基于六角形晶格的光子晶体零折射率特性及其光学应用研究

运用色散特性分析的方法,在六角形晶格光子晶体能带结构的布里渊区中心找到了狄拉克点,用等效媒质理论验证了在这一点上光子晶体的等效介电常量和等效磁导率同时为零,即存在狄拉克频点,用此六角形晶格光子晶体可以实现零折射率材料.随后运用有限元数值仿真方法,研究了此六角形晶格结构在狄拉克频点及其附近所呈现的零折射率特性.将此种六角形晶格光子晶体经过合理设计用以制作凹透镜,发现可以实现远场的亚波长聚焦.此外在凹透镜的入射面处引入防反射结构可以在一定程度上增强聚焦效果,提高了系统的分辨率.     

基于非球面透镜的空间光场光纤耦合系统研究

针对全光纤激光雷达中空间光场与单模光纤的耦合问题,设计了基于非球面透镜的望远镜光纤耦合系统.利用ZEMAX软件以单模光纤耦合效率为优化目标对其结构参量进行优化设计,然后分别用LED和激光器作为光源进行初步实验,比较直接耦合和非球面透镜耦合效果.实验结果表明,采用非球面透镜耦合可使多模光源的耦合效率比直接耦合增加约47%,与仿真结果45%非常接近,且不同芯径耦合光功率之比大略等于芯径比平方;而该耦合方式可使单模光源的耦合效率增加约20%,且耦合进不同小芯径光纤的耦合效率之比约为其芯径比平方的2.4倍,这对构建全光纤转动喇曼激光雷达系统具有重要意义.     

牛顿环干涉实验问题探究

针对牛顿环干涉实验中数环数、牛顿环装置接触中心圆面大小以及汞光波长测量结果等几个问题,用同一个牛顿环装置进行了多次实验测量并处理实验数据,得到的结果表明,适当地增加数环环数和牛顿环装置接触中心圆面要有适当大小以保持平凸透镜稳定地立于平板玻璃之上,可有效提高凸面半径测量结果的准确度,并可有效减小随机偏差。此外,根据汞光光谱各谱线的相对强度,能够解释汞光波长的单一测量结果。     

凹透镜焦距测量方法的改进

关于凹透镜焦距的测量方法已经有很多研究,本文提出了应用实物成虚像、虚物成虚像方法来测量凹透镜的焦距,并与虚物成实像方法进行比较和分析.本文的实验研究拓展了凹透镜焦距测量的实验思路,同时更加深入理解了透镜的成像规律.     

液晶电视LED直下式背光系统的设计

针对直下式液晶电视LED背光系统,提出了一种轻薄化的均匀照明设计方案。采用二次曲面光学透镜,可有效避免光学透镜在大角度均匀照明下全反射的发生,且能在目标面达到符合标准的亮度及均匀度。实验结果表明:采用21颗1W灯珠,在灯箱高度为25mm的情况下,背光系统可达到31.5寸液晶电视背光源的亮度和均匀度要求,相对于传统的直下式背光系统,大大减少了器件的使用数量及灯箱厚度,提高了器件的出光效率和系统稳定性。     

三档变焦镜头中旋转切换变焦机构设计

设计了一种适用于三档变焦镜头的旋转切换变焦机构,包括机构的方案设计、组件设计、驱动设计、装调设计和安装设计。实现了结构紧凑、变焦速度快等目的。实际应用表明,该变焦机构能在1s内实现三个焦距的快速切换,有利于目标的跟踪与捕捉。     

彩虹法和成像法测量玻璃微珠折射率对比研究

基于几何光学原理,彩虹法使用激光作为光源,利用激光在玻璃微珠中进行一次或者多次内反射后出射形成最小偏向角,在最小偏向角附近形成彩虹条纹,通过测量彩虹条纹来反演计算玻璃微珠的折射率。然而,成像法则根据厚透镜的成像原理,对玻璃微珠所成的像经过显微物镜放大后使用CCD相机进行接收,获得玻璃微珠的焦距,进而测得对应玻璃微珠的折射率。较传统方法来说,彩虹法和成像法具有安全、简便和快捷的优点。对型号不同的玻璃微珠,分别使用彩虹法和成像法测量其折射率,并对它们的测量结果进行了对比分析,都获得相对于名义值的误差小于1%的结果。