光学元件列阵综合成像的附加像差

在提出光学元件列阵综合成像原理和演示了几种新的列阵型准相位共轭器的基础上;本文导出了综合成像附加像差的一般表达式,综合像差为零的αβνδ条件,讨论了衍射的影响,并作了实验验证.     

大尺度光学列阵的成像特性

本文由光线光学理论出发,分析了无单元像差的光学元件大尺度列阵的成像特性,得到了较傍轴近似更普适的成像特性变换矩阵,其结果包含了列阵的傍轴近似成像理论.并进一步证明了大尺度平面列阵的成像特性只具有近似的准相位共轭特性,且只有在傍轴近似下才是较完善的准相位共轭成像.该结论与以往理论相比更接近实际,且能更好地解释迄今为止所观察到的实验结果及本文的实验结果.     

列阵的矩阵及其光学性质

用Fresnel衍射积分公式的方法得到了列阵单元中含有小光阑时列阵的矩阵,并且讨论了它的综合像差及其消综合像差的条件。同时分析了参考平面移动的条件,指出参考平面的移动必然伴随着光阑位置的移动。 关键词：     

折射型微透镜列阵的光刻热熔法研究

研究了制作折射型微透镜列阵的一种新方法光刻胶热熔成形法，获得了２０×２０的折射型微透镜列阵，单元微透镜相对口径为Ｆ／２，单元透镜直径为９０μｍ，中心间隔１００μｍ，透镜的波像差小于１．３波长。本文详细阐述了光刻热熔法的基本原理及微透镜设计方法，并讨论了工艺参数对微透镜列阵质量的影响。     

超大功率二维半导体激光列阵并路自适应稳模技术

半导体列阵量子效率高,输出波长范围涵盖570～1600nm,工作寿命可达数百万小时,叠层列阵可提供超高功率激光输出,在工业、医学等很多领域具有非常广阔的应用前景。但列阵在自由运行时,各发光单元发出的光是不相干的,输出质量差,采用1/4Talbot外腔镜耦合技术,列阵实现了空间锁相最高阶超模,然而唯有基超模远场分布是中心单瓣结构,输出接近衍射极限。为得到最小谱宽、最小发散角、最大功率密度输出,必须将外腔镜倾斜β=λ/2d(λ为工作波长,d为列阵周期),这使得仅有基超模光能成像于发光单元内而被允许振荡。应用此技术于超大功率二维半导体列阵相干锁相时,尽管冷却子系统保障了持续出光,但一段时间后,残余热效应等将导致外腔镜发生随机形变,使β漂移超过阈值使基超模失配,非基超模振荡使远场为非中心单瓣结构,极大地恶化了输出质量。可见,必须适时补偿β漂移,为此,在列阵超模选择稳定性分析基础上,研发了并路自适应稳模技术,并由置于特定结构中的传感探测光源、微透镜等构成的传感探测子系统、补偿子系统实现。试验结果显示,β漂移被及时感知补偿,基超模光稳定占优地成像于发光单元内,使输出光质量高,列阵性能被有效增进,在满足有高品质需求的应用上意义重大。     

光学元件阵列的衍射理论分析

从菲涅耳衍射理论出发,分析了光学元件阵列的衍射成像性质,求得了其点扩散函数。进一步分析了光学元件阵列的综合成像性质,得到了阵列能够成综合像的条件。由相同光学单元组成的阵列在按一定的规律排列时可以成综合像,但一般只在一对固定的共轭面上有理想的综合像,而并非对于任意位置的物均有相应的综合像。 关键词：     

方形自聚焦透镜5×5阵列的成像特性

采用离子交换工艺和精密加工技术制作了方形自聚焦透镜5×5阵列,并对其成像特性进行研究。结果表明：方形自聚焦透镜阵列相对于圆形孔径阵列而言,能有效增大填充系数,提高受光面积,其多重像和综合像的像质均匀,成像质量好。分析了导致多重像偏离和综合像变形的原因,并给出解决这一问题的关键技术。     

方形自聚焦透镜5×5阵列的成像特性

采用离子交换工艺和精密加工技术制作了方形自聚焦透镜5×5阵列,并对其成像特性进行研究。结果表明：方形自聚焦透镜阵列相对于圆形孔径阵列而言,能有效增大填充系数,提高受光面积,其多重像和综合像的像质均匀,成像质量好。分析了导致多重像偏离和综合像变形的原因,并给出解决这一问题的关键技术。     

高密度微小透镜面列阵研制

用光刻、离子交换法在玻璃基底上制作了直径分别为40μm,20μm、10μm,总透镜数18万以上的高密度微小透镜面列阵,对其主要参数进行了测量。给出的显微成像照片说明,它们都具有良好的成像质量。最后,在理论分析和实验研究的基础上,给出了透镜微小化极限的判据。     

高级焦平面列阵可改善FLIR系统

高级焦平面列阵可改善ＦＬＩＲ系统二维焦平面列阵式红外探测器正改善着ＦＬＩＲ热成像系统的性能。据报导，含有４８０×４元ＨｇＣｄＴｅ焦乎面列阵的二代ＦＬＩＲ成像系统样机至少比以前系统的靶分辨率优５０％。先进的信号处理技术如时间－延迟积分可使靶上投射更多像...     

微透镜列阵提高红外探测器探测能力的方法研究

研究用微光学方法提高红外探测器探测能力的机理,通过实验将锗微透镜列阵耦合到180元HgCdTe焦平面红外探测器上,使耦合组件探测率提高到原来的2．8倍,提出的光学耦合效应概念为客观评价微光学聚能元件综合质量及耦合机构性能提供了一种新的方法。还对微透镜列阵的冷屏效应进行了讨论。     

大功率VCSEL三角列阵的空间相干性

由厄米-高斯光束理论和空间相干性定理出发,研究了大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)三角形列阵器件的光束质量和空间相干特性.采用二阶距法和空间相干度积分法得到980 nm波段VCSEL三角列阵器件的远场发散角和空间相干度,并讨论了列阵器件单元间距对其远场特性和空间相干特性的影响.实验结果表明:当三角列阵单元孔径为150 μm时,随着列阵单元间距由200 μm增大到300 μm,列阵器件的远场发散角由9.5°增加到12.5°,而其空间相干度由0.719减小到0.526.在相同注入电流条件下,3种列阵器件的出光功率基本相同.     

大气湍流和热晕效应对列阵合成激光传输特性和光束质量影响的理论研究进展

介绍了大气湍流效应和热晕效应对列阵合成激光传输特性和光束质量影响的理论研究进展。主要介绍了合成激光在大气中传输的解析和数值模拟研究方法,大气湍流效应对列阵合成光束的光强分布、远场发散角、方向性、曲率半径和湍流距离的影响,以及大气热晕效应对列阵合成光束的光强分布、传输效率、重心偏移、热晕时间尺度和焦移的影响。研究结果表明,大气湍流效应和热晕效应对合成激光光束质量的影响与光束合成方式、合成光束参数以及大气参数密切相关。     

合成孔径激光成像雷达散斑效应分辨单元成像研究

分析了合成孔径激光成像雷达(SAIL)受散斑效应影响的分辨单元成像过程并推导了含有散斑效应的二维数据收集方程。在此基础上通过数值模拟分析比较了不同接收天线尺寸、不同天线积分起点位置情况下散斑效应对成像所需的光电流交流项、距离向压缩和最终分辨单元成像结果的影响。结果表明散斑效应对分辨单元成像的影响主要体现在降低了分辨单元的图像强度,同时不同天线尺寸和天线积分位置对分辨单元的成像影响差异较大。分析结果可为今后SAIL散斑效应的抑制提供一定的参考。     

多光束扫描成像系统的像差分析

根据几何光学理论,志出多光束扫描成 综合像差方程,分析了导致离轴扫描线像差的入射光线与成像系统光轴夹角、转镜面数等因素,并研究了各单项偈关工的权重因子。基于上述多光束扫描成像的综合像差方程,分析并给出了校正离轴扫描线像差的特殊透镜所应具备的预畸变因子。     

视轴角控制误差对航天相机成像质量的影响分析

为了降低飞行器倾斜成像工作过程中视轴角误差对TDICCD空间相机成像质量的影响,提出满足相机成像质量的视轴角范围及控制误差的要求。根据空间相机成像机理,给出了焦面像移速度以及由视轴角误差引起的像移速度匹配误差计算公式,分析了视轴角对地面像元分辨力的影响。并以调制传递函数(MTF)为约束条件给出了不同积分级数下视轴角的范围。通过实际工程参数计算得出,当视轴角控制误差为0.8时,满足96级TDICCD成像质量要求的视轴角应不大于12.75;若要满足96级TDICCD倾斜成像时视轴角达到25,则视轴角控制误差应优于0.4。     

大功率垂直腔面发射激光器列阵的热模拟及优化

对垂直腔面发射激光器的产热情况进行了分析,简化了热源,建立了列阵的热传导模型,利用Comsol Multiphysics软件对模型进行了模拟计算。通过改变底发射列阵的单元直径和间距,对列阵的温升进行了计算。研制了4×4、5×5和8×8三种不同尺寸的列阵,功率分别为580,1 440,2 100 mW,对应功率密度分别为115,374,853 W/cm2。通过光谱的波长漂移计算出4 A时的温升分别为120,58,38℃。采用小孔径单元制作的列阵可以有效地降低列阵单元间的热串扰,获得高功率输出。     

基于塔尔博特效应测量液体中的声速

通过移动凸透镜的纵向位置来调整像面上自成像级次,测得相邻2次自成像时凸透镜的距离,确定液体中的超声波长,再经计算给出声速,从而将类塔尔博特效应用于液体中声速的测量.给出了基于类塔尔博特效应的超声光栅测声速实验设计与验证,拓展了自成像技术的应用范围.     

单层膜Kirkpatrick-Baez显微镜的分辨率模型

 分析了几何像差、衍射效应和光学加工精度等因素对不同工作能点的单层膜Kirkpatrick-Baez显微镜成像质量的影响,构建了该显微镜的均方根空间分辨率模型,用Ir单层膜KB显微镜获得了8 keV能量的X射线成像结果,其中心视场的分辨率约为2 mm,±50 mm视场的分辨率优于5 mm。实验结果与分辨率模型的对比表明,中心视场的分辨率受球差、衍射效应和反射镜加工精度的综合影响,边缘视场的分辨率主要由系统的几何像差决定。     

平面周期物体的Lau效应

基于部分相干理论中交叉谱密度函数的概念研究了平面周期物体的Lan效应文章导出了平面物体Lau像光强分布式,求得了平面周期物体的Lau像光强分布及其Lau成像条件,并进行了实验验证,给出了实验结果.