可变焦菲涅耳波带透镜的理论分析与模拟计算

具有浮雕表面结构的透镜称为菲涅耳波带透镜,它具有体积小,重量轻等 环带相位深度Ｐ为２π时,菲涅耳波带透镜的焦距一其半径和环数有关,而与相位阶数Ｌ载关。理论和模拟计算表明,当环带深度改变２π的整数倍时,菲涅耳波带透镜的焦点将发生离散的变化。当环带相位深义改变非２π的数倍时,菲耳波带透镜能量将发散而无焦点。据此分析,通过改变透镜材料的折射率,可以制作变焦的菲涅波带透镜。     

太阳光泵浦固体激光器的设计

提出了一种太阳光端面泵浦固体激光器设计方案.采用成像光学与非成像光学相结合的方法,以菲涅尔透镜结合复合抛物面聚光器对太阳光进行聚焦.实验表明:设计方案可以实现对太阳光的跟踪,保证入射太阳光垂直于系统入射面,使太阳光有效会聚于激光工作物质.分析激光器各能量转换环节,讨论了影响太阳光到激光能量转换效率的影响因素.     

利用部分相干效应获得局域空心光束

研究一种特殊的部分相干光束经透镜聚焦后,在几何焦点附近的三维光强分布.结果表明,几何焦点附近的聚焦光强分布不仅依赖于入射部分相干光的光强分布,还依赖于入射光的空间相干度.据此,可以通过选择合适的空间相干度,产生部分相干局域空心光束.此外,还研究入射部分相干光束的相干度和菲涅耳数对局域空心光束的影响.结果显示,对于相干度一定的部分相干光束,当菲涅耳数小到一定程度时,部分相干局域空心光束的现象将消失.     

反射式极化变焦人工电磁表面的设计

设计一种各向异性人工电磁表面,其反射聚焦可根据入射电磁波极化状态加以调节.依据广义菲涅耳定律,选择拥有两个自由度的金属+介质+金属的耶路撒冷十字结构,实现对垂直入射的线性极化平面电磁波全反射,并对不同极化电磁波的反射相位可以独立调控.根据经典光学成像理论,获得不同焦距不同极化态的反射电磁波相位分布,进而确定每个亚波长单元的尺寸,构造极化变焦人工电磁表面.CST微波波段仿真结果同理论分析相吻合,同时该设计方法还可推广到太赫兹波段,甚至光波波段.     

模块化多焦点式和环面聚焦式菲涅尔透镜的设计及光学性能分析

基于菲涅尔透镜设计原理,提出模块化多焦点式和环面聚焦式菲涅尔透镜的设计方法,并进行了理论设计与模拟.结果表明:(1)采用模块化多焦点式菲涅尔透镜可使焦斑能量在接收面重新分布、焦斑总体能量均匀;(2)对于环面聚焦式菲涅尔透镜,环状焦面越多、越密集,接收面上的能量分布将越均匀.两种透镜结构均能很好的提高聚光辐照均匀性.     

菲涅耳照明透镜设计

在照明灯具中菲涅耳透镜代替平凸透镜有许多优点。本文描述了菲涅耳照明透镜的设计原理、计算方法及参数选择。所获得的菲涅耳照明透镜有非常好的性能。文中给出了测试结果。     

线聚焦菲涅耳聚光器次级反射镜的仿真设计

本文利用TracePro光学设计软件构建了一小型线聚焦菲涅耳聚光器仿真试验装置,理论研究与仿真实验相结合,通过计算和设置平面镜的跟踪倾角、太阳入射光线方向矢量、太阳直射辐射等参数,实现线聚焦菲涅耳聚光器光学仿真实验。在单块平面镜尺寸为4×0.2m2的情况下,通过改变次级反射镜的类型、次级反射镜与集热管间的距离△H等结构参数进行模拟,得出优化数据,提出聚光器次级反射镜的设计方案。     

傅里叶变换的无透镜光学实现

用发散球面波照明物体的自由空间菲涅耳衍射，实验物体的傅里叶变换；用汇聚球面波照明物体的自由空间菲涅耳衍射，实现物体的逆傅里叶变换，提供了一种无透镜傅里叶变换模式，对光学信息处理具有实用价值。计算机模拟结果验证了理论的可靠与可行。     

~(60)Coγ射线辐射制备菲涅尔透镜

采用甲基丙烯酸甲酯为主单体,丙烯酸甲酯为共聚单体,利用60Coγ射线辐射聚合技术制备菲涅尔透镜.研究了辐射剂量、辐射剂量率、交联剂和单体组成对菲涅尔透镜光学性能的影响.结果表明,采用辐射聚合方法制备菲涅尔透镜时,选择适宜的辐射剂量(35kGy)和辐射剂量率(84.40Gy/min),所制备的菲涅尔透镜具有优异的光学性能.     

含负折射率光学透镜传感器

基于激光光线传输矩阵,研究了高斯光束通过不同折射率透镜后,出射光波束腰位置,出射、入射束腰半径大小之比同入射光波束腰位置的定量关系,结果表明:入射光束束腰位置和透镜折射率均可影响高斯光束的输出光学参量.在此基础上,设计了一种光电传感器用于检测蔗糖溶液浓度,定量研究了溶液浓度和出射高斯光束腰位置的对应关系,相关统计参量表明这类传感器可以实现对溶液浓度的高精度测量.     

全息法改善大口径菲涅耳透镜的成象质量

提出一种根据象面全息法改善有机玻璃制大口径菲涅耳透镜成象质量的方法，给出了“全息干版”和“光导热塑片”制备的两种“补偿板”对菲涅耳透镜进行象质改善的实验结果。     

较大孔径薄声透镜声场的瑞利─索末菲衍射公式

本文从波动理论出发，应用惠更斯一菲涅耳原理于声透镜声场描述，把透镜当成一种位相调制器，首次把光学中处理透镜位相调制因子概念引入声透镜声场计算中，作为声透镜对入射波前位相调制的量度，根据瑞利－索末菲衍射理论，导出了薄声透镜声场的积分表达式，并在近轴条件下，采用比非涅耳近似更高阶的近似方法，得到了适用于计算较大孔径薄声透镜声场分布的瑞利一索末菲衍射公式，为这类声透镜的声场分析提供了理论基础。     

径向偏振光二值相位型宽带远场超分辨聚焦器件设计

为克服传统透镜体积大、难以集成化的不足,针对入射波长λ=2500μm的径向偏振光,基于光学超振荡原理设计了透镜半径为20λ、聚焦焦距为5λ、数值孔径NA=0.97的二值相位型宽带太赫兹远场超分辨聚焦器件。仿真结果表明：该远场太赫兹聚焦透镜在λ=2500μm时,在焦平面形成有效聚焦焦点,该焦点半高全宽为0.445λ(1 112.5μm),小于阿贝衍射极限(0.5λ/NA=0.518λ),旁瓣比为15.9%,实现了远场超分辨聚焦;设计的透镜在2 100～2 900μm波长范围内可形成亚波长聚焦焦点,且在2 300～2 900μm波长范围内能够实现远场超分辨聚焦。相较于传统光学超分辨技术存在的工作距离短、集成困难、带宽较小等问题,该平面透镜设计灵活,具有物理尺寸小、工作距离适中、带宽范围大等优点,可广泛用于集成化的光学系统中。     

部分相干光在双焦聚焦系统中的焦移和焦开关

应用惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,研究部分相干光被由菲涅耳波片组成的双聚焦系统聚焦后的焦移现象．研究结果表明,焦移量不仅依赖于聚焦系统的菲涅耳数,而且依赖于入射部分相干光的空间相干度．对于某一固定的菲涅耳波片,降低空间相干度,会导致发生焦开关的临界菲涅耳数降低,但当空间相干度太低时,焦开关现象会消失．     

柱透镜的位相变换作用

基于薄透镜假定和傍轴近似,给出了包含标准圆柱透镜、椭圆柱透镜、抛物柱透镜、双曲柱透镜等二次柱面透镜的位相变换因子,说明柱透镜这类位相物体在衍射光场中的单向调制作用,同时结合菲涅耳衍射实例体现了这类单柱透镜在实现组合变形分数傅里叶系统中的基元特性、灵活性及实用性.     

对一类菲涅耳公式的实验研究

菲涅耳公式用于描述不同折射率的介质之间的行为,是光学中的重要公式,用来解释反射光的强度、折射光的强度、相位与入射光的强度关系。为了解释实验中发现的光学现象,该文导出了光在介质分界面反射时的菲涅耳公式,通过实验的对比研究,在误差允许的范围内,由新公式得出的理论值与实验结果相符合,从而验证了这类菲涅耳公式的准确性。     

聚光镜型大口径菲涅耳透镜的设计理论和研制

建立了一套较完整的大口径聚光镜型菲涅耳透镜设计和分析理论。对制成的透镜进行了误差分析和象质评价。此外,进行了应用开发。     

自聚焦透镜衍射现象及分析

通过对自聚焦透镜衍射现象的分析和计算 ,阐述了引起此现象的原因是由于发散球面波出射端面的圆孔菲涅耳衍射 ,并提出一种作为检验自聚焦透镜质量的直观、简洁的方法 .     

太阳能高倍聚光的方案优化及装置构建

通过分析和对比由菲涅耳透镜、曲面透镜、抛物碟式反射镜组合的聚光方案,得到了太阳能聚光的优化方案.基于理论分析发现,光学系统的效率依赖于光学部件及其结构设计,两级反射式系统能够比两级透射式拥有更高的光学效率.但在接收尺寸相同范围内,两级反射式需要更高的追踪精度,然而提高追踪精度势必增加聚光系统的复杂性和经济性.据此分析,构建了一套由菲涅耳透镜组成的两级透射式高倍太阳能聚光装置,并做了初步的对比性测试.     

随机电磁光束经菲涅耳波带片衍射后的传输特性

基于相干偏振统一理论,以电磁高斯-谢尔模型光束为例,研究随机电磁光束经菲涅耳波带片衍射后的传输特性,以及入射光的相干长度、偏振度和菲涅耳波带片的最大半径数对光强和偏振度的影响.研究表明:光束的相干特性及菲涅耳波带片的最大半径数对聚焦光强会产生影响;偏振度极值的位置在焦点及次焦点附近,并且偏振度极值的位置随波带片最大半径...