界面钻蚀主导的准各向异性湿法刻蚀法制备玻璃微棱镜阵列

玻璃微棱镜具有耐腐蚀、耐高温、寿命长等优点,但在玻璃上加工微棱镜阵列目前仍是一个难题。因此,提出了界面钻蚀主导的玻璃准各向异性湿法刻蚀方法,制备了高质量的微棱镜阵列器件。在元胞自动机中引入界面性质调控,模拟了界面钻蚀与各向同性侧蚀的竞争行为,探究了刻蚀横截面形貌的变化规律,构建了准各向异性湿法刻蚀模型。在此指导下,加工了横截面为梯形的微结构,设计并制备了间距、形状、尺寸均可调控的微棱镜阵列,重复性达到98%。验证了微棱镜阵列对LED灯扩散效果,光亮度提升了4.6倍。本文改变了传统玻璃湿法刻蚀各向同性的固有认识,创新性地开发了准各向异性刻蚀工艺,为玻璃微棱镜阵列等相关器件提供了高效低成本的制备方法。

微棱镜阵列型定向反射器特性

介绍了微棱镜阵列型定向反射器的材料折射率对入射孔径角的限制，定向反射率随入射角的变化关系，特别是提出了单元有效反射面积的计算方法，并进行了计算机模拟和实验。

微棱镜逆反射材料特性分析及制作

对微棱镜逆反射材料进行了理论研究和实验制作.理论分析了微棱镜单元内光线的逆反射特性,并研究了全反射条件对入射孔径角的限制以及阵列结构的逆反射率.提出了一种新的工艺方法,用于制作大尺寸的微棱镜模版.该方法将小尺寸镍模版利用类似"盖章"的方法在较大尺寸的聚碳酸酯基底上依次压制并使其紧密排列,然后再利用电铸的方法生长出大尺寸镍工作模版.最终得到了尺寸为500 mm×100 mm的模版.使用其制作的样片的逆反射系数最高大于750 cd/(lx.m2).

一种加工微棱镜阵列新方法及其刀具的研究

针对微棱镜阵列尺寸小,表面粗糙度值小,刀具要求高的特征,研究利用超声振动刨削加工微棱镜阵列。研究内容主要包括:设计一种可以加工出高质量微棱镜阵列的刨刀;加工出微棱镜并分析微棱镜反光膜微观几何结构;最后通过检测被加工微棱镜阵列的表面粗糙度值、角度以及刨刀磨损情况,来判断超声振动刨削刀具是否满足加工出微棱镜阵列的要求。研究结果表明,在刀具刃磨方法合理、刀尖速度方向和工件速度方向共线、刀尖与主轴在X-Y平面内的偏差测量准确的前提下,角度γf为25°、α0为9°、kr为54.75°的刨刀可以在尺寸为25mm×25mm×10mm的6061铝合金板上加工约3万个微棱镜阵列。

集成导光板研制

报道研制1.8英寸新型集成导光板,其上下表面分别直接熔合非球面半柱状微结构阵列和微棱镜结构阵列,实现目前典型背光模组中双层正交棱镜膜、扩散膜和导光板4层复杂膜系的功能.通过对比测试,得到该集成导光板背光模组的光能利用率、照度、亮度、照度均匀性和亮度均匀性分别是典型背光模组的1.43、1.43、0.97、0.89和0.70倍,验证了集成导光板设计思想的可行性.

集成化导光板下表面微棱镜二维分布设计

集成化导光板下表面微结构分布是影响背光模组出射光均匀性的关键因素,因此是背光模组设计的重点之一.本文针对微棱镜一维分布设计中存在的大面积同一性影响背光模组亮度均匀性的问题,提出一种集成化导光板下表面微棱镜二维分布的设计思想,以提高背光模组的亮度均匀性.利用光学软件Lighttools对5.0英寸集成化导光板下表面微棱镜结构的较佳二维分布进行优化探索,通过与较佳的一维分布仿真结果对比分析可知,优化后的二维分布模式下,背光模组的光能利用率、照度均匀性、亮度均匀性分别达到92.03%,87.07%和91.94%,满足行业标准;其中,照度均匀性比一维分布提高了10%;同时,从亮度图观察,背光模组的整体亮度均匀性得到了有效提升.该研究结果对于背光模组轻薄化、集成化开发具有一定的参考价值.

微棱镜与双包层光纤侧面耦合效率的实验研究

对微棱镜与双包层光纤侧面耦合技术进行了研究。用光学胶把尺寸为1mm×1mm×1mm直角棱镜的直角面胶合在尺寸为330μm×170μm的内包层侧平面上,激光束以一定的角度从微棱镜的另一直角面入射并通过它耦合进入双包层光纤的内包层,实验测得耦合效率为86%。该方法可用于双包层光纤的侧面抽运。

微装配检测棱镜机构方位调整及误差分析

棱镜机构是实现对位的关键部件.为提高对位精度,在棱镜的棱脊倾斜和偏转状态下,应用动态光学理论推导出反射光线实际出射方向与理想出射方向的角度偏差以及实际图像与理想图像相对位置偏差的计算公式.提出了利用高精度、高速度的数字测微计和显微视觉系统分别实现棱脊倾角和偏转角的两步检测与调整的方法.通过实验和误差分析,验证了上述计算和调整方法的有效性.

微棱镜反光阵列超声振动刨削试验研究

通过超声振动刨削加工微棱镜阵列的正交试验,分析了刀具材料、刀具工作前角、切削速度、第三次切削深度对微棱镜阵列表面质量和刀具寿命的影响。结果表明:刀具材料是试验指标粗糙度Ra、V形槽夹角β、加工后刀尖圆弧半径R的第一影响因素;第三次切削深度ap是磨损量NB的第一影响因素;切削速度v是四个试验指标的第二影响因素;当刀具材料选用PCD,刀具前角为-3.8°,切削速度为900mm/min,第三次切深为2μm时,微棱镜阵列表面加工质量好,刀具寿命高。

切削微角锥棱镜型超高定向反射膜的分析与测试

采用几何光学法对切削微角锥棱镜薄膜结构单元的反射特性进行理论分析,采用光学仿真软件对该结构单元的反光性能进行模拟验证,并与传统微角锥棱镜薄膜结构单元进行对照.结果表明,理论中,当平行光垂直于结构底面入射并忽略吸收时,该切削结构薄膜单元可实现完全定向反射,而相同条件下,传统微角锥棱镜结构薄膜单元定向反射率为66.7%.模拟仿真的定向反射率分别是92.3%和62.4%.建立了薄膜定向反射率测量方法,对具有上述两种结构单元的薄膜样品的定向反射率进行测试,测试结果分别为67.8%和39.5%.

基于Tracepro的微棱镜反光膜正入射无效光分析

为了提高反光膜的逆反射率,对正入射时微棱镜反光膜的无效光特性进行了研究.利用几何光学原理对单个角锥的无效光出射方式进行了分析,得到了单个角锥无效光的出射特性.在单个角锥的基础上,进一步分析了角锥阵列中无效光的传播特性,发现部分无效光能完成逆反射.分析了无效光在角锥阵列中的反射机理及无效光反射率随角锥阵列底厚变化的规律,利用Tracepro软件进行了仿真验证,得到单一无效区逆反射率变化曲线及小阵列逆反射率变化曲线.仿真结果证明了分析的正确性及底厚对无效光的重要影响,并给出了合理设计角锥棱镜阵列形状及底厚的建议,为提高微棱镜逆反射率、合理设计角锥棱镜底厚提供了理论依据.

一种消除hot spot现象的LED背光设计

随着高亮度LED晶片、导光板成型技术、光学薄膜(反射膜、散射膜、增亮膜)等制作技术的发展,加上不断创新的LED背光模组光学系统设计,以及LED背光市场的巨大需求,大大推动了LED背光技术水平不断向前发展。这里设计了一种消除hot spot现象的背光设计。结果可知:达到设计效果的改进关键仅是在导光板的入光面上贴上一条有微棱镜结构的膜片,从而使入射至导光板的光束角度变大,达到良好的均匀光效果。让增加相邻LED间距而不出现hot spot现象成为可能,这一研究对于消除hot spot所带来的均匀性过差问题具有一定的意义。

用于儿童斜视矫正的微结构压贴三棱镜

针对儿童斜视辅助治疗的色散问题,提出了利用微棱镜阵列组消除压贴三棱镜中的色散现象的设计方案。通过压贴三棱镜平移光线,用微棱镜阵列组进行色散补偿,设计了一个新颖的组合光学系统。阐述了微棱镜阵列组色散补偿的基本原理,并利用几何光学软件仿真了组合光学系统的色散、透过率等光学参数。点列图以及扩散函数图等仿真结果表明,微棱镜阵列对于减少压贴三棱镜的色散有较明显的效果。

双棱镜干涉实验课堂教学演示的可视化研究

传统的双棱镜干涉实验是通过测微目镜来观测实验现象的,其视场很小,不利于课堂教学演示。针对这一问题进行课堂教学演示的可视化研究,引入摄像头观测,增强了课堂教学演示的直观性,提高了课堂教学演示的效率和质量。

集成化导光板下表面微棱镜二维分布公式探究

集成化导光板下表面微结构分布设计是提高背光模组亮度均匀性的关键因素之一.本文提出了小尺寸集成化导光板下表面微棱镜二维分布公式,给出了微棱镜二维分布公式系数与导光板结构参数之间的关系表达式.将上述公式组直接应用于不同结构参数的小尺寸集成化导光板下表面微棱镜二维分布设计,无需借助设计人员的经验,可直接获得亮度均匀性较高时的集成化导光板下表面微棱镜二维分布,出射光亮度均匀性平均值可达84.94%.仿真结果表明,本文提出的微棱镜二维分布公式及系数关系表达式具有重要应用价值,极大地节省了集成化背光模组的设计优化时间,对于导光板表面微结构分布设计具有重要的参考价值.

封隔器仿生六棱柱齿状卡瓦微牙痕及稳定性

为解决常规封隔器卡瓦在长期锚定套管壁时,卡瓦牙与套管接触面形成咬痕,过大的嵌入深度可能会导致套管损坏、失效,使套管壁遭到破坏。通过对比常规齿状卡瓦牙型结构参数,构建仿生六棱柱齿状卡瓦牙型结构参数,建立锥体-卡瓦-套管三维接触有限元模型,采用有限元数值模拟和正交优化相结合的方法得出仿生六棱柱齿状卡瓦最佳牙型结构参数为:卡瓦牙倾角α′=18°、正六边形外接圆直径d=6 mm、相邻六棱柱卡瓦牙间距s=0.5 mm、卡瓦牙上底高c=0.5 mm和卡瓦锥角γ′=15°。结果表明:优化后的仿生六棱柱齿状卡瓦比优化后的常规齿状卡瓦在套管内表面产生的应力减小了14.61%~15.25%,牙痕深度了减小44.12%~47.10%,可见仿生六棱柱齿状卡瓦的微牙痕效果。同时,由数值模拟得出不同摩擦系数下常规齿状卡瓦和仿生六棱柱齿状卡瓦与套管接触压力的合力随时间变化曲线,摩擦应力的合力随时间变化曲线和接触面积随时间变化曲线,从曲线可以得出仿生六棱柱齿状卡瓦的稳定性要优于常规齿状卡瓦。

微棱镜反光阵列超声振动刨削对刀工艺

为实现微棱镜反光阵列超声振动刨削加工,对微棱镜反光阵列加工过程中的对刀工艺进行了研究。在理论分析的基础上,提出了三种微棱镜反光阵列超声振动刨削对刀方案,通过实验对三种方案进行了比较。研究表明通过在工作台上装夹一大一小两个待加工工件,其中小型待加工工件用于对刀、大型待加工工件用于最终的加工,能显著缩短对刀时间。试验获得的微棱镜反光阵列超声振动刨削对刀方案,为加工出轮廓精度较好的微棱镜反光阵列提供了保障。提出的对刀工艺对其它微细表面的超声振动刨削加工也有借鉴意义。

背光模组LED侧照明微棱镜膜的研究

在液晶显示器背光模组LED侧照明中,为了减小近光源处明暗相间非混光区对导光板有效均匀照明面积的影响,对导光板入光面处微结构进行研究。设计了一种具有阵列棱镜结构的微棱镜膜,在不改变LED与入光面距离以及相邻LED间距的前提下,将其贴附于导光板的入光面处。试验结果表明:当棱镜顶角为105°时,入射光线的出射角度最大,微棱镜膜的散光作用可以将非混光区的宽度由原来4mm减缩至2mm。有效地增加了近光源处混光区域的面积,对于LED侧照明式背光模组入光面微结构的设计有一定的指导意义。

基于新型Loyt滤波器选频的Nd∶GdVO_4单频绿光微片激光器

报道了一种LD泵浦Nd∶GdVO4晶体的单频绿光微片激光器。采用Rochon棱镜与KTP倍频晶体构成的新型Loyt滤波器作为选频元件,各元件之间采用光胶的方法结合在一起,从而实现稳定的单纵模绿光输出。在600 mW,808 nm LD泵浦时获得95.3 mW稳定的单频绿光输出,光-光转换效率达15.9%。

直下式LED背光模组的超薄设计

为减少混光距离进而获得超薄直下式LED背光模组,提出一种具有逆棱微结构的扩散板。对这种逆棱微结构进行了光学理论分析,证明了该结构在降低混光距离方面具有可行性。对逆棱微结构扩散板的光学效果进行了实验验证,并用于81.3cm(32in)LED背光模组。实验结果表明:该结构扩散板可有效增大灯影光圈,相对无结构扩散板,光圈直径增大约10%;在达到相同混光效果时,具有该结构扩散板的混光高度降低;采用该逆棱微结构的扩散板的背光模组混光高度由13mm降低至11.8mm。采用具有逆棱微结构的扩散板有助于实现LED背光模组的超薄设计。