了贴片天线和透镜天线的回波损耗和远场方向图,结果表明运用这种方法设计的透镜使贴片天线的增益提高了2 dB,口径效率从62%提高到了99%。     

自聚焦透镜成像特征的仿真分析

自聚焦透镜是微小光学的主要研究对象,它所涉及的光纤成像计算和光路一般比较复杂,本文借助MATLAB程序对其成像过程进行演示分析,对于自聚焦透镜的设计和研究,以及光学类课程的教学均有直观作用.     

离子交换法制备自聚焦透镜的理论基础

本文主要阐述离子交换法制备自聚焦透镜的几个理论问题,即为什么会产生折射率的梯度分布,确定交换离子的根据,选择母棒玻璃组成的原则,以及抛物线性梯度折射率的数学推导。     

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。     

飞秒激光刻写的超短光纤布拉格光栅及其传感特性

为了提高光纤光栅传感器的测量精度及可靠性,实现点式测量,拓宽光纤布拉格光栅(FBG)的应用,本文提出了基于飞秒激光直写扫线技术制备超短FBG。首先,在单模光纤上制备了周期为5.35μm、长度为53.5μm的超短FBG,其温度和应力的灵敏度分别为0.011 nm/℃和1.509 nm/N;然后,用体积分数为4%的氢氟酸对制备超短FBG进行选择性腐蚀,制备出了微通道超短FBG,并研究了它对NaCl溶液的传感特性,其折射率灵敏度为69.11 nm/RIU。结果表明,这种微通道超短FBG具有高重复性、高可靠性、可多参数测量等优点。     

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。     

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。     

飞秒激光直写FBG用于谐振腔输出功率突破千瓦

<正>高功率光纤振荡器因结构紧凑、抗回光能力强等优势,在工业加工领域备受关注。光纤布拉格光栅（FBG）是全光纤振荡器的核心器件,其制备工艺直接影响激光器性能。近年来,飞秒激光刻写技术获得了飞速发展,是高功率FBG制备领域的前沿研究方向。飞秒激光刻栅方法主要有相位掩模法和直写法。     

利用飞秒激光直写实现透明介电材料中三维维微微纳结构的制备与集成

本文综述了利用飞秒激光三维直写技术,在玻璃和晶体等透明介电材料中实现微流体、微光学、微电子学等一系列功能性微纳结构,并进一步构筑新型微纳光子器件的原理、技术与应用。     

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。     

金刚石复合折射透镜的设计及加工初探

复合折射透镜（compound refractive lens, CRL）因具有结构紧凑、焦距可调、准直方便等优点,被用作硬X射线自由电子激光（X-ray free electron laser, XFEL）装置的光束聚焦器件。面向XFEL光束高精度聚焦对高性能CRL的实际需求,从CRL的几何结构设计原理出发,分析了不同材料CRL的性能参数,证明了单晶金刚石材料是适用于XFEL光束聚焦的CRL优选材料。同时,考虑超硬金刚石材料的难加工特性以及低重频钛宝石飞秒激光不能实现大厚度材料高效加工的实际问题,探索了高重频光纤飞秒激光对大厚度单晶金刚石材料进行高效加工的可行性。研究结果表明,高重频飞秒激光精密加工技术是实现金刚石CRL制备的有效手段。     

连续型平面衍射聚光透镜掩模的制作

针对目前二元光学元件掩模制作工艺过程的诸多不足,对连续型平面衍射聚光透镜掩模的激光直写制作工艺进行了研究。基于基尔霍夫标量衍射理论,采用光线追迹法设计了连续型平面衍射聚光透镜掩模。采用激光直写技术,利用CLWS 300M／C极坐标激光直写设备、S1830光刻胶和MICROPOSIT 351显影液,进行了刻写实验。实验表明,激光能量、预烘烤温度、显影液浓度以及预曝光对掩模微结构的制作均有影响。最后制作了掩模。与二元光学元件掩模的制作工艺相比,该技术具有工艺简单、制作周期短且易于操作的优点。     

玻璃基集成光量子芯片：从二维到三维

玻璃基集成光量子芯片已经应用于量子计算、量子模拟、量子通信、量子精密测量等光量子信息处理领域,显示出强大的功能。文章从量子计算和量子模拟两个方面介绍利用飞秒激光三维高精度直写技术在玻璃中制备集成光量子芯片的重要进展。量子计算芯片包括面向通用量子计算的单比特到多比特光量子逻辑门以及用于解决特定问题的芯片,可实现玻色采样、量子快速傅里叶变换、量子快速到达等功能。在量子模拟方面,玻璃基光量子芯片成为研究关联粒子量子行走动力学和拓扑量子光子学的极佳平台,揭示了一维、二维和合成维度的离散以及连续时间量子行走的演化规律,展示了光子拓扑绝缘体的鲁棒性拓扑模式对量子态传输的保护作用等。     

飞秒激光直写光量子逻辑门

量子比特在同一时刻可处于所有可能状态上的叠加特性使得量子计算机具有天然的并行计算能力,在处理某些特定问题时具有超越经典计算机的明显优势.飞秒激光直写技术因其具有单步骤高效加工真三维光波导回路的能力,在制备通用型集成光量子计算机的基本单元—量子逻辑门中发挥着越来越重要的作用.本文综述了飞秒激光直写由定向耦合器构成的光量子比特逻辑门的进展.主要包括定向耦合器的功能、构成、直写和性能表征,集成波片、哈达玛门和泡利交换门等单量子比特逻辑门、受控非门和受控相位门等两量子比特逻辑门的直写加工,并对飞秒激光加工三量子比特逻辑门进行了展望.     

飞秒激光直写生物凝胶模板原位合成纳米粒子

为了制备具有可控复杂形状和特定化学性质的聚合物微结构,提出了一种飞秒激光直写生物凝胶模板原位合成纳米粒子的方法。首先,采用飞秒激光直写技术加工带有COOH基团的复杂三维结构的生物凝胶模板,用氢氧化钠处理使COOH基团离子化为COO^-基团;然后,用金属盐溶液处理,使金属离子与COO^-基团螯合,形成纳米粒子结晶核。通过多次循环盐溶液处理步骤,控制模板中纳米粒子的粒径与含量。实验结果表明：所制备的生物凝胶模板具有亚100 nm分辨率和10 μm量级尺寸,纳米粒子含量高达9%。该法简单高效,具有很好的应用前景。     

左手材料的反射特性与负折射率行为

利用平板波导法研究了不同入射角度下周期排列开口谐振环负磁导率材料、周期排列金属杆负介电常数材料以及左手材料微波反射特性,并利用劈尖法研究了左手材料的负折射特性.实验结果表明：负磁导率材料反射率曲线形成反射峰,其对应的反射峰频率与材料的谐振频率一致;负介电常数材料反射率接近0dB;左手材料出现单个反射较小的反射峰,其峰值反射率随入射角度的增大而变大,即反射能力增强,且反射峰与透射峰有相对频移.劈尖法测量还表明,左手材料在9800MHz频率附近出现负折射现象,其折射率n为-0.796.关键词：左手材料反射负折射率     

凹透镜激光法测量焦距的探究

结合简单的几何原理,根据激光光源的特性提出了一种简便测量凹透镜焦距的新方法,该方法可以作为大学生的设计性、探究性和创新性实验。