可见光折/衍射混合光学系统消热差设计

由于一些可见光折衍射混合光学系统结构复杂,光学材料种类繁多且光热性能差异大,不能像红外系统那样通过解消色差、消热差方程组得到初始结构。通过分析衍射光学元件的温度特性,采取使用衍射光学元件先消色差再消热差的方法,完成了可见光波段遥感物镜的消热差设计。系统在20℃～100℃范围内成像质量均保持良好,调制传递函数下降范围在6％之内。设计结果表明利用衍射光学元件的混合光学设计使系统结构简单化,并在要求的温度范围内性能稳定。     

高性能DF化学激光三色分束器

本文表述ＤＦ高能激光应用光学系统中作为共孔径分光元件而研制的三色分束器的光学性能，讨论了满足分光性能光学元件基片，镀膜材料选取，多层膜设计与制备技术，元件性能测试结果。得到在ＺｎＳｅ基片背面未镀膜情况下三色分光膜性能：３．８μｍ波长带反射率大于９９．６％，８～１４μｍ红外波段透过率大于７５％，可见光区０．６４～０．９２μｍ透过率大于５０％，膜层通过了稳定性检验。     

高性能DF化学激光三色分束器

本文表述ＤＦ高能激光应用光学系统中作为共孔径分光元件而研制的三色分束器的光学性能，讨论了满足分光性能光学元件基片，镀膜材料选取，多层膜设计与制备技术，元件性能测试结果。得到在ＺｎＳｅ基片背面未镀膜情况下三色分光膜性能：３．８μｍ波长带反射率大于９９．６％，８～１４μｍ红外波段透过率大于７５％，可见光区０．６４～０．９２μｍ透过率大于５０％，膜层通过了稳定性检验。     

多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究

叙述了多层衍射光学元件的设计原理.通过对多层衍射光学元件结构、位相延迟表达式、材料选择匹配的研究,使得优化最大光栅高度后的多层衍射光学元件能够实现大幅度提高宽光谱范围内衍射效率的作用.其衍射效率在从g谱线（435.834 3 nm）到C谱线（656.272 5 nm）的可见光范围内的任何波长上的理论衍射效率均在99％以上,带宽积分平均衍射效率为99.7％,能够满足高质量成像光学系统应用的需要,并利用该元件设计了长焦距复消色差物镜.     

超大视场折反射全景光学成像系统设计

折反射全景光学成像系统具有平面对称光学系统的成像特性,提出应用光焦度控制方程和超大视场光学系统六阶波像差理论来初步确定系统结构初始参数,在此结构基础上,应用Zemax软件对其进行设计和优化,得到了一款仅由1块偶次非球面反射镜和6块折射透镜组成的折反射全景光学成像系统.该系统工作在可见光波段,全视场角范围为12°～178...     

低光学衍射随机六元环金属网络导电膜

传统金属网栅多为二维方格结构,光学透射率损耗较大,高级次衍射杂散光严重干扰探测系统成像质量.本文设计了一种具有随机六元环表面结构的金属网络导电薄膜,该结构相较于传统二维方格结构金属网栅具有更高的光学透射率;由于在结构中引入了随机变量,也可以实现高级次衍射杂散光的抑制.随后在ZnS光学窗口上完成了线宽为4μm、周期为100μm的随机六元环结构金属网络导电膜的制备.测试结果表明,样品表面图案完整、金属线清晰可见、线宽均匀、无断线情况发生. ZnS光学窗口在长波红外波段透射率损失10.5%,在可见光波段透射率仅损失6.8%,同时可以显著均化高级次衍射杂散光分布.电磁屏蔽数值仿真结果显示,该网络导电膜在0.2—20 GHz电磁波谱段内平均电磁屏蔽效能为37.9 dB,最低屏蔽效能29.6 dB,比传统方格结构网栅高3.2 dB.本文设计并制备的随机六元环结构金属网络导电膜具有优异的光学性能与电磁屏蔽效能,对于提升图形化光学窗口的综合性能具有重大意义.     

高温超导材料YBa_2Cu_3O_(7-δ)在可见光区的电场调制光反射光谱

本文报道了用调制光谱手段对YBa_2Cu_3O_(7-δ)化合物所进行的光学测量和研究。从对可见光区调制光谱结构的分析和讨论表明调制光谱可以用于研究超导体化合物的电子态结构。从而提出了又一种研究高温超导材料光学特性的新的测试手段。     

复合环氧树脂光学塑料

本文研究制备了光学用的高纯度无色环氧树脂,用胺类固化剂、酸酐类固化剂的固化工艺,找到不含叔胺的改性胺类及苯环氢化的酸酐类固化剂,经工艺试验,初步得到一种新型热固性光学塑料,其n_(?)=1.53～1.57。布氏硬度为21、v=35～41,可见光透过率90%。     

多层衍射光学元件设计原理与衍射效率的研究

叙述了多层衍射光学元件的设计原理．通过对多层衍射光学元件结构、位相延迟表达式、材料选择匹配的研究,使得优化最大光栅高度后的多层衍射光学元件能够实现大幅度提高宽光谱范围内衍射效率的作用．其衍射效率在从g谱线（435．8343nm）到C谱线（656．2725nm）的可见光范围内的任何波长上的理论衍射效率均在999／6以上,带宽积分平均衍射效率为99．7％,能够满足高质量成像光学系统应用的需要,并利用该元件设计了长焦距复消色差物镜．     

可见光光学目标模拟器的研制

介绍一种能够建立逼真的可见光目标———背景环境的可见光光学目标模拟器。整个装置由计算机图像生成系统、胶片图像源系统、光学耦合系统、主控计算机、控制系统及二轴转台等部分组成。该装置实现了图像源系统与导引头光学系统的完善耦合 ,成像质量高 ,且结构紧凑 ,重量轻 ,是一种理想的可见光目标———背景图像仿真设备     

基于无机材料体系连续激光驱动的全光谱白光研究进展EI北大核心CSCD

全光谱白光具有和太阳光光谱接近的覆盖可见到红外连续波段的光谱特征,对光学研究具有重要意义。连续激光驱动光学活性材料的全光谱白光因其特殊的发光性能及高效的发光效率吸引了研究者广泛的研究兴趣。本文首先从有无激活中心角度对可产生全光谱白光的无机材料进行了分类总结。然后从光谱性能、温度性能及光电性能三个方面对无机材料体系中的全光谱白光的光物理过程进行了归纳分析,并对全光谱白光的应用做出了展望。最后对这一非线性光学效应的全光谱白光发光现象未来的研究方向及发展趋势进行了总结。     

垂直电场下扭转双层石墨烯光学吸收性质的理论研究

层间扭转角度是对石墨烯物理性质宽波段可调谐的一个新参量.本文采用2°<θ<15°扭转角度下的连续近似模型,获得了不同扭转角度双层石墨烯分别在有、无电场下的能带结构,通过电子-光子相互作用跃迁速率,计算模拟了范霍夫奇点附近电子带内跃迁和带间跃迁所引起的光学吸收谱.结果表明,在无外加电场时,带间跃迁吸收峰的位置随着扭转角度的增大而发生从红外到可见光波段的蓝移,且吸收系数增大,带内跃迁的光学吸收系数相对于带间跃迁高出2个数量级;而存在外加电场时,两个范霍夫奇点在波矢空间的位置发生偏移,带间跃迁吸收峰发生分裂,且两个分裂的吸收峰位置随着电场强度的不断增大而反向行进.上述研究结果对石墨烯材料在光电器件方面的应用有一定指导作用.     

Fourier Spectroscopy as a Method of Investigation of Photoelectric Properties of Organic Systems

A new method of investigation of photoelectric properties of layered thin-film structures based on broadband Fourier spectroscopy exhibiting a harmonically modulated optical delay is proposed. In contrast to traditional approaches to study photoelectric properties, which are based on application of dispersive spectral devices, the proposed method allows not only simultaneously covering the ultraviolet, visible, and infrared spectral ranges, while demonstrating a wide dynamic range and high spectral resolution, but also easily varying low-frequency modulation of the action of light. The capabilities of the method are demonstrated using a polycrystalline organic heterostructure as an example. Its spectral sensitivity, speed, and specific detectivity are measured. A model and an equivalent electric circuit are proposed for explanation of the results of the measurements.     

替位和间隙原子N对ZnO电子结构和光学性质的影响

本文采用密度泛函理论,深入研究了N作为替位和间隙原子对ZnO电子结构和光学性质的影响,结果表明：由于N在八面体间隙位置的形成能小所以更倾向于占据八面体间隙位置;N掺杂ZnO会形成p型半导体;N在间隙位置能够明显的缩小带隙宽度,可以有效的促进ZnO对光的吸收;在可见光区,处于间隙位置的N具有良好的光学吸收谱并且产生明显的红移,这与带隙的变化规律一致。     

Tailoring the photocatalytic activity of WO3 by Nb-F codoping from first-principles calculations

In this letter, the electronic structure properties of Nb, F monodoping and Nb-F codoping are explored by first-principles calculations. Our results show that Nb-F codoping can reduce the band gap notably. The band edge analysis indicates that both conduction band maximum (CBM) and valence band minimum (VBM) move to higher energies, which is desirable for water splitting. The formation energy and pair binding energy calculation shows that this anion-cation codoping is easy to realize in both O-rich and O-poor conditions. The calculated optical absorption spectra indicate that the visible light absorption can be significantly improved by Nb-F codoping in WO₃. Therefore, Nb-F co-doped WO₃ is predicted to be a promising visible light photocatalyst for water splitting.     

一种新型的专用于光学相干层析系统的宽带光纤光源

报道了一种新型的专用于光学相干层析系统的输出光谱为准高斯型的宽带超荧光光纤光源.该光源采用掺饵光纤作为增益介质.其关键技术是在抽运源的输出端增加了光耦合器，并在光源输出端插入多级长周期光纤光栅对铒离子的自发光谱进行调制和整形；同时采用光控器和温控器来控制抽运源的输出以提高光源输出功率的稳定性.该光源的中心波长为1.57μm，输出光谱的3dB带宽大于75nm，输出功率为27mW.实验结果表明，该光源输出光谱的自相关函数的旁瓣峰被大大削弱，可以满足光学相干层析系统的应用. 关键词： 光学相干层析术 超荧光光纤光源 长周期光纤光栅 光耦合器     

二级级联式室内可见光通信光学接收天线设计

针对室内可见光通信系统的传统光学接收天线无法同时满足高增益和大视场的问题, 设计了一种二级级联式光学天线. 通过分析信噪比、通信速率与接收天线视场角的关系, 发现视场角为40°–60°的光学天线最适用于室内可见光通信系统. 通过光学仿真软件TracePro的模拟及计算, 给出了所设计的二级级联式光学天线的增益随信号光入射角的变化关系. 结果表明, 相较于传统接收天线, 二级级联式光学天线具有更好的光学性能, 视场角为菲涅耳透镜单独接收时的4 倍. 利用Matlab对二级级联式光学天线竖直向上时的接收功率分布进行仿真, 结果显示探测器接收到的信号功率提升效果明显, 平均值较直接探测时增大了7 dBm, 进一步证实该二级级联式光学天线适用于室内可见光通信系统.     

高效产生任意矢量光场的一种方法

提出一种高效产生任意矢量光场的方法.利用两个光束偏移器分别对两个正交线偏振分量进行分束与合束,将传统激光模式转化为任意矢量光场.所产生矢量光场的偏振态和相位分布通过相位型空间光调制器(SLM)加载相应的相位实时调控.由于光路系统中不涉及任何衍射光学元件和振幅分光元件,光场转换效率高,仅取决于SLM的反射率,并且光路系统结构紧凑、稳定,同轴性易于调节.实验结果显示,采用反射率为79%的相位型SLM产生矢量光场的转换效率可达到58%.     

外场紫外与可见光双波段可调焦装置校准设计

设计了一种用来校准紫外与可见光光轴平行性的可调焦光学系统,调焦范围为70 m~。针对目前大多数校准系统无法进行调焦的问题,提出一种既能校准紫外与可见光光轴平行性又能对紫外部分进行调焦的方法。采用离轴卡塞格林系统作为初始结构进行设计,通过在传统的卡塞格林系统中加入调焦组和补偿组来实现调焦以及像差补偿,所设计的系统可以有效地解决紫外与可见光双光轴平行性失调的校准问题,提高紫外与可见光双光轴平行性校准效率,并且在不同视距下光学传递函数值及点列斑均接近衍射极限,能量集中度达到90%,整个视场的像质均匀,像面清晰,有利于后续的图像处理工作。     

基于超表面的多光谱成像系统设计

超表面是一种人工制造的亚波长结构阵列平面,重量轻,易集成,可实现多种功能,被广泛应用于诸多领域。传统光谱成像系统依赖于色散元件及光程累积相位差实现不同波长的色散与聚焦,无法满足系统集成化需求。不同于传统光学元件依赖电磁波在介质中传播累积相位差,超表面依靠界面相位变化来进行相位调控,可实现十分轻薄的光学系统。研究传输相位型超表面,使用时域有限差分算法(FDTD算法)优化单元结构。将超表面引入光谱成像系统中,通过优化亚波长结构尺寸,进行结构排布,开展超表面光谱成像系统研究,实现多波长色散与聚焦独立调控。利用该方法,扫描不同单元结构参数对相位的影响,依照聚焦的相位分布针对不同波长设计对应的位相分布,仿真实现了一个波段范围为510～720 nm,焦距为2 mm,谱段数为八个的超表面多光谱成像系统。通过电磁仿真软件FDTD solutions和数据处理软件计算全模结构电场的远场分布,并分析了系统的成像性能。相比于传统光栅或棱镜分光结构,超表面光谱成像系统可有效减小系统体积,其超轻、超薄、便携特点解决了现有光谱成像系统的应用局限性,为小型化、轻量化光谱成像系统的研制提供了一种新的解决方案。