光学虚拟实验室中典型光路调试的仿真实现

在Visual Studio2005下,将面向对象的方法应用于虚拟器材建模,基于C#编写"事件驱动"型应用程序以仿真各种实验场景和实验状态。通过操作鼠标和键盘,可以进行使激光光束平行于工作台面、使激光光束的主光线通过透镜光学面中心、使针孔位于扩束镜后焦点处,基于剪切干涉法使透过准直透镜的激光为平行光、使光栅光谱仪中的光栅位于与光轴垂直的平面内并且栅线平行于狭缝5种典型光路的交互式实时虚拟调试。这种所见即所得的虚拟实验方式无需真实实验设备支撑,有助于增强感性认识,加深对光学基础理论的理解。

光学系统偏振像差的实验分析

为了验证高数值孔径、大入射角、宽光谱的空间光学系统中偏振像差的存在,在激光数字波面干涉仪上对偏振像差进行了实验研究并做了数据分析。论述了偏振像差的两种计算方法,即偏振像差函数的二次扩展式和偏振光线追迹。用软件对激光数字波面干涉仪光学系统分别进行普通光线追迹和偏振光线追迹,PV值增加了33.59%。然后在该系统上对偏振像差进行了实验研究,PV值增加了34.48%。可以看出二者基本吻合。第一次在激光数字波面干涉仪上模拟了空间光学系统,并通过实验证实了改变入射光的偏振态可以改变系统的偏振像差。将实验测得的结果和软件模拟的结果比较后证实了光学系统中偏振像差的存在。

第5届现代光学企业国际交流会

第5届现代光学企业国际交流会于2006年11月16-17日在浙江大学召开。作为—个由中、日、韩共同发起的学术机构，现代光学企业国际交流会以日本企业为中心，每年邀请日本、韩国以及中国的光学元器件制造厂商及相关大学、研究所，交流光学领域的国际新技术及光学制造业的最新动向信息，畅谈对未束发展的意见。会议每年举行一次，本次会议是现代光学企业会成立来的第5次。此次会议主办单位为现代光学企业会，承办单位为浙江大学现代光学仪器国家重点实验室、杭州科汀光学技术有限公司和日本株式会社光驰（Optorun），

超长空间激光传输数值模拟研究进展

文章主要围绕空间引力波探测中超长空间链路传输部分进行介绍,概述了目前国内外星间传输仿真时采用的计算方法,以及指向抖动引起的相位噪声分析方法。相较于地基引力波探测,空间引力波探测可以有效降低噪声,增加干涉臂长度,从而实现更高精度、更低频率的探测。在长达数百万公里的传输距离,以及皮米量级数值模拟的精度要求下,需要考虑指向角变化引起的相位噪声。研究表明,在2.5×10~9 m的传输距离下,离焦和像散是影响指向抖动噪声的主要像差。通常情况下,相位驻点位置与原点位置存在一定偏离,需要对望远镜角度进行调整,才能使相位噪声最小化。在相位驻点位置进行引力波探测,可以有效降低相位噪声,并降低望远镜出瞳波前的质量要求。而大的离焦像差与小的彗差可以使相位驻点接近光轴,提高接收到的激光功率。

薄膜滤光片的光学稳定性研究

薄膜滤光片中心波长的稳定性是非常重要的参量 .这不仅取决于膜层的聚集密度 ,而且与薄膜材料和基板的折射率温度系数及线性膨胀系数有着紧密的关系 .本文根据滤光片的实验参量 ,分析计算了它们对滤光片中心波长漂移影响的大小 。

光学自由曲面面形检测技术

光学自由曲面因其表面自由度较大,可以针对性地提供或矫正不同的轴上或轴外像差,同时满足现代光学系统高性能、轻量化和微型化的要求,逐渐成为现代光学工程领域的热点。自由曲面的检测技术已经成为制约其应用的最重要因素,而目前精密光学自由曲面的检测手段仍然沿用非球面检测方法。本文回顾了近年来的自由曲面检测发展历程,对目前主流的非接触式检测方法(微透镜阵列法,结构光三维检测法,相干层析术,干涉检测法)进行了重点介绍;总结了非球面检测方法运用到自由曲面检测中的技术难点,同时结合这些技术难点,展望了自由曲面检测的未来发展新趋势,主要集中在非旋转对称像差的动态补偿、分区域像差的回程误差校准及子孔径拼接技术。

用透过率测试曲线确定半导体薄膜的光学常数和厚度

介绍了一种简单而准确地确定薄膜光学常数和厚度的方法 .借助于Forouhi Bloomer物理模型 ,用改进的单纯形法拟合分光光度计透过率测试曲线 ,获得半导体薄膜的光学常数和厚度 .对射频磁控溅射和直流反应溅射制备的玻璃基板上的α Si和ZnO薄膜进行了实验 ,拟合的理论曲线和实验曲线吻合得非常好 .计算得到的结果与文献报道的结果和台阶仪的测量结果一致 ,误差小于 4 % .该方法对无定形或多晶的半导体薄膜都适用 ,也可以用于计算厚度较薄的薄膜 .

光学系统杂散光分析

杂散光是光学系统中所有非正常传输光的总称,杂散光对光学系统性能的影响因系统不同而变化。因此,在现代光学设计中,杂散光分析成为光学设计工作中的一个重要环节。杂散光产生的原因比较复杂,讨论了漏光和透射面残余反射引起的杂散光,针对漏光杂散光给出了高密度取样的分析方法,对于残余反射的杂散光建立了带能量因子的光线光学模型和光线二叉树的数据结构,在保证计算精度的同时减少了计算时间。对一个卡塞格林光学系统进行了漏光杂散光分析和光学表面残余反射杂散光的近轴与实际光线分析,得到减少杂散光的措施,达到了杂散光分析的目的。

高分辨率Czerny-Turner光谱仪光学系统设计

为了克服光栅光谱仪分辨率低、像差较大、体积大的缺点,根据光谱仪工作原理和几何光学像差理论,设计了一种光谱范围为350～450nm的Czerny-Turner光谱仪光学系统.计算了光学系统各光学元件的特征参量和系统结构参量.运用光学设计软件Zemax对系统进行光线追迹与优化设计,并对设计结果进行分析.理论和实验结果均表明,该系统在350～450nm光谱范围内分辨率小于0.1nm,系统体积约为105×105×20mm^3,整个光学系统具有结构简单、体积小、分辨率高、稳定性好等优点.

OCT系统中基于快速扫描光学延迟线的色散补偿

分析了光学相干层析成像(Optical Coherence Temography,OCT)系统中色散失配对系统纵向分辨率的影响,详细阐述了快速扫描光学延迟线(Rapid Scanning Optical Delay Line,RSOD)的色散性质,提出并采用基于RSOD的色散补偿方法,实验验证了这种色散补偿方法能够实现OCT系统的纵向分辨率接近于理论值,并因此得到了高质量的OCT图像.

全景光学环带凝视成像技术

提出一种无需转动镜头,一次性瞬时完成周围360°目标成像的全景光学环带凝视成像技术。该技术采用平面圆柱投影方法,可实现超半球成像。分析了全景环形透镜PA L的成像特性,给出全景光学设计实例,利用所完成的原理样机实现了动态全景数字图像处理。成像结果表明该技术在管道测量、医用内窥检查、全景监控、周视监测等领域具有广阔的应用前景。

从几何光学研究负折射率透镜的有限尺寸效应(英文)

从几何光学理论证明了 ,在左手系材料 (负折率材料 )透镜中存在完善聚焦的概念。当该透镜的尺寸可以认为是无穷大时 ,该透镜是无几何像差透镜。进一步考虑了有限透镜孔径对成像面上成像质量的影响 ,模拟结果表明 :成像面上亮度对比度分布不均匀 ;且随着透镜孔径大小与厚度的比值减小 ,像的对比度将会增加。

原子层沉积技术及其在光学薄膜中的应用

回顾了原子层沉积(ALD)技术的发展背景,通过分析ALD的基本工艺,并与传统薄膜制备工艺进行了对比研究,介绍了它在膜层的均匀性、保形性以及膜厚控制能力等方面的优势。着重列举ALD在减反膜、紫外截止膜、折射率可调的薄膜、抗激光损伤薄膜及复杂结构光子晶体等方面的应用。同时指出了目前ALD工艺在光学薄膜应用中存在的主要问题,并对ALD未来的发展进行了展望。

含有负折射率介质层的布喇格镜的光学特性研究

从电磁场理论推导了光波在负折射率介质薄层中的传输矩阵 ,对由正、负折射率介质构成的全介质布喇格反射镜的反射带宽和角度特性进行了分析和讨论 ,与普通的均由正折射率介质构成的布喇格反射镜的相应特性做了对比 ,并根据薄膜理论对研究结果作了解释

多层衍射光学元件的特性分析

对采用不同材料多层衍射光学元件的衍射效率进行了分析。通过建立双层衍射光学元件的位相分布函数,实现了宽光谱范围内高衍射效率的多层结构设计.可见光波段设计结果表明多层衍射光学元件可在整个光谱范围内获得大于96%的衍射效率,克服了传统单层衍射元件衍射效韭低的缺点,使衍射元件在混合光学系统中,特别是在可见光波段,充分发挥其校正色差、热差及提供非球面度的优势,从而实现体积小、重量轻、像质优越的光学系统.

光学相干层析技术在光学表面间距测量中的应用

搭建了适于镜头中光学表面间距测量的实验装置,用于非接触高精度测量镜面间距。该装置以光纤型时域光学相干层析系统为基础,通过光学表面的层析成像精确测量其相对位置。对样品扫描装置进行了改进,利用高精度导轨移动光纤准直器来移动成像范围,实现对不同深度光学表面的层析成像。利用实验测量系统完成了对空气间隙样品及已装调好镜头的光学表面间距的测量,其中空气间隙样品的测量值为6.026mm,用游标卡尺得到的对比测量值为6.02mm;对镜头关键参数空气间隙的测量值为10.750mm,其设计值为(10.7±0.03)mm。实验系统误差为3.871μm,测量灵敏度为10.5μm。结果显示该方法具有非接触、高精度、高灵敏度的特点。

大功率激光光学系统杂散光分析的数据结构

文中主要研究了大功率激光光学系统光学表面多次反射而形成的杂散光及其数学模型与计算方法 ,提出了杂散光分析的二叉树数据结构。利用这种数据结构 ,作者编制了激光光学系统杂散光分析软件 ,针对两个实例建立了近轴鬼光束树。实例计算表明 ,采用该数据结构可以全面描述杂散光状况 ,并根据设计人员的要求捕捉危害较大的鬼像。

光学元件亚表面缺陷结构的蚀刻消除

针对强激光光学元件的应用要求,对光学材料在研磨和抛光过程中形成的亚表面缺陷进行了分析,并借鉴小工具数控抛光和Marangoni界面效应,提出采用数控化学刻蚀技术来实现光学表面面形和微结构形貌的高精度加工,对亚表面缺陷具有很好的克服和消除作用。通过实验对亚表面缺陷的分布位置和特性进行了分析,同时实验验证了在静止和移动条件下Marangoni界面效应的存在,对材料的定量去除进行了实验,提出了亚表面缺陷的去除方法。

卫星颤振光学成像仿真模型分析

研究了不同成像方式下的卫星颤振光学成像退化机理,建立一套完整的卫星颤振光学成像退化模型。模型包含成像模式和颤振两大模块,以面阵凝视和TDI扫描两种成像方式建立退化模型。分析卫星颤振来源,将颤振分为线性运动、正弦颤振、随机运动以及组合颤振四种运动形式。对具有典型意义的地球静止轨道上的卫星进行仿真成像和分析,得到卫星颤振参数临界值。为验证仿真分析的结果,建立了一套模拟遥感成像的地面半物理仿真实验系统。通过对系统加载颤振激励,可得到模拟卫星颤振退化图像。利用调制传递函数(MTF)作为像质评价指标,发现理论模型计算值与实验实际获取结果具有很好的吻合性,从而证明了颤振成像退化仿真的正确性和有效性。

自动对焦系统中图像非均匀采样的实验研究

将非均匀采样运用在自动对焦的窗口选择中 ,并进行了实验研究 这种方式可以保持中央的高分辨率 ,并保持较大的视场范围 ,克服了中央选窗时由于成像主体偏离中央引起的误对焦 同时 ,大大减少计算对焦评价函数所需的数据 ,从而加快对焦速度 。