基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像技术

针对环境温度、电压、入射角等因素变化对基于声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter,AOTF)和液晶可变延迟器(Liquid crystal variable retarder,LCVR)的光谱偏振成像测量精度影响大,且整个系统实现复杂等缺点;考虑到超消色差波片对温度和波长依赖小,结合AOTF高光谱成像的优点,提出了基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像新方法。详细分析了该方法的工作原理,并结合可购买到的最好超消色差1/4波片中相位延迟和快轴随波长的微小波动,进而分析了该波动对偏振测量的影响,并针对这些影响研究了修正策略。搭建了原理样机,对450~950 nm波段进行了偏振测量,修正后偏振度测量误差≤1%,对偏振方向的测量偏差≤1.8°,以633 nm为例,对其全Stokes参量图像进行了具体原理及修正测量验证实验,结果表明,该新技术原理正确,修正策略可行。该研究可为复杂条件下高精度、高光谱全偏振成像技术提供新的理论和实现方案。

基于激光光束质量测量的超消色差物镜设计

在激光光束质量测量时，为了避免每次测量不同波长激光都要对聚焦透镜的焦平面位置进行标定，降低测量误差，研究和设计了覆盖紫外至近红外波段的超消色差物镜。基于波像差的理论，推导了超消色差物镜初始结构求解的方程组。应用光学设计软件Zemax设计了工作波段为350—1100nm的宽光谱超消色差物镜，焦距为200mm，入瞳直径为25mm。给出了光学系统图、纵向像差曲线、焦移曲线及调制传递函数（MTF）曲线。设计结果表明，采用该方法设计的物镜，在0．707孔径处不同波长光线的球差曲线基本相交于一点，实现了超消色差；工作波段内的焦移仅为26．3um，基本固定了焦平面的位置；在截止频率范围内的MTF均接近衍射极限，满足了紫外至近红外波段激光光束质量的测量要求。

基于相变材料GST与孔径共享宽带宽消色差透镜的设计

提出了在超构透镜结构上采用孔径共享协同操作的方法,根据散单元输出相位与频率呈线性关系,再结合调控相变材料Ge_(2)Sb_(2)Te_(5)晶化率m值,在设定的波段内合理选择散射单元的尺寸,不同波长入射光经过超表面后能产生符合统一焦距要求的相位分布,从而使消色差超透镜的带宽得到相应拓宽,设计了9.5~13μm连续波段内的偏振不敏感消色差超表面透镜。仿真结果表明,消色差超表面在工作波段内的焦距变化为3.57μm,与设定焦距的误差约为4.3%,并且各波长入射下的焦点半峰全宽均达到了衍射极限,聚焦效率超过60%。提出的消色差超表面透镜,为消色差超表面的设计提供了新的思路,促进了相变材料在宽带消色差超表面方面的研究。