小口径玻璃透镜热压成形模具的超精密微细磨削加工

对小口径玻璃透镜热压成形模具的超精密平行磨削进行了试验研究,并对加工过程中的形状误差补偿技术进行了探讨。结合超精密平行磨削技术和形状误差补偿技术,选用经精密整形和修锐的微小砂轮,对直径和曲率半径均为10mm的小口径透镜模具样品进行了加工试验。试验获得的加工表面的表面粗糙度Ra=5.98nm、Rz=34.95nm,形状精度峰谷值为113nm、均方根值为23nm,其形状精度峰谷值及均方根值均较误差补偿之前有明显减小,加工过程中的残余形状误差得到了有效的修正和补偿,加工精度得到提高。

基于条纹传感的大口径透镜检测方法

为实现大口径透镜组的高质量集成,亟需一套透射波前检测系统,其可实现米级跨度上的微米级精度检测。针对大口径透射波前质量检测难题,采用非窄带干涉与条纹跟踪相结合的方法,获得元件相对倾斜以及支撑结构所引入的系统波前变化。首先,基于光纤互联架构,设计了子孔径分时复用测系统;其次,建立了斜率测量与最终系统波前的映射关系,分析了斜率重建过程对不同空间频率波前的影响;最后,利用桌面实验系统,针对探测原理进行了验证测试,在测试波长1550 nm时,干涉感知信噪比优于15 dB,测量范围优于5μm,探测精度优于0.5μm。本文所提出的方法可实现大口径透镜透射波前大范围、高鲁棒、高精度的检测,具有重要的意义,特别是对于未来大口径大视场望远镜的建设。

小口径非球面玻璃透镜模压成形

随着消费电子行业的增长和人们对轻便易携带的高性能产品的需求,非球面玻璃透镜的需求量持续增长。与传统冷加工方法相比,模压成形技术因具有低成本、批量生产的能力而成为一种更有前途的加工方法,尤其适合中小口径非球面透镜的生产。非球面玻璃透镜的模压成形技术是一项涉及玻璃材料、超精密模芯加工、镀膜、模压成形工艺及成仿真等诸多领域的综合技术。因此,有必要对其中影响成形质量的关键技术进行系统分析和深入研究,探讨模压成形技术现状和存在的问题。对光学玻璃的物理化学性质、主要构成成分、粘弹性、低熔点及环保的发展趋势、预形体的选择进行综合分析;对模芯材料的开发、非球面模芯的单点金刚石车削技术、纳米磨削技术、超精密研抛技术、复合加工技术、镀膜材料、镀膜技术做了详细介绍;阐述模压成形技术及仿真技术的研究现状及最新进展;并对未来发展趋势进行预测与展望。

大口径多组元透镜的固定结构设计及动力学分析

针对镜头中大口径多组元透镜组的固定支撑结构进行了设计,采用有限元分析方法,利用Ansys软件对其固定镜筒的厚度及结构进行了一阶谐振频率及变形分析。仿真试验结果表明采用在镜筒、隔圈和压圈的简单结构的悬壁端增加一个由四个球头顶丝组成的辅助支撑的结构,能降低透镜组的整体变形量。固定镜筒厚度的增加对透镜组的一阶谐振频率影响不大,但会造成一阶谐振频率的下降。增加镜筒厚度,由于固定结构的刚度提高,由此引起轴向变形会降低,但采用所设计的固定结构后,针对不同的镜筒厚度其轴向变形在0.015μm到0.018μm之间,能满足光学设计的要求。

大口径光学透镜瞬态温度场模拟

为考察热辐射效应对光学元件稳、瞬态温度场的影响,给出了考虑辐射和导热耦合换热情况下复杂几何结构光学透镜稳、瞬态热特性的适体坐标下离散坐标法.对喷管形和圆柱形介质进行计算并与其他方法比较表明,建立的适体坐标系下辐射与导热耦合换热计算方法精度较好.对两端为球缺中间为圆柱的大口径透镜内的辐射与导热耦合换热过程进行了数值模拟.计算结果表明,为了精确地预测半透明介质如透镜内的温度分布,应该考虑辐射与导热耦合作用,且应当考虑介质的光谱特性.

大口径多孔透镜离轴成像研究

设计并采用微细加工技术制作了直径D=50mm,特征尺寸为10μm的大口径多孔透镜(photon sieve)。在一定的视场下采用数值计算和实验方法分析了其聚焦特性和MTF曲线,为克服多孔透镜一级衍射效率较低,成像质量受背景光干扰的影响,采用了同轴和离轴成像实验。实验结果与聚焦特性一致,两种实验方法得出的不同实验结果表明:离轴成像系统效果克服了同轴成像受0级背景光的影响,改善了像质,为很多一级衍射效率较低的衍射透镜成像提供一种新的成像方式。

大口径透镜凸面零检验的补偿器设计

根据三级像差理论，推导学透镜补偿器在检验光路中几种形式下的初始结构参数计算公式，并给出设计实例。

大口径透镜模块的颗粒污染物吹扫机理及验证

为了解决终端光学组件中的大口径透镜污染损伤问题,实现透镜表面的在线洁净,提出了一种新的污染物去除方式,利用风刀技术实现颗粒污染物的在线去除。通过有限元方法模拟了透镜表面颗粒污染物吹扫过程,研究了在层流风和风刀的共同作用下透镜模块中的流场分布状态和颗粒运动轨迹。研究结果表明:当层流风速为0.3 m/s时,透镜模块内部能够形成稳定流场;当风刀距离透镜上表面78.73 mm时,能够有效降低风刀气流在透镜表面的应力集中;当风刀风速为30 m/s时,风刀气流能够有效隔离出射速度小于50 m/s和颗粒直径小于75μm的二氧化硅颗粒。通过实验验证了风刀在透镜表面的安装位置和气流在透镜表面的速度分布特征,机械构件比光学元件溅射的颗粒污染物更难去除。最终获得风刀在透镜表面颗粒污染物吹扫和隔离的有效技术参数,为大口径透镜模块的在线颗粒污染物去除提供新方法。

小口径凸透镜的“小孔”成像

本文介绍了一个与凸透镜成像规律似乎相悖的几何光学现象,并用小孔成象原理解释了该现象。同时深入讨论了与此相关的一些问题。

大口径透镜混合柔性支撑结构优化设计

针对大口径透镜,提出了一种新型混合柔性支撑结构,能够使透镜同时满足面形精度及位置精度要求。首先利用卡氏第二定理对各柔性铰链进行分析,建立支撑组件整体柔度模型。然后以柔性支撑组件的总变形能为目标函数,以位置精度及实际使用空间要求为约束,建立结构优化设计模型。之后确定径向柔性支撑结构对组件整体柔度的敏感度最大并对其刚度进行验证。最后对优化后的透镜组件整体结构进行有限元分析,同时利用曲面拟合方法计算镜面面形精度。仿真结果表明,在该新型混合柔性支撑结构的作用下,透镜在各要求工况下的面形精度均优于λ/20 (λ=632.8 nm)。所设计的新型混合柔性支撑结构及其理论分析过程可为高精度大口径透镜的支撑技术提供参考。

大口径石英基底衍射透镜的高精度制备方法

针对传统接触式曝光过程中掩模版因自身重力产生形变从而引入不可忽视的线宽误差和位置误差的问题,提出了一种大口径石英基底衍射透镜的高精度制备方法.采用背面具有真空道的高平面度、高强度金属校正工装吸附在掩模版上,利用掩模版上下表面的压强差使其与工装高度贴合,确保掩模版的高平面度.待石英基底所有区域均与掩模版结构面紧密贴合后取下工装.完成接触式曝光和显影后,采用反应离子刻蚀技术对大口径石英基底进行刻蚀,最终得到高精度微纳米结构.经有限元分析,使用该校正工装后,掩模版的形变量由28.85μm减小为0.88μm.实验结果表明,采用该方法制备的口径430mm两台阶石英基底菲涅尔衍射透镜波像差优于1/25λ,平均衍射效率为38.24%,达到理论值的94.35%,具有良好的聚焦和光学成像效果.

大口径透镜的新式高效加工

就光学仪器中的大口径透镜的新式加工方法及工艺特征作了阐述。在给出了适当的工艺方法后又提出了简明的理论依据。

关于大口径透镜的高效加工

就光学仪器中的大口径透镜的工艺特征及其高效加工作了仔细的阐述，在细胞适当的工艺方案后又提出简明的理论依据。

大口径硅透镜高精度抛光工艺的研究

摘要：大口径硅透镜作为一种中波红外光学材料，为满足其需求量的加大及加工精度的提高，对提高大口径高精度硅透镜的传统抛光效率做出研究和探讨，就影响硅透镜抛光效率的原因进行分析说明，在原有的抛光工艺上进行相应的改进，使抛光效率得到很大的提高。

基于dOTF的大口径透射光学元件检测技术

为了保证在重力变化下大口径巡天望远镜透镜组的成像质量,需要研究一种可以适用于大口径透镜组的波前检测方法,用于实现系统装调检测。首先,基于差分光学传递函数(differential optical transfer function,dOTF)建立了一套波前对准检测技术,在此基础上,分析了运算过程中相位解缠,CCD探测噪声以及大气扰动对检测算法造成的误差影响,结果表明检测误差分别小于10%、1%和2.5%,经过叠加可得整体的测量精度约为10.3%,满足一般大口径大视场检测系统设计指标。最后针对80 mm的透射式系统进行验证,由实验结果得到波前检测主要成分为彗差,与理论分析结果一致,符合几何光学预测结果。

五种畅销彩电优劣谈

目前,随着电子技术高速发展,家电电器不断地更新换代,作为影视产品的新秀的五种热门彩电越来越多地步入普通人的家庭。这五种机型是:日本的三洋HVC 33TO。

大口径非球面透镜支撑方法的优化

大口径光学镜面检测系统常常需要透镜元件。透镜元件由自重引起的表面变形严重干扰了系统成像质量,优化设计合适的支撑方案获得较小的变形量是较为关键的工作。针对某检测装置中直径为1.5m的透镜进行研究,使用三维绘图软件Solidworks和有限元软件Ansys模拟透镜支撑点的位置和力的大小,通过实验设计软件Design-Expert以及Ansys中的OPT模块进行优化,选定最佳的设计方案,借助Zernike多项式拟合出透镜前后表面的面形。结果表明:透镜两个表面变形量的均方根(RMS)值分别为1.85nm和3.28nm,波峰-波谷值分别为9.4nm和24.4nm,透镜的整体变形量引起的透射波前像差RMS值为0.998nm,满足镜面检测对于透镜的精度要求。

大口径菲涅耳透镜远距离宽光谱聚光系统设计

针对使用光纤光谱仪探测远距离宽光谱弱信号的应用需求,基于成像光学与非成像光学的混合设计方法,设计了大口径菲涅耳透镜聚光系统。系统由直径为1.1 m的菲涅耳透镜、匀光棒、全反射准直器和中继透镜组组成,接收端为直径为2 mm、数值孔径为0.22的光纤束。大口径菲涅耳透镜具有质轻体小的优点,解决了传统大口径透镜体积大质量大的问题。由匀光棒和全反射准直器组成的非成像光学元件后组可减小由菲涅耳透镜口径增大引起的球差和宽光谱色差,使光信号能量分布更加均匀且出射角度减小;中继透镜组进一步控制光束发散角和光斑尺寸,使光信号在光纤束端面高效率耦合,提高系统的光能利用率。仿真和实验结果均表明,所设计的后组系统能够减小像差影响,有效控制光束发散角度和光斑尺寸,提高光能利用率,满足光纤光谱仪对远距离宽光谱弱信号进行光谱探测的需要。

《非球面光学制造与测量技术文集》（内部资料）

《非球面光学制造与测量技术文集》介绍了目前非球面制造与测量技术的发展现状和趋势，涵盖了古典加工及现代先进制造技术中涉及光学非球面的优秀论文。内容包括：非球面光学系统设计、加工与检验；非球面光学加工；非球面零件光学检测技术研究；大口径透镜凸面零检验的补偿器设计；大口径离轴非球面制造技术一研磨、抛光技术；主动抛光盘磨制非球面的工艺与面形检测；主动抛光盘磨制非球面镜面控制技术的研究；大半径平凸柱面透镜的加工；光学零件柱面加工机研制；红外线聚光非球面透镜的单点金刚石镜面切削方法；计算机控制光学非球面的抛光等。

电子显微镜

目前世界上最好的光学显微镜的放大倍数在一千倍左右,如果适当改善照明条件,例如用紫光照明,放大倍数可达三千倍左右。而目前电子显微镜的放大倍数却可达一百万倍,我国自制的电子显微镜也已达到了八十万倍。