圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

扩束平行激光测定薄透镜焦距

以氦氖激光作为光源,将单束窄光束平行光经扩束系统扩展为宽光束平行光后,垂直照射待测薄透镜,利用特殊光线性质及几何关系分别测定了薄透镜(凸透镜和凹透镜)的焦距。此方法实验原理简单,容易理解,操作方便,容易掌握,且测量准确,是一种比较实用的测量方法。这将进一步拓展测量薄透镜焦距的方法,为大学生综合性、设计性实验项目提供更为开阔的思路和方法。     

高倍聚光光伏模组中菲涅尔透镜沿光轴方向的光照非均匀性变化及影响

对于菲涅尔透镜作为主要聚光器件的高倍聚光光伏模组,应用中通常把多结电池放置于透镜焦平面处,然而光学系统非理想性造成焦平面处的光照非均匀性,会影响三结电池及模组整体的输出特性。本文通过光线追踪模拟和三维三结电池网络模型,分析沿光轴方向不同位置,菲涅尔透镜聚光光照非均匀性的变化,以及对高倍聚光光伏模组的影响机理和优化。结果表明沿光轴填充因子与光照非均匀性有密切关系,沿光轴不同程度的光照非均匀性导致不同程度的横向电流,填充因子随之发生变化,在远离焦平面的位置存在更优的填充因子,提升最大输出功率。实验结果也很好地验证了模拟的结果,本文结论对实际应用中高倍聚光光伏模组的结构优化有参考意义。     

高阶模高斯光束入射时透镜光轴上的光场分布

应用惠更斯－菲涅耳原理和薄透镜的傅里叶变换性质，对柱对称高阶模高斯光束入射时透镜光轴上的光场分布进行了分析，得到了光场复振幅分布的一般表达式，给出了数值计算结果     

高功率激光系统空间滤波器的重要参数

提出空间滤波器的透镜焦距需同时满足真空度和透镜球差最小的要求,滤波小孔的发散角必须小于某一定值才能有效滤除高频分量,并由此计算出本文所用高功率激光系统中的空间滤波器的小孔孔径约为20倍衍射极限.同时,分析了滤波小孔在光轴上所处位置的范围,即得出只要处于距焦平面1.04mm的范围内都是合理的结论.利用光学设计软件Fred建立模型进行验证,模拟结果表明,根据本文提出的计算方法所设计的空间滤波器能够有效地滤除系统中的高频分量和杂散光.     

关于反射法测量透镜中心偏三轴误差的讨论

提出反射法测量透镜中心偏的具体装置,并具体分析转台装卡轴R(以和透镜接触的外圆柱面作为定位面),附加透镜光轴F,自准直仪光轴Z对整个系统误差的影响.     

透镜对线偏振光偏振状态影响的初步研究

根据琼斯矩阵理论,采用光线追迹的分析方法,推导得到线偏振光通过平凸透镜的偏振角改变量和出射面光强分布,主要讨论了光轴上点光源和平行光入射时,透镜出射面偏振状态的改变规律,理论与实验结果基本一致.     

用焦平面成像法测量液相扩散系数的研究进展

系统地介绍了一种能够快速、准确测量液相扩散系数的新方法——液芯柱透镜焦平面成像法.该方法利用柱型液芯透镜特有的折射率空间分辨测量能力,结合Fick第二定律测量液相扩散系数.为提高液相扩散系数的测量精度,液芯柱透镜需要具有较高的折射率灵敏度,较小的焦距测量偏差和较小的最小可分辨折射率改变量;同时需要减小球差以保证扩散图像的成像质量.根据不同需求我们分别设计并制作了玻璃毛细管、对称液芯柱透镜、非对称液芯柱透镜和双液芯柱透镜,用于快速、准确、稳定地测量液相扩散系数.基于液芯柱透镜焦平面成像法的测量仪器,能够发展成为一种具有完全自主知识产权的液相扩散系数测量仪.     

硅微透镜阵列与红外焦平面阵列的单片集成

基于标量衍射理论 ,考虑焦距长度与微透镜尺寸的关系 ,提出了一种新的制作二元光学衍射微透镜的方法———部分刻蚀法 .利用这种方法制作了 2 5 6× 2 5 6硅微透镜阵列 ,并将其与PtSi红外焦平面阵列单片集成在一起 ,使红外焦平面阵列的灵敏度R和比探测率D 都提高了 1.7倍     

平行光管调整方法的改进

“平行光管的调整和使用”是光学实验课的一个重要内容。要做好这个实验,首先要调整好平行光管。平行光管的调整主要有两个方面:a.使“ ”字分划板严格地位于平行光管的物镜的焦平面上;b.使“ ”字分划板的中心和平行光管的光轴重合。若按传统调节方法,调节起来较麻烦,费时不少,且一般要两个人配合,才能做得比较好。下面将叙述一种新的调节方法。这个方法与传统方法不同之处主要体现在步骤2:调节亮点位置。实行这个步骤,使得平面镜方位的调节有规律可依,能方便地找到反射光团,简化了平行光管第一个方面的调节过程,方便了第二个方面的调节,缩短调整时间,而且,一个人就可以很方便地独立     

基于面积加权法的LED光轴测量

LED由芯片及一定曲率半径的透镜所组成,形成一个发光系统。作为定量探测传感器使用的发光二极管要充分发挥LED光输出特性,使其制作的光电传感器有较高的灵敏度,重要的是要使LED的光轴与透镜系统的机械轴一致,才能得到较大的输出,有必要对其光轴进行测量,采用面积加权平均法进行测量,其光轴的位置不受芯片位置及加载电流的影响。     

Cassegrain激光扩束系统光轴误差分析

分析了Cassegrain激光扩束系统扩束镜和望远镜光轴不重合对发射光的影响。主要分析了光轴平行但不重合和光轴有夹角两种调试误差对发射光斑的形状和能量的影响,并用Zemax软件对两种误差引起的光斑形状和能量透过率进行模拟研究。结果显示,光轴平移0.05 mm,或夹角0.4°将引起光斑较大变形,能量损失15%以上。研究表明:实际光学系统设计和调试过程中,扩束镜调节装置的精度一般要达到0.02 mm和0.2°。     

非寻常光在单轴晶体薄膜中的反射-透射研究

通过对非寻常光在光轴平行于入射面的单轴晶体中传播情况的分析,研究了光轴平行于入射面时,非寻常光在单轴晶体薄膜中的反射与透射特性.根据入射光、反射光和折射光之间的相位匹配条件,利用单轴晶体的折射率面和非寻常光光线与光波法线的关系,得到单轴晶体光轴平行于入射面时其表面的边界条件.然后根据晶体内部前后表面处电场量的相位关系,联系两表面处的边界条件,计算了单轴晶体薄膜的反射率与透射率.应用得出的计算方法,计算了石英(正晶体)薄膜和铌酸锂(负晶体)薄膜的透射率和折射率随光轴角度的变化关系.结果表明,计算方法正确,不仅适合正晶体对负晶体也适用,求解方法简单实用,所给的表达式具有一般性,可以直接使用.     

基于线阵CCD红外焦距仪研究

研究一种红外焦距测量仪，用相应波长的红外光照明，采用玻罗板狭缝代替细丝，将线阵CCD探测器置于被透镜的像面上接收信号，实现了红外光学系统透镜焦距的测量。     

基于全局优装法的共轴光学系统装调研究

以共轴光学系统中圆柱形零件圆环形装配平面为研究对象,研究了装调中多零件对接时基准轴的角偏误差传递与补偿原理.首先分析了共轴光学系统的实际装调方法和典型定中心基准轴传递路径.然后基于误差测量和最小二乘法,确定拟合圆环形装配平面方程.运用几何变换理论得到精确描述单个零件底面和顶面的角偏误差的变换矩阵,以及两零件装配时结合面上两坐标系间的变换矩阵,建立了多零件装配时始末法线角偏误差与相对装入角度的显式函数关系.针对不同类型的定中心基准轴传递路径,采用不同的遗传算法方案实现了对始末法线角的优化,提出了求解相对装入角度允许误差的方法.最后提出了一种基于全局优装法的共轴光学系统装调方法,并以某共轴光学系统为例,验证了本文方法的可行性与实用性.     

光轴任意取向单轴晶体的反射和透射系数

研究了光从各向同性介质入射至单轴晶体界面上时反射和折射情况 ,采用一套较为简单的公式和计算方法 ,再加上坐标轴的旋转 ,从而给出了在晶体光轴取向任意的一般情况下 ,光在晶体界面上的透射、反射系数的具体表达式 .     

高斯光束的光场分析

应用非涅耳衍射原理 ,推导出了高斯光束通过透镜后在光轴上的光场分布 ,并分析了几种特殊情况 .     

光轴方向任意时 单轴晶体中非常光的传播

提供了在各向异性的单轴晶体内 ,当光轴方向任意时 ,非常光传播方向的一种较简便的计算方法 ,并给出了计算实例。