关于左手性介质几何光学的研究(一)

根据几何光学中的费马原理和完善成像原理研究了光线经过正负折射率界面时的传播特性,推导了单负折射率完善成像的曲面方程,讨论了单块负折射率透镜成像特性的一些缺陷及改进方案,依此指出了最短时间原理的适用范围的局限性和利用左手性介质制作光学器件的优越性,为进一步研究左手性介质的光学特性和相关光学器件设计提供了理论基础.     

采用曲率传感器测量热透镜焦距

分析了用光栅型波前曲率传感器测量热透镜焦距的基本原理,针对高功率固体激光器的工作特点,结合实验现象推导了在热透镜效应较强时热透镜焦距变化的计算公式。对半导体二极管(LD)侧面泵浦的百W级Nd:YAG激光棒在泵浦电流为15~25 A时的热透镜焦距值进行了测量,讨论了可能存在的误差。实验现象和理论分析一致,测量的热透镜焦距值与理论值符合得较好。     

电控聚合物分散液晶变焦全息透镜制作

介绍了相位型全息聚合物分散液晶(PDLC)材料全息透镜,在电场作用下液晶微滴折射率逐渐与聚合物折射率匹配,实现透镜电控变焦。研究了微米尺寸和纳米尺寸液晶微滴聚合物分散液晶材料配方特性和微观结构。采用优化纳米尺寸材料配方制作5~6μm聚合物分散液晶盒,采用离轴式平面波和球面波干涉全息写入光路,成功制作电控变焦聚合物分散液晶全息透镜样品。该透镜样品焦距为20 mm,能够正一级衍射放大成像。实现“0”,“1”变焦的驱动电压阈值为60 V。并进一步提出了基于聚合物分散液晶电控变焦元件集成叠加技术实现电控变焦光学成像系统的技术思路。     

非真空传输的高效交叉偏振滤波设计与产生

采用常规透镜设计了适用于非真空环境中交叉偏振波(XPW)产生的双透镜聚焦系统,在相对较短的距离实现了长焦透镜聚焦的效果,并测量了聚焦后的激光脉冲,发现其没有显著的非线性相位积累,保证了激光光束质量.在非真空中采用双BaF_2晶体得到了XPW系统转换效率22%,光谱1.78倍展宽的净化脉冲输出,双透镜组合聚焦形式使得双BaF_2晶体间距在13—22 cm内可保证20%以上的XPW转换效率,双晶体间距的调节冗余度提高了两个量级,极大地降低了双晶转换效率对晶体间距的依赖.这种正负透镜组合聚焦的光路设计在非真空中实现了高效稳定的XPW输出,为后续的放大应用提供了高对比度、宽光谱的高质量种子源.     

Adaptive mechanical-wetting lens actuated by ferrofluids

We report an adaptive mechanical-wetting lens actuated by ferrofluids. The ferrofluids works like a piston to pump liquids in and out from the lens chamber, which in turn reshapes the lens curvature and changes the focal length. Both positive and negative lenses are demonstrated experimentally. The ferrofluid-actuated mechanical-wetting lens exhibits some attractive features, such as high resolution, fast response time, low power consumption, simple structure and electronic control, weak gravity effect, and low cost. Its potential applications in medical imaging, surveillance, and commercial electronics are foreseeable.     

利用电光相位调制和交叉相位调制制作时间透镜的实验及仿真分析

对时间成像理论进行简要研究. 利用电光相位调制器进行光脉冲压缩实验,并分别对基于电光相位调制和交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统进行了仿真和讨论. 实验结果表明,基于电光相位调制的时间透镜组成的时间成像系统可以有效压缩光脉冲,但是该系统受到了孔径限制,压缩系数较小,分辨率较低. 进一步的仿真分析结果表明,基于交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统不受孔径限制,能够获得更大的压缩系数和更高的分辨率,但是该系统的实现难度较大. 关键词： 光脉冲压缩 时间透镜 电光相位调制 交叉相位调制     

基于菲聂尔透镜的聚焦太阳能PV/T 系统热电性能研究

本文建立了基于菲涅尔透镜的聚焦型PV/T热电联产系统的一维稳态传热模型,对六种不同结构的PV/T系统的热、电效率和(火用)效率进行了计算,利用(火用)效率作为评价标准对六种系统进行了比较.分析表明采用聚焦型PV/T系统,在牺牲少量发电效率的基础上,可以获得具有一定温度的热能;增添玻璃盖板虽然能够减少热损失,但同时使得系统的光学效率降低,减少电池上的能量密度,反而使得系统的(火用)效率降低1%;环境恶劣的情况下,应将集热管外加保温腔体,透镜起到盖板和聚光器的双重作用,在不损失发电量的同时可以提高系统的热效率.     

采用衍射掩模产生白光横向平顶光束

白光横向平顶光束在定向背光式自由立体显示器中有重要应用.本文提出一种采用带蝶形小孔阵列的衍射掩模片获得白光横向平顶光束的方法.根据广义惠更斯-菲涅耳衍射积分和多波长叠加原理,推导出光强分布计算式.设计一套实验装置,数值模拟并实验验证出射光束在不同距离的横向光强分布以及小孔蝶形凹度(蝶形中心高度与边长的比值)对横向光强分布的影响.结果表明:当选择小孔蝶形凹度为0.50—0.66时,可以得到平顶因子F 0.89的白光横向平顶光束,横向平顶光束的宽度随着传输距离的增大而增大,而平顶因子基本不变.实验还发现柱面透镜的折射色散和衍射色散可以互相抵消,使白光横向平顶光束基本无色散.     

Effect of the defect on the focusing in a two-dimensional photonic-crystal-based flat lens

We have investigated in detail the influence of defect on the focusing of electromagnetic waves in a two-dimensional photonic-crystal flat lens by using the finite-difference time-domain method. The result shows that many focusings can be observed at the symmetrical positions when a defect is introduced into the lens. Furthermore, the wave-guides in the lens can confine the transmission wave effectively and improve the quality of the focusing.     

光学薄膜样品的温度场和形变场分析

通过积分变换理论上求解了光学薄膜样品在脉冲或方波调制激励光作用下的热传导方程和热弹方程,从而获得了样品在瞬态和稳态情况下对应的温度场和形变场.为验证所求解,将理论解析解的计算机模拟结果与有限元的分析结果在时域和空间域进行了比较,两结果获得了较好的一致性;同时讨论了温度,热变形随激励光的调制频率、光斑半径等参数的变化.讨论了此模型在测量光学薄膜样品吸收损耗和表面热变形中的应用. 关键词： 温度场 形变场 表面热透镜 有限元