圆柱面Fresnel透镜超精密加工方法的研究

聚光光伏发电可降低光伏发电成本,提高太阳能电池的转换效率,是光伏发电的发展趋势。Fresnel透镜是最常用的光伏聚光镜之一,柱面Fresnel透镜其截面呈圆形,与平板式Fresnel透镜相比,可在一定程度上增加太阳光的收集角度。圆柱面Fresnel透镜由于棱镜单元非回转,各棱镜单元参数各不相同,其加工一般采用拼接方式,不能实现一次成型加工。针对这些问题,提出圆柱面Fresnel透镜一次成型的超精密加工方法,研究加工过程中超精密机床运动参数与柱面Fresnel透镜几何参数之间的关系。对加工后的透镜进行了角度检测,其角度加工误差小于0.02%,说明加工方法具有极高的加工精度及准确性。

可变焦液体柱面透镜的设计与制作

文章设计并制作了一种基于电磁驱动的可变焦液体柱面透镜,并对其性能进行了测试与分析。研究结果表明:当工作电流在0到1.5A范围内变化时,该柱面透镜焦距随工作电流增大而逐渐减小,焦距变化范围为(8.97mm,+∞),最大横向放大率β为1.6,系统通电响应时间约为20ms,断电衰减时间约为25ms。当工作电流为1.5A时,该透镜的焦距为8.97mm,相应的焦线长度为11mm,焦线宽度为1mm。文章提出的液体柱面透镜,在光束整形、设备扫描和2D/3D可切换显示等领域具有潜在的应用前景。

基于柱面聚焦透镜的激光诱导击穿光谱特性研究

由于高斯脉冲激光束强度分布不均匀,导致传统激光诱导击穿光谱(LIBS)系统光谱信号稳定性差,且对微量元素检测灵敏度较低。为了提高LIBS技术的分析性能,本研究采用球面透镜和柱面透镜相结合的方法对激光束进行聚焦,激发合金钢样品产生等离子体。研究结果表明通过在实验系统中加入柱面聚焦透镜形成了更均匀的烧蚀坑形貌,一定程度上规避了传统系统中高斯光束激发所形成的“尖锥形”烧蚀坑对光谱信号的不利影响,获得了更加稳定的等离子体辐射光谱,特征谱线强度和背景强度信号稳定性分别提高了24.7%~36.67%和43.75%~57.7%,等离子体温度和电子密度的稳定性提高了~10%。进一步采用内标法对合金钢中的Mn、Cr、Ni三种微量元素进行了定量分析,结果表明采用柱面透镜聚焦提高了元素的检测灵敏度,元素的检出限(LOD)降低了1.15~3.01倍。

基于U-Net网络的柱面透镜视觉定位策略

针对柱面透镜定位在摆盘工艺过程中产品良率低、生产作业时间长的问题,研究了一种基于U-Net网络的柱面透镜视觉定位策略。该策略结合柱面透镜摆盘工艺及特点,开发了柱面透镜视觉摆盘系统。将Blob分析和模板匹配作为前期视觉定位方法,通过高精度匹配获取工件点位信息以生成分割图对采集的原图进行标注,选取损失值最优的学习率对U-Net网络进行模型训练,以实现实际工件的分割定位。经过U-Net网络与高精度模板匹配针对不同型号的工件定位对比发现,相较于高精度模板匹配,U-Net网络可实现亚像素级别的定位误差。实践应用结果表明,该柱面透镜视觉摆盘系统视觉定位精度高,具有较强的产品适应能力,产品偏心合格率可达96%以上,满足工业摆盘任务要求。

立体显示用柱面透镜光栅的设计

分析了柱面透镜光栅的单柱面透镜的光传输特性,进而推导出柱面透镜光栅的曲率半径、节距和厚度等重要参量的计算公式.根据这些理论公式,为15英寸柱面透镜光栅自由立体显示器设计了柱面透镜光栅的参量,通过应用光学软件ASAP模拟该立体显示器的立体视区分布,得出该立体显示器能显示良好立体图像,从而验证了理论的正确性.

狭缝光栅、柱面透镜光栅及其新构型在三维显示中的应用

介绍了三维显示技术的研究现状,综述了狭缝光栅和柱面透镜光栅在自由立体显示技术中的重要应用。回顾了各种光栅式自由立体显示系统的结构和原理;提出了如何根据狭缝光栅和柱面透镜光栅的特殊光学性质,在传统的立体显示系统中添加各种光栅形成灵活组合结构来提高立体显示效果,强调了它们在减小串扰、增大视场角、避免摩尔条纹以及提供更全面的三维信息等方面的作用。最后指出基于两种光栅的叠加构成面积大、参数均匀、价格低廉的新型透镜可实现全视差立体显示,对探索自由立体显示技术的研究很有意义。

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率

研究了柱面线聚焦菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率。依据理论分析 ,对透镜参数进行了优化设计 ,成功地研制出了柱面线聚焦菲涅耳聚光透镜。还分析了透镜相对孔径 (F数 )和成型模具等因素对透镜光学效率的影响。

柱面透视投影模型下的全景环形透镜畸变校正

根据全景环形透镜的成像机理特点,提出了用柱面透视投影模型来对图像畸变进行校正.在柱面投影模型中,空间直线的投影不再是直线,而是一个短轴不变的椭圆.首先建立含有畸变参数的全景环形透镜柱面校正模型,将空间直线点映射为柱面的椭圆上的点,然后使用投影长度和为零的条件,将环形像面上的点拟合为柱面上的最佳椭圆,求出变形校正参数,进而校正全景环形像.仿真和真实图像实验表明,环形图像的切向和径向畸变得到了校正,误差达到了亚像素级.

双曲柱面—平面透镜对半导体激光光束的准直性能

根据光线传播的基本原理,位于偏心率恰为相对折射率的双曲折射面外侧焦点上的点光源所发出的发散光,经折射后可成为较为理想的准直光束.因而可以制作用于半导体激光二极管条快轴方向准直的双曲柱面一平面透镜。本文通过计算和推导,用解析式表达并讨论了半导体激光器快轴方向发散光束通过双曲柱面—平面透镜后的半宽度、光强分布和光能转换效率,为正确认识和使用微双曲柱面—平面透镜改善半导体激光快轴方向光束的发散,提高光束质量提供了理论依据。

双曲柱面-平面透镜准直的误差分析

根据光线传播基本原理,通过计算和推导,用解析式表达并讨论了半导体激光器快轴方向发散光束通过有偏心率误差的双曲柱面-平面透镜后的准直效果,为正确认识、纠正误差,尽可能发挥双曲柱面-平面透镜的准直作用,改善半导体激光快轴方向光束的发散,提高光束质量提供了理论依据。

柱面透镜和圆锥透镜的相息图

本文基于新近提出的计算全息透镜制备原理，对柱面透镜和圆锥透镜的相息图作了计算。该方法的优点是当这类全息光学元件的有关参数发生变化时能进行灵活调整，无须进行重新设计。

双曲柱面-平面透镜的准直性能

根据光线传播的基本原理,通过计算和推导,用解析式表达并讨论了半导体激光器快轴方向发散光束通过双曲柱面-平面透镜后的准直特性、光强分布和半宽度。本文的讨论为正确认识和使用微双曲柱面-平面透镜,改善半导体激光快轴方向光束的发散,提高光束质量提供了理论依据。

一种球柱面一体化透镜的几何光学设计

提出了一种可使光轴折转９０°，利用球面的折射和反射使子午面内的光束变为平行光，利用球面和柱面使弧矢光束会聚且有实焦点的球柱面一体化透镜，分析讨论了其近轴光学特性，给出了一些约束条件。这种透镜具有批量生产成本低、数值孔径大等优点，可用于把基模高斯细圆光束变换为线光束。

柱面透镜——宽银幕电影实现的技术基础

讨论宽银幕电影与普通电影的不同之处,及柱面透镜在其中所起的重要作用。

双曲柱面-平面透镜准直特性分析

双曲柱面-平面透镜在加工过程中,误差不可避免,使得透镜结构与理论值不符,难以达到最佳准直效果。基于光线追迹理论,对透镜准直半导体激光光束的特性进行了研究。用解析的方法,讨论了透镜的结构参数、材料折射率及光源与透镜间的距离对透镜准直效果的影响。结果表明:适当选择透镜结构参数、光源位置参数,可使透镜达到最佳准直效果。为双曲柱面-平面透镜准直性能的改善和半导体激光器快轴方向光束质量的提高,提供了理论依据。

大半径平凸柱面透镜的加工

本文详细介绍了大半径平凸柱面透镜加工和检验的新工艺、新方法．采用这些工艺和方法进行了实际的加工和检验，给出了大半径平凸柱面透镜的最终实际精度．结果证明，这些工艺和方法减少了加工成本、缩短了加工周期、提高了检验精度．

椭圆柱面-平面和平面-圆柱面组合透镜对准直光束的压缩性能分析

由于双椭圆柱面透镜压缩准直光束的方案中存在着透镜加工难度大和不易于调整的不足,本文采用椭圆柱面-平面和平面-圆柱面组合透镜对半导体激光器慢轴方向准直光束进行压缩;根据光线的基本传播原理,通过计算和推导,阐述了该方案的原理,与此同时,对透镜的可加工性和在实验中可调整的优点给予了充分地展示。用解析式表达讨论了在无损耗和有反射损耗的两种情况下出射光束光强在出射面上的光强空间分布特点,为实验提高光束质量提供必要的理论依据。

正交柱面透镜的椭圆(双曲)型等厚干涉条纹

运用分类和归纳的方法,本文研究讨论了两种新发现的正交平凸-平凸(平凹)柱面透镜间的等厚干涉椭圆(双曲)条纹,推导并分析了这两类新的干涉结构发生等厚干涉的条件及干涉条纹的分布规律.相较于原有的牛顿环干涉仪,本文新设计的干涉装置既具相似性又有新颖性,扩展了牛顿环等厚干涉学术研究的范围,并简述了其可能的技术应用.

内含柱面透镜的象散腔

本文用矩阵光学的方法研究了内含柱面透镜的象散腔。给出了其稳定图，此图清楚地显示出由于象散作用而使得腔稳定工作区域大大缩小。本文还给出了显示象散特征的稳定腔模参数计算公式，并作了数值计算。

分段双曲线柱面声透镜在油井中聚焦的理论研究

超声波采油的主要缺陷是超声波在岩层中的传播距离非常小 ,利用声透镜的聚焦作用 ,可以改变超声波在岩层中的波阵面形状。在岩层中将超声波聚焦 ,可增大超声波在岩层中的强度 ,从而增大超声波在岩层中的传播距离。根据声波的折射规律 ,设计了一种用于井下采油的分段双曲线柱面声透镜 ,并推导出了超声波在岩层中的传播距离及相位差 ,分析了声透镜尺寸及材料中的声速、原油及岩层中的声速对其传播距离的影响。根据油井的口径、原油及岩层中的声速 ,当声透镜选用恰当的材料及尺寸时 。