离轴超构透镜设计与特性分析

本文提出了一种离轴超构透镜的设计方法,并分析了不同数值孔径、离轴角度等参数对于离轴超构透镜的光谱分辨率、聚焦效率以及仿真结果的影响。利用Lumerical软件分别仿真了参数为NA=0.408、α=13°;NA=0.180、α=13°及NA=0.408α=20°等多个离轴超构透镜。仿真结果表明:离轴角度与光谱分辨率大小成正相关,离轴角度越大,光谱分辨能力越强,但聚焦效率越低;数值孔径越小,相位分布的覆盖范围越小,会导致仿真聚焦位置与理论值偏差变大。设计者需要根据需求合理平衡数值孔径、离轴角度等参数,最终实现理想效果。本文得出的结论对离轴超构透镜的理论分析和实际应用中的参数设计具有重要参考价值。

采用非接触式预热对模压红外透镜雾斑的影响

非球面红外透镜模压成型时,通过提高成型阶段温度可缩短透镜压切时间,从而提高模压效率,但易在透镜表面产生雾斑,像造透镜不良。本文通过对透镜雾斑的形成机理进行分析,采用一种非接触式预热模压工艺降低透镜雾斑的形成,并在多站式模压机上进行模压实验,使用能谱仪对雾斑的元素进行检测和分析。在本次模压实验中采用非接触式预热方式,当预热间隙为1 mm时将成型温度由206℃提升至211℃,透镜表面无雾斑生成,并使压切时间缩短了21 s。实验结果表明,在多站式模压中采用非接触式预热方式,可以有效消除透镜雾斑的形成。检测结果表明,成型阶段透镜材料的挥发对雾斑的形成起主导作用。

宇宙中的引力透镜现象

本文评述了近十年来所发现的引力透镜事例及其理论解释,讨论了利用引力透镜现象研究宇宙大尺度结构,星系结构、类星体性质、暗物质性质及宇宙弦特性等一系列问题,展示了引力透镜效应这一活跃研究领域之全貌。

可变焦液体柱面透镜的设计与制作

文章设计并制作了一种基于电磁驱动的可变焦液体柱面透镜,并对其性能进行了测试与分析。研究结果表明:当工作电流在0到1.5A范围内变化时,该柱面透镜焦距随工作电流增大而逐渐减小,焦距变化范围为(8.97mm,+∞),最大横向放大率β为1.6,系统通电响应时间约为20ms,断电衰减时间约为25ms。当工作电流为1.5A时,该透镜的焦距为8.97mm,相应的焦线长度为11mm,焦线宽度为1mm。文章提出的液体柱面透镜,在光束整形、设备扫描和2D/3D可切换显示等领域具有潜在的应用前景。

光学角规在透镜中心偏测量仪校准中的应用

介绍了透镜中心偏测量仪的校准现状,设计使用光学角规对透镜中心偏测量仪自准直光管的示值误差进行校准。通过分析光学角规的基本原理,偏向角的定义,偏向角和楔角的转换关系,详细说明如何选择光学角规以及如何使用光学角规实现透镜中心偏测量仪自准直光管示值误差的校准与溯源。选用标称值分别为2′与5′,并经过国家计量院溯源的一等光学角规,对1台单光路设备和1台双光路设备进行校准,测量重复性均优于0.1″,不确定度达到0.11″。结果表明,光学角规可以有效解决高精度透镜中心偏测量仪自准直光管示值误差的校准溯源问题。

基于透镜阵列多元聚焦的连续晶体三维位置灵敏探测器设计和仿真

连续晶体闪烁体探测器可以实现γ射线作用点的三维位置定位。本文提出一种新的探测器结构,引入透镜阵列实现作用点定位。探测器采集多元聚焦图像,从而改变对连续晶体闪烁光分布探测的需求。文中建立连续晶体、透镜阵列和光子计数器阵列的模型进行模拟研究,建立多元聚焦的光路反演重建算法定位γ射线作用点的三维位置。通过重建结果分析评估基于透镜阵列的连续晶体探测器性能,这种结构具有较好的定位能力和位置分辨。对于尺寸为48 mm×48 mm×45 mm的硅酸钇镥(LYSO)闪烁晶体,实现了xy平面位置分辨优于1.54 mm,z方向位置分辨优于3.13 mm。基于连续晶体和透镜阵列结构的探测器还可对多作用点的情形进行重建,分析三组选定位置的重建结果,该结构对双作用点定位具有可行性。

四川攀枝花大田地区铀矿化透镜地质体特征、成因及其对深源铀成矿的启示

提要:【研究目的】近期在四川省攀枝花大田地区发现了呈雁列式展布铀矿化透镜体群,无论是在铀矿化特征上还是在成因上均极为特殊,具有重要的研究价值。【研究方法】通过对铀矿化透镜体开展岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素地质学及年代学、铀赋存状态及铀矿化与透镜体之间的成因联系等研究。【研究结果】铀矿化透镜体基本由斜长石组成并发生了强烈钠黝帘石化,具有岩浆岩常见的镶嵌结构,形成年龄为821 Ma(SIMS锆石U-Pb)。化学组成上具有富Na_(2)O(含量3.95%~5.68%,平均为5.09%)、CaO(含量4.40%~7.35%,平均为5.46%),贫SiO_(2)(含量51.52%~55.09%,平均为53.34%)的特征。微量元素分析结果显示铀矿化透镜体具有极低的ΣREE含量(含量9.96×10^(-6)~33.63×10^(-6),平均为22.03×10^(-6)),特殊的铕正异常(δEu=1.59~5.51,平均为2.68)稀土配分模式。I_(Sr)值介于0.7060~0.7088,平均为0.7074,具有地幔来源特征。透镜体中铀主要呈独特的“铀钛矿物聚集体”形式存在,主要由“金红石+铀钛混合物+钛铀矿+晶质铀矿+锆石”等矿物组成,且上述矿物具有由“金红石(Ti)→铀钛混合物(Ti>U)→钛铀矿(Ti700℃)高压(>15 kbar)的环境中,U与Ti具有极强的亲和性,形成以Na U^(4+)(Ti^(4+))[Ti O_(4)]^(4+)(F,Cl)为主要形式的络合物,并在熔体中向富钠的部位迁移、富集。铀与透镜体具有同源、同成因特征,而“铀钛矿物聚集体”是在等压降温过程中因温度降低从浆状体中分离出来所形成。攀枝花大田地区铀矿化透镜体的发现提供了深源铀成矿的地质实例,为探讨深源铀成矿提供了参考。

含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜的设计与分析

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,得出其变焦范围为22.6—15.9 mm,并对制备的器件进行具体的实验分析,获得了不同电压下双凸液体透镜的液滴上下界面面型和该透镜的变焦范围23.8—17.5 mm,与仿真结果基本一致,而且其成像分辨率可达到45.255 lp/mm.结果表明,所提出的这种新型三层液体结构的双凸液体透镜具有结构简单、易于实现的特点,而且具备良好的成像质量.

微透镜阵列成像串扰现象分析

针对微透镜阵列成像时单元图像间存在的串扰问题,文中基于矩阵光学理论,分析了经微透镜阵列成像像面与物面的空间关系,模拟计算2×2的微透镜阵列成像,设计了焦距为7 mm的1×2阵列进行实验研究。研究结果表明:单元图像间距随微透镜焦距和物面尺寸的增大而减小,随微透镜间距和物距的增加而线性的增大。对于焦距为7 mm的微透镜,物距为40 mm,当物面尺寸为55 mm×55 mm时,获得了单元图像恰好分离的临界值,实验结果与模拟计算的理论值一致,该结果对设计微透镜阵列的成像系统具有一定的参考价值。

具有二维聚焦特性的柱形超表面透镜设计

针对柱面共形情形下的透射聚焦问题,提出了一种在圆柱周向和轴向均有聚焦效果的共形透镜设计。为了使进入柱形区域内部的透射射线以相同的相位汇集于预设焦点处,在射线分析模型的基础上,得到了柱面共形超表面透镜应满足的透射相位补偿量。结合超表面单元结构实际的周期尺寸,对透射相位补偿量进行离散近似,并通过不同内部尺寸的单元结构将其映射至圆柱表面。在TE极化和TM极化平面电磁波照射下,柱面共形超表面透镜在预设焦点处均可产生明显的聚焦斑点,在11 GHz附近,预设焦点处电场幅值下降3 dB的带宽分别为24.3%和27.3%,结果表明了该透镜沿圆柱周向和轴向的二维聚焦能力。

一种全透明宽带高增益离子液体透镜天线

基于5G美化移动基站和军用领域中光学/微波多模复合制导隐身等对天线光学透明和易伪装隐蔽的现实需求,本文设计了一种全透明宽带高增益离子液体天线。天线由离子液体,椭球透镜容器,锥形辐射引向器,以及带有透明导电膜的反射地板组成。首先,利用介质透镜上对频率的无选择性使得天线获得宽带特性。其次,通过使用低损耗离子液体和椭球透镜结构,使得液体介质透镜产生一个同相射线场,从而可以产生极强的方向性。最后,在液体介质周围加载一个锥形辐射引向器,使得辐射波束进一步集中,从而提高增益。此外,通过在天线的背面加载透明导电膜反射地板,进一步降低了后瓣,并且使整个天线呈现了光学全透明的效果。仿真和实验表明,天线工作在9.9 GHz~18 GHz(S11≤-10 dB)频带范围,最大实测增益可达12.1 dBi。天线在雷达探测、5G基站、电子对抗以及透明电子产品等领域中具有广泛的应用前景。

基于双折射晶体透镜的自干涉全息成像系统

该文介绍了采用α–BBO双折射晶体透镜进行分光和光程差补偿方法,以及使用偏振相机进行单次采集的自干涉全息成像方法。该方法不需要使用额外器件补偿共轴干涉光路的光程差,适用于非相干白光照明情况下日常物体的全息图采集与图像重建。该文推导了再现距离与放大率等重要参数,并在此基础上,搭建了单发成像系统,还进行了实验验证。实验通过单次曝光采集了LED灯组的四幅不同偏振态全息图,并用四步相移法得到复振幅全息图,最后通过图像重建算法反演计算获得准确的再现图像。实验验证了基于α–BBO双折射晶体透镜的单次曝光自干涉全息成像方法的三维成像能力。

基于场驱动的X波段龙勃透镜平面化设计研究

龙勃透镜天线因其多种优异属性,如多波束能力、宽角扫描、高增益等,是应用于雷达、卫星通信等电磁领域的重要器件。然而传统球形龙勃透镜因为体积、重量等问题大大限制了其在某些场景的应用。为了解决龙勃透镜的平面化、共形化等问题。文章提出并设计了一种用于X波段(8 GHz~12 GHz)应用的平面型龙勃透镜。利用超材料结构思想和场驱动设计技术实现了平面型龙勃透镜的介电常数梯度渐变和轻量化。采用12 dB增益喇叭天线对所设计的龙勃透镜进行仿真,在12 GHz的工作频率上获得高达14.1 dB的天线增益,与球形龙勃透镜相比,模型总体积减少了78%。此外,该平面型龙勃透镜模型,是基于有限元分析的透镜辐射分布电场驱动求解构建的,该方法可以为复杂结构透镜部件的开发及共形化设计提供创新思路。

关于凸(凹)透镜对光线起会聚(发散)作用的条件

本文讨论了凸透镜对光线起会聚作用成立的条件,指出在一定的条件下,凸透镜也会变成发散透镜。

非球面透镜模压退火影响因素及其优化仿真研究

退火过程是光学玻璃模压的一个重要过程,影响退火过程的因素主要有退火速度、保持力及保持时间等因素。本文采用有限元仿真的方法,结合正交方法详细分析了退火过程中主要的3个工艺参数对非球面透镜退火过程的影响,最后通过灰色关联分析来获取多目标的工艺参数优化,获得了各工艺参数的最优组合。

SMILE来源的角膜基质透镜临床再利用的研究进展

随着飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(SMILE)的普及,术中大量一片式角膜基质透镜被取出。角膜基质透镜作为手术的额外产物,对其进行基础研究及临床再利用已成为近年来的研究热点。角膜基质透镜薄而透明,来源丰富,成本低廉,具有低免疫源性及良好的组织相容性等优点,是研究细胞和角膜基质的重要来源,也可作为临床上角膜加固、补片移植、屈光矫正及泪道栓塞的良好生物材料。文章就SMILE手术来源的角膜基质透镜在治疗角膜相关疾病,矫治远视及老视,覆盖青光眼引流阀防止其暴露及用于泪道栓等方面的应用进行综述,旨在充分认识其在临床上的再利用,扩大其手术应用范围,为其他眼病的治疗及组织器官中的应用提供新方向。

基于诱导磁的惠更斯超表面与毫米波透镜天线应用

超表面因强大的电磁操控能力,在现代无线通信及毫米波雷达等领域展现出巨大的应用潜力。在结构极简的超表面上实现尽可能丰富的电磁功能是工程界孜孜以求的目标。以诱导磁机制为出发点,对结构极简的惠更斯超表面进行了系统性研究,并对其在毫米波透镜天线中的潜在应用进行了全面综述。诱导磁机制能够利用单层印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)基板的双层金属图案激发磁谐振,进而激发惠更斯谐振,在电磁波调控方面突破了传统频率选择表面的移相限制,并为在结构极简的超表面上实现高效的透射波操控铺平了道路。惠更斯超表面的潜在应用包括单极化、双极化、双频带、低剖面和透/反双功能超透镜天线设计。由于可以使用单层PCB基板制备,制备容易、成本低廉,基于诱导磁的惠更斯超表面对于未来天线工程有着重要的应用价值。

自体散光透镜重塑转位术矫正超高度散光1例

18岁男性,因“双眼散光”,要求行手术矫正就诊。患者诉自幼高度散光,无戴镜史。裸眼视力:右眼0.05,左眼0.15。主觉验光:右眼-4.00/-6.75×175°→1.0-,左眼+1.00/-11.00×175°→0.8。外观双眼睑裂狭长。裂隙灯检查未见明显异常。诊断为双眼超高度散光,双眼屈光参差,圆锥角膜待排;予配框架镜,定期随访。1年后,双眼角膜曲率较前略增加,予双眼跨上皮角膜交联手术。2年后,患者再次随访,要求手术矫正。检查发现角膜情况稳定,决定采用首创的自体散光透镜重塑转位术进行矫正:首先应用飞秒激光进行散光透镜制作,之后采用准分子激光重塑透镜,再对透镜进行90°转位,最后将角膜瓣复位完成矫正。术后裸眼视力在术后1个月起稳定在0.8,最佳矫正视力与术前保持稳定。主觉验光:右眼0/-1.25×100°→1.0,左眼+1.50/-1.50×150°→0.8。对于高度散光寻求手术矫正的患者,首先需要通过全面的检查和必要的随访判断是否有圆锥角膜的可能,是否有术后发生角膜扩张性疾病的风险,对于存疑的,可尝试跨上皮角膜交联手术稳定角膜情况,对于常规手术方式难以矫正的超高度散光,在角膜条件稳定的情况下,可尝试自体散光透镜重塑转位术,可获得较为满意的视觉效果,且能最大限度保留角膜组织,安全性高。

合理安排探究活动 培养动手实践能力——人教版义务教育教科书物理第五章“透镜及其应用”编写思考

根据《义务教育物理课程标准(2022年版)》编写的人教版义务教育教科书物理第五章“透镜及其应用”,基于分散难点的考虑合理安排探究活动,进行科学方法教育,通过制作望远镜培养学生工程实践能力,精选素材落实重大主题教育进课程教材的要求,强化透镜与生活和生产实际的联系.

Ф420mm高次非球面透镜的加工与检测

介绍了Ф420mm熔石英高次非球面透镜的加工与检测方法。对现有数控加工工艺进行了优化,通过分工序加工方式,依次采用机器人研磨、抛光和离子束修形技术完成了透镜的加工。进行非球面透镜检测时,考虑透镜的凹面为球面,利用球面波干涉仪对其面形进行了直接检测,剔除干涉仪标准镜镜头参考面误差后,透镜凹面的精度达到0.011λ-RMS;针对透镜的凸面为高次非球面,采用基于背后反射自准法的零位补偿技术对其进行面形检测,其精度达到0.013λ-RMS。最后,采用一块高精度标准球面镜对加工后透镜的透射波前进行了自消球差检测,得到其波前误差为0.013λ-RMS。试验结果表明,非球面透镜各项技术指标均满足设计要求。所述工艺方法亦适用于更大口径的非球面透镜及其他类型非球面光学元件的高精度加工.