李惟帆 1,2,3祁峰 1,2,3,*汪业龙 1,2,3刘鹏翔 1,2,3刘朝阳 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院光电信息处理重点实验室,辽宁 沈阳 110169
2 辽宁省太赫兹成像感知重点实验室,辽宁 沈阳 110169
3 中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁 沈阳 110169
研究了利用大孔径折射透镜对太赫兹波进行聚焦时产生的焦移效应。焦移效应所引起的焦点位置偏差会对太赫兹系统的成像或测量质量产生不利影响。通过理论计算和有限元分析仿真,研究并讨论了与透镜孔径、焦距和工作频率有关的焦移参考值。当使用商用透镜时,实际焦点位置需要通过焦移效应来确定,以保证太赫兹系统的工作效率。对于定制透镜的设计,焦移需要根据工作频率,在焦距的设计中进行补偿。这两个途径可以保障太赫兹系统的良好性能。
太赫兹透镜 焦移 有限元分析 非球面镜 terahertz lens focal shift finite element analysis aspherics 
红外与毫米波学报
2023, 42(3): 345
作者单位
摘要
浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
在光学设计中,为了给光学系统的设计与优化提供更多的设计自由度,常常使用旋转对称非球面。旋转对称非球面的标准表达式通常为基准二次曲面与附加多项式的组合,附加多项式可以为偶次幂级数多项式、Zernike多项式和Q型多项式等。鉴于此,推导基准二次曲面和基于不同附加多项式的非球面的表达式,对各类旋转对称非球面的非球面系数和非球面表面斜率进行比较,利用设计实例来对比基于不同附加多项式的非球面在光学设计中的应用并指出各自的特点。结果表明,相比于其他非球面,基于Q型多项式的非球面能够更好地控制非球面的面型,优化效率更高。
光学设计 非球面 旋转对称 
激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0922001
作者单位
摘要
中科院南京天文仪器有限公司,江苏 南京 210000
大视场、低成本、高性能天文望远镜是当前研究和开发的热点。基于像差平衡原理,在正入射施密特矫正板基础上推导出斜入射反射式施密特矫正板方程,针对焦距1 700 mm,成像视场角4°,波段为0.4 μm~0.9 μm,F数为4.25的光学系统,求解出施密特矫正板方程,并作为初始结构参数代入Zemax软件进一步优化。设计结果表明,在全视场范围内,该系统在奈奎斯特频率100 lp/mm处的调制传递函数MTF大于0.35,畸变小于2.5%,成像质量达到了衍射极限。优化设计后施密特矫正板与最近球面最大偏差为0.005 mm,采用特制的补偿器结合干涉仪可完成面形高精度检测。该施密特系统的设计为大视场、宽波段天文望远镜的开发提供了参考。
光学设计 施密特系统 大视场 望远镜 非球面 光学检测 optical design Schmidt system large field of view telescope aspherics optical detection 
应用光学
2020, 41(2): 265
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
本文提出了一种改良的检测方法用于实现对超大口径凸非球面反射镜进行高精度的面形检测。该方法利用计算机再现全息和照明透镜混合补偿,实现对超大口径凸非球面的高精度检测。首先,对该方法的基本原理进行了分析和研究; 然后,以一块口径为800 mm 的超大口径凸非球面为例,进行了子孔径规划和检测光路中相关光学元件的设计; 最后,以中心子孔径为例,系统分析了该检测装置的敏感度。仿真实验结果表明: 计算全息补偿器的设计残差均方根值小于0001 3 nm,该检测系统的综合检测精度可以优于6 nm RMS。结果表明该检测系统满足超大口径凸非球面反射镜高精度面形检测的要求。
面形检测 非球面 像差补偿 衍射光学元件 surface testing aspherics aberration compensation diffractive optics 
中国光学
2019, 12(5): 1147
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
We implemented a stitching swing arm profilometer (SSAP) test for the inner and outer regions of a large aspheric surface with a short arm. The SSAP was more capable of improving sampling density of surface and was less sensitive to system error, like vibration noise and air-table noise. Firstly, a calculation model was built to evaluate the sampling density of the SSAP test. Then, sensitivity to system noise was tested when different lengths of arm were used. At the end, an experiment on a 3 m diameter aspheric mirror was implemented, where test efficiency was promoted, and high sampling density was achieved.
220.1250 Aspherics 220.4840 Testing 120.3940 Metrology 120.4640 Optical instruments 
Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 112201
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
运用ZEMAX光学设计软件基于Liou-Brennan眼模型, 材料选用疏水性丙烯酸酯, 设计了前表面为衍射面, 后表面为非球面的多焦点人工晶体, 该设计利用0级、+1级衍射级次, 当物在不同位置时, 使不同衍射级次发挥作用.对于所设计的人工晶体, 采用的附加光焦度为1.66 D, 即两个焦点处的光焦度分别对应20 D、21.66 D, 小附加光焦度的确立旨在着重优化人工晶状体在中距处的光学质量.首先基于衍射光学理论计算衍射面的衍射效率, 利用ZEMAX光学设计软件得到衍射面及非球面的光学参数, 继而利用MATLAB模拟仿真软件模拟衍射面位相结构及实际表面轮廓, 最后利用单点金刚石超精密车床对所设计的人工晶体进行加工, 根据实测光学调制传递函数分析所设计的人工晶体的光学质量并利用实测离焦量曲线验证附加光焦度的正确性.该设计满足光学调制传递函数在空间频率50 lp/mm处大于0.3, 可为白内障患者在不同距离视物提供较好的视觉清晰度.新型人工晶体应用于物距为75.3 cm的工作距离, 为小附加光焦度人工晶体应用领域提供理论及实验基础.
光学设计 几何光学 衍射 非球面 人工晶状体 Optical design Geometric optics Diffraction Aspherics Intraocular lenses 
光子学报
2018, 47(9): 0922001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Beijing NED+ Ltd., Beijing 100081, China
Myopia has become a noteworthy issue due to the increasing use of our eyes. We propose a continuous power variation vision-training device based on Alvarez lenses with the power ranging from 10 D to +2 D. First, we introduce the principle of Alvarez lenses and the evaluation method of dioptric power and astigmatism. Then, we optimize the optical system described by Zernike polynomials. Finally, we analyze the distributions of dioptric power and astigmatism with the overall surface analysis and fields of view (FOVs) analysis. The results show that the optical performance of an optimized system can meet the requirement within a 40° FOV.
220.3620 Lens system design 220.1250 Aspherics 330.7333 Visual optics, refractive anomolies 
Chinese Optics Letters
2018, 16(7): 072201
熊玲 1,2罗霄 1戚二辉 1张峰 1[ ... ]张学军 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京100049
为了确定摆臂式轮廓检测大口径离轴非球面采用不同扫描线数时系统检测误差的敏感性, 文中提出采用蒙特卡洛方法, 建立了仿真分析的模型。对母线条数分别为8~120条的模式进行模拟检测, 对系统噪声引入的面形误差进行Zernike多项式项拟合, 统计分析得母线条数为8~39条时, 系统噪声引入的低阶项检测误差随母线条数的增加而迅速降低; 母线条数为40~70条时, 引入低阶项检测误差降低缓慢; 71~120条时, 引入的低阶项检测误差几乎保持不变。结合实例, 对一口径1 500 mm的离轴非球面反射镜进行实验, 分别采用36条、72条和96条母线进行面形检测。36条母线检测误差相对较大, 检测结果为7.73 μm PV和0.68 μm RMS;72条母线和96条母线检测结果十分接近, 分别为5.755 μm PV, 0.568 μm RMS和 5.612 μm PV, 0.569 μm RMS。验证了仿真分析结果的准确性, 为摆臂式轮廓检测大口径离轴非球面中母线条数的优化选择提供了理论指导。
大口径 离轴非球面 摆臂式轮廓检测 仿真分析 large aperture off-axis aspherics SAP test simulation analysis 
红外与激光工程
2018, 47(2): 0217003
作者单位
摘要
1 厦门理工学院 机械与汽车工程学院, 福建 厦门 361005
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
基于光栅平行磨削的加工方式,分析磨削参数对轴对称非球面表面粗糙度的影响,揭示轴对称非球面表面粗糙度的分布规律。研究砂轮与工件加工过程的干涉现象,阐述其对轴对称非球面表面波纹度的作用机理并提出影响其分布和大小的主要因素。结合磨削实验表明,垂直磨削方向的表面粗糙度明显比平行磨削方向上的大且数值呈现中部小、边缘大的分布特点。砂轮振动和插补步距分别是平行磨削和垂直磨削方向上表面波纹度产生的主要因素。
轴对称非球面 光栅平行磨削 表面粗糙度 波纹度 axisymmetric aspherics grate parallel grinding surface roughness waviness error 
强激光与粒子束
2015, 27(9): 092013
李明 1,2,*罗霄 1薛栋林 1赵晶丽 1[ ... ]张学军 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
对大口径离轴非球面进行零位补偿检测时, 投影畸变过于严重的区域会由于干涉条纹密度过大而无法检测, 从而使加工难以进行。针对此问题, 本文采用相对畸变参数定量描述投影畸变, 设计了自由度更高、补偿能力更强的计算全息图(CGH)检测方法。该方法在CGH设计阶段考虑投影畸变分布, 选择合适的光路结构使得所有区域的投影畸变均较小。根据此方法, 对直径为1.45 m的离轴非球面设计了比零位补偿器畸变小的CGH。 检测实验显示: 使用设计的CGH可检测非球面的全口径面形误差, 验证了在CGH设计阶段考虑投影畸变的正确性与实用性, 表明该方法可解决加工过程中零位补偿器由于投影畸变导致部分区域不能检测的问题。以CGH的检测结果为指导, 目前该1.45 m直径的离轴非球面加工精度已达0.374λ PV, 0.023λ RMS。
投影畸变 大口径离轴非球面 计算全息图 光学检测 mapping distortion large off-axis aspherics computer-generated hologram optical testing 
光学 精密工程
2015, 23(5): 1246

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