FDTD-PWS法用于分析毫米波透镜天线焦面场

提出一种新的节省计算空间的FDTD-PWS混合算法,并应用于透镜天线的焦面场分析.首先采用FDTD(Finite-Difference Time-Domain)求解得到聚焦透镜天线的口面场的幅度和相位分布,再通过PWS(Plane Wave Spectrum)外推至焦平面,求解得出焦面场分布.根据天线场分布的对称性,将PEC(Perfect Electric Conductor)和PMC(Perfect Magnetic Conduc-tor)边界应用于FDTD的仿真过程,使仿真模型缩减为原模型的1/4,进一步节省了计算空间.应用于毫米波聚焦透镜天线的焦面场仿真分析,并对其焦面场进行平面近场扫描测试,将仿真结果进行探头补偿后与实验数据作比较,证明该方法是精确和高效的.

PWS软件应用于探月着陆器羽流效应数值模拟研究

文章使用自行开发的PWS计算软件就探月着陆器主发动机羽流对着陆缓冲机构产生的气动力和对流换热热效应问题进行了数值模拟研究。PWS软件是一个基于直接模拟蒙特卡罗方法的羽流计算通用软件,其松散的软件架构保证了各个计算模块的相对独立性,使用"与"、"或"逻辑法则的二级构造法来实现边界条件的通用性。软件的计算值与国外CUBRC实验测量值符合得很好。使用PWS软件对着陆器主发动机羽流进行数值模拟计算表明着陆缓冲机构所受的羽流气动压强最大达到2.4Pa;缓冲机构底盘侧面的对流换热热流密度最大达到2000W/m2;当缓冲机构壁面温度从300K增加到500K时,其表面对流换热流密度值有所下降,其最大下降值不到5%。

洛码PW的分析

对进口洛码ＰＷ进行了全分析，制订了分析方法。

洛码PW有效成分的分析

对洛码PW有效成分进行了分析 。

近紫外-可见光宽波段复消色差显微物镜设计

设计了波段300nm～500nm,放大倍率为10×,NA=0.3的近紫外-可见光显微物镜,用于观测激光照射核聚变的成像过程。该系统采用透射式结构,通过P、W设计方法和CODE-V软件的优化,实现了系统的复消色差,较好地解决了紫外光学材料种类少、折射率低带来的像差校正困难和光学系统效率不高的问题。

紫外-可见宽光谱显微成像光学系统的设计

介绍一个紫外-可见宽光谱显微物镜的设计过程。通过改进的PW法求解初始结构参数,确定采用两个分离的正负透镜组组成透射式光学系统,根据光学材料的色散特性,选取正透镜材料为CaF2,负透镜材料为熔石英,通过建立复消色差方程组来分配双分离透镜的光焦度,合理地对两组透镜的偏角进行分配。运用CODE-V光学设计软件对系统进行优化,使系统的位置色差和二级光谱同时得到校正,实现了复消色差。仿真结果表明:系统在整个视场范围内,点列图弥散圆RMS半径值小于5,最大视场处的像散为0.058,畸变为0.04%。

半导体激光器光束准直系统设计

为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题,对高斯光束远场性能进行了分析,得出不能采用常规的倒置望远镜方法实现半导体激光器光束准直的结论.针对一种5mW半导体激光器,提出使用组合透镜的方法使其实现光束准直.运用光学设计的PW方法,使用ODP2光学设计软件,设计了两组三片式组合透镜构成的光束准直系统,经过象差检验,准直效果好.

国产大尺寸钛宝石晶体助力世界最强脉冲激光放大输出

自主研发成功热交换法生长大尺寸钛宝石晶体设备,生长出完整无开裂的钛宝石激光晶体毛坯,经加工获得尺寸达φ235mm×72mm的晶体元件。在180mm口径范围内,晶体光学均匀性达到5.52×10^-5,晶体应力双折射为5.0nm/cm。大尺寸钛宝石晶体应用于上海超强超短激光实验装置,获得339J激光脉冲能量输出,峰值功率达10.3PW。

短波红外超光谱成像仪前置物镜的设计

设计了一个短波红外透射式物镜用于超光谱成像仪。用色散公式计算了短波红外常用材料的阿贝数和部分色散数,并按照二级光谱的定义,计算了一些可用于双胶合的材料对。物镜采用Petzval结构,改进了可见光常用的PW设计方法,用于短波红外物镜设计的材料选择和初始结构计算。Petzval结构的物镜不能消除物镜的场曲,在焦面前加入一片平场透镜,用于扩展该物镜的有效视场。最后利用Zemax对系统的高级像差进行校正,获得像质良好的短波红外超光谱成像仪前置物镜。

平面波谱-表面积分法的快速算法

针对平面波谱-表面积分法计算效率严重依赖于天线口径的问题,提出谱域积分预设方案,提取出谱域积分插值点,建立天线口径平面波角谱密度函数数据库,避免了大量重复计算,并将平面波谱理论的近场计算由四重积分弱化为二重积分.然后,根据平面波谱-表面积分法关于带罩天线远场电性能计算的思想,提出了基于等效源区域分解的并行平面波谱-表面积分算法.开发并在集群系统中实测了基于MPI环境的并行程序,作为应用计算了弹载天线-罩系统远场方向图,结果表明该程序高效准确.

一种多波长激光雷达光学系统设计

鉴于大口径激光雷达系统在污染物检测方面的需求,理论设计了一种多波长激光雷达光学系统。该系统由接收主系统和光纤分束耦合部分组成,工作波长为355、532、1064 nm,检测波长为632.8 nm,接收主系统采用卡塞格林结构,光纤分束耦合部分采用透射的形式,引入色差。系统通光口径为Φ680 mm,有效焦距为1548.53 mm,通过对玻璃材料的选型和光焦度分配,使用修正的相对部分色散P和阿贝数V建立消色差方程组,用PW法求解初始结构。使用Zemax软件优化出满足要求的光学系统,最终优化结果波前都优于λ/15(λ=632.8 nm),表明设计的光学系统可用于实际生产加工中。

光学系统双胶合透镜的替代设计法

大多数光学系统都是由若干单透镜和双胶合透镜组成的,单透镜可以看成是双胶合透镜的特殊 情况。更换玻璃材料是光学系统设计中最主要、最常用、最有效的设计方法之一。运用PW法来更换 光学系统中的玻璃材料使初级像差减小或按要求重新分布像差是可行的。将PW法引入到现代先进的 光学设计软件中,使程序能根据设计者的要求自动替换玻璃,从而满足整个光学系统初级像差合理分 布的要求。本替代程序就是将诸如国内开发的ODP841、ABR、SOD88等软件所采用的几何像差分析 方法与国外ZEMAX,CODEV等具有强大优化功能的软件予以有机的结合。将设计者希望产生某种数 量初级像差的双胶合透镜或单透镜替换光学系统中固有初级像差的双胶合透镜或单透镜,使系统像差 重新合理分布,从而达到满意的成像质量。

一种可变远距离收发共用折射光学系统的设计

为简化系统结构,将激光发射系统与成像接收光学系统合二为一,设计了一种可变远距离收发共用的折射式光学系统。该系统使用分光镜将1064 nm激光和可见光分离,通过调节成像系统焦面及发射系统前透镜位置,可对300~2000 m范围内物体进行激光发射及成像接收,结合两种功能于一体,采用发射接收共光路的方式,实现了激光光学系统的小型化与轻量化。根据PW法分别设计了主光路前后组镜头初始结构,并使用Zemax软件对初始结构进行优化分析,大大提升了接收系统的成像质量和发射激光能量集中度。最终设计结果满足设计要求,在300~2000m物距范围内系统发射光斑大小合理并能清晰成像。

用伪色差概念和PW方法设计双折射透镜初始结构

双焦点干涉显微镜因其高稳定性和高分辨率的特点而受到重视 ,其核心元件双折射透镜由一片双折射晶体和一片光学玻璃胶合而成。为了双折射透镜的设计工作方便 ,引入“伪色差”概念 ,定义“伪色散倒数” ,从而可以借用现有的初级像差理论 ,运用PW方法 ,给出满足不同设计要求的三种双折射晶体和三种玻璃配对的双胶合透镜的初始结构表格 ,在不同的应用场合 ,可用OSLO软件进行像差计算和优化设计 ,取得需要的结果。为了便于评价这种特定的结构 ,定义紧凑因子γ作为一个评价指标。给出采用方解石和ZF1作材料的设计实例 ,该设计结构紧凑 (γ =0 .2 5 )。

偏心分孔径偏振成像光学系统的设计

详细介绍了分孔径光学系统初始结构参数确定和光学设计方法。分孔径光学系统是一种偏心系统,可分解为多个同轴子系统的组合,在给出其初级像差表达式的基础上,利用PW法及最小二乘法计算其初始结构参数。优化设计得到了适用于偏振成像的、焦距为40mm、F数为4.5的和工作波长范围为450～650nm的四孔径光学系统。该系统采用普通光学玻璃,光学总长为120mm。镜头的成像性能接近于衍射极限,能够满足应用和指标要求。

“远行优先”环交理论及其在紫阳分离式立交上的应用

“远行优先”环形交叉是国外７０年代提出的一种有别于常规环形交叉的设计理论．福州紫阳分离式立交系国内首次采用这一理论进行交通设计的工程，具有占地面积小。

对称式人眼安全激光测距仪光学系统的设计

给出1.57μm人眼安全激光测距仪的光学设计方法,根据薄透镜系统的初级像差理论,使用PW法确定测距仪光学系统的初始结构,进而利用Zemax软件设计出一种对称式测距光学系统并对其进行优化。该光学系统结构简单,加工组装方便,成本低,且能满足测距仪对其光学系统的发射部分和接收部分的性能要求。