非轴对称非球面光学元件的研磨

随着超精密微细加工用短波段SR等新光学领域的需要,表1所示的前所未有的光学元件的开发已势在必行.超光滑研磨加工是决定这些光学元件性能的重要手段.由于在X波段无反射材料,故光学元件数非常有限,为了获得高分辨率,人们要求开发大口径、非轴对称非球面光学元件的表面精度达亚纳米级的加工技术.     

光学元件的激光损伤

最近，世界各国为了研究核聚变，正在大力建造高功率玻璃激光器。在加利福尼亚大学，劳伦斯·利弗莫尔研究所，为了实现得失相当而建造的SHIVA装置（20路光束)，已于去年11月开始运转，据报导，已获得10.2千焦耳（脉宽0.9毫微秒）的输出功率。另外，在日本，激光4号(4路光束）中的1路已开始工作，得到了1千兆瓦以上的输出功率。在这种高功率激光器中，使最大输出功率受到限制的原因之一，是光学元件的激光损伤问题。     

光学元件和激光市场

据报道,美国激光市场过去几年中一直是稳步增加的,直至最近几个月也是这个趋势。大多数人认为这种商用和工业用激光器增长原因在于大批激光厂商把他们的产品通用化。去年的激光销售额达到5.8亿美元,1973     

平面光学元件研磨抛光磨粒运动轨迹研究

为提高平面光学元件的加工质量和效率,理解元件与抛光盘之间的相对运动轨迹变化规律是获得良好表面质量的重要前提.根据“运动学原理”和“坐标变换”建立了磨粒运动轨迹模型,推导了磨粒轨迹长度公式.利用Matlab软件模拟计算了各参数下的磨粒轨迹长度和磨粒轨迹变化形态.研究表明:不同转速比对材料去除速率和表面质量影响显著;随着磨粒径向距离和偏心距的增大,磨粒轨迹长度增加,考虑到偏心距对工件表面质量的影响,偏心距不宜太大或太小;同一转速比下,不同的磨粒初始角度对磨粒轨迹形状没有影响,只会使其转过相应角度.     

衍射光学元件用于激光谐振腔模式选择的理论研究

本文介绍了一种用于激光谐振腔模式选择的新方法。采用衍射光学元件替代传统的球面反射镜,运用衍射的角谱理论,分析了这种衍射反射镜的模式选择作用。结果表明,适当选取反射镜的口径及谐振腔的腔长时,谐振腔对基模和TEM01模的衍射损耗之比为1:430。     

微光学元件飞秒激光制备

超短脉冲激光不仅使人们得以在飞秒级时间分辨下研究物理、化学、生物学和光电子学等学科中的各类瞬态动力学过程，也使人们得以用很低的脉冲能量获得极高的峰值光强。近年来，利用飞秒激光的多光子过程进行微加工和微制备得到了广泛关注。由于飞秒激光脉冲持续时间极短，激光辐照区域淀积的能量难以通过热辐射途径逸出辐照区域，热     

激光烧蚀形成精密光学元件

用传统的抛光法精确塑造光学元件,得到低波前畸变是一项极其困难的任务,特别是那些大于50 cm或小于1 cm的光学元件。无论大的还是小的光学元件,波前测量都很困难。 如果可以同时制造和测量光学元件就方便多了。对中等大小的光学元件也很方便,但在处理中等大小光学元件时,有好几种方案。 大阪大学激光工程研究所的Jitsuno及其同事已开发一种技术,可同时进行整形和相位测量,波前畸变很小。这种技术称作激光烧蚀成形,它用193 nm ArF准分子激光来塑造光学器件,用相移干涉仪现场检测像差。 研究者试图用这种方法来塑造玻璃和石英,但碎片使表面粗糙,难以接受。但对于塑料,烧蚀下的材料与大气中的O2反应,碎片量可忽略不计。把塑料的均匀烧蚀性能与玻璃的优秀光学性能结合,在玻璃基质上镀一层50 μm厚的紫外线干燥树脂。 实验者使用准分子激光器,在直径为5 cm的玻璃-塑料混合基质上产生平面和球面。使用的光通量为45 mJ/cm2,使表面粗糙度降至最低。 激光烧蚀整形可以在安装以后重新形成激光二极管的微透镜,以补偿位置误差 平面的波前畸变开始点为3.0 λ,激光烧蚀后,在90%的表面上降至0.17 λ。球面开始点为2.5 λ,用整形法产生波前少于0.2 λ的非球面部件。激光器在17 Hz下操作,过程耗时4小时。一台性能良好的标准抛光机要花费6小时方能使玻璃基质达到同样的水平。 激光烧蚀整形能达到的精确度和表面粗糙度使其在通用光学器件方面有广泛用途,亦可用于折射光学器件的背面整形,可能特别适用于激光二极管的微透镜或单模光纤,因为在装配以补偿位置误差后,它还可以重塑表面。 研究者发表其结果后,一直在这一领域进行实验。因为在激光二极管中有波前误差,转而使用Shack-Hartman传感器,这种传感器在聚甲基丙烯酸酯中产生的表面波纹更加敏感。最近,他们借助一台新的脉冲CO2激光器,成功地用烧蚀法平滑表面。经证明单模光纤更容易,但表面粗糙度仍不令人满意。     

衍射光学元件用于光学图像加密

密码技术是信息安全的核心技术，其作用在于对文字、声音和图像等三类信息实行保密存储、保密传输、安全认证、身份鉴别和安全控制．由于光学系统具有高速并行处理能力以及可调制参量多等优点，将光学与现代密码学相结合，研究光学系统、理论和方法用于图像加密和解密，已成为一个非常重要的研究领域。     

光学元件的激光损伤阈值测量

激光损伤阈值的准确测量是研究高抗激光损伤光学元件的必要条件.分析了激光诱导损伤阈值的不确定度来源,包括激光能量测量、光斑有效面积测量、各能量密度处几率的计算以及对损伤几率点进行直线拟合4个方面.利用统计学原理和线性拟合等理论对不确定度分量及测试结果的相对合成不确定度进行了理论推导和计算.1 064 nm高反薄膜样品的实例分析表明,损伤阈值测量的相对合成不确定度为18.72%.     

用于光纤元件拼接的光学凝胶

自从 8 0年代中期以来 ,生产商用一种专门的透明光耦合凝胶来填充光纤元件的拼接处。现在 ,合成光学凝胶已用于医学传感器和仪器、光二极管阵列、工业管道镜、激光收发机和许多别的应用。最近光学凝胶热潮的起因很清楚 ,使人非相信不可。与流油、变黄、凡士林状的老式凝胶不同 ,今天的合成系数匹配凝胶是精确设计的材料 ,它可按人们需要的指标设计。当电信工业开始用光缆时 ,拼接成为一种棘手的任务。不像金属线 ,一缕缕玻璃必须在电弧中精确地排列和熔接 ,这个过程在该领域效率不高又很费钱。进入光纤拼接机 ,将光纤“劈开”并插入拼接套的…     

用于红外系统的衍射光学元件

衍射光学元件有可能改善红外光学系统的性能。使用标准的集成电路技术,研究出一种制作高质量衍射元件的方法。由于元件是用计算机产生的,所以有可能实现任意的相位轮廓。     

用于光存储系统的全息光学元件

在光学数据存储系统中,全息光学元件具有尺寸小、重量轻、能获得高速跟踪和快速搜寻,同时,还具有分束功能。经分析本文进而认为将其推广到可擦光磁存储领域,其必须具有正弦表面结构及偏振特性。本文还对该元件进行了设计。结果表明了全息光     

用于先进光源的高级光学元件

用于先进光源的高级光学元件对Ｘ射线和极紫外高光谱亮度光源的需要已导致劳伦斯·伯克利实验室建造“先进光源”，设计这种光源是为了提供比以前任何光源都亮的多种束线。目前八束线的光源已在运转，今后２年将再产生６束线光源。光学元件将先进光源的各束线组合在一起，...     

高功率光学元件污染的控制

激光核聚变研究用的高功率固体激光器的出现，要求大的光学元件严格保持清洁。即使是一个微小的灰尘颗粒或一层被污染的薄膜，在激光作用下，都可能引起代价昂贵的破坏。因此，控制和消除污染巳经成为激光核聚变计划中一个不可缺少的部分。光学表面的污染在两个主要方面限制了高功率激光器的特性。在激光放大器中，高强度的闪光灯可以使光学表面上的污染物热到足以造成局部熔化和破坏的程度。污染物的存在也可以贴在激光束上造成强度调制，这种调制可能引起激光束的自聚焦，进而使随后的光学序列的元件局部加热，而且还能使局部的光束强度超过高质量光学薄膜的破坏阈值——所有这些效应，都使激光核聚变应用中所需的可聚焦功率减小。我们巳经发展了一大批关于清洁度的标准、测量方法以及制作工艺，从而使我们能够明确定义一个清洁的表面，确定污染的程度和提供适当洁净度的光学表面。污染控制技术开始使得光学表面在镀膜前、在装配期间以及在整个使用寿命期间，都免受颗粒污染。在Shiva激光系统中，这种技术实际上已经消除了污染所引起的故障。