超精光学玻璃圆球及超半球透镜的加工

本文在传统工艺的基础上介绍了一种简单易行且经济实用的超高精度光学圆球加工法,此法只需使用最简单的设备及装置便能达到超精要求。文章主要阐述越精光学玻璃圆球成型及精修的原理,其工艺过程中需要注意的问题及专用工装亦有述及。     

控制超半球透镜光轴与端面垂直的工艺探讨

设计高倍率显微镜的光学系统时,设计者常常会选用一些半径小、精度高的超半球小透镜,有时选用小型双球面零件,即在超半球透镜的端面上附加一个凹球面。这就给工艺人员提出了如何根据这种特殊零件的具体要求,编制出合理而完善的加工工艺。这种零件的外部形状及精度要求(见图1)如     

控制超半球透镜光轴与端面垂直的工艺探讨

<正> 在设计显微镜光学系统时,为了获得较高的放大倍数,取得较好的象质,设计人员常常会选用一些半径小,精度高的超半球小透镜。有时甚至选用小型的双球面零件。即超半球透镜的端面上附加一个凹球面。这就给工艺人员提出了一个课题,如何根据零件的这种特殊要求,编制出合理完善的工艺来。为便于说明问题,现在把这类零件的外部形状及精度要求说明如下:     

子孔径范成法铣磨半球及超半球光学整流罩

为攻克高陡度球面光学零件成型技术,以半球及超半球红外光学整流罩为研究对像,提出了一种子孔径铣磨加工方法。对传统范成法铣磨成型理论进行拓展,将球面离散为一系列子孔径环带,砂轮沿环带“步进”运动,拼接成型得到完整的球面。分析了成型球面与三轴机床位置坐标之间的转换关系,对加工运动轨迹进行仿真,开展半径误差补偿验证实验及变速进给参数优化实验,提出变半径铣磨法解决超半球加工材料过切问题。对长径比分别为0.5（半球）和0.55（超半球）的热压硫化锌、镁铝尖晶石整流罩开展成型工艺试验,加工表面各点矢高差<4μm,表面粗糙度Ra<1.5μm。实验结果表明：该方法为高陡度球面加工提供了有效的解决方案。     

微球透镜超分辨显微成像与检测技术综述

受衍射极限的影响,传统光学显微镜的分辨率最高约为波长的一半,突破衍射极限,获得更高的成像分辨率是近年来显微成像领域的研究热点。相比于其他超分辨显微成像方式,基于微球透镜的超分辨显微成像方式具有简单直接、免标记等优点。主要介绍国内外研究团队将微球与传统的光学显微镜结合实现超分辨显微成像的研究进展,从微球透镜参数选择、成像方案、成像分辨率、成像视场及成像机理等多角度进行总结与比对;并结合课题组工作,介绍了将微球透镜与干涉显微技术相结合的三维超分辨检测技术,阐述了Linnik型与Mirau型两种检测光路原理,分析了三维超分辨检测的效果;展望了微球透镜超分辨显微技术在显微成像与显微干涉检测两个方面待解决的问题与发展方向。     

减反射膜

作用反光基底的三层减反射膜。紧贴基底的膜层有效光学厚度视基底的折射率不同,可以为λ/4或λ/2;中间层膜由混合的金属氧化物组成,有效光学厚度为λ/2;第三层膜的有效光学厚度为λ/4。镀中间层膜的方法是,把氧气流对着射向膜料的电子束。     

超分辨波长调控变焦超透镜

提出了一种超分辨波长调控变焦超透镜的设计方法,同时对相位、色散、振幅进行调控,在提升超透镜轴向变焦能力的基础上,采用分层粒子群优化（HPSO）算法不断压缩超透镜的点扩散函数,使超透镜的半峰全宽（FWHM）不断逼近甚至小于衍射极限0.5λ/NA(NA为数值孔径)。作为理论验证,设计了一种工作在68～80μm波长范围内的超分辨波长调控变焦超透镜。仿真结果表明,其轴向变焦能力约为常规衍射超透镜的1.52倍,在73～78μm波长范围内的横向分辨率小于衍射极限。     

塑料梯折球透镜研制

本文讨论了制作工艺。从理论上分析了折射率分布,给出了测试结果,并讨论了制作塑料自聚焦复合透镜面列阵的可能性。     

槽沉法制备球透镜

根据光通信耦合器件发展的趋势,研制了一种新型光学玻璃。依据在表面张力的作用下的液滴冷凝,得到透明玻璃微球理论[1],首次使用槽沉法来制备球透镜。结果表明:玻璃的最佳退火温度为570℃、折射率为1.5198、透过率大于90%。得到直径为0.8mm的球透镜最佳成球温度为1250℃、折射率为1.5190光谱透过率大于90%。     

变折射率球透镜的研制

本文报导一种球面梯度透镜,它是用离子交换方法制得的。文章从菲克定律出发求得了折射率分布函数。并推导了在梯度球中光线的轨迹方程,列举了几种折射率分布的计算结果。文中还附有所拍摄干涉条纹的相片。     

三维腹腔镜端面宽带增透膜的研制

根据由多组镜片组成的三维腹腔镜对高透过率和不失真成像的要求,研究并选择了合适的薄膜材料;采用电子束真空镀膜加以离子辅助沉积系统,利用膜系设计软件完成了宽带增透膜的非周期膜系设计。通过调整镀膜工艺参数并采用光控与晶控同时监控的方法,减少了膜厚控制误差,成功地在多组镜片上镀制了宽带增透膜。测试试验显示,制备的膜层在400～700 nm波段的平均反射率〈0.5%,而且颜色不失真,膜层牢固,抗腐蚀效果较好,满足医用光学仪器的使用要求。     

SiO_2光学增透膜的制备及光学性能

在碱催化体系中以正硅酸乙酯 (TEOS)为前驱体制得SiO2 溶胶 ,采用旋转镀膜法 (spin coating)制备SiO2 光学增透膜。研究了在不同制备条件下对膜层光学性质的影响 ,推算了膜层的折射率及厚度 ,并由此给出膜层孔隙率以及膜层的厚度与转速的关系     

Damage investigations of AR coating under atmospheric and vacuum conditions

The damage characteristics of anti-reflection films exposed to 1064 nm nanosecond laser pulses in vacuum and air were investigated. The laser-induced damage thresholds (LIDT) in vacuum and air environments were compared. The damage morphologies were locally analyzed using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The depth of the damage sites in the two environments was analyzed by Alpha2Step 500 m. The differences between the damage observed in the two environments were discussed based on the temperature distribution, absorption and vacuum gaseous composition measurements and gas pressure influence analysis. Increased coupling of the plasma shock wave and adsorbing water in the coating layer may be considered as the primary cause of the low LIDT observed in vacuum.     

用耦合波法分析平面镀膜分频光栅的特性

使用严格的耦合波理论分析了ICF系统的色分离光栅(CSG)特性,特别针对平面镀膜减反后的情况进行了详细的讨论.模拟计算结果表明,与未镀膜的裸光栅相比,采用文中所述方法设计的镀膜光栅有很好的减反增透效果,具有良好的应用前景.     

可剥离光学仪器镜头防护膜制备及性能分析

为避免闲置的光学仪器镜头受到微生物、雾气、油污的侵蚀,造成不必要的经济损失,以聚氯乙烯为主要原料,在设定温度搅拌条件下,加入抗氧剂、缓蚀剂和其他助剂,制备成新型可剥离防护膜.对膜的相关性能进行了分析,成膜稳定时间20 min,平均拉伸强度已达4.52 MPa,可以大面积揭剥.经环境试验证实能够达到防霉防盐雾的效果,进一步证明了该可剥离防护膜具有良好的性能.     

Glan-Taylor棱镜端面增透膜的研制

为了提高Glan-Taylor棱镜的透射率,改善其使用性能,研究了Glan-Taylor棱镜增透膜的设计、制备及测试.经过多次工艺实验选择了膜料并找到了合适的蒸镀条件,较好的解决了膜层与冰洲石晶体的附着力,用膜系软件进行了优化设计,并利用电子束蒸发方法实际制备了设计的膜系.最后利用岛津UV3101分光光度计测试了棱镜端面增透膜的反射光谱特性,测量结果表明镀膜以后在设计的光谱区域内端面的反射率均小于0.4％,并且膜层牢固.     

二维空气孔型光子晶体负折射平板透镜的减反层

提出并优化了由单排渐变介质波导构成的二维空气孔型光子晶体负折射平板透镜表面的减反层，改善了成像质量.二维时域有限差分模拟计算结果表明，采用减反层后，在入射角小于23°的范围内，在使得有效折射率n_eff=-1的工作频率处，光子晶体表面对从空气一侧入射的平面波的反射率可降低到1％以下. 关键词： 光子晶体 负折射 平板透镜 减反层     

Combined laser calorimetry and surface thermal lens technique for optical coating characterization

A combined laser calorimetry (LC) and surface thermal lens (STL) technique with a continuous-wave (cw) modulated excitation is developed for characterizing the absorption properties of optical coatings. LC and STL signals are simultaneously obtained with highly reflective coating samples irradiated at 1064 nm. With a modulated irradiation power of 2.6 W, the limits of absorptance detection for the LC and STL signals are approximately 1.2×10^-6 and 0.5×10^-6, respectively. The influences of different excitation parameters (modulation frequency, excitation-beam power and irradiation time) on the absorptance measurements are experimentally analyzed. The applicability of the combined LC and STL technique to the investigation of the laser-induced absorption changes of optical coatings in an absolute absorptance scale is demonstrated. PACS 42.87.-d; 78.20.-e     

增强现实BOOM系统设计

在增强现实系统中,头盔显示器的显示效果和重量之间一直存在矛盾。针对这个问题,结合在研的光学透视式头盔显示系统,设计了一个增强现实BOOM系统。针对设计的BOOM系统,进行了机械跟踪算法的推导,并进行了理论验证。该系统较好的解决了头盔显示器过重给使用者带来的不便,并且有较高注册精度和速度。     

光学薄膜测量时平顶光束激励的表面热透镜理论模型

推导了调制的平顶光束激励下基于Fresnel衍射积分的表面热透镜理论，通过数值模拟，比较了平顶光束和高斯光束激励下样品内部温度场、表面形变场和探测光衍射信号的径向分布，分析了影响表面热透镜信号的实验参数.结果表明，在最佳探测位置，平顶光束激励下的表面热透镜系统比相同情况下高斯光束激励下的灵敏度高，最高时约2倍，更有利于薄膜吸收测量. 关键词： 表面热透镜 光学薄膜 平顶光束