利用曲面计算全息图进行非球面检测

研究了利用曲面计算全息图进行非球面检测。分析了曲面计算全息图的衍射特性,给出了曲面计算全息图与传统检测方法相结合检测凹非球面和凸非球面的原理及特点,并进行了具体设计。利用激光直接写入设备,在口径为110mm、曲率半径为504mm的曲面基底上制作出了计算全息图,并对金刚石车床车削的凸面非球面进行了检测。利用两步测量法解决了凸非球面的中心部位难以检测的难题,同时利用旋转相减法消除了调节误差,非球面的面形精度为234nm(P V),与金刚石车床的精度相符。

毫米波介质衍射天线的设计和制作

利用衍射光学原理设计制作连续位相结构的 Fresnel波带片式的透射毫米波天线 .该天线具有重量轻、体积小、增益高、成本低等优点 .对该天线进行了实际测量 ,并对天线进行远场模拟计算与分析 。

二值位相光栅的设计与制作

我们采用了新的算法对二值位相光栅进行了设计,并对制作时可能产生的误差及它们对位相光栅的衍射效率和光强均匀性的影响进行了讨论。我们用薄膜沉积的方法进行了位相光栅的制作,对光栅进行了实际测量,把测量结果与理论值进行了比较,结论与我们的理论分析相符。

匹配滤波器局部区域相关特性的研究

讨论了利用匹配滤波器局部区域进行相关识别的可能性及其优点,并把整个滤波器相关的结果与局部区域的相关结果进行了比较。

二值化联合变换相关器

对二值化联合变换相关器进行了理论分析和计算机模拟,尤其是旋转和尺寸变化对联合变化相关峰值的影响。理论分析表明,当存在旋转时,适当引入一个尺寸变化,对旋转会有某些抵消作用,计算机模拟给出了与理论分析相符的结果。

基于条纹反射测量技术的太阳能热发电聚光镜面形检测方法研究

提出了基于条纹反射测量技术的太阳聚光器面形检测方法,使用投影仪在光屏上投射黑白相间的正弦条纹,经被测镜反射后成像于相机,采用四步相移算法计算像面上和光屏上点的对应关系,然后运用迭代算法拟合被测镜方程及镜面上各个点法线方向。面形测量精度达0.2 mrad。试验验证了测量方法的正确性和可行性,研制了测量设备原理样机,并进行了相关测量试验,结果表明,测量设备达到了国际先进水平。

太阳辐射高效聚集与镜场时空协同理论研究

研究完成了该年度的全部预期目标,完善了太阳能热发电镜场时空协同设计软件,可根据太阳直射辐射资源计算电站年发电量;可计算吸热器管壁的能流分布,解决了镜场聚光与吸热协同优化设计问题,建立镜场分区控制机制,达到聚光与吸热协同;完成了聚光器的外场安装与调试,提出了聚光器面形检测方法,并对检测方法的可行性进行了试验研究;完成了聚光器的光学性能测试方法研究,提出了聚光器光学性能测试设备研制方案;完成了聚光器外场跟踪精度测试方法研究,并进行了跟踪精度测试试验;完成了聚光器的综合性能初步评价。

用液晶光阀进行实时光学相关

利用液晶光阀的输入输出特性,我们提出了一种新的输入技术,在此基础上实现了实时联合变换相关,给出了相应的实验结果。

曲面复眼成像系统的研究

研究了两种曲面复眼成像系统,并首次将曲面场镜阵列引入曲面复眼成像系统,使其边缘视场的成像质量进一步提高,视场角进一步加大。进行了成像系统的建模以及光线追迹,两种结构的视场角分别达到60°和88°,整个系统的体积分别为0.9 mm×0.9 mm×0.5 mm和0.9 mm×0.9 mm×0.75 mm。文中给出了用激光直写设备在曲面基底上进行光刻来制作曲面微透镜阵列的方法。

红外折射/衍射超常温光学系统

设计了折射 /衍射混合减热差红外光学系统 ,仅使用硅和锗两种材料 设计结果表明 ,此系统具有良好的减热差和校色差作用 ,在 - 80～ 2 0 0℃温度范围内不仅得到接近衍射极限的成像质量 ,而且结构简单 ,体积小 。

亚波长介质光栅的制作误差分析

利用严格耦合波理论 (RCWA )分析了方向误差和面形误差对亚波长光栅衍射效率的影响 通过分析发现 ,方向误差和图案边缘钝化对光栅的衍射效率影响不大 ,而刻蚀过程中由于侧壁倾斜而产生的面形误差对光栅的衍射效率影响非常大 在制作亚波长光栅时 ,可以通过选取合理的刻蚀系统或增大占空比的方法来避免基底型误差的出现 该结论对于制作亚波长光栅具有重要的指导作用 同时根据得出的结论 ,选用专门用于硅深刻蚀的等离子体辅助刻蚀系统制作出了红外30 μm亚波长抗反射光栅 ,检测结果显示 。

二维抗反射亚波长周期结构光栅的设计分析

利用严格耦合波理论(RCWA)和等效介质理论(EMT)研究了二维抗反射亚波长周期结构光栅的设计问题。以立方体和柱状单台阶网格光栅和金字塔形及圆锥形多台阶光栅为例,主要研究了占空比和表面面形对反射率的影响。通过计算发现,当光栅周期足够小的时候,光栅面形对反射率没有影响,同时占空比严重影响着光栅的特性,这对设计制造抗反射光栅非常有用。同时也研究了等效介质理论的适用性。

红外3.2～4.5μm波段折射/衍射光学系统的减热差设计

研究了折射 /衍射光学元件的温度效应及红外系统的设计理论及具体实例 ,给出了在红外 3.2～4 .5 μm波段 ,5°视场范围 ,冷光栏效率 10 0 % ,在 - 4 0～ 80℃温度变化范围情况下的红外混合减热差系统的设计结果。结果表明 ,使用折射 /衍射光学系统的减热差设计方案 ,可令相应的传统光学系统减少一片元件 ,并且节省了昂贵的硒化锌红外材料。不仅能在较大视场内得到接近衍射极限的成像质量 ,较宽的温度工作范围 ,而且结构简单 ,体积小 ,重量轻。

谐衍射红外双波段双焦光学系统设计

基于变焦系统的基本原理，利用谐衍射透镜的相关特性并结合中波红外和长波红外的特点，设计了仅含有4片透镜的红外双波段双焦光学系统。设计结果表明，系统具有100%冷光栏效率，在3．7～4．3μm中波红外波段，光学传递函数在18lp／mm时〉0．7；在8．7～11μm长波红外波段，光学传递函数在18 lp／mm时〉0．5，均接近衍射极限。

实现LED准直照明的优化设计

为了有效地利用光源能量,满足LED远场照明系统要求,提出了一种实现LED大视场角准直照明的自由曲面透镜设计方法.运用ZEMAX软件序列模式下的多重组态建立透镜结构,在ZEMAX的二次开发环境下,采用宏语言编写自定义优化函数,实现对光学系统的自动优化.通过得到的自由曲面面型数据,借助光学仿真软件进行模拟,模拟光源采用圆面发光的LED朗伯体,视角为180°,透镜材料为PMMA,点光源模拟得到的发散半角在±0.1°以内,能量利用率在87%以上,实现了较高的能量利用率.

谐衍射／折射太赫兹多波段成像系统设计

为了获取足够的目标信息，同时避免宽光谱色差和结构的复杂性，本文充分利用太赫兹波的科学价值，建立了谐衍射／折射太赫兹多波段成像系统。针对谐衍射元件独特的色散性质，将谐衍射透镜应用于14～50“m太赫兹成像系统中，使系统在15．8～16．2μm，18．5～20μm，23～25μm，30．5～33．5μm和46-50μm5个谐振波段内的轴向像差最大为0．75mm。由于各谐振波段内的放大率是波长的函数，图像重构时将引起像元的配准误差，利用光学二组元法设计的变焦结构成功地解决了这一问题。设计结果表明：系统像高恒定为6．74mm，变焦结构还具有很好的像差补偿作用；在10lp／mm时，光学传递函数在5个谐振波段内均达到衍射极限，实现了轻小、便携、易加工的设计要求。

空间双波段成像光谱仪红外光学系统的设计

分析了空间双波段成像光谱仪光学系统的光学特性 ,提出利用光学材料间焦距位移系数的互补性 ,实现光学系统消热差、消色差设计方法 ,建立了一组既消热差又消色差的方程组 给出了利用这种方法设计的视场角 10° ,焦距 10 0mm ,F数为 1.98,温度范围在 - 2 0℃～ 70℃ ,工作波长为 3～ 5 μm和 8～ 11μm具有 10 0 %冷光栏效应的双波段消热差、消色差光学系统 ,分析了系统各波段传递函数。

仿生复眼成像系统设计与制作的研究进展

基于仿生复眼光学成像系统体积小、重量轻、视场大、灵敏度高等优点,对其研究现状和发展前景进行了综述。简要介绍了生物复眼的结构与分类;分别从平面型和曲面型仿生复眼成像系统的设计概述了仿生复眼的研究进展,给出了国内外典型复眼成像系统的结构、模型和成像功能;总结了仿生复眼成像系统应用于不同领域的特点和优势。最后,分析了目前仿生复眼的工艺现状,指出仿生复眼的功能主要受微器件制作工艺的限制,而超精密加工技术是一种革新的、综合的微细加工方法,具有制作更高精度透镜阵列,提高人工仿生复眼应用能力的潜力。

直角坐标和极坐标系一体的激光直写设备(英文)

介绍了具有直角坐标和极坐标写入系统的激光直写设备 。

应用于双色探测器的谐衍射/折射光学系统

根据红外辐射的窗口特性以及谐衍射透镜的特点,将谐衍射透镜成功地引入红外双色探测器系统的设计中,使系统在两个波段内同时较好地完成了系统轴向像差的校正,波前差都小于1/4波长,"成像质量"接近衍射极限。结果表明,谐衍射透镜的光谱特性介于折射透镜与衍射透镜之间,降低了对工艺水平的要求,使系统结构紧凑、片数少、透射比高,具有良好的消像差特性,为红外光学系统设计提供了一种全新的器件。