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.     

非球面透镜的磨制特约稿

非球面透镜一般是在光学照明系统中起与多片(球面)透镜之聚光镜相同的作用。由于非球面透镜具有下列伏点,近年已为各国光学工厂的仪器设计师们所广泛采用。1.不需多只镜头就能达到消差(球差)要求,因之简化了光学结构。2.机械结构亦随之简化,故仪器重量减轻     

透镜体对尾矿坝安全性影响的参数敏感性分析

透镜体在坝体中的大小、位置、形状以及抗剪强度参数和变形参数皆为坝体安全性的影响因素,其影响主要体现在坝体的浸润线深度、坝顶位移和安全系数.本研究基于正交试验设计法和熵权决策法,对透镜体进行参数敏感性进行分析.研究结果表明:透镜体的垂直位置和面积比率是最关键的几何影响因素,而黏结力(c)和摩擦角(φ)则是最关键的材料影响因素;透镜体面积比率越小,坝体安全性高;透镜体处于坝体顶部和后缘时,坝体安全性越高;透镜体的c,φ以及渗透系数Ks与破坏比Rf越大,坝体安全性越高;在评价坝体稳定时,建议综合坝顶位移与安全系数2个指标对其进行稳定性分析.     

教学用简易白光空间滤波系统的研制

<正> 在近代光学实验中,假彩色编码是一部分很重要的内容,而此类实验内容所必须的设备中平行白光光源和空间滤波器是其关键的部分,但是没有现成的器件产品。我根据实验的需要,自行设计组装了这样一套白光空间滤波系统,用于实验教学上,效果很好。现介绍如下,实验光路见图1。 LS——白光源 A——光栏 PLP——平行光管 P_1——物平面(放置待处理图象) L_1——第一付氏变换透镜 P_2——空间频谱面(放置空间滤波器滤波) L_2——第二付氏变换透镜 P_3——象平面(获得所需结果的图象)     

“用牛顿环测透镜曲率半径”实验中的几个问题

1.引言 用牛顿环测透镜曲率半径,这个实验是普通物理实验的必做实验,是等厚干涉的一个应用。根据光的干涉理论知:牛顿环是以接触点为圆心,一列明暗相间的同心圆环,接触点处为“0”级暗环,并有: r_m=(mRλ)~(1/2) …… (1) (式中:r_m为m级暗环的半径;R为透镜的曲率半径;λ为入射光波长;m为暗环的级数m=0、1、2、……) 由于两接触镜面之间难免附着尘埃,并且接触时难免发生弹性形变,因而接触处不可能是一个几何点,而是一个接近圆的不规则暗斑,甚至是亮斑,对于接触处为暗斑,以暗环为测量对象,教材给出:     

微纳米压印工艺对PMMA流动填充及保真度的影响

采用有限元软件ANSYS进行数值分析及试验验证,研究工艺参数对PMMA流动填充和图形保真度的影响.选取3个相邻的高度不同的微透镜作为分析模型,选择四边形单元,采用映射的方式划分网格,选取模具上表面节点,施加工作压力载荷.分析微透镜阵列的整体压印效果,从是否大面积完全压印、透镜是否完全填充、透镜表面质量(粗糙度等)、缺陷(气泡、裂纹等)等指标进行考察,选出部分较优工艺参数;与较优工艺参数进行交叉比较,选出最优工艺参数;再以该组工艺参数为试验组,进行重复试验,检验工艺参数的可重复性.     

自聚焦成象透镜

本文从光学成象理论分析了自聚焦透镜的原理,对日本板硝子(株)研制的自聚焦透镜列阵(SLA)的类型及特性进行了介绍,文章对自聚焦透镜的光学参数和外形尺寸计算方法作了讨论,并且对自聚焦透镜列阵的成象质量和测量方法进行了分析,文末提出了自聚焦透镜列阵在复印机设计和装配调整工作上允许接受的误差范围。     

用PC-1500机处理牛顿环实验数据

<正> 用牛顿环测定透镜曲率半径是光学实验的一个传统题目。通过实验测出一组干涉环半径r_m,由于γ_m~2=(m+j)Rλ (1)式中 m 为环序数,(m+j)为干涉级数。由公式     

“二次成像法测基点”实验中透镜的搭配

本文在实验基础上结合理论分析提出了在光具座上用二次成像法测透镜组(以两透镜组合为例)基点时,两透镜的八种搭配关系式,为实验前快速判断透镜搭配的合理性以及正确选择透镜提供了简便实用的理论依据。     

含透镜体多孔介质中溶质二维运移实验与模拟研究

为了研究透镜体对污染物运移的影响,文章设计了二维承压含水层物理模型,以惰性溶质亮蓝为例,开展了不同流速下多孔介质溶质运移实验和模拟研究。研究结果表明:透镜体加入模型后,污染物会优先从透镜体周围流过,出现绕流现象,透镜体对溶质运移具有明显的阻碍作用;采用解析解模型和IGW(Interactive Groundwater)模型对溶质运移穿透曲线进行拟合,都出现早到和拖尾等非费克现象,IGW模型拟合精度明显好于解析解模型,能较好地拟合溶质运移中的非费克现象;透镜体的存在相当于增加了介质的非均质性,因此含有透镜体时弥散系数D增大;当仅考虑流速变化时,D随着流速的增加而变大。     

冻土中分凝冰的实验研究

为研究三场(水分场、温度场及应力场)耦合作用下分凝冰的形成规律,通过高低温交变箱进行土体在三场耦合作用下的一维连续冻结实验;根据实验过程中温度传感器、位移传感器采集的数据和实验结束后对末透镜体的测量数据,得出末透镜体形成的时间、厚度及位置。结果表明:温度梯度既对分凝冰的量有影响(温度梯度越大,末透镜体的形成时间越早,厚度越大),又对土体产生应力的大小有影响;外荷载的大小反过来又制约着分凝冰厚度的生长,外荷载越大,末透镜体的形成时间越迟,末透镜体厚度越小。     

基于热变形的SOG型菲涅尔透镜优化研究

由硅胶-玻璃材料制成的SOG型菲涅尔透镜在温度变化时会产生热变形,从而对聚光性能产生影响。为了研究如何通过优化措施减弱热变形对透镜聚光性能的影响,在采用有限元方法模拟计算SOG型菲涅尔透镜热变形的基础上,根据均匀优化方法以及改进型补偿色散优化方法设计出两种菲涅尔透镜;并巧妙地将透镜热变形(包括整体翘曲变形和齿环侧面的自由变形)的变形量转化后导入光路理论模型中,解决了热变形参数难于在光路模型得到表达的难题;并成功模拟出变形前后透镜的光斑能量分布。模拟结果表明:SOG型透镜两种变形对均匀优化方法设计的透镜聚光有较大的影响。变形前后光效率相差可以达到10%。同时发现,透镜两种变形对聚光的影响刚好相反。综合两种变形后,热变形对聚光影响减少。从而得出了使用补偿色散的设计方法,可以有效地抵抗热变形对于透镜聚光的影响的结论。     

微透镜阵列热压印应力与脱模温度研究

为了批量制造微透镜阵列,研究了热压印制造无缝隙六边形微透镜阵列工艺中的压印力和脱模温度。采用有限元方法,计算了无缝隙六边形微透镜阵列聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)压印过程中的应力变化,分析了模具与PMMA之间的黏附力影响因素。研究结果表明:随着脱模温度的降低,PMMA法向应力逐渐降低,并存在最低应力;PMMA与模具间黏附力随PMMA内的法向应力降低而减弱;当脱模温度降低到20℃时,微透镜阵列高度保真度达到了94.7%,大规模消除了压印缺陷。     

特定磁场分布的磁透镜聚焦问题

考虑如下问题:磁透镜的磁场分布为a ro。(r毛R;0城z(L)(r>R;z<0,2>L).(l)平行于透镜轴运动的带电粒子束(电量+q,质量。:,厂,21‘ 一一峥B其中a为实常数(如图l)速率v。)通过透镜聚焦成一点的条件是什么?(2)该磁透镜的焦距公式如何? 一日、 ﹁匆叹rl一队l 刀︸丫 盆 尸卜矛 不计带电粒子间的相互作用以及相对论效应,粒子在磁场区的运动方程为 dy~才 ~一护二qv““在柱坐标下,O!} r一乙一勺(l旦)dt)=O=一q ay:r匕__1 n曰 V 一V一曰.一l一dd一‘ 了气 m(l)图f(2)nOL几Ldd V +v一业d一 了叮、 m dy,mdt一‘1 aV「r(3)平行轴线入射的初始条…     

椭球单毛细管高能X射线微焦斑透镜模拟表征

为了使单毛细管透镜在X射线微区分析中获得高能X射线微焦斑,设计并模拟了基于椭球单毛细管的高能X射线微焦斑透镜,并模拟透镜内表面镀金属氧化膜,氧化膜主要成分为HfO₂.结果表明：镀膜透镜和普通玻璃透镜都可以将能量为100 keV的X射线会聚成<10.0μm的焦斑;与普通玻璃透镜相比,透镜镀膜后X射线聚焦能量上限提高了约2倍.为增加镀膜透镜光通量,重新设计了镀膜透镜,该新透镜相比于最初设计的普通玻璃透镜,在相同的实验室光源条件下聚焦能量为100 keV的X射线,在焦斑处光通量提高了3.8倍,功率密度增益提高了1个数量级,这表明透镜镀膜对聚焦高能X射线有一定的应用价值.模拟结果对椭球单毛细管高能X射线透镜的研制和应用具有指导意义.     

基于ANSYS的瞄准镜温差热应变仿真分析

为了分析环境温差对瞄准镜光学系统的影响机理,研究光学透镜在径向和轴向温差作用下的变形规律,该文首先利用传热学和光机系统设计知识进行理论分析,然后利用ANSYS对径向、轴向温差分别为1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、-1℃、-2℃、-3℃、-4℃、-5℃时的各透镜进行了仿真分析。得到各透镜的瞬态温度场分布和总应变云图,并绘出总应变随径向、轴向温差的变化曲线。仿真结果表明:透镜温度场沿径向和轴向成梯度分布;径向温差最大总应变出现在透镜高温侧的边缘处,轴向温差最大总应变出现在透镜高温侧的中心位置;在温差相同时,轴向温差对透镜热应变的影响较径向温差大;最大总应变均随温差线性变化。     

光场成像系统仿真分析与深度标定研究

微透镜阵列的光场相机可以根据微透镜阵列与传感器之间的距离分成非聚焦(传统型)、聚焦开普勒型和聚焦伽利略型3种光场相机,使用光学仿真软件Zemax对这3种光场相机进行模拟,对得到的白板图进行微透镜中心标定以及对原始光场图片进行渲染处理,得到系统的空间分辨率(重聚焦图片分辨率)、角度分辨率(多视角数)等信息.利用重聚焦系数...     

球面波照明时孔径限制下透镜轴向光强分布特点研究

根据菲涅耳衍射理论和透镜的傅立叶变换性质,研究了球面波入射小孔时透镜轴向的衍射光强分布,导出了小孔位于透镜前焦面和紧靠透镜放置时透镜轴向的光强分布公式,分析了这两种情况下透镜轴上光强分布的特点.分析表明,当曲率半径为R的球面波入射小孔时,小孔位于透镜前焦面,在透镜后距离z=f±f2/R处,可得到与平面波照射小孔时焦平面的夫琅禾费衍射图样特征相同的衍射图样;小孔紧靠透镜放置,小孔的傅立叶变换面移到z=Rf/(R-f)平面上.     

MAXWELL鱼眼微球透镜准直性能的研究

球对称梯度折射率(Gradientrefractiveindex,GRIN)微球透镜具有体积小、光路短、外形易加工、使用易调整,且无螺旋光线、像差小等优越光学性能[1],在微型光学系统和集成光学中具有诱人的应用前景。本文研究了MAXWELL鱼眼微球透镜对由光纤端部出射的发散光束的会聚作用。计算结果表明,若将该种透镜用于光纤耦合准直器,其准直效果将优于由均匀介质球构成的相应系统。     

荧光粉涂层对大功率PC-LED光提取效率的影响

运用基于拟蒙特卡洛的光线追迹方法,模拟计算采用不同曲率透镜及荧光粉层置于不同位置时大功率发光二极管(LED)器件的光通量和光辐射功率.仿真结果表明:对于反光杯顶部采用透镜封装的LED的光通量输出和荧光粉转换效率、透镜曲率、荧光粉层位置、荧光粉粒径大小等因素有关;平面荧光粉涂层处于反光杯中不同位置时,光通量之差大于50%,而光辐射功率也有明显的差别;当透镜顶部与反光杯开口的距离为反光杯开口半径的一半时,荧光粉涂层位于反光杯中间偏下约0.2mm位置,可得到较大的光通量和荧光粉转换效率.