光学零件加工工艺优化及其在光学器件制造中的应用

光学器件在现代科技应用中扮演着至关重要的角色,而其性能与质量往往受到光学零件加工工艺的影响。本论文旨在探讨光学零件加工工艺的优化方法,并分析其在光学器件制造中的应用。本文回顾了光学零件加工的基本原理与流程,并评估了现有技术的优缺点。其次,提出了光学零件加工工艺优化的方法,包括材料选择、加工设备与工具选择、加工参数优化、表面处理与精加工技术以及质量控制与检测手段。然后,设计并实施了光学零件加工工艺优化实验,通过实验结果分析验证了优化方法的有效性。接着,通过案例分析探讨了工艺优化在透镜、激光器件、光学传感器和光纤器件制造中的应用。最后,总结了研究成果并提出了未来研究的展望,为光学器件制造工艺的进一步改进提供了理论与实践指导。

基于GST薄膜的弯曲波导相变光学器件光学仿真与分析

研究了相变光学器件的光传输性能,使用时域有限差分法建立覆盖Ge_(2)Sb_(2)Te_(5)(GST)薄膜的弯曲波导模型,得到了在晶态和非晶态两种情况下GST的面积、厚度和在弯曲波导中的位置对光传输效率及损耗的影响规律。结果表明:GST的最优覆盖面积为0.415μm^(2),厚度为17nm,器件光传输不受GST覆盖位置影响,光传输对比度最佳达到90.8%,插入损耗低至0.321dB,在1500~1670nm波长范围内能够实现宽光谱并行传输。该器件尺寸小,消光比大,理论上满足提高光计算准确率的需求。研究结果对于非易失性、并行集成光子矩阵计算单元器件的研制具有一定的参考意义。

光盘读写头中的二元光学器件

本文介绍一种用于光盘读写头的二元光学器件。该器件不仅体积小（Φ５ｍｍ，厚度１ｍｍ），重量轻（小于０．０３ｇ），而且同时具备分束、聚焦和跟踪误差信号探测等多种光学功能，衍射效率为２６．２％。

超衍射分辨率的微光学器件

本文综合了菲涅耳透镜在焦面处能量集中和圆锥透镜在传播范围内无扩散的特点，设计了一种新型的超衍射分辨率的微光学器件，实现了在沿光轴方向约１ｍｍ范围内光斑直径（４０μｍ）基本保持不变的性能，采用二元光学原理设计成８位相的微光学器件并用微电子工艺研制加工。本文推导了设计该器件结构参数的公式，对器件的性能作了计算机模拟计算和实验测试，得到二者相一致的结果。

八台阶二元光学器件套刻误差的逐层分析法研究

用逐层分析法就八台阶二元器件套刻误差对器件衍射效率的影响进行了详细的分析和讨论，给出了简便。

实现ICF束匀滑的二元光学器件设计与制作

采用爬山法和模拟退火法相结合的混合优化算法，设计得到了二元光学器件的良好位相结构；基于高斯分布随机信号模型，分析了二元光学器件对输入波面位相畸变的宽容度。首次针对波长λ＝ １．０５３μｍ 研制了 １００ｍ ｍ 的连续位相二元光学器件，并通过多级衰减片及 Ｃ Ｃ Ｄ 实现了焦斑光强分布测量，结果表明得到了边缘陡峭、旁瓣小、中心主瓣具有一定均匀性、且没有中心零级锐脉冲的焦斑光强分布。

基于Ansys的光学器件热变形仿真与分析

由于环境温度的作用,光学器件在应用环境中的热变形对光学仪器的整体性能产生重要影响,利用有限元分析系统对光学器件进行热变形分析,为器件设计提供科学依据和有效支持。提出基于Ansys的热变形仿真分析方法。该方法包括问题分析、Ansys热变形仿真和数据分析3个步骤,并对每一步内容作了详细阐述和说明。以某光学仪器的关键器件为分析对象,用该方法进行了热变形仿真,应用M atlab软件进行结果数据分析,得到了器件反射镜面在40℃和-10℃环境温度影响下产生的平行差分别为7.624 12″和8.563 17″。所得结果与实验结果基本一致,证实了该方法的有效性。

光纤陀螺仪的光学器件偏振特性测试方法研究

介绍一种能够评价光纤陀螺中各种光学器件 (保偏光纤、耦合器、去偏器和集成光学器件 )的偏振特性的方法。试验装置用于评价保偏光纤的偏振特性 ,系统消光比高达 5 5dB。测试 3m长熊猫型保偏光纤 ,测得最大消光比 2 4 .6dB。

液晶光学器件激光损伤研究

为了实现液晶光学器件在高功率固体脉冲激光装置上的应用,采用理论模拟和实验相结合的方法研究了液晶光学器件的激光损伤情况,建立了液晶光学器件激光损伤的物理模型,计算了一定入射激光能量密度下液晶光学器件的温度场分布和损伤情况,测量了液晶光学器件中聚酰亚胺薄膜和液晶材料的激光损伤阈值,得到了液晶光学器件的激光损伤机理和损伤阈值。结果表明,液晶光学器件的激光损伤主要源于组成液晶光学器件的聚酰亚胺薄膜和液晶材料因温度升高导致的破坏,通过液晶光学器件结构的合理设计和物理参量的选择可以提高其抗激光损伤能力。

光谱色散匀滑技术与衍射光学器件联用性能的空间频谱分析

基于空间频谱分析方法,建立了光谱色散匀滑技术(SSD:SmoothingbySpectralDispersion)与衍射光学器件(DOE:DiffractiveOpticalElement)联用性能的简化分析模型,为SSD与DOE联用时,SSD参量的优化提供了理论依据.数值模拟了SSD各参量,包括脉冲时间、调制频率、位相调制系数、光栅线色散系数等对束匀滑性能的影响.模拟结果表明,SSD参量经过优化选取,且波前畸变随时间快速变化时,能获得良好的束匀滑性能.

二元光学器件实现含转像棱镜望远物镜像差补偿研究(英文)

以像差理论为指导分析了混合望远物镜中二元光学透镜与转像棱镜之间的像差补偿问题.计算了二元光学器件的相位系数,确定了含补偿棱镜望远物镜的初始结构.用CODEV光学设计软件对望远物镜初始结构优化后的像差结果表明:系统色差在0.9相对孔径高度得到了校正,纵向球差在容限范围0.5mm之内,最大横向误差为-0.115mm.

空间环境对卫星光通信系统光学器件的影响

依据卫星光通信系统的组成及空间辐射环境,给出了空间环境的两个主要效应:总剂量效应(TID)和置换损伤效应(DDD)。分析了空间辐照环境对卫星光通信系统主要光学器件性能参数的影响,主要包括石英光纤、掺铒光纤放大器(EDFA)、量子阱激光器(QWLD)、CCD、PIN硅光电二极管,并提出了相应的抗辐射防护措施,为卫星光通信系统的实际应用提供了理论基础。

微流控光学器件与系统的研究进展

微流控技术作为微全分析系统的关键与核心,一直是MEMS领域中的一个研究重点。随着微流控技术水平的不断提高以及与其它学科的不断渗透与融合,近年来已经涌现出一批令人注目的研究热点,其中微流控光学器件就是其典型代表。微流控技术与光学器件的融合,为传统光学器件的微型化、阵列化、低成本化以及高精度控制提供了可能。叙述了一些基于微流控技术的可变焦光透镜、显示器件、光开关、以及可调光纤光栅等新型光学器件的近期研究成果和应用背景。

自由曲面光学器件检测技术(英文)

自由曲面光学器件尽管有其突出的优点,但还远不能进入到现代光学系统的主流中去,问题之一就是精密检测.自由曲面光学器件的检测对于其精密加工不可或缺,并且两者通常具有不可分割的联系.文中阐述了与不同加工阶段相关的自由曲面光学器件检测中的问题和对策.在抛光前后宜分别采用坐标测量机和光学干涉仪,两种方法都存在一些问题有待解决.实际上坐标测量方法是近十几年来自由曲面测量的主流,这方面的研究主要集中于定位、误差补偿及采样策略等问题上.相比之下,自由曲面光学器件的光学测试是一个新的技术,其中不仅是分析软件上的存在问题,首要的还是缺乏适当的测量手段.尽管也可应用专门的轮廓测量仪,但它还存在诸多限制.结合子孔径拼接技术的干涉仪在某些自由曲面光学器件的测量中前景良好,不过对于更复杂的曲面,它同样无法进行测量.

光学器件的空间粉尘高速撞击效应研究

文章利用静电加速器模拟研究了微小空间碎片及微流星体(空间粉尘)高速撞击镀膜石英玻璃、光学透镜和反射镜的撞击效应与累积损伤特性。扫描电镜观察结果表明,被撞击试样表面的损伤形式为不连续的点缺陷,可发现撞击坑、机械破裂、局部熔化和粉尘微粒子附着;分光光度计测试结果显示,经粉尘累积撞击后,光学透镜的透射率和反射镜的反射率均发生较小程度的衰减;此外,借助于原位测试技术捕捉到了微小粒子高速撞击过程中产生的等离子体和发光现象。

光谱色散匀滑技术对衍射光学器件束匀滑性能的影响

模拟分析了光谱色散匀滑技术对衍射光学器件束匀滑性能的影响。光谱色散匀滑技术的使用提高了衍射光学器件的抗波前畸变能力 ,降低了对加工精度的高要求。

衍折射设计用于均匀照明的衍射光学器件

在工艺上衍射光学元件是通过相位板来实现的,由于其多台阶化产生的不连续性,会对目标光场产生sinc调制,产生高级次衍射斑,损失了15%或者更多能量。通过对设计衍射光学器件的传统的IO迭代算法进行了研究,提出了一种与衍折射相结合的设计方法,在衍射光学器件的部分区域形成一块连续相位区域,减少了相位片台阶化区域的光强和衍射斑的强度。通过逐步变化连续相位对输出光强情况的影响的研究,可以优化相位参数,使入射到输出面的光束保证一定匀滑性的前提下,提高目标光场区域的衍射效率达到90%以上,能够满足均匀照明的要求。

ICF靶面均匀照明二元光学器件的设计与研制

采用不同的优化算法，设计了ＩＣＦ均匀照明二元光学器件。提出了全局／局部联合搜索算法（ＧＬＵＳＡ），对平面输入波获得了旁瓣小、光强均匀的设计结果。完成了１６价浮雕表面结构的位相板的试制加工，并利用光学ＣＴ法测量了焦斑光强分布，实验结果表明获得了较好的光强包络，但顶部均匀性还有待进一步提高。将单元器件扩展为阵列器件，增加了对输入光波畸变的宽容度。

去除光学器件弹光双折射的方法

在电光、磁光调制器和传感器等光学器件的制作和使用过程中,经常会产生影响器件性能的弹光双折射.根据折射率椭球分析法,通过系统分析各晶系晶体的弹光效应,提出了若干去除光学器件中静态弹光双折射的方法.主要结论包括:对于正交晶系的双轴晶体,当光波沿着晶体任意一个主轴方向传播时,如果作用于晶体另外两个主轴方向的应力能够满足某一与晶体自身参数有关的倍数关系且不存在剪切应力,则可以去除这两个应力引起的弹光双折射;对利用所有单轴晶体,ˉ43m,432,m3m点群的立方晶体和匀质光学玻璃制作的光学器件,如果能够保持晶体沿着x1,x2轴方向的正应力相等且不存在剪切应力,或只对晶体施加x3方向的正应力,也可以避免沿着晶体主光轴x3方向传播光波的弹光双折射.上述去除弹光双折射的方法对光学器件的设计、制作和使用具有重要参考价值.

基于衍射光学器件的多自由度测量仿真研究

提出了基于衍射光学器件的单光束多自由度测量的新方法。描述了该方法的基本原理,建立了相应的激光干涉系统的数学模型,设计了一种能够产生多自由度测量信息的衍射光学器件。分析了干涉场光强信号特征与目标各平动和转动量之间的关系,给出了仿真计算结果。该方法原理简单,测量效率高,并能提供较高的测量分辨率和测量精度。