介绍了四象限探测器用于激光制导的工作原理,根据激光制导的技术要求和四象限探测器的工作特性,分析了基于四象限探测器进行空间定位的导引头中光学接收系统的原理及特点。依据系统指标,采用序列性光线追迹和非序列性光线追迹相结合的方法,设计了一种±4°线性接收视场内光斑均匀性大于75％,±1.5°接收视场内光斑均匀性大于90％的接收光学镜头,同时镜头在±4°线性接收视场内光斑直径偏差小于±0.05mm。镜头设计结果既满足设计要求又结构紧凑,对此类镜头的光学设计方法进行了探索总结

为解决LED扩展光源照明系统设计时, 优化时间较长且多软件数据传输繁琐等问题, 提出了一种仅用Matlab软件进行快速优化设计的方法。该方法将成像设计中的序列光线追迹原理应用于照明设计中, 并利用菲涅尔公式与照度补偿理论, 提高了照度拟合速度。同时, 通过该方法可将光线追迹与反馈优化紧密相连, 实现对照明系统的一站式优化设计。以一紧凑型(h/d=2.5:1)匀光透镜设计为例进行试验, 结果表明: 给定光源和目标面的参数后, 获得匀光透镜数值解的优化时间仅为8 min, 优化时间缩短近一个数量级; 经SolidWorks成型和TracePro仿真测试, 目标面上的均匀度和光效分别达到86.75%和88.42%, 照明效果提高明显。

在光机热集成分析过程中,引入非序列光线追迹,分析复杂光源条件下光学系统内光致热效应,利用有限元分析方法求解光学元件温度场分布及表面面型变化,构建基于Zernike多项式的基底函数对梯度折射率场进行精确拟合,进而分析得到系统的光学性能。拟合过程中通过使用对Zernike多项式赋权值的方法避免了结果的非对称性。最后以大功率激光准直扩束镜为例,进行了系统的光机热集成分析,并给出分析结果,说明了该分析方法的有效性与通用性。

提出一种能实现准直光束照明的自由曲面透镜设计算法, 并基于此算法设计一种以单颗LED为光源的准直透镜。通过建立透镜后表面轮廓曲线上的点所满足的方程, 利用迭代方法并结合Matlab编程求出自由曲面轮廓曲线的离散数据点, 将数据点导入SolidWorks中进行曲线拟合并建模, 进而得到透镜的实体模型。在TracePro中对该透镜进行非序列光线追迹, 模拟结果表明: 该光学系统能够实现均匀照明, 并对最终光线可实现准直出射。