用二维全息光栅制作光学时钟分布中的全息光学元件

提出了用二维全息光栅制作自由空间光学时钟分布中的全息光学元件的方法.实验中采用类似于马赫 泽德干涉仪的光路;其中,物光为二维光栅中间的9个衍射级.分析了二维光栅各衍射级的衍射效率、位置及各衍射级之间的间距.初步实验得到了可产生二维3×3输出端的全息光学元件.理论分析表明,该全息光学元件可适用于3×3光敏面半径大于10μm的光探测器阵列.     

环境温度变化对双波段谐衍射光学元件衍射效率的影响

基于二元光学元件的位相延迟表达式,推导出谐衍射光学元件随环境温度影响的位相延迟表达式、衍射效率表达式和带宽积分平均衍射效率表达式.定性分析了谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率与环境温度变化的关系.从理论上解释了谐衍射光学元件的特性,确定了谐衍射光学元件衍射波峰随环境温度变化的现象与变化规律.分析表明:在双波红外范围内,谐衍射光学元件的谐波长随环境温度升高向长波方向漂移,随环境温度降低向短波方向漂移.环境温度变化对谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的影响较大.因此谐衍射光学元件只能应用于波段较窄、温度变化范围较小的折衍射混合成像光学系统中.     

激光束聚焦特性与切割质量关系的研究

描述了激光高斯光束传输及变换的特性,从工程角度出发,着重研究激光聚焦后的焦斑位置、焦斑大小和焦深等因素对激光切割质量的影响,并提出聚焦镜座结构设计的关键问题,确定了激光切割机床光学设计参数的若干选择原则,并通过大量激光切割试验得出相应的结论.     

成像系统中衍射光学元件自动设计的相位系数选取

讨论了混合成像系统设计中确定结构参数的难点问题;通过系统的评价函数,利用阻尼最小二乘法,在由混合光学系统的结构参数构成的高度非线性空间中寻找出最优解;给出了混合光学系统自动设计时,确定衍射光学元件相位系数行之有效的方法．     

含有塑料双层衍射元件的微光夜视折衍混合物镜

为满足微光夜视光学系统的轻小化要求,利用塑料双层衍射元件研制了一款折衍混合微光夜视物镜系统．系统在整个设计波段任意波长的衍射效率均大于90％,有效地提高了光能利用率和成像对比度．系统的视场角为32°,有效焦距为32mm,直径为26mm,长度为49mm,重量为28g;调制传递函数（MTF）在35lp／mm时,边缘视场达到0．4以上,中心视场达到0．7;满足超二代微光探测器的成像要求．同时给出了双层衍射元件的二元面特征曲线,当每周期刻蚀8个台阶时,最小特征尺寸为15．63μm,易于塑料光学元件的挤压成型．     

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。     

用二元光学方法设计光束分束器

论述用二元光学元件的设计方法设计光束分束器,该方法用于设计分束器,具有收敛速度快,衍射效率高的优点,在对光束进行分束的同时,如果输入光束为非平面波,还同时对其进行整形.     

利用遗传算法对GS算法改进的研究

利用遗传算法对传统的GS算法进行改进,提出一种基于遗传算法和GS算法混合的衍射光学元件的设计方法,能够有效地改进GS算法的不足。同时,分析设计了将高斯光束转变为字母、特定形状的图案以及多个目标图像的衍射光学元件,模拟结果与预期结果相符合,将此方法的仿真与传统GS算法的仿真作了比较。最后进行了实验验证,证明了设计方法的正确性。     

轴上光强为零的位相型波带片

提出了一种新型的衍射光学元件－一位相型零轴辐射波带片,用计算机模拟和实验分析验证了该元件的衍射特性,这种元件能实现光轴上任意点光强为零,可应用于高精度光学准直。     

红外变焦距光学系统的研究

基于战场环境要求红外光学系统不仅可以兼顾大视场搜索,还能够满足小视场瞄准跟踪的需求,针对160×128元非制冷焦平面阵列探测器,设计了8~12μm波段折射式长波红外连续变焦系统。该系统变焦过程中相对孔径不变,F数为3,变倍比为15∶1,在20~300 mm范围内可连续变焦。用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价,结果表明,系统的调制传递函数接近衍射极限,成像质量优良,满足光学系统的设计要求。     

紧凑型内调焦全站仪物镜设计

该文利用ZEMAX设计软件设计了远摄比小、前正组项焦距长的全站仪物镜，讨论了结构选取、各组元光焦度分配、负组调焦距离与视距的数值关系等问题。设计的物镜焦距厂f'为250mm，总长为142mm，前正组顶焦距大于95mm，最小视距为2m。设计中应用ZEMAX Program Language建立操作符对前组项焦距进行控制。结果表明．设计的物镜远摄比小．像差得到很好校正。     

Optimum Combined Lenses for Confocal Biochip Scanning System

IntroductionLaboratory-on-a-chip technology[1 5] has gainedinterest in recent years,and consists of threeclassic steps:sample preparation,biochemicalreaction,and detection analysis.Many researchgroups have used small biochips to studypolymerase chain reaction (PCR) amplification[1 ] ,DNA sequencing[2 ] ,ligase chain reaction(LCR) [3] ,dielectrophoresis of cell separation,andcapillary electrophoresis[4 ,5] .Some importantbiochip detection systems[6 8] have been developed,such as the dual-la…     

共焦法在不同环境对定焦间距精度的影响

大口径长焦距光学元件的测量一直没有好的解决办法,现利用激光共焦组合焦距测量原理对光学元件进行测量。由于焦点之间的间距值误差传递系数最高,所以要对定焦间距进行准确定焦。对包括被测超长焦距的透镜和未包括超长焦距透镜的激光共焦系统进行两次精确定焦,通过测量两定焦焦点位置之间的距离来获得定焦间距;并在不同的环境下反复测量,以观察环境对于测量精度的影响。通过测量结果可以知道,利用有机玻璃框隔离时测量精度更高,标准差可以达到0.005 4。     

一种用于光电火控的变焦光学系统设计

设计了一种变焦比为4的连续变焦系统,用该系统构成的变焦电视摄象仪可实现对远距离空中目标的探测.其特点是变焦可以实现全自动化和数字化控制.     

利用成像系统的光学散焦获取景物的深度信息

研究了一种新的被动测距方法．利用测量被动成像系统光学散焦的数字图像处理方法，分析光学散焦程度的变化与景物深度的关系，提出了一个散焦被动测距的计算公式，并得到了一些实验结果．该方法只需对景物采集两幅有差别的图像，避免了大量图像的采集和存储，两幅有差别图像是通过改变摄像机镜头的光圈系数来获得的，避免了图像间的位置校准和匹配．     

激光粒度仪中的短筒功率谱采集物镜设计

为了满足测粒范围要求，光学衍射式激光粒度仪需要配备多种焦距透镜，其中长焦距透镜会使 仪器结构庞大。提出一种正负结构的远距型功率谱采集透镜设计方案，其中前组固定，更换后组透镜实现焦距F500、F800和F1000的变化，系统筒长小于600mm，并给出设计结果。该透镜系统适用于多种焦距值切换的光学系统和仪器的小型化。     

气动喷射点胶CFD仿真与实验研究

为了研究气压驱动的喷射点胶过程,建立了撞针气缸模型及点胶阀模型;仿真分析了气缸内压力变化对撞针运动特性的影响及撞针运动特性对点胶性能的影响。仿真结果表明:不合理的气缸管道结构会造成撞针的响应延迟;过大的驱动气压会导致气泡混入胶水。最后设计DOE实验,仿真分析了腔体尺寸对胶量、喷射速度的影响;实验分析了工艺参数对胶量的影响;并利用Minitab分析仿真和实验结果,其中腔体结构中,胶量对喷嘴直径最敏感而喷胶速度对撞针球面半径最敏感。工艺参数中,供胶压力对胶量影响最大。结论对喷射阀结构设计及工艺参数设定具有指导意义。     

结构加速度频响函数模型修正的Kriging方法

为提高结构频响函数模型修正效率,提出将Kriging模型引入优化过程,代替有限元模型进行迭代运算.基于频响曲线对应频率点处的响应值之差构造目标函数,并结合初选设计参数进行实验设计.根据实验设计结果进行各参数的灵敏度分析,进而筛选出模型修正的待修正参数,基于该参数及其响应构造Kriging模型,经检验有效的Kriging模型将参与模型修正过程.以GARTEUR飞机模型为算例,基于加速度频响数据进行模型修正,修正后模型不仅能复现检验点处频响曲线,还能成功预测结构局部修改后的频响曲线,证明了Kriging方法应用于频响函数模型修正的有效性.     

车身覆盖件回弹控制的成形工艺多目标优化

分析了车身覆盖件成形工艺优化问题中回弹评价目标函数的确定准则,建立了合理的基于回弹控制的成形工艺多目标优化模型.采用实验设计 (DOE)、径向基函数神经网络(RBF)和非支配排序遗传算法(NSGA II)相结合的优化策略对问题进行了全局优化求解,在与相应的单目标优化结果对比后,分析了压边力和拉延筋力对回弹的影响机理.结果表明,压边力主要通过对工件的塑性变形产生影响,进而影响回弹,随着压边力的增加工件塑性变形程度加大而回弹急剧减少,但是当压边力增大到一定程度后工件的回弹反而增大;拉延筋力则主要对工件的内应力分布产生较大影响,并因此影响工件切边后的回弹.与相应的单目标优化模型相比,文中的多目标优化模型在控制回弹的同时能够更全面地考虑板料成形的其他缺陷.