本征五级、七级球差系数及各级球差系数与各级球差的关系

球面共轴系统的本征高级球差系数早已有人研究过。本文作者严格区分了近轴角参量与非近轴光线的角参量,并在本征球差系数的推导过程中用近轴角参量正确地置换非近轴光线的角参量,而使得推导出来的本征五级、七级球差与由光路计算数据展开的球差级数式相符。可以用这样的方法求出更高级的本征球差系数来。本文还分折选择了准确的球差转面倍率,并推导出各级球差系数与各级球差的正确关系,这是一个一直未引起人们注意而却是十分重要的问题。     

《应用光学》一九八九年总目录

续迷军用桅杆式光电观测装置4,1光学设计 ,曰,几00‘1,.1叮‘ .,.口.自口.,.,,占1山1占2心乙2,12 八U妇0,二比叨斤‘llj任00嘴l孙孙衍孙如如幻1 4 9 1116衍孙孙匀匀价中心偏差对OTF下降量的关系式用特征函数研究轴外点细光束通过球面成象论赛德象差理论的有效范围及其扩展有效范围的可能性本征五级、七级球差系数及各级球差系数与各级球差的关系用编码非相干扩展光源实现相幅转换傅立叶变换镜头的象差计算程序便携式红外热量漏失探测仪设计原理高折射率厚透镜在均匀介质中焦点位置的正确计算方法衍生五级、七级球差系数及其特性象移、位相…     

五级、七级球差的计算与精确校对

本文对轴上光束计算了八条非近轴光线,得到八个球差值: L'Am、L'A_(0.93)、L'A(0.85)、L'A_(0.70)、L'A(0.707)、L'A_(0.61)、L'A_(0.5)、L'A_(0.3),展开成具有八个系数的十七级球差的级数表示式,以它来校对用前两篇文章的公式算出来的三级、五级与七级球差,结果很吻合,证明了与这些三级、五级、七级球差有关的公式都是正确的。本文还根据本征、衍生球差的特性,将消球差的方法分类,并举例分析了两种典型照相物镜的结构与消球差的关系。     

高级象差理论

本文的主要目的在以近似方法讨论高级象差特性。首先由对称性讨论了二级象差的独立象差数,近似讨论了象差的几何意义,再由坐标变换的观点导出了光栏移动时象差变化的规律。由Fermat原理和同一光线可看作是各不同点发出的观点导出了物体移动时象差变化的规律。由于运用Fermat原理,所得的结果实际上是略去初级象差影响后的近似结果,因此表示式相当简单。然后我们把象差产生的原因分为二类。其一称作是本徵的,是入射光束无象差时必然产生的象差,用象差看作球差的观点导出了它们的表示式,结果表明,高级球差和本徵轴外球差是象差产生的原因,并导出了各种象差同时产生的状况。象差的另一类称作是衍生的,它们是由入射光线原有象差引起的初级象差差异,由初级象差理论即可得出它们的表示式。这一些高级象差的规律和近似表示可作为评断象差产生原因的半定量依据。最后,用Fermat原理讨论了高级色差问题,并说明Fermat原理之所以可在高级象差理论中应用的理由及不致误差过大的应用范围。     

偏心和倾斜光学系统初级象差理论的研究

在共轴光学系统波象差的基础上,推导出了光学元件的偏心和倾斜分别对主要象差的影响.得出了除了球差外,每一种象差由于偏心和倾斜都引入了它同种类的象差;小量的偏心和倾斜并不改变系统的球差的结论;如果球差并不为零,将会产生与象高无关的彗差,即轴向彗差等等.     

光学系统的偏心调整

根据共轴球面光学系统偏心与系统偏心象差的关系,论述了以光学系统偏心象差调整为手段进行系统偏心调整的可能性。     

激光光学系统的初级象差

本文从泽尼克一高斯国多项式出发,讨论了三种初级象差(球差、营差、象散)在平衡及未平衡状态下的标准偏差同衍射孔半径与高斯光束半径之比α的关系.最后讨论了在均匀光波的最佳校正状态下,高斯光束初级象差同α的关系,得到高斯光束的初级象差可按照均匀光波象差理论进行校正的结论.     

光学系统的偏心与偏心象差

本文从球面光学系统的一般偏心定义出发,论述球面共轴光学系统有偏心时的成象特点。以波象差理论为基础,导出初级与二级偏心几何象差的表达式,给出初级偏心几何象差精度的分析式,对偏心几何象差产生的原因作了计算分析。     

共轴球面光学系统的热象差分析

本文系统分析了径向均匀温度场中,热对共轴球面光学系统的影响,得到了初级位置热象差与初级倍率热象差的一般表达式.在此基础上得到了均匀温度场中薄透镜系统的热象差表示式,该热象差表示可以用来指导无热象差光学系统的设计.最后根据上述分析,讨论了几种简单系统的热效应与无热象差设计途径.     

光盘用非球面透镜的设计

关于以单透镜的两面为非球面的光盘用物镜已申请了很多专利。之所以其结构非常简单,还能进行多种多样的设计,取决于非球面有大的象差修正能力,也许由于没有确立以决定球面透镜为基础的理论之缘故吧。为了确定所希望的球面系统,本文以偏差和中心厚为变量导出厚透镜的三级象差系数的     

双环贝塞尔-高斯径向偏振光束经介质分界面的强聚焦

基于矢量德拜理论,研究了贝塞尔-高斯径向偏振光束经过衍射光学元件(DOE)和高数值孔径(NA)透镜组成的光学系统后经介质分界面的强聚焦特性。设计DOE的参数对入射的贝塞尔-高斯径向偏振光束进行调制,在聚焦场中能得到沿光轴方向的三维多点光俘获结构-光链。研究结果表明,入射光束的拦截比(即透镜孔径半径与入射光束束腰半径比)、数值孔径和聚焦场介质折射率都会影响光束的强聚焦特性。当光束的拦截比增大到一个值时,聚焦场的光链会转变成暗通道,并且在不改变暗通道宽度的情况下,暗通道的长度会随着介质折射率的增大而增长。     

球差对圆偏涡旋贝塞耳-高斯光束聚焦场的影响

利用理查德-沃耳夫矢量衍射积分,分析了初级球差对圆偏振涡旋贝塞耳-高斯光束聚焦光场的影响,获得不同球差系数下的光强分布.结果表明,当初级球差系数增加,会聚光点偏离系统焦平面,纵向光场发生改变;焦点光强逐渐减小,焦平面光场发生变化;光轴上光强峰值逐渐减小,峰值两侧的旁瓣变化趋势相反,光强由对称分布变成非对称分布;初级球差对贝塞耳-高斯光束聚焦光场的影响不依赖其偏振态;离焦无法完全补偿初级球差对聚焦光场的影响.     

初级球差及孔径对径向偏振高阶矢量贝塞尔-高斯光束聚焦的影响

在束腰不在物镜入瞳位置的一般情况下,利用理查德-沃尔夫矢量衍射积分公式获得了径向偏振高阶矢量贝塞尔-高斯光束通过有初级球差和受孔径限制的物镜聚焦的三维光场的径向,方位角和纵向分量表达式。数值模拟了入射光束受圆孔径和环形孔径限制情况下初级球差对光场分布的影响。结果表明:球差对焦平面光场分布的影响是非常小的,尤其是环形孔径限制情况下球差的影响可以完全忽略;在受圆形孔径限制情况下,光束经有球差物镜聚焦后,焦平面前后的光场分布不再对称。球差导致在焦平面各点的强度分布变化并不总是一致变大,或一致变小;使用环形孔径时光束聚焦后的光斑尺寸要远小于使用圆形孔径时光束聚焦后的光斑尺寸。     

聚焦-偏转复合系统的相对论五级几何象差方程

本文以复数内积及形式导数为工具,并利用变分原理,导出了电-磁的聚焦-偏转重迭场复合系统的相对论五级几何象差方程。 关键词：     

轴对称非球面透镜光轴共轴度的测量研究

介绍了一种轴对称非球面透镜的光轴共轴度的测量方法。激光管发出的光束经束腰变换透镜入射到被测透镜的非球面表面,由CCD摄像头接收非球面的反射激光光斑,CCD的光敏面位于反射激光光束的束腰位置;调整被测透镜位置,直到激光束腰中心位置不随被测非球面透镜的旋转而变化,这说明被测透镜的非球面对称轴与机械旋转轴重合;再利用球面偏心测量原理检测被测透镜球面一面的偏心量,即可以求得被测非球面透镜的光轴共轴度。该测量方法的误差小于20″。该方法适用于判定非球面透镜和非球面反射镜是否合格,以及调整非球面透镜的制造工艺。     

材料内部成象用球面换能器——平凸透镜系统的聚焦特性研究

声显微镜的一个特点是能够对材料内部成象。本文提出一种球面换能器——平凸透镜系统,可以在材料内部得到比较好的聚焦。文中还分别用几何声学方法和波动理论分析了系统的球差和衍射象差。最后介绍了实验装置及测试结果。     

余弦高斯光束通过含球差分数傅里叶变换系统的传输

实际应用中球差作为一种普遍存在的像差,对光束在光学系统中的传输具有较大影响。为了研究球差对光束通过分数傅里叶变换系统后所产生的影响,基于柯林斯公式,推导出余弦高斯光束在有球差和无球差的分数傅里叶变换系统中的场分布,并以LohmannⅠ型系统为例,进行数值模拟计算,研究了余弦高斯光束通过有球差和无球差的分数傅里叶变换系统后输出面的横向光强分布规律以及不同变换阶数和不同调制参数下轴上光强大小与球差系数的关系。结果表明,在分数傅里叶变换系统中,透镜球差对输出面横向光强分布有较大影响,并且正球差和负球差对横向光强的影响效果有明显区别。不同变换阶数和不同调制参数下透镜球差对轴上光强的作用效果不同。     

磁圆形透镜和磁六极透镜的复合系统的象差

近来磁六极透镜作为球差校正器引起了人们的注意。本文研究了磁圆形透镜和磁六极透镜的场分布叠加形成的复合系统的象差。我们在复数域中定义了内积,采用了复数的表象和微分算符,全面讨论了这种复合系统的高斯光学性质及二、三、四级象差,得出了各级象差所有的象差系数的公式。 关键词：     

折叠-组合腔不同曲率输出镜近场光束分析

多维轴对称折叠组合腔由一个或多个折叠腔和一个共轴球面腔组合而成,共用一个平凹输出镜产生并合光束。为了得到更稳定、更高功率的激光输出,基于矩阵理论建立了基模高斯光束斜入射通过凹面镜的理论模型,并对输出光束的近场光强分布和光斑大小做了非相干并合和相干并合的数值计算和模拟。结果表明随着输出镜曲率半径的减小,光强峰值和光斑大小有轻微减小,稳定性更高。     

大视场球形逆反射器的光学设计

在单层球形逆反射器的基础上,提出双层球形逆反射器,根据单个折射球面的物像位置关系和矢量场的光线追迹方法,推导得出内外层折射率和曲率半径之间的关系,及逆反光束的发散角与入射高度、球差之间的变化关系.利用ZEMAX设计了视场±60°,工作波段632.8nm的双层球形逆反射器和改进的双层球形逆反射器.优化后的两种球形逆反射器在各个视场下的点列图直径的均方根值均小于艾里斑直径4.632μm,最大球差不大于0.045mm,即逆反光束最大发散角不超过0.1mrad.仿真模拟结果表明,两种球形逆反射器在各个视场下的逆反光束到达接收面的光通量分别为48.769lm和44.249lm,入射光通量为54.594lm,逆反效率分别达到89.33%和81.05%.