基于蓝光DVD光学读取头的非接触式探头

为解决微小器件的高精度、高分辨率的测量问题,文章研制了一台基于蓝光DVD光学读取头的非接触式探头,实现了对微小尺寸的三维高精度测量。该探头的设计是对市售的蓝光DVD光学读取头的改进,改装后使用数值孔径为0.85的聚焦透镜。蓝光DVD光学读取头发出波长405nm的蓝光扫描被测量器件,减小了聚焦弥散斑直径,提高了探头的分辨率。对组装好的探头进行了测试,实验结果证实,该探头的分辨率优于1nm,对阶高为2μm的标准器件重复测量的标准差为21nm。     

用于纳米三坐标机的非接触式触发探头的研制

在进行微米级测量时,纳米三坐标机常用的接触式探头会损伤软的或脆的待测品。该文研制了一种用蓝光DVD读取头作为传感器的非接触式触发探头。该探头的测量原理是当待测样品位于探头聚焦面时,聚焦误差信号返回值为零。将该探头安装于三维纳米平台上实验,结果显示触发分辨率达1nm,标准差约12nm。     

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。     

角向偏振光束大数值孔径透镜聚焦的偏振开关现象

利用Richards-Wolf矢量衍射积分模型,推导双环角向偏振光束经过环状高数值孔径透镜聚焦后聚焦区域的偏振特性,并用数值计算分析各相关参数的取值变化对焦面光斑的偏振分布的影响.研究表明:双环角向偏振光束经过环状高数值孔径透镜聚焦以后,其光斑内环的偏振方向发生改变;通过控制各相关参数的取值,可以控制聚焦光斑的偏振分布,形成一种可控的偏振开关.     

部分相干圆偏振涡旋光束的深聚焦

基于德拜理论,研究部分相干圆偏振涡旋光束的深聚焦特性,比较左旋和右旋部分相干圆偏振涡旋光束的不同深聚焦特性,并给出相应的物理解释.分析入射光束相干性和聚焦透镜数值孔径大小对深聚焦特性的影响.研究表明,入射光束的相干度和聚焦透镜的数值孔径大小,都会影响深聚焦焦平面的光强和相干度.通过控制各相关参数的取值,可以在聚焦场中获...     

光纤浮球液位变送器的研究

~~图 2　光学编码器的结构　　传感器光学系统由一根光缆 (内含 4根光行 )、两组固化的聚焦式光纤探头、4个光纤连接器及光码盘组成 .输入光纤和输出光纤的端面分别固定在两个聚焦透镜的焦点上 ,聚焦透镜之间就形成了平行光 .光码盘是一个沿圆周刻出与液位变化对应 1 0 0个齿孔的薄盘 ,当光码盘因被测液位的变化而转动时 ,对两个光纤探头内的红外光分别进行调制即遮挡或通过 ,形成光脉冲 .调制后的两组光信号返回各自的光纤 ,沿光缆传输回控制室的二次仪表 .之所以要采用两路光纤探头 ,是因为不仅要记录液位变化的大小 ,而且要判断液位变化…     

自聚焦透镜的有效半径和有效数值孔径

研究自聚焦透镜的有效半径和有效数值孔径,得到了物距和数值孔径间的关系并计算了物距、数值孔径和分辩率,可作为自聚焦透镜列阵中透镜长度选择的依据之一。     

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。     

微波与光波分离聚焦集成透镜设计

设计了一种由光学菲涅耳透镜和微波螺旋结构透镜组成的集成透镜,微波透镜实现对入射微波能量的聚焦,光学菲涅耳透镜实现对入射可见光聚焦.由于微波螺旋结构对入射光没有阻挡作用,同时光学菲涅耳透镜对微波传输影响很小,且所提出的微波与光波分离聚焦集成透镜可以在将微波与光波分离汇聚于不同位置,微波焦点与光波焦点横向距离为35cm,并在微波焦点处电场强度增强5倍.故加载此集成透镜后可以在充分利用入射可见光的基础上,实现对微波信号的发射和接收.     

天线近场球面扫描面形测量技术及相关问题研究

本文提出了一种通过扫描天线近场半球表面电场强度来获取天线面形分布的新方法,该方法无需测量相位、扫描面积小、可实现全姿态测量.研究将微分几何理论与几何光学方法相结合,推导出了球面近场幅值分布与表面变形间直接映射关系的解析形式-幅值变形方程,并基于有限差分法和傅里叶变换法对方程进行求解,使用几何光学数值仿真证明了幅值变形方程的准确性和测量方法的有效性.结合本文提出的扫描机构设计从扫描分辨率限制、探头定位误差和测量信噪比等角度分析验证了测量方案的可行性,并重点使用基于物理光学和物理绕射理论的数值仿真模拟了整体测量精度.此外引入奇异值分解去噪方法降低了低信噪比对测量精度的影响.