精确测量孔径光阑面积的光学方法

精确测量孔径光阑的面积对降低辐射测量和光度测量的不确定度具有重要的意义。根据辐射照度与面积的基本关系E=Ф/A,采用制造覆盖孔径光阑恒定的照度区域方法,使等间距的激光束阵列叠加后可以形成覆盖孔径光阑的空间均匀的照度区域,通过孔径光阑的辐射通量与辐射照度的比值即为孔径光阑的面积。对该方法进行了理论分析和实验验证,得到形成均匀照度场允许的最大光束间隔,由于实际使用的光束并非理想高斯光束,因此光束间隔应小于允许间隔,对直径3mm光阑面积测量的不确定度达到3.24×10-4。该方法优越之处在于:可以不接触光阑边缘而直接测量光阑面积,无需任何已测定面积的辅助光阑,测量装置简单。

镜头孔径光阑与透视中心关系分析

文章研究了相机镜头孔径光阑与透视中心之间的关系,阐述了孔径光阑的位置不仅决定了镜头透视中心的位置,也是产生图像畸变的一个重要因素,但孔径光阑大小的变化对透视中心的位置没有影响,只能改变像点的光照度与模糊度;通过镜头的光线追迹和实验分析,证明了镜头的透视中心在镜头的孔径光阑的入瞳位置,这些分析结果在PTZ变焦视觉精密测量与跟踪以及全景成像系统中具有重要的应用价值。

用于大动态范围厘米精度激光测距的孔径光阑自动调整技术

在深空或空间小目标的探测中,需要利用脉冲式激光雷达测量与目标之间的距离。当距离目标由几十千米到几十米范围变化时,探测器接收到的光通量动态范围达60 dB以上。要确保在整个量程范围内信号不饱和,需要采用复合型的自动增益控制技术。除了采用电子学的自动增益方法外,提出了一种自动调整接收光学通光口径的方式,通过对直流电机驱动的电动镜头光圈调整环的逐级调整,实现各级之间2倍光通量的变化。设计并实现了光圈、焦距、聚焦均由直流电机控制的电动镜头的驱动及控制电路,并搭建光路对孔径光阑进行标定,结果表明可以分为8级,且具有很好的重复性,使得全量程范围内准确度达厘米精度测距功能的实现成为可能。

孔径光阑、视场光阑以及渐晕光阑的教学设计

光阑是工程光学这门课当中非常重要的一个知识点。其中孔径光阑、视场光阑以及渐晕光阑又是三种最常见的光阑,如何正确理解三者的定义和作用,并了解三者之间的联系与区别是教学难点。通过对教学以及考试环节的多年总结,提出在教学过程中不仅要重视三者的定义,同时也要注意把三者联系起来,在共性当中分析三者的差异,这样有助于学生正确理解光阑。

单相压电电机驱动的高精度孔径光阑设计

为满足空间光学仪器小型化、轻量化、精密化需求,设计了一种单相压电电机驱动的孔径光阑。对压电光阑的整体结构进行设计,实现光阑结构与功能的一体化设计;以压电陶瓷和碳纤维为基体设计具有高强度和功率密度的压电定子;通过COMSOL有限元软件对复合压电定子动力学特性进行分析,以及进行模态频率一致性调节;最后对光阑动圈进行结构优化以及干扰模态分离设计。根据设计方案制作压电光阑样机,其质量仅为49 g,孔径可变范围为0.5~35 mm。实验结果显示:光阑完全放大与闭合时间分别为89 ms和92.4 ms,最小角分辨率为4×10^(-5) rad。该研究简化了光阑的组成和控制,使其在保证精度的同时,结构更紧凑,质量更小。

孔径光阑输出对太赫兹激光器模式特性的影响

孔径光阑耦合技术是大功率光泵气体太赫兹激光器的一种常用谐振腔设计方法。在不考虑波导对腔内模式形成的影响下,采用传输矩阵的特征向量法,针对孔径光阑耦合太赫兹谐振腔的腔内本征模式以及输出光束特性进行了数值模拟,得到了该种谐振腔在不同g参数下损耗最低的几种本征模式及其相应的衍射损耗;采用衍射积分与矩阵光学结合的方法计算了孔径光阑输出太赫兹激光的光束特性,得到不同本征模式的远场衍射光斑及发散角。研究工作为孔径光阑耦合的气体太赫兹激光器设计提供了理论参考。

孔径光阑和光瞳

叙述光学系统中的孔径光阑和光瞳的意义及作用，并通过一例说明其确定方法。

孔径光阑和光瞳

叙述光学系统中的孔径光阑和光瞳的意义及作用，并通过一例说明其确定方法。

基于小孔径光阑整形的低损耗飞秒光纤光栅制备

针对飞秒激光逐点法制备的光纤布拉格光栅(FBG)损耗较大的问题,提出了一种基于小孔径光阑整形的低损耗飞秒光纤光栅制备方法。首先分析了孔径光阑限制下聚焦高斯光束焦场的能量分布,利用小孔径光阑整形获得了丝状焦场的孔径条件。利用小孔径光阑整形的飞秒激光刻写装置制备FBG,在光阑孔径由10 mm逐步降低至1 mm的过程中,光栅条纹形态由圆形过渡到丝状,丝状光栅条纹对入射光的散射更弱、耦合效率更高,使插入损耗由0.90 dB降低至0.11 dB,短波损耗由4.01 dB降低至0.35 dB。受包层模与纤芯模耦合的影响,短波损耗以振荡形式存在,实验验证了涂覆层和低反射率对振荡的抑制作用。

异形孔径光阑成像系统像方空间光强分布计算

基于异形孔径光阑的成像系统像方光强分布计算对显微系统自动对焦、景深扩展等成像技术领域发展有极其重要的理论价值,而传统的菲涅耳衍射光强分布计算公式仅适用于轴对称孔径光阑,且在焦平面处光强分布的问题.利用标量衍射理论,通过结合频谱变换与正交分离,推导出适用于异形孔径形状、任意离焦量的像方空间光场强度分布数理关系式;并利用离散傅里叶变换原理,获得了基于异形孔径光阑的光学成像系统像方空间光强分布的数值计算表达式.在圆形孔径光阑、焦平面处,对获得的表达式与传统计算公式进行了对比计算与分析,两组计算结果完全一致.针对半圆形孔径光阑,在相同的系统参数下,在离焦量分别为0,4,8μm三个像方位置处,数理模型理论计算的结果与实验测试结果基本一致.从而证明所推导数理模型的准确性,其可适用于任意形状的孔径光阑.

含有相位孔径光阑谐振腔的模式及传输特性的数值分析

用菲涅尔衍射积分理论推导了含有相位孔径光阑谐振腔的积分方程，根据FoX-Li迭代原理计算了该胜的模式。对模式的远场及近远场传输特性作了计算，说明M＜1的激光束是由光斑半径定义的不恰当产生的，并非光束质量优于高斯光束（TEM（00））的新光束。惠更斯一菲汉尔衍射原理不需要修正。

孔径光阑对辐射源尺寸效应（SSE）的影响研究

辐射源尺寸效应（SSE）是辐射测温的重要不确定度来源，本文设计了辐射温度计实验测试装置，在理论分析的基础上通过改变孔径光阑设置，研究辐射温度计SSE的变化。孔径适宜的孔径光阑在光轴任意位置都能起到限制接收立体角的作用，但实验表明设置在会聚透镜之后的SSE明显小于其他位置。本实验研究结果可为辐射温度计和绝对辐射法热力学温度测量的SSE优化设计提供参考依据。

孔径光阑对圆镜对称腔光场的影响

利用衍射积分公式和自再现原理,将含孔光阑的圆镜对称腔横模满足的衍射积分方程分解为有限和矩阵方程,并利用求解矩阵本征值和本征向量的方法对该腔横模场分布进行计算。结果证明,孔径光阑的位置和尺寸直接影响激光输出模式和花样。

光阑面积的精确测量方法

根据辐射照度与面积的基本关系,采用平行等间隔的相同激光束相互重叠,形成空间均匀的照度区域,且覆盖孔径光阑。通过孔径光阑的辐射通量与辐射照度的比值即为孔径光阑的面积。对此方法进行了详细的理论分析并给出了实验结果,测得直径6 mm的光阑面积为28．663 mm2,测量不确定度达到3×10-4。这种方法比以往测量方法的优越之处在于可以直接测量孔径光阑的面积而不需要任何其它高精度参考光阑,并且可以用于测量任意形状的孔径光阑。

光阑对普朗克常量测定影响的分析

在做光电效应测量普朗克常量的实验中,需将光阑及滤色片装在光电管暗箱光输入口上.而光阑的大小对截止电压值U0的测量是否有影响有多大的影响,本文根据多次测量数据,对此进行了讨论和分析.

激光散斑照相的环形孔径法

本文提出了用环形孔径光阑进行激光散斑照相，对这方法进行了理论分析和实验验证。结果表明，选用适当的环形孔径内、外径比值η可使散斑图的衍射晕边缘光强明显增强，而又保证中间部分仍有一定的光强。这样，既可在整个衍射晕边缘任意方向滤波，得到高灵敏度的沿任意方向的等位移分量条纹，又可获得最宽的灵敏度变化范围。在逐点分析时可明显地提高衍射晕边缘条纹的对比度，因而能提高测量精度。此外散斑图的记录时间一般比多孔径的短得多。

相对孔径与曝光量

本文对照相物镜相对孔径的定义、光圈数、像面照度、像面曝光量以及它们之间的关系进行了讨论。

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。

CCD高精度测径系统的研究

设计了数据采集电路 ,把物方远心光路应用在测径系统中 ,提出了一种利用多项式插值精确测量物体尺寸的方法。讨论了影响 CCD测量精度的各种因素 。

金相组织数字化数据采集系统

应用计算机技术进行数字图像处理其关键是要保证采集到的图像数据准确,利用CCD传感器进行图像的数据采集是常用的方法。本文介绍了基于CCD和金相显微镜相结合的金相组织数字化数据采集系统,并着重对采集系统中JX-4型金相显微镜的光学成像原理及其他器件的选取和光学接口的设计进行阐述。该系统体积小、成本低、速度快,采集的数据准确、可靠。该系统经过实际试验采集到的图片清晰,适用于计算机数字图像处理。