楔形棱镜聚光器的理论研究与仿真设计

针对传统静态楔形棱镜聚光器（S-WSPC）聚光比低和体积笨重等不足，设计了一种跟踪太阳的动态楔形棱镜聚光器（D—WSPC），通过边缘光线原理和蒙特卡罗光迹追迹方法分析了其几何聚光比和光学效率，并对优化参数（a=59-60／3=8-9，7=15）下的聚光器进行了模拟仿真。研究结果表明：新增的菲涅尔透镜（FL）减小了楔角和余弦损失，而等腰梯形结构和底面截断则大幅度减小了楔形棱镜的体积，提高了聚光器的几何聚光比；仿真结果显示光强分布均匀，容忍角宽，可应用于低倍聚光光伏（CPV）发电。

楔形棱镜激光衰减系统的设计与应用

针对大功率激光功率分布测量中注重连续衰减而忽视保持激光分布不变的情况,提出了利用楔形棱镜反射原理对大功率激光进行衰减的方法。详细论述了此方法在激光功率衰减中的可行性及其优势。为了确保衰减后的激光功率达到1W以下,处于光束分析仪的适用范围之内,采用光电二极管对输出激光进行测量,运用比例法计算出衰减后的激光功率。实验结果证明,该衰减方法系统结构简单,易于实现,可以在保证激光功率分布不变的前提下对激光能进行有效地衰减,将300W至500W的激光有效衰减至0.11W至0.84W,并且通过光束分析仪测出了其激光分布。

高精度楔形棱镜加工中的检测技术

棱镜广泛应用于各种光学系统中。实际应用中,仅有部分具有特定角度的棱镜能够达到较高的形位精度,主要受到这类光学元件加工过程中检测能力的限制。对一个非特殊夹角的楔形棱镜,提出粗加工和精加工过程的加工工艺和检测方法。该楔形棱镜最终达到的精度为:有效口径内面形误差PV值优于0.2λ(1λ=632.8nm),楔角误差和塔差优于5″。结果表明加工工艺和检测方法,可以实现楔形棱镜的高精度制造,对于其他夹角的此类光学元件制造也能提供有效指导。

旋转双楔形棱镜视觉疲劳放松装置

两个相同楔形棱镜反向等速旋转,使入射光束产生直线扫描。双眼视线经旋转双楔形棱镜直视六米处视标后并持续产生内聚与开散,训练一段时间被检者达到屈光度稳定及消除视觉疲劳。研究方法使用旋转双楔形棱镜及远方六米处视标,进行视觉训练,使眼外肌放松。视觉疲劳训练依近视屈光度的高低设定不同的训练时间。旋转双棱镜将提升眼球六条眼外肌之协调能力、眼内睫状肌的放松与调节作用及调节灵敏度,增加眼内外肌延展与收缩,造成破坏融像后让影像重整,如此能让影像维持在视网膜上六条眼外肌跟着运动。被检者的视力经过旋转双棱镜放松后,度数将趋于稳定,达到一般医生验光前习惯使用散瞳剂的方法。使用本创新方法,将使受测者在验光前免用散瞳剂让眼外肌放松,未来可做为验光师在验光流程前之参考步骤之一。

测风激光雷达双棱镜2维扫描系统的光学设计

传统的测风激光雷达双反射镜式2维扫描系统体积较大、结构相对复杂,不利于系统小型一体化集成。基于旋转双圆楔形棱镜,研究了新型2维光学扫描系统;分析了系统的工作原理,推导出了双圆楔形棱镜的旋转角与出射光束方位角及天顶角之间的简单正反向函数关系式,对楔形棱镜的折射率和楔角进行了优化选取和设计。结果表明,当工作波长为532 nm、楔形棱镜材料折射率为2.03时,最优设计楔角为19.5°;出射光束最大天顶角不仅取决于楔形棱镜折射率和楔角,还受光束压缩效应的制约。该系统结构紧凑、便于集成,能实现出射光束大范围和快速高精度的扫描,也能实现测风激光雷达以平面位置显示、距离高度显示等光束扫描模式工作。

基于透过式低相干光学干涉测量透镜中心厚度

基于透过式低相干光学干涉系统,提出了一种精密调节光程的方法,以测量透镜的中心厚度。利用一对楔形棱镜,将接近垂直于光轴方向的低精度直线移动转化为沿光轴方向的高精度直线移动,实现了高精度的光程调节。楔形棱镜的楔角角度决定了光程差的调节精度,楔角角度越小,光程差调节精度越高。使用5°30′的楔角棱镜组和精度为5μm的直线移动装置,实现了光轴方向精度小于0.5μm的移动调节,测量透镜中心厚度的精度在0.9μm以内。所提方法提高了干涉条纹的对比度,可以测量各种类型透镜的中心厚度,也便于扩大测量厚度范围。