制作锂玻璃自聚焦透镜的离子交换工艺的研究

本文分析了用一次离子交换工艺制备的自聚焦透镜的径向折射率分布规律,计算了所能获得的最佳分布及工艺条件.并提出在熔盐中加Li~+及分阶段离子交换的新方法.计算表明,用改进后的新工艺制备的自聚焦透镜,其折射率分布可以得到明显的改善.     

制作铊玻璃自聚焦透镜的两步离子交换工艺分析

本文分析了用一次离子交换工艺制备的自聚焦透镜的径向折射率分布规律,讨论了所能获得的最佳分布工艺条件。在此基础上提出了两步离子交换的新方法。计算表明用两步离子交换工艺制备的自聚焦透镜的折射率分布可以更接近理想分布.     

二次离子交换法改进自聚焦透镜折射率分布

对二次离子交换制作自聚焦透镜的理论和工艺进行了研究.利用KNO3和NaNO3混合盐进行二次离子交换.对二次离子交换前后的自聚焦透镜的折射率分布和畸变进行了测试,结果表明,经过二次离子交换后,折射率分布明显改善,更接近理想折射率分布曲线,相对畸变由二次交换前的13.1%减小到7.7%.     

正六边形自聚焦透镜折射率分布研究

针对离子交换实验的定源扩散,提出了一种求解正六边形自聚焦透镜折射率分布的理论模型.并在此基础上采用分离变量法和坐标变换,求得了正六边形自聚焦透镜折射率分布的解析解.通过Matlab对该解析解进行了模拟比较,定性、定量地证明了其正确性.     

方形自聚焦透镜的研制

经过方形玻璃丝的加工、离子交换及成品的精密加工等过程,成功制出了方形自聚焦透镜.并采用聚焦成像和雅明干涉等方法对其光学特性进行测试,得出了方形自聚焦透镜本身所具有的一些特性：中心部分畸变较小,成像性能好;四个棱角内的球差较大,像质较差;折射率分布不具有旋转对称性,而是与方向和半径有关.     

方形自聚焦透镜折射率分析

利用MATLAB 偏微分方程工具箱(PDE)实现方形玻璃纤维边界条件下离子扩散的有限元解法,给出一般步骤,对离子交换制备方形自聚焦透镜过程进行计算机模拟.运用分离变量法求解方形玻璃纤维中Tl+离子浓度定解方程,由离子浓度与折射率的线性关系,得到了方形自聚焦透镜折射率分布的数学表达式,计算出折射率分布图以及理论值.与实验值校验表明,相对误差小于0.33%.     

一种新型光学透镜—自聚焦棒透镜

本文对自聚焦棒透镜的成像特性进行了分析,简单介绍了该种透镜的制作工艺及折射率分布测试手段,并叙述了该透镜的应用及国内外对自聚焦棒透镜的研究发展状况。     

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。     

正方形自聚焦透镜光线理论研究

针对正方形自聚焦透镜折射率分布特点,引入方向角概念,以平方律表征其折射率分布.从理论上研究了平方律折射率分布下正方形自聚焦透镜的光线轨迹方程,得到了子午光线表达式.结果表明,与传统径向自聚焦透镜相比,正方形自聚焦透镜的光线轨迹受光线入射方向角影响,会产生较大像差.得到了正方形自聚焦透镜数值孔径表达式,表明数值孔径并非常量,且与方向角密切相关.计算了中心轴上的最大数值孔径,方向角为0°时最小为0.405,方向角为45°时最大值0.5以上.     

自聚焦透镜列阵重叠度的研究

本文讨论了自聚焦透镜列阵重叠度,分析了重叠度对分辨率及照度分布的影响,并对一系列单根自聚焦透镜和两列自聚焦透镜列阵作了测量,得到了制造自聚焦透镜列阵的一个重要依据.实验中总结出照度分布不均匀规律的经验公式.     

聚焦法测量梯度折射率透镜的折射率分布

本文针对梯度折射率分布的透镜(以后简称梯析透镜)与光纤在折射率分布上的不同点,对用于光纤及其预制棒测量的聚焦法的原理公式,计算测量方法等进行了重要改进,从而使聚焦法可适用于梯折透镜的测量.本文通过计算机模拟计算,对原理公式及计算方法的准确性和可靠性进行了验证,并同时给出了这一测量方法的精度,最后给出了测量实例及其比较结果.     

An optical system incorporating gradient-index lens for confocal inspection

A differential confocal measurement system features high lateral resolution and depth-discriminated sections. In comparison with conventional lens, gradient-index lens is lighter in weight, smaller in volume and easy to couple. In order to facilitate the measurement of a small irregular surface in a limited space, a small optical inspection system is presented, which combines the high axial resolution and absolute position tracking capability of a differential confocal microscopy and the compact design of gradient-index lens, and uses gradient-index lens to obtain a small detector of 1 mm in diameter. The operating principle and construction of the measurement system are detailed. The differential design of the two detectors eliminates both the fluctuation of light source and the electronic noise from probes, and increases the axial resolution as well.     

微型差动式共焦自聚焦光聚焦探测系统

为解决微小内轮廓尺寸为代表的微小尺寸的非接触式超精密测量问题，提出了将自聚焦透镜体积小的特点与共焦显微技术的高分辨率和绝对位置跟踪特性相结合的差动式自聚焦共焦微型显微技术的光探测技术，建立了相应的传感系统，介绍了系统的工作原理和构成，自聚焦透镜测头直径为1mm，两个探测器差动设置，不但消除了光源的光强漂移和探测器的电子漂移产生的共模噪声，提高了测量信噪比，而且有效地提高了系统的轴向分辨率，初步实验表明，系统轴向分辨率在倾斜率小于20度的范围内可达5nm。     

光学相干性综合实验

利用双频光栅剪切干涉法，CCD摄像机采集剪切干涉条纹图，用自行设计的软件对图像进行处理，可定量测量光场的时空相干性以及梯度折射率透镜的像差。     

Characteristics of a Lens System Using Low-Dispersive Radial Gradient-Index Material

Performance of a single bi-plano lens that uses low-dispersive radial gradient-index (GRIN) material is evaluated and is shown to suffice for photographic objectives of general use. Also, investigating the dispersion property, it is shown that the Hertzberger equation is applicable to the radial GRIN material.     

Effect of crystalline lens surfaces and refractive index on image quality by model simulation analysis

The surfaces and refractive index of crystalline lens play an important role in the optical performance of human eye.On the basis of two eye models,which are widely applied at present,the effect of lens surfaces and its refractive index distribution on optical imaging is analyzed with the optical design software ZEMAX (Zemax Development Co.,San Diego,USA).The result shows that good image quality can be provided by the aspheric lens surfaces or (and) the gradient-index (GRIN) distribution.It has great potential in the design of intraocular lens (IOL).The eye models with an intraocular implantation are presented.     

软性亲水性接触镜几何参量的光电成像测量方法

提出了对软性亲水性接触镜采用非接触的光电成像检测方法.将浸于液体中的软性亲水性接触镜置于高准确度的标准环上,采用投影光学系统将其投影放大,并用光电图像探测器接收软性亲水性接触镜的放大图像.通过计算机图像处理、计算出放大后的图像尺寸,然后利用成像公式、标准环的尺寸等相关参量,最终计算出软性亲水性接触镜的实际几何参量.采用放大倍率为20倍的投影成像光学系统,像元中心距为50 μm、像元数为512位的CCD线阵, 51系列单片机进行数据处理.经计算,该光电成像测量系统对软性亲水性接触镜的中心厚度、曲率半径的测量分辨力达到了0.005 mm,远高于系统0.01 mm的准确度要求.     

电场作用下的变焦非球面液滴微透镜

提出了一种制作变焦非球面液滴微透镜并在线检测其光学性能的新方法。在实时进行光学检测的条件下,选择光固化材料,利用电场作用操控液滴透镜的面形实现变焦,在检测到较好的透镜面形和聚焦状态时,采用紫外光固化技术使液滴透镜固化,可制作具有良好光学成像和聚焦性能的非球面微透镜。研制了紫外光固化非球面液滴微透镜制作平台及在线检测系统,实验观察并讨论了液滴透镜面形和聚焦光斑随电场作用的变化规律,成功实现了液滴透镜的变焦,并获得了良好的非球面面形和聚焦光斑,证明了用此方法制作高成像性能的非球面微透镜的可行性。     

Superhigh numerical aperture (NA > 1.5) micro gradient-index lens based on a dual-material approach

We describe a novel scheme for obtaining a superhigh numerical aperture gradient-index (SHNA GRIN) lens from multiple thin layers of two or more materials with large refractive-index contrast. Design procedures for the lens are described, including variation of the layer thickness to achieve focusing and of the thickness limit to reduce scattering loss. We use an exact numerical solution by the finite-difference time-domain method to evaluate the lens's performance. Specific examples of a SHNA GRIN lens with a SiO2-TiO2 material system designed for fiber coupling to a nanowaveguide are shown to have focusing FWHM spot sizes of 0.53-0.7 microm at lambda =1.55 microm (corresponding to a NA of approximately 1.6-1.1) with 2.7-2.4% more loss than an ideal continuous index profile GRIN lens. With this approach, a SHNA GRIN lens with a NA of > 1.5 and a length of <20 microm can be achieved with currently available thin-film deposition techniques.     

用于DVD光学头的刻环型双焦点物镜的设计

首先介绍了DVD读出系统对像差的要求 ,然后针对DVD光学头兼容CD盘片的要求介绍了刻环型双焦点物镜的基本结构和工作原理。详细介绍了适当的球面近轴参数的选取 ,包括使制造偏心灵敏度最小的物镜中心厚度的选取 ,物镜所需校正的像差种类以及如何选择优化变量等内容。最后给出了利用计算机设计的双焦点非球面物镜的设计结果 ,并讨论了刻环宽度选取的方法