1 中国科学院 西安光学精密机械研究所， 陕西西安709
2 中国空气动力研究与发展中心超高速所， 四川绵阳61000
为满足在瞬态条件、不同物距下获得稳定高质量序列图像的成像需求，设计了四通道序列前光高速成像系统。系统采用像空间平行分光，以成像原理为出发点，对系统的设计关键进行分析。以理论计算参数为设计依据进行分镜组（物镜组、场镜及准直镜租、汇聚镜组）设计并分别进行像差独立校正，加入场镜减小系统体积和重量，提升光能利用率，通过视场和光瞳的准确衔接提高光束的传输效果，在此基础上对分镜组进行整合优化，加入分光器件形成最终的四通道序列前光成像系统。设计物距可调光路，使用中通过调节物镜组手轮保证系统在0.5 m~∞物距下的成像质量，同时保持一次像面位置不变，增强系统性能稳定性的同时降低了装调难度。系统可根据实际需要对接收端进行更换，且在分光区域加入分光器件后可拓展至八通道系统。利用装调后的序列前光成像系统进行实验室检测和现场试验，其主要光学性能良好，各通道实测分辨率可达到72 lp/mm，成像一致性大于98%。现场试验结果表明，该光学系统可满足瞬态条件下序列图像的拍摄要求。
序列前光成像 多通道 光学设计 镜组衔接 一致性 sequential front light imaging multi-channel optical design lens group connection consistency
红外探测器集成光学技术是将部分成像光学系统集成在杜瓦结构内部, 以保证 F数较小、探测目标信号能量大的同时, 消除光学系统体积庞大和复杂带来的不便因素。本文研究的红外探测器集成光学低温评价技术是在不反复拆除杜瓦的前提下, 直接评估集成光学系统低温 MTF, 缩短测试周期。进行集成光学透镜组精密装配, 在此基础上开发独立的集成光学系统低温 MTF评价装置, 并搭建 MTF测试光路, 获得集成光学透镜组温度分布梯度, 为集成光学透镜组的装配精度和光学性能提供可靠数据。
集成光学 光学透镜组 低温 MTF测试 integrated optical technology optical lens group low-temperature MTF evaluation
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了探究涡旋空心光束在端面抽运Nd∶YVO4微片激光器中的生成条件及其变化因素, 构建了一种基于轴棱锥-透镜组生成环形抽运光的新方法。采用ZEMAX对抽运光进行了仿真分析, 并基于热效应分析进行了模式匹配计算, 通过实验成功得到了环形抽运光和环形空心激光输出, 并通过实验验证了输出光为1阶涡旋光。结果表明, 该方法能够生成光束大小可控的808nm抽运光, 其光斑半径可随轴棱锥锥顶与透镜焦平面的相对位置快速变化; 并且该抽运光能够使谐振腔长度为300μm的微片激光器输出稳定的1064nm 1阶拉盖尔-高斯涡旋空心光束。此研究结果对于微片激光器输出涡旋空心光束的实际方法的建立具有重要的指导意义。
激光器 涡旋空心光束 微片激光器 轴棱锥-透镜组 环形抽运光 lasers vortex hollow beam microchip laser axicon-lens group ring pump light
1 上海师范大学物理系, 上海 200234
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室, 上海 200083
针对像元尺寸为50 μm×50 μm的长波红外32×32元制冷型凝视焦平面阵列探测器的需要,设计了一种工作波长位于15~35 μm的透射式长波红外显微成像光学系统。该系统采用一次性成像方式,且主要由系列透镜构成,其中冷光阑置于光路的出瞳位置。通过对称双胶合透镜组合来校正像差,在-20~40 ℃温度范围采用光学被动补偿技术实现消热像差。仿真结果表明,当所设计的光学系统的中心波长、焦距、数值孔径、有效放大倍率和空间分辨率分别为27 μm,14 mm,0.25,10和0.1 mm时,在10 lp·mm -1特征频率处调制传递函数(MTF)值达到0.369,系统包围圆能量集中度超过80%,能够得到清晰可辨的物像,满足对冷光学系统短结构、高分辨率的应用需求。
光学设计 长波红外制冷型探测器 双胶合透镜组 显微成像光学系统 仿真模拟
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
提出一种轴棱锥-透镜-轴棱锥的相位透镜组结构,对该结构进行理论分析和模拟仿真计算,并采用快速三维打印技术制备的轴棱锥进行实验验证,获得无衍射长度接近1000 mm的太赫兹贝塞尔波束。该波束的无衍射区域不再紧贴轴棱锥,而是具有约100 mm的投送距离。该研究结果可促进太赫兹贝塞尔波束在大景深成像方面的应用。
太赫兹技术 贝塞尔波束 透镜组 多轴棱锥 时域有限差分法
采用双电机联动控制变倍组与补偿组的变焦方案替代传统的曲线套筒, 实现了采用全透射式结构型式, 相对口径为1/4, 焦距变化范围为342.76 mm~13.15 mm连续变焦光学镜头的机械补偿式变焦。将变倍组设计成步进模式, 作匀速运动, 补偿组设计成位置跟踪模式, 按凸轮曲线作变速运动, 采用双电机全数字伺服控制凸轮(CAM)算法, 将光学设计计算的变倍镜和补偿镜位置对应关系转变为对应的脉冲数输入到CAM表中, 从而确定2个不同运动速度轴之间的位置对应关系。试验结果表明: 双电机控制的变倍组和补偿组位置分辨率达到0.18 μm, 光轴一致性水平方向达到1.9′, 垂直方向达到1.3′。
红外连续变焦 双电机控制 变倍组 补偿组 步进模式 位置跟踪模式 infrared zoom lens double-motor control zooming lens group compensating lens group stepping mode position tracking model
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
分析了常规透射镜组检测方法的缺点，在添加简单的辅助元件情况下，提出了一种新的检测透射镜组装调完成后整体组件的方法，从而解决了大口径光学系统应用中透射镜组的光学质量检测问题.分别以两个实际光学系统为例，给出了透射镜组的设计和准确度要求.随后利用该方法对实际系统中装调完成后的透射镜组进行检测，并将分析结果和实际检测结果进行比较，得出该方法的检测准确度优于0.01λ,证明了该检测方法的可靠性和正确性.最后用检测结果指导装调，使得透射镜组的最终装调完成后的质量满足了要求.
透射镜组 光学检测 非球面 泽尼克多项式 Lens group Optic test Aspheric Zernike polynomial
通过合理设计谐振腔参数, 并采用内置扩束透镜组, 获得了一种小体积高效率、液冷和电光调Q激光器。激光器电光转换效率为1.4%, 输出单脉冲能量大于100 mJ。激光器腔长250 mm, 输出脉冲宽度为10～15 ns, 激光器5 Hz工作时激光远场束散角为1.6 mrad, 20 Hz为1.8 mrad,光斑直径为5 mm, 能量稳定度小于5%。
激光器 电光调Q 扩束透镜组 远场发散角
通过移动变倍组和补偿组,在保证所要求的变焦倍率的同时,考虑高级像差对最佳像面的影响,调整各组之间的间隔,使之尽量符合各焦距最佳像面的位移变化,最终达到在各种焦距位置时对高斯像面的严格一致.
最佳像面 变倍组 补偿组 像差 optimum image plane multifocal lens group compensating lens group aberration
