二元光学元件——微透镜

介绍了二元光学的产生和发展,着重阐述了二元光学元件之一的微透镜的设计、制作和测试方法以及它们的主要应用。     

带衍射光学元件的塑料透镜

以往的成像光学系统是由具有不同分散特性的多个透镜构成,要减少色像差,就必须减少透镜个数、小型化、降低成本。本文主要介绍通过将衍射光学元件和非球面透镜一体化设计、及对衍射光学元件的形状最佳化设计,实现了在可见光范围具有消色差功能、且     

自由空间用微光学元件

众所周知，采用碱性湿刻液，尤其是氢化钾(KOH)溶液的(110)硅片各向异性刻蚀，作为一种加工手段，可获得其它方式难以获得的垂直且高纵横比形状。同时，其刻蚀侧面，即(111)晶面，可达到非常平滑的程度。新制作的具有上述特点的硅板，由于其侧面为垂直的镜面，且作为微型元件具有较大的面积(100μm^2以上)因此，人们期待能作为自由空间用微光学元件、尤其是作为微反射镜和光学平面应用。     

微机械光学器件

微机械光学器件是利用MEMS技术制作的光学元件及器件，目前制备出的微光学器件主要有微镜阵列、微光扫描器、微光阀、微斩光器、微干涉仪、微光开关、微可变焦透镜、微外腔激光器、光编码器等。     

衍射微透镜阵列的光学性能研究及测试

对衍射微透镜阵列的光学性能进行理论上的研究,并提出一种测试微透镜阵列衍射效率和点扩散函数的方法,建立了一套测试系统,并对本所研制的128×128衍射微透镜阵列的衍射效率和点扩散函数进行了测试.测试结果证明本所研制的2位相的石英和硅衍射微透镜阵列的性能较好,均匀性较高;而由于工艺和光刻系统的限制,4位相衍射微透镜的制作还存在一些不足,这些都可以从所得到的衍射微透镜的点扩散函数曲线图和衍射效率看出.该方法适于测试具有微小单元尺寸、周期排列的微透镜阵列或单元的衍射效率和点扩散函数.     

半导体激光器光束匀化系统的光学设计

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。利用Zemax光学软件对半导体激光器单管和阵列进行匀化仿真,验证了该匀化系统应用于半导体激光器整形的可行性,得到了目标面动态范围变化对均匀度的影响程度,研究了微柱透镜阵列间距变化及快轴匀化透镜旋转对光斑均匀度的影响。单管和阵列在输出面上的光斑均匀度均大于90%,能量传输效率分别为95.4%和96.2%。该设计结果对半导体激光器光束匀化具有一定的参考价值。     

酶蚀明胶法制作折射微透镜阵列

提出一种利用蛋白酶溶液刻蚀重铬酸铵明胶制作微光学元件的新方法。这种方法具有制作工艺简单、无需昂贵设备等优点,用此方法实际制作了具有良好连续面形的微透镜阵列,并给出了测量结果。     

微透镜阵列光学实现卷积运算

卷积作为一种简单的线性平移不变运算,被广泛应用于图像处理的各个领域,其衍生出的卷积神经网络更是在人工智能领域中大放异彩。为了应对后摩尔时代AI推理芯片算力受限的问题,光学神经网络应运而生。光学卷积神经网络作为其中一个重要的研究热点对光学神经网络的发展起到了重要的推动作用。设计了一种光学卷积系统,基于微透镜阵列与透镜组成的匀光光路对光场所携带的图像做二维卷积,该系统可以光学实现图像平滑和锐化。当使用空间光调制器来投影卷积核和输入图像时,系统可以实现各种步长的三种卷积形式,也可以通过多次投影/平铺实现多通道的三维卷积,进而为实现光学卷积神经网络用于复杂的图像处理任务奠定基础。