球差和彗差在角膜塑形镜控制近视中的作用

近视作为全球高发疾病,严重影响我国青少年的眼部健康。角膜塑形镜是一种能有效控制近视增长速度的硬性角膜接触镜,但其作用机制尚未完全探明。而高阶像差作为影响视觉质量的因素之一,在角膜塑形术后会发生显著变化,其中以球面像差(球差)、彗形像差(彗差)较为关键。角膜塑形镜使角膜形态发生改变后,导致球差和彗差显著正向增加,球差和彗差的增加量与角膜塑形术后眼轴增长的速度呈显著负相关。球差与离焦和调节、彗差与散光和伪调节等存在的相互作用可能是其在角膜塑形镜控制近视中发挥作用的机制。

宽光谱Czerny-Turner光谱仪中的彗差与分辨率

小型光谱仪较多地采用Czerny-Turner(切尼—特纳)光路结构,其设计应遵循Shafer消彗差原理消除中心波长处的初级彗差并尽量平直整个谱面以提高分辨率。但常规设计并未考虑非中心波长处彗差和分辨率的变化情况。在对两种典型切尼—特纳光路结构进行初级彗差分析的基础上,指出交叉型光路结构宽光谱范围内的分辨率呈"V"形,而M型光路结构分辨率在全光谱范围内变化较小,近似呈"一"形,即后者宽光谱范围内的分辨率一致性远好于前者。针对于此,该文设计了光谱范围为400～600nm的2种光路,并对其进行了理论计算和对比实验,实验结果表明,两者边缘波长处分辨率分别比中心波长处分辨率低3.7倍和1.2倍,与理论计算结果基本一致。

非共轴双镜系统的彗差与红外摆动付镜的研究

本文研究了非共轴双镜系统,在付镜偏心和偏角同时出现,且不限于它们与主镜光轴共面的普遍情况下,导出了非共轴彗差的表达式和包括共轴彗差在内的实际象差表达式,证明了彗差可以作为矢量并符合矢量合成法则的性质,对非共轴象差理论的应用和非共轴允差的决定也作了讨论.本文还导出了红外摆动付镜基本参数的计算公式,提出了评价付镜运动方案的四个指标,并按这些指标对常规的绕顶点的摆动方案、消彗差的摆动方案和主镜上通光区域不变的摆动方案作了讨论.

彗差对线偏振贝塞耳-高斯光束聚焦场的影响

利用Richards-Wolf矢量衍射积分公式,获得线偏振贝塞耳-高斯光束经具有初级彗差的高数值孔径系统聚焦后的三维光场复振幅函数,根据复振幅函数模拟了不同彗差系数下线偏振贝塞耳-高斯光束各分量及总光场在焦平面上的光强分布模式。研究结果表明,初级彗差使线偏振贝塞耳-高斯光束聚焦光场在焦平面的分布由双轴对称变成单轴对称,光强模式发生改变;各分量及总光场的光强模式中的光斑位置随初级彗差系数的增大偏离光轴;大的初级彗差使焦平面出现干涉条纹。

偏转线圈彗差校正系统分析

本文对彩色显像管偏转线圈用两种六极场彗差校正系统进行了分析讨论，对垂直偏转场参量Ｖｏ，Ｖｚ的测量结果表明六极场校正系统的引入在偏转线圈颈部形成垂直枕形场有利于彗差的校正。同时，文中还对磁八极场对彗差的校正作用进行了分析。

不同彗差下波前像差引导个体化切削术后视觉质量的对比研究

目的比较不同彗差在准分子激光屈光矫正中的临床差异。方法拟在我院行准分子激光近视矫正的患者中,选取瞳孔直径6 mm时,全眼高阶像差均方根(root mean square,RMS)值>0.25μm的中低度近视患者198例(198眼),随机分为观察A组100例(100眼)和对照B组98例(98眼)。A、B两组中,彗差值≤0.37μm分别为A1组(56例)和B1组(53例);彗差值>0.37μm分别为A2组(44例)和B2组(45例)。A组均接受除彗差外的波前像差引导手术;B组均接受所有像差矫正。比较术前及术后1周、1个月、3个月的视力,6 mm瞳孔直径下全眼高阶像差RMS值,彗差Zernike多项式值,标准、暗及明亮环境下100%、25%、10%、5%不同对比度下的视力。结果术前A1组与B1组,A2组与B2组的彗差、总高阶像差(total higher order aberration,t HOA)对比差异均无统计学意义(均为P>0.05)。术后1周、1个月A2组与B2组t HOA比较差异有统计学意义(P<0.05),术后1周、1个月、3个月彗差比较差异均有统计学意义(均为P<0.05)。术后对比度视力比较:暗背景下对比,A2组与B2组25%对比度下术后1周、10%对比度下术后1个月两组间均有差异(均为P<0.05);5%对比度下术后1个月、3个月两组间差异均有统计学意义(均为P<0.05)。亮背景下对比,A1组与B1组术后1周5%对比度下两组间差异有统计学意义(P=0.037)。A2组与B2组,10%对比度视力在术后1个月25%对比度下术后1周时差异有统计学意义(均为P<0.05);5%LASIK更有意义。

彗差和球差对涡旋光束斜程传输特性的影响

利用涡旋光束作为空间光通信载波可以大大提高数据传输的容量,因此,研究涡旋光束在大气湍流中的传输具有重要意义.涡旋光束在大气湍流中传输时会产生光束漂移,进而影响通信系统的性能.本文基于多相位屏和傅里叶变换的方法,研究了带有彗差和球差的涡旋光束在大气湍流中传输时的光束漂移特性.结果表明,涡旋光束在大气湍流中传输时,随着传输距离的增大,彗差和球差对光束漂移特性的影响均明显增强.传输天顶角及彗差系数越大,涡旋光束的光束漂移量越大,而球差系数的增大,将会降低光束漂移量.当天顶角和传输距离相同时,涡旋光束的漂移量都会随着拓扑荷数的增大而减小.相对而言,彗差对涡旋光束的光束漂移特性影响比球差更大.

零彗差自由点条件下的失调光学系统波像差特性分析

基于矢量像差理论,对反射式光学系统的一类特殊失调状态--满足零彗差自由点条件展开研究,分析了该特殊失调下三阶彗差和三阶像散的全视场波像差特性,建立了三阶像散双节点位置的解析计算公式,研究发现该类失调不会引入三阶彗差,并且会导致三阶像散的一个节点位于中心视场附近,揭示了当前传统装调方法中仅采用轴上彗差为零作为系统完善装调的弊端,并基于像差特性分析提出了一种仅根据轴上视场引入定量失调误差前后的像差变化来评估系统完善装调的方法。利用CODE V(Version 10.2)对两反式光学系统进行了仿真分析,结果表明文中建立的模型和方法可定量分析三阶像散双节点的位置及该类失调对系统波像差的影响规律,并验证了所提出系统完善装调方法的有效性。

光学系统中球差和彗差对光束光远场分布的影响

星间光通信中,波前畸变是影响信号光远场特性的主要因素。本文分析了球差和彗差对信号光远场分布、天线接收光功率的影响,引入了畸变衰减因子,给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根值的关系。理论分析和数值仿真结果表明,球差和彗差畸变越大,对天线接收功率的影响越大。在天线对准的条件下,当彗差和球差畸变均方根值分别约为0.120λ和0.135λ时,天线的接收功率为无畸变时的1/2。彗差对天线接收功率的影响主要是峰值移动造成的,球差对天线接收功率的影响主要是次峰的增强造成的。

一种新的彗差校正系统

设计了一种成本低效率高的一字型ＣＲＴ垂直彗差校正系统与传统的方法－－电子枪中用分路器相比，可得到更好的束点品质。与其他具有改善束点功能的彗差校正系统相比，该系统特别适用于左右无枕形失真偏围线圈。

不同程度近视患者行SMILE术后的有效光学区及角膜高阶像差比较

目的:比较低、中、高度近视患者行飞秒激光小切口基质透镜取出术(SMILE)后的有效光学区和角膜高阶像差。方法:收集2019-02/2021-02在我院行SMILE手术的患者134例,均取右眼入组,按等效球镜度(SE)分为低度近视组SE>-3.00 D,中度近视组-6.00 D<SE≤-3.00 D,高度近视组SE≤-6.00 D三组,分别于术前和术后1 mo行Pentacam检查,分析各组内手术前后角膜总高阶像差(tHOA)、球差、彗差有无差异,及术后三组间角膜总高阶像差、球差、彗差及有效光学区大小(EOZ)有无差异。结果:SMILE术后1 mo,三组术后有效光学区均小于预设光学区,随着屈光度数增加,有效光学区越小(P<0.05);术后1 mo角膜总高阶像差、球差、彗差均高于术前,除低近视度组球差术前与术后1 mo无差异(P>0.05),其余组别均有差异(P<0.05);角膜总高阶像差、球差和彗差随着屈光度数增加而增加,三组角膜总高阶像差和球差有差异(均P<0.05),高度近视组与中度近视组、低度近视组彗差结果均有差异(P<0.05),中度近视组与低度近视组彗差结果无差异(P>0.05)。结论:随着手术矫正的屈光度数增加,术后有效光学区减少越多,角膜高阶像差增加越明显;SMILE术后1 mo角膜高阶像差较术前增加。

基于套刻误差测试标记的彗差检测技术

为了满足光刻机投影物镜彗差测量精度的要求,提出一种基于套刻误差测试标记的彗差检测技术,分析了彗差对套刻误差测试标记空间像的影响,详细叙述了该技术的测量原理,并利用PROLITH光刻仿真软件对不同数值孔径与部分相干因子设置下套刻误差相对于彗差的灵敏度系数进行了仿真实验。结果表明,与目前国际上通常使用的投影物镜彗差检测技术相比,该技术在传统照明条件下灵敏度系数Kz7与Kz14的变化范围分别增加了27.5%和34.3%,而在环形照明条件下则分别增加了20.4%和22.1%,因此彗差的测量精度可提高20%以上。

失调同轴三反消像散系统消彗差补偿

三阶彗差是同轴三反消像散(TMA)光学系统镜面失调产生的主要像差之一。使用矢量像差理论分析了同轴TMA光学系统失调后彗差变化特性,给出了次镜和三镜像差偏移矢量的求解方法及公式,并推导了系统次镜和三镜失调导致的彗差增量系数公式,证明了三镜在X-Y平面内偏心产生的彗差可以通过一个固定比例的次镜偏心量完全补偿,提出了次镜对偏心三镜的消彗差补偿条件、次镜和三镜各自的X-Y平面偏心无彗差条件。计算了同轴TMA光学系统中三镜失调的两个例子,在消彗差补偿条件下,经过次镜主动偏心补偿,全视场均值彗差增量仅为未失调前的0.6%和1.9%,证明了消彗差补偿条件的正确性。

编码孔径光谱成像仪光学简化彗差对图谱反演误差分析

编码孔径光谱成像技术是近年来发展起来的一种新型光谱成像技术,该技术在一次像面采用特定的编码模板对目标进行编码,结合特殊的采样成像方式,获得满足景物重构的采样数据量,实现了空间信息和光谱信息的高精度重构,具有高光通量、高信噪比等优势.但该技术实际的光学系统设计,以及相应加工和装调过程中各种误差的存在,将逐一传递反映到探测器精度与编码后图谱采样精度的不匹配,这会引发最终重构图谱质量降低.本文侧重分析研究光学系统设计和研制装调中光学彗差相对设计值间存在的偏差,通过几何光线追迹与波前像差联合计算的方法,在成像面仿真出不同数值程度的彗差矩阵,并以此来分析不同彗差下对重构图像质量的影响结果.并用其分析结论作为依据,改进了编码孔径光谱成像仪的设计和研制,提供了相应图像成像反演结果,由此确保了编码孔径光谱成像仪的成像优势.

配戴RGPCL后水平彗差的变化及其与瞳孔中心位移的关系

目的分析RGPCL配戴前后，全眼球和角膜像差的变化情况以及与瞳孑L中心位移之间的关系。方法前瞻性病例自身对照研究。21例志愿者（42眼），平均年龄（26.7±4.1）岁，平均屈光度（-3.59±1.36）D，散光度（-0.67±0.24）D；用鹰视角膜地形图测量瞳孔中心相对于角膜中心的偏移量、瞳孔直径以及角膜像差，鹰视波前像差仪测量裸眼的全眼球像差。然后由同一名视光师给予验配美尼康RGPCL．在配戴RGPCL 1个月后回访，用相同仪器分别测量戴镜时的瞳孔中心偏移、瞳孑L直径、角膜像差和全眼球像差。统计分析6mm直径下的前4阶14项波前像差。采用配对t检验和相关分析对数据进行分析。结果配戴RGPCL1个月后，双眼瞳孔中心向颞侧水平偏移，瞳孔直径轻微增大，其变化量如下：①水平位移：右眼戴前为（-0.067±0.141）mm，戴后（-0.103±0.129）mm（t=2.240，P〈0.05）；左眼戴前为（0.059±0.159）mm，戴后（0.114±0.132）mm（t=-3.371，P〈0.01）。②瞳孔直径：戴前为（3.69±0.61）mm，戴后为（3.911-0.49）mm（t=-2.865，P〈0.01）。角膜和全眼球的水平彗差变化均有统计学意义：①角膜水平彗差减少，右眼戴前为（-0.104±0.075）μm，戴后（0.019±0.050）μm（t=-5.697，P〈0.01），左眼戴前为（0.127±0.074）μm，戴后（-0.001±0.079）μm（t=5.113，P〈0.01）；②全眼球水平彗差增加，右眼戴前为（0.012±0.072）μm，戴后（0.097±0.054）μm（t=-5.291，P〈0.01）；左眼戴前为（-0.038-0.071）μm，戴后（-0.099-0.051）μm（t=4.378，P〈0.01）。在这些有变化的参数中瞳孑L中心水平位移分别与角膜和全眼球水平彗差差值呈负相关（r=-0.583、-0.534．P〈0.01）；并且瞳孔中心水平位移与瞳孔直径的改变有较大相关性（r=0.501，P〈0.01）。结论配戴RGPCL后，瞳孔中心发生颞侧向的水平位移，从而角膜和全眼球水平彗差也相应改变，原来的角膜和眼内彗差的互补平衡被打破。瞳孔直径的轻微增加可能是造成此种改变的原因之一。

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.

飞秒激光角膜松解切开术矫正彗差提高白内障术后视觉质量的作用

目的评价白内障术中飞秒激光辅助角膜松解切开矫正彗差提高术后视觉质量的作用。方法前瞻性病例对照研究。上海和平眼科医院2018年1至12月单纯年龄相关性白内障51例(60眼)纳入研究。将患者随机分为两组:试验组30眼,行飞秒激光辅助超乳及角膜松解切开术;对照组30眼行常规飞秒激光超乳术。术后随访3个月。结果试验组术后角膜彗差降低(t=15.50,P<0.05),且散光度降低。患者白内障术后视觉质量分析:两组之间术后角膜散光分别为(0.277±0.100)D、(1.257±0.246)D;彗差分别为0.046±0.026、0.181±0.060,全眼调制传递函数值分别为0.381±0.096、0.248±0.105,斯特利尔比分别为0.100±0.023、0.067±0.023及6 mm瞳孔检查下高阶像差分别为0.138±0.033、0.213±0.081,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论白内障术中飞秒激光角膜松解切开矫正角膜彗差可使视觉质量明显提高。

SMILE与Trans-PRK手术矫正近视对角膜前表面像差的影响

目的:观察飞秒激光小切口角膜基质透镜取出术(SMILE)和经上皮准分子激光屈光性角膜切削术(Trans-PRK)矫正近视对角膜前表面三阶水平彗差、三阶垂直彗差、四阶球差和总高阶像差的影响。方法:前瞻性非随机对照研究。收集2016-12/2017-02在乐山市眼科中心行SMILE手术及Trans-PRK手术矫正近视患者各20例40眼,分别于术前及术后1、3mo用Pentacam角膜地形图仪进行角膜像差检查。采用重复测量方差分析对角膜前表面三阶水平彗差、三阶垂直彗差、四阶球差和总高阶像差均方根进行统计分析。结果:术后1、3mo SMILE组和Trans-PRK组患者裸眼视力均达到或超过术前最佳矫正视力。术前两组患者各项角膜像差比较差异无统计学意义(P>0.05),术后两组患者角膜像差较术前均增高,差异有统计学意义(P<0.05),两组患者角膜像差在术后1、3mo之间比较差异无统计学意义(P>0.05),术后各时间点两组患者水平彗差、垂直彗差之间比较差异无统计学意义(P>0.05),SMILE组患者术后四阶球差及总高阶像差均方根低于Trans-PRK组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:SMILE与Trans-PRK手术矫正近视术后角膜像差均增高,两种手术方式对角膜三阶水平彗差和垂直彗差影响相似。

曲面和平面菲涅尔透镜的像差比较

通过一个大尺寸菲涅尔透镜的设计,比较了曲面菲涅尔透镜和平面菲涅尔透镜在光学像差方面的差异。从应用角度看,菲涅尔透镜设计属于准直系统,一般采用平面结构,但由于其成像要求的特殊性,通过运用P-W方法进行分析和比较,结果表明:曲面的设计较之于平面更具优势,并在ZEMAX中分别对2种菲涅尔透镜进行建模,验证了结果的正确性。但这不表明曲面菲涅尔透镜在像差方面一定比平面菲涅尔透镜更具优势,它还与实际应用场合有关,为此,提出了不同的结构参数设计。

刻蚀衍射光栅像差特性分析

对作为波分复用关键器件之一的刻蚀衍射光栅 (EDG)的像差特性提出了一种简单方便的计算方法 ,分析了像差对刻蚀衍射光栅频谱响应的影响 .理论推导了基于基尔霍夫衍射、角谱衍射以及快速傅里叶变换等方法 .最终证明彗差会造成谱形失称 ,明显降低耦合效率 ;而球差则会明显地增加串扰 .并指出当像差存在时通过输出端加ta per结构 ,并不能显著改善器件的串扰特性 .