光子学报
2023, 52(12): 1212003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光材料重点实验室，上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心，北京 100049
随着激光脉冲宽度极限的不断突破以及峰值功率的不断提高，脉宽压缩光栅的尺寸需要进一步增大。但反射式曝光系统所需大口径长焦距离轴镜的高精度加工检测成为制约大口径光栅制作的难题。采用计算全息补偿检测不需要复杂的设计和装调，但同样会引入非回转对称和复杂的二维投影畸变。传统的畸变校正方法由于精度受限或计算复杂不利于工程应用。提出基于数值计算的畸变校正方法，该方法具有简单通用易于编程的优点。利用800 mm口径折反镜在直径为18 m光学平台上搭建了面形检测光路，通过系统误差标定去除以及畸变校正的方法实现了高精度面形测量，经磁流变迭代加工后，面形精度RMS可收敛至0.013λ（λ=632.8 nm），这为后续大口径反射式曝光系统的建立奠定了基础。
离轴抛物面镜 计算全息图 误差标定 投影畸变校正 中国激光
2023, 50(23): 2304002
1 北京工业大学 信息学部，北京0024
2 航空工业北京航空精密机械研究所， 北京100076
为了实现对离轴抛物面等非回转对称、不规则复杂曲面零件的金刚石超精密车削成型。本文提出了一种基于PMAC时基控制的离轴抛物面加工方法。论文首先依据平移旋转方程对工件的坐标进行转换，然后根据时基控制原理计算控制参数，最后通过分析刀具的运动过程进行了工艺试验。实验结果表明，在主轴转速96 r·min-1时，切削深度0.005 mm，刀具进给率1 mm·min-1等切削参数进行加工时，成功地获得面形精度2 µm，粗糙度Ra为0.02的离轴抛物面。该方法不仅适用于离轴抛物面的加工，还适用于其它回转对称、不规则的自由曲面的超精密加工。
离轴抛物面 快速伺服刀架 PMAC 时基控制 off-axis paraboloid fast servo tool PMAC time based control
1 合肥工业大学光电技术研究院, 安徽 合肥 230009
2 特种显示与成像技术安徽省技术创新中心, 安徽 合肥 230009
大相对口径离轴凸抛物面镜的加工检测是光学加工检测的重要挑战之一。结合一块口径 为φ100 mm、离轴量为87.5 mm、曲率半径为500 mm的大相对口径离轴凸抛物镜,计算出母镜加工修磨量,并提出 一种工艺球面补偿检测和离轴Hindle球检测相结合的检测方法,有效地避免了单独使用一种检测方法的缺陷,节约了 加工成本并进一步提高了检测精度。最终加工完成的大相对口径离轴凸抛物面镜精度均方根(RMS)优于λ/40(λ=632.8 nm), 表明该方法具有可行性,可广泛用于实际生产加工中。
几何光学 离轴凸抛物面 工艺球面补偿检测 离轴Hindle球检测 高精度检测 geometric optics off-axis convex paraboloid process spherical compensation detection off-axis Hindle ball detection high-precision inspection
1 福建工程学院 数理学院, 福建 福州 350118
2 中国科学院海西研究院, 福建 福州 350002
提出了充分利用灯具空间, 具有单体双向多功能的光学设计新理念。结合LED与CPC, 根据光学扩展量守恒, 借助光路可逆原理与边缘光线原理, 构造矩形复合抛物面。根据我国最新的《读写作业台灯性能要求》GB/T 9473-2017, 以出光口半宽、台灯辐照高度、截短后杯体长度比为3个因素, 设计正交实验, 确定台灯矩形复合抛物面最适合参数为: 出光口半宽50 mm、最大进光半角47.73°、截取杯体长度36 mm。在照明方面, 该矩形复合抛物面能够满足关于A、AA级的照度和照度均匀度要求; 在弱光聚集方面, 其太阳能芯片位置的照度是不经聚光情况的1.25倍; 在聚光模式下, 太阳能芯片的光伏转化效率是非聚光模式下的1.66倍。这是对当前市面上非聚光模式收集太阳能方式的补充。
矩形复合抛物面 二次配光 照明节能 弱光收集 结构多重利用 正交实验 rectangular compound paraboloid secondary light distribution lighting energy saving weak light gathering multiple use of space orthogonal experiment
1 福建工程学院 数理学院, 福建 福州 350118
2 中国科学院海西研究院, 福建 福州 350002
为进一步利用太阳能, 提出了“双向”利用光线的LED车灯设计新理念。运用光路可逆原理与边缘光线原理, 构造矩形复合抛物面, 对LED车灯进行“双向”二次配光设计。计算了远光灯矩形复合抛物面反光杯所需的最大出光半角、理论长度, 借助tracepro软件, 模拟研究了该矩形复合抛物面结构的最高光通量、平均光通量、光通量利用率随长度的变化关系, 进一步截取较理论长度综合光学性能更好的反光器应用长度L=130 mm, 并在此长度下, 模拟了该LED远光灯照度分布情况与弱光收集情况。该类型车灯的LED照明与弱光收集互为补充, 双向提高了LED车灯空间重复利用率。在照明方面, 该灯能够满足现行标准GB25991-2010的要求, 相同照度下, 照明范围更大; 相同照明范围内, 照度更高; 在弱光收集方面, 是对当前太阳能汽车非聚光模式收集太阳能的补充。
双向二次配光 矩形复合抛物面 照明节能 弱光收集 空间重复利用 bidirectional secondary light distribution rectangular compound paraboloid lighting energy saving weak light gathering space reuse
为了提高真空低温环境下卫星大型抛物面型天线变形测量的精度, 对摄影测量技术中影响测量精度的主要因素之一测量网形进行了研究。通过理论分析发现, 环拍网形比航带网形更有利于提高抛物面型天线变形测量的精度。为了验证该结论, 设计了不同网形的对比试验, 搭建了针对实现网形拍摄的移动机构, 并以形面偏差的稳定性和长度平均偏差大小作为判断标准, 对直径5 m的抛物面天线模型进行了测量, 测量结果与理论分析一致。
真空低温环境 摄影测量 网形 抛物面天线 vacuum cryogenic environment photogrammetry net shape paraboloid antenna
1 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
3 中国空间技术研究院通信卫星事业部, 北京 100094
激光通信组网天线系统能量发射效率与接收效率的高低决定了其通信能力的强弱。针对这一问题, 提出了一种新型组网天线系统基本模型, 分析其能量发射效率与接收效率的算法并进行数学建模, 推导出了其能量发射效率与接收效率的计算公式, 深入讨论了能量发射效率和能量接收效率与旋转抛物面上下开口直径、焦距以及会聚透镜单元口径、焦距等光学结构参数的准确函数关系, 相关结论可应用于激光通信组网天线光学结构的设计与优化。最后以三颗低地球轨道(LEO)卫星在距离1000 km范围内、以高于2.5 Gb/s的速率进行组网通信为背景, 通过分析和计算得出满足通信条件的激光器最小发射功率、组网天线系统的发射效率随跟踪通信角度的变化曲线以及接收效率。
光通信 组网 天线系统 旋转抛物面 能量效率 光学学报
2016, 36(12): 1206002
1 常州工学院计算机信息工程学院, 江苏 常州 213002
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
针对太赫兹波探测与通信的具体应用，基于微波、毫米波定向天线的设计与应用基础，对四种0.36 THz的太赫兹波定向天线(即馈源喇叭天线、双抛物面卡塞格伦天线、天线透镜以及偏馈式单反射面天线)进行了有效的设计、分析、仿真与制作。对上述几种太赫兹波定向天线的设计及分析，为基于微波倍频技术的太赫兹波技术在定向探测和通信中的应用，提供了天线技术方面的理论和实践依据。
探测器 太赫兹波 定向天线 喇叭天线 抛物面天线 透镜天线 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 100401
