K9光学玻璃化学钢化技术研究

为提高K9光学玻璃在一些特殊应用领域(如高压、温度变化剧烈等)的力学性能,并保证其光学性能符合精密光学仪器要求,对K9光学玻璃进行了化学钢化技术研究.以脆性材料断裂过程微裂纹扩展理论为基础,导出化学钢化玻璃强度应力因子计算模型,分析化学钢化表面应力与表面微裂纹深度、韧性之间的关系,指出化学钢化工艺应注意的事项.通过实验...     

基于热光学分析的光学窗口玻璃厚度的优化

以热光学分析为基础,对复杂环境下光学窗口的玻璃厚度进行了优化设计。对光学窗口的强度及其所处的热环境进行了分析和仿真,计算出稳态的温度场,将温度场映射到结构模型中计算了光学窗口在力-热耦合情况下的光学玻璃的变形量,结合光学窗口的折射率梯度分析和玻璃面形变化进行热光学分析,计算出了直径是350mm的光学窗口在不同的玻璃厚度下光程的均方根(RMS)误差值,确定光学窗口的玻璃厚度为18mm。结果表明,光学窗口既能满足强度和可靠性要求,又能在有效通光口径内满足光学指标,为窗口的设计提供了依据。     

一种简支式光学矩形保护窗口强度的通用计算方法研究

光学窗口的强度分析是光电设备设计的重要依据,而现有文献中只提供材料泊松比为0.3的简化的计算公式,而针对不同泊松比的简支矩形板强度原始计算公式以复杂的级数形式表示不方便直接应用,为了方便设计者得到准确的强度理论分析结果,提供了一种简单的方法推导出适用于不同泊松比的简支式矩形保护窗口的强度简化计算公式,并验证了该方法推导...     

新型多功能集成光学耐压保护窗口

针对特殊环境下光学系统的需求,设计了一种具有三层结构的新型光学耐压保护窗口,其外层为石英玻璃,内层为开有小孔的化学钢化K9玻璃,中间为夹有电阻丝的PVB（聚乙烯醇缩丁醛）胶层,电阻丝通过内层玻璃上的小孔引出。通过强度仿真优化得出了内层玻璃最佳开孔位置和孔直径,设计了这种三层结构的保护窗口的工艺流程,并对具有三层结构的保护窗口进行了性能测试和验证。结果表明,这种新型耐压窗口集成了透光、耐压、抗冲击、加热、表面快速脱水等功能。     

超高声速飞行器光学窗口气动光学效应分析

超高声速飞行器在大气中飞行时,由于气动热和气动力的作用,光学窗口会产生严重的气动光学效应,使目标图像发生像偏移、抖动、模糊和能量衰减。利用有限元分析方法对光学窗口的热光效应、弹光效应和窗口热变形进行研究,计算了由热光学效应、光学窗口热变形引起的点扩散函数峰值大小及峰值位置(像偏移)随时间的变化趋势。根据对温度场的分布分析,计算了温度梯度对透过率的影响以及透过率与窗口热辐射随时间变化的趋势,可为光学窗口的设计、材料的选择及后期的图像处理提供依据。     

拼接式光学窗口装配关键技术研究

对拼接式光学窗口组件的结构特点作了介绍,分析了影响拼接式光学窗口性能的主要装配因素,并从装配齐平性及微应力装调两个方面出发,开展了装配关键技术研究,通过计算分析及参数量化工艺措施解决装调技术难题,获得了装配后外形齐平性≤0.2 mm,装配后应力≤50 nm/cm的高精度、微应力装调效果,满足光学分辨率及高速飞行使用要求。     

利用白光数字图像频域分析法测量工程高分子材料Ⅲ型裂纹尖端应力强度因子

白光数字图像频域分析法具有测试系统简单,非接触,全场测量等优点,通过频域相关算法分析可以得到三维位移场。推导了用白光数字图像频域分析法的双CCD系统测量三维位移场的公式,并将其应用于Ш型裂纹尖端应力强度因子的测量。     

空间相机光学窗口热光学性能的仿真分析

 空间相机光学窗口与周围环境进行热交换,导致窗口的温度发生不均匀变化,包括整体温度水平的变化以及产生径向温差、周向温差和轴向温差。这些温度梯度将影响相机的光学系统质量。针对某相机光学窗口温度分布不均匀的特点,提出利用非顺序光路建立复杂光瞳的方法对光学窗口进行分区,在各子区域上建立温度的径向分布特征,然后将各子区域的变化再统一到整个元件中,进而评判对整个系统的影响。结果表明,新方法合理可行,温度周向不均匀分布会降低光学系统质量,并且不能完全通过离焦来补偿。     

高空高速航空相机光学窗口的热光学分析

分析航空相机光学窗口的热光学特性,选定熔石英作为窗口玻璃的材料,将热流密度加权分配到窗口外表面各个区域,并考虑整个窗口玻璃的辐射来计算其在一个工作循环内的温度分布。高空高速飞行时,气动热使窗口外表面的温度急剧上升,由于熔石英的导热率很小,窗口产生很大的轴向温差,分别取轴向温差55℃,70℃和90℃时的工况计算窗口热变形;光学窗口内、外表面的变形规律为近似球面,计算了其近似曲率半径,计算由面形变化和折射率变化引起的光程差并转化为Zernike多项式;将Zernike多项式系数带入Code V中考核窗口玻璃的光学性能,得到波像差变化量,其像面离焦量为-0.114mm,调制传递函数的下降最大值小于0.01。结果表明,光学窗口满足光学性能的要求。     

光学窗口电磁屏蔽性能分析与验证

为分析不同基底材料光学窗口电磁屏蔽性能,以Kohin的等效薄膜模型为基础,考虑电磁波在材料2个界面中的多次反射和折射,得到电磁波界面反射系数,利用matlab编写程序计算相同网栅、不同厚度、不同材料的屏蔽效率曲线,分析了厚度和材料对光窗屏蔽效率的影响。为验证仿真数据的准确性,在ZnS基底上制作了周期为500 μm、线宽为15 μm,电阻≤20 Ω的测试样片,测试其在8 GHz～18 GHz频段的电磁屏蔽效能。通过对比可看出:测试与理论计算数据较符合,误差约为2 dB～4 dB,计算数据可以预估光学窗口电磁屏蔽性能,为后续的设计工作提供参考。     

光学玻璃的强度设计方法研究

玻璃没有固定的特征强度值,其强度主要由其表面裂纹的分布所决定,玻璃的强度设计需采取保守设计思想.以玻璃强度基本理论为基础,给出并分析了断裂几率预测法、最小寿命预测法和寿命-断裂几率综合预测法三种玻璃强度设计方法.这些方法可为设计者提供给定玻璃的使用强度、断裂几率及预期寿命,还可为光学元件及其装配结构设计提供指导.     

光学窗口材料激光辐照热-力效应的解析计算研究

建立了高功率连续激光辐照透明光学材料的热力学模型,通过积分变换方法求解三维热传导方程,得出了激光辐照引起的瞬态温度场分布的精确解析解,并在此基础上进一步求得热应力场的瞬态分布。以1.315μm的高能氧碘激光辐照熔石英玻璃为例,计算了熔石英在激光辐照下的温度场与热应力场分布,分析了其激光损伤机理。研究结果表明由于熔石英具有优良的热稳定性,温度不均匀分布所产生的热应力相对较小,激光损伤主要是受辐照区域温度值超过材料熔点发生熔融破坏。理论分析结果与相关的实验结论一致,说明所建立激光辐照效应模型的合理性。     

高准确度玻璃光学元件的CMP技术研究

依据化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing,CMP）加工玻璃光学元件的原理,通过对抛光运动机理的理论分析,提出了抛光垫的磨削均匀性对光学元件面形的影响,并设计了新的工艺流程.通过工艺试验,完成了高准确度玻璃光学元件的CMP加工,获得了表面质量N<0.2,Rq<0.3 nm的玻璃光学元件.     

光学玻璃的色散特性测量及近似计算方法的讨论

报道了光学玻璃和光学晶体０．３６μｍ－２．５μｍ波长范围内的的射率测量结果，并对ｎλ＾２＝Ａ０＋Ａ１λ＾－＾２＋Ａ３λ＾－＾４＋Ａ４λ＾－＾６＋Ａ５λ＾－＾８色散公式的计算精度和适用范围进行了深入讨论。     

塑料光纤纤端光场测试结果及分析

对纤端光场进行了理论分析,分别利用塑料光纤和多模光纤作为接收光纤对塑料光纤的出射纤端光场进行了测量,并与理论分析结果进行了比较,给出了合理的调和参数.传输距离较长的塑料光纤由于高阶模的泄漏,纤端光场分布非常接近高斯分布.实验结果表明了理论分析结果和调和参数选择的合理性.     

Fabrication of Spot Size Converters for Optical Chemical Sensors by Distributed-Field-Assisted Ion-Exchange

We propose a new method for fabricating optical waveguides with nonuniform thickness by controlling the electrical field distribution during the field-assisted ion-exchange. We refer to this method as distributed-fild-assisted ion-exchange. The distribution of the intensity of the electrical field was simulated for different electrode configurations, and was compared with experimental diffusion depth distribution of K⁺—Na⁺ exchange in sodalime slide glass. A unique bath was designed for the distributed-field-assisted ion-exchange. Using a three-electrode configuration, we obtained, for instance, a 2 cm-long spot size converter with thickness changes of from 12 μm to 2 μm. This technique can be used to fabricate waveguides for optical chemical sensors.On leave from State Key Laboratory of Transducer Technology, Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China 100080.     

Fluorescence and Nonlinear Optical Properties of Organic Dye in Inorganic Glass and Xerogel Matrices

ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅａｎｄＮｏｎｌｉｎｅａｒＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯｒｇａｎｉｃＤｙｅｉｎＩｎｏｒｇａｎｉｃＧｌａｓａｎｄＸｅｒｏｇｅｌＭａｔｒｉｃｅｓＺＨＡＮＧＱｉｎｙｕａｎＪＩＡＮＧＺｈｏｎｇｈｏｎｇ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔ...     

GeO2对Eu3+掺杂Bi2O3-B2O3-ZnO玻璃光谱性质的影响

用高温融熔法制备了Eu^3＋掺杂摩尔分数为1％的（60-X）Bi2O3-XGeO2-30B2O3-10ZnO（摩尔分数X=5,10,20,30）系统玻璃。测定了玻璃的差热分析曲线、发射光谱与激发光谱。从发射光谱与稀土Eu^3＋离子光学跃起矩阵元的特点,计算了Eu^3＋光学跃迁的参量Ω2与Ω1。结果显示强度参量Ω2与Ω4随着GeO2量的增加而增加,表明材料的对称性降低,Eu-O键强增加,共价性增加。玻璃的软化温度随GeO2组份的增加而提高。在GeO2摩尔分数达10％时．析晶起始温度与玻璃软化温度的差达最大,约146℃,表明该玻璃的热稳定性最好。