透射式旋转对称光学系统中的偏振像差

为了控制透射式旋转对称光学系统中的偏振效应,提高系统的光学性能,对该系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,用偏振光线追迹法导出了该系统偏振像差的计算公式。对影响偏振像差的因素进行了分析,提出了透射式旋转对称光学界面产生的偏振像差的影响因子。最后,对一望远物镜进行了偏振像差分析,结果显示,入射角为18.77°时所产生的偏振像差是入射角为7.86°时的5.5倍;镀有膜系Layers2时的偏振像差比镀有MgF2膜时减小了约30%;λ=1.1μm时的偏振像差约为λ=0.55μm时的10倍。分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的透射式旋转对称光学系统,要想提高其光学性能,必须控制偏振像差。尽可能减小入射角的大小,将薄膜设计和光学设计结合起来,通过减小偏振分离的方式来降低系统中的偏振效应,是控制光学系统中的偏振像差的有效措施。

平面对称光学系统像差理论的扩展

将平面对称光栅系统的波像差理论扩展于平面对称折射光学系统,指出在光学系统像差问题上,反射光学系统可以看成是折射光学系统在物像空间折射率相同情况下的特例。首先,把波像差表达式扩展于光线斜入射下平面对称折射光学系统;然后,根据折射光学系统的要求,对光栅像差的推导过程进行相应的修正,最终,导出了任意方位像平面上的像差。结果表明,导出的像差表达式同时适用于反射、衍射、折射3种光学系统的像差计算。与光线追迹解析法导出的像差系数进行了解析比较,并分别应用提出的像差表达式和光线追迹程序Zemax对一透镜光学系统在斜入射角为50°下的光束进行成像数值模拟,两种方法都验证了提出理论的正确性。

反射式旋转对称光学系统中的偏振像差分析

为了控制反射式旋转对称光学系统中的偏振效应,对该类系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,通过偏振光线追迹的方法,导出反射式旋转对称光学系统的偏振像差的计算公式,提出了反射界面产生的偏振像差的影响因子,对影响其偏振像差的因素进行了分析。实例分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的反射式旋转对称光学系统,要想提高其光学系统的性能,必须控制光学系统的偏振像差。提出尽可能减小入射角的大小,并通过薄膜设计减小偏振分离来降低系统中的偏振效应,是控制反射式旋转对称光学系统中的偏振像差的有效措施。

非对称光学系统的矩阵分解与等效变换

使用矩阵光学方法研究了非对称光学系统的矩阵分解和等效变换。将Arsenault提出的分解方法推广应用于分块矩阵行列式为零的 4× 4矩阵的分解 。

对称化光学系统对像散复宗量厄米-高斯光束的变换

使用二阶矩和广义惠更斯 菲涅尔衍射积分方法研究了用于实宗量厄米 高斯光束对称化的光学系统对复宗量厄米 高斯光束的变换。研究结果表明 :复宗量厄米 高斯光束经过该光学系统后 ,只能在出射面上实现在二阶矩定义下的对称化 ,但光斑不具有旋转对称性。因此 。

厄米-双曲余弦-高斯光束通过对称化光学系统的变换

研究了用于厄米 高斯光束对称化的光学系统对像散厄米 双曲余弦 高斯光束的变换。分析了偏心参数和模阶数对变换后的厄米 双曲余弦 高斯光束对称性的影响 ,通过大量数值计算说明复杂像散厄米 双曲余弦 高斯光束对称化的物理意义。

共轴对称球面光学系统仿真模型设计

为了优化共轴对称球面光学系统的设计,对共轴对称球面光学系统进行了数字化模型的开发,设计了基于计算机仿真的数学模型。在此基础上运用模块化程序设计思想,设计了仿真模型的模块化结构,利用交互技术解决了实验参数的人机交互,并开发了仿真模型核心模块的程序代码,建立了完整的基于计算机系统的共轴对称球面光学系统仿真模型。该仿真模型实现了系统参数变化时成像效果的动态模拟,可以为优化设计提供仿真。

共轴非对称球面光学系统仿真模型设计

为了优化共轴非对称球面光学系统的设计,对共轴非对称球面光学系统进行了数字化模型的开发,设计了基于计算机仿真的数学模型。在此基础上运用模块化程序设计思想,设计了仿真模型的模块化结构,利用交互技术解决了实验参数的人机交互,并开发了仿真模型核心模块的程序代码,建立了完整的基于计算机系统的共轴非对称球面光学系统仿真模型。该仿真模型实现了系统参数变化时成像效果的自动跟踪模拟,可以为共轴非对称球面光学系统的优化设计提供效果仿真。

旋转对称电子光学系统的七级波像差

给出旋转对称电子光学系统的各向同性七级波像差的详细分析

非轴对称光学系统的彗差计算

本文分析了轮胎面折射的弧矢彗差性质,导出了轮胎面本身产生的彗差的计算公式,和轮胎面对入射光束彗差的放大公式,并分别举了实例.

无源对称光学结构双通道光纤旋转连接器

提出一种实现双通道旋转互连的新型对称光学耦合结构,并应用光学结构设计出无源双通道光纤旋转连接器。利用自聚焦透镜发射光信号,使其通过自由空间传输,被另一个自聚焦透镜接收。在自由空间可以实现旋转连接并实现光信号的双向传输,通过分析该光学结构设计原理和光路计算,发现每组透镜中两个透镜焦距之比为 20?50,离轴距离为 4?10mm 范围时,才能保证光信道之间不发生干扰且信号持续传输。

偏心厄米-高斯光束通过失调一阶光学系统的传输特性

使用广义惠更斯—菲涅尔衍射积分 ,增广矩阵和 Wigner分布函数方法 ,研究了偏心厄米-高斯光束通过失调非对称一阶光学系统的传输特性 ,证明了偏心厄米 -高斯光束通过一阶光学系统时保持其封闭性 ,光束的二阶矩矩阵按通常的规律变换 ,一阶矩矩阵遵循几何光线的变换规律 。

非轴对称系统中维格纳分布函数的传输规律

基于张量形式的Collins衍射积分公式,导出了维格纳分布函数(WDF)通过一般非轴对称系统的传输公式.结果表明,维格纳分布函数通过非轴对称系统的传输不改变形式,只要通过坐标变换就可以由系统输入面处的WDF求出输出面的WDF.给出了用系统的ABCD矩阵元表示的用于进行此坐标变换的表达式和等价的张量形式的WDF的坐标变换矩阵(WCTM).这些结果在直角坐标中的表示式也被给出并被进一步地讨论.作为应用例,讨论了一个含柱透镜的系统.

光束斜入射的折反射组合光学系统的像差计算

基于平面对称光栅反射镜系统的像差理论,根据光学元件材料折射率对成像光束波像差进行修正,将像差理论扩展到平面对称折射光学系统,使得该理论可应用于光束斜入射的折反射组合光学系统的像差计算;指出在折反射组合光学系统中考虑物像方空间折射率的关系,以及入射角方向的定义,使得波像差的计算表达式保持统一;应用扩展后的像差理论对折反射椭球镜面形检测光学系统进行像差分析计算,并与Zemax光线追迹结果进行对比,验证波像差理论的有效性。该像差理论为光束斜入射的折反射组合光学系统的设计、像质评价及优化提供了有效的分析手段。

光学系统、成像与分析

TH703 2003042418光电成像系统的信道宽度评价方法=Evaluation of electro-optical imaging system with channel width method[刊,英]/周燕(北京理工大学光电工程系.北京(100081)),金伟其…∥红外与激光工程.-2002,31(3).-212-216根据人眼视觉实验,对光电成像系统的性能评价方法进行了理论研究,分析了视场角ω、成像系统性能σ_s,以及角放大率Γ对光电成像系统与人眼存在的最佳匹配的影响,初步实现了定量描述电视型成像系统的最佳观察距离和直视型最佳目镜焦距的客观现象,所得结果与实际基本一致。图3表3参11(高晓萍)TH703 2003042419非对称光学系统的矩阵分解与等效变换=Matrix decompositionand equivalent transformation of nonsymmetrical opticalsystems[刊。

超薄超短物像距高分辨率检测成像系统设计与试验

为缩短12寸晶圆检测成像系统的轴向和径向尺寸,提出一种小角度棱镜折转光路与超短物像距镜头相结合的解决方法。设计优于1/12λ(λ=632.8 nm)面形精度的小角度棱镜折转光路,实现照明系统与成像镜头的水平布置,径向尺寸仅为80 mm,在保证不影响系统成像质量的前提下,极大地降低了整个系统的径向尺寸,同时也实现了12°的小角度明场照明。设计放大倍率为0.264的对称混合型光学系统,采用纯球面系统获得较大成像视场,像高为81.92 mm,物像距仅为392.5 mm,极大地降低了整个系统轴向尺寸。设计结果表明,整个成像系统全视场平均光学传递函数优于0.4@100l p/mm,相对畸变优于0.03%,像面照度均匀性全视场优于50%。实际测试结果表明:全视场实际成像分辨率优于18.88μm,达到了系统极限分辨率;全视场像面照度均匀性为43.3%,满足均匀性优于40%的研制要求。研究结果表明本文提出的超薄超短物像距高分辨率检测成像系统合理、有效,解决了12寸晶圆检测成像系统空间尺寸压缩的难题,并降低了研制成本,为后续近距离大尺寸物体检测成像系统的研制提供参考依据。

矩阵光学中变换矩阵的推导

总结了 5种推导光线变换矩阵的方法 ,并例举了大量实例 ,以供使用时参考。例如 ,光在均匀介质中传输的光线变换矩阵 ,球面反射镜、失调望远镜、猫眼反射器和厚透镜等光学系统的光线变换矩阵。在实际工作中 ,针对不同的情况 。

应用哈密顿公式研究傍轴透镜光学

本文论述了用L定义光学的哈密顿H,并给出了哈密顿公式的基本方程式.利用哈密顿方程式,我们在旋转对称的光学系统里追迹光线.我们还将利用哈密顿公式得出折射面和透镜的简单结果.通过研究二个有代表性的例题说明这个方法是可行的.

像散厄米-高斯光束的对称化和相关问题的研究

从比较两种对称化光学系统出发 ,使用三柱透镜对称化光学系统对像散厄米 -高斯光束作了详细分析 ,研究表明 :对称化光学系统的作用是将像散光束变换为对称化实宗量光束 ;并消去 x- y耦合项。这样 ,当光束继续在自由空间传输时 ,能保持其形状不变。然而 ,有 x- y耦合项的对称化复光束却不具有这种传输不变性。

光学镜头、光学零部件

TH703 2001010049磁透镜七级球差系数的计算=Calculations ofseventh - order spherical - aberrationcoefficients of the magnetic lens[刊,中]/高俊,木崇俊,桑冠华(云南大学物理系.云南,昆明(650091))∥电子显微学报.-2000,19(4).-611-612利用光程函数法推导出了旋转对称电子光学系统的七级几何像差公式,给出普通意义下的各像差系统。进一步计算了各种激励下磁透镜的七级球差系数。表1参2(李瑞琴)TH703 2001010050激光冷却在原子束六极磁透镜技术中的应用=Application of laser cooling in atomic beamimaging by a hexapole magnetic lens[刊,中]/李传文,蔡惟泉。