作者单位
摘要
1 湘潭大学物理与光电工程学院,湖南 湘潭 411105
2 电子科技大学航空航天学院,四川 成都 610054
3 西南科技大学制造科学与工程学院,四川 绵阳 621010
4 中国科学院光电技术研究所光电工程总装中心,四川 成都 610209
超振荡 望远系统 球差 瑞利判据 super-oscillatory telescopic system spherical aberration Rayleigh criterion 
光电工程
2023, 50(8): 230060
Author Affiliations
Abstract
1 Advanced Photonics Center, School of Electronic Science & Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China
2 Department of Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
In this Letter, we present a low-cost, high-resolution spectrometer design for ultra-high resolution optical coherence tomography (UHR-OCT), in which multiple standard achromatic lenses are combined to replace the expensive F-theta lens to achieve a comparable performance. For UHR-OCT, the spectrometer plays an important role in high-quality 3D image reconstruction. Typically, an F-theta lens is used in spectrometers as the Fourier lens to focus the dispersed light on the sensor array, and this F-theta lens is one of the most expensive components in spectrometers. The advantage of F-theta lens over the most widely used achromatic lens is that the aberrations (mainly spherical aberration, SA) are corrected, so the foci of the dispersed optical beams (at different wavelengths) with different incident angles could be placed on the sensor array simultaneously. For the achromatic lens, the foci of the center part of the spectrum are farther than those on the side in the longitudinal direction, causing degradations of the spectral resolution. Furthermore, in comparison with the achromatic lens with the same focal length, those with smaller diameters have stronger SA, but small lenses are what we need for making spectrometers compact and stable. In this work, we propose a simple method of using multiple long-focal-length achromatic lenses together to replace the F-theta lens, which is >8-fold cheaper based on the price of optical components from Thorlabs, US. Both simulations and in vivo experiments were implemented to demonstrate the performance of the proposed method.
low-cost spectrometer optical coherence tomography spherical aberration suppression ultrahigh-resolution non-invasive imaging 
Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101101
王爱华 1,2李锦辉 3盛泉 1,2,*耿婧旎 1,2[ ... ]姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 东南大学成贤学院,江苏 南京 210088
利用不同阶拉盖尔-高斯(LG)模式激光具有不同光束尺寸的特性,在激光谐振腔内使用短焦距透镜引入球差,使各阶LG模式激光的空间光路发生分离,从而实现对高阶横模的选择并产生高阶LG模式涡旋激光输出。通过对高阶LG模式激光的聚焦特性和透镜球差进行分析计算,给出了高阶LG0,±m模式涡旋激光的角向指数(m)随谐振腔参数变化的理论模型。搭建端面泵浦的1064 nm Nd∶YVO4激光器开展了实验研究,在2.06 W泵浦功率下获得了角向指数可便捷调控且m最高可达到280的超高阶LG0,±m涡旋激光输出。实验产生的超高阶涡旋激光具有良好的功率和模式稳定性,模式变化规律与理论计算结果相符。通过增加泵浦功率或优化泵浦交叠以提高激光增益,理论上可以产生任意高阶的涡旋激光输出。研究结果为超高阶LG模式涡旋激光的产生提供了参考。
激光光学 拉盖尔-高斯模式 涡旋激光 模式选择 高阶横模 球差 
中国激光
2023, 50(11): 1101021
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院, 北京 100081
在A章基础上,进一步研究两电极静电聚焦同心球系统的轴上点电子光学横向像差。研究表明,对于成像电子光学系统,由光阴极发射的电子所形成的图像弥散,其轴上点的图像弥散由近轴横向色差与几何横向球差两部分组成,这证明了在静电聚焦同心球系统中,阴极透镜的二级近轴横向色差即Recknagel-Apцимович公式普遍成立。研究了宽电子束与细电子束之间轴上点横向像差之差异,最后讨论了两电极同心球系统向近贴聚焦系统过渡的特例。
成像系统 电子光学成像系统 静电聚焦阴极透镜 静电聚焦同心球系统 近轴横向色差 几何横向球差 
光学学报
2022, 42(8): 0811002
盛泉 1,2王爱华 1,2王盟 1,2刘俊杰 1,2,3[ ... ]姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津
2 光电信息技术教育部重点实验室天津大学, 天津
3 天津津航技术物理研究所, 天津
基于腔内球差选模方法在端面泵浦的 Nd:YVO4激光器中实现了能够对角向指数 m进行便捷选择的高阶 LG模式激光输出, 从 LG模式光斑半径和能量分布的角度对实验现象进行解释, 分析发现不同模式间球差引起的实际焦点偏离是实现单一 LG模式运转的关键, 而单一模式自身球差产生的损耗决定了该模式是否能够起振。根据理论分析, 分别通过使用长焦距透镜减小球差以降低高阶模式的损耗和增加泵浦功率以提高增益, 实现了角向指数 m最高达到 ±95的超高阶 LG模式输出; 通过使用短焦距透镜增大球差来加强对光斑较小的低阶模式的区分度, 实现了径向指数 p>0的 LG模式输出。
拉盖尔高斯模式 固体激光器 模式选择 球差 Laguerre-Gaussian mode solid-state laser mode selection spherical aberration 
光电技术应用
2021, 36(5): 73
作者单位
摘要
北京工业大学材料与制造学部, 超短脉冲激光及应用研究所, 北京 100124
设计了一种高光束质量、高重复频率的光纤-固体混合皮秒Innoslab放大器,种子源由全光纤激光器以及端面泵浦双通放大器组成,输出平均功率4.5 W的种子光注入到Innoslab放大器中进行放大,在泵浦功率117 W时获得了平均功率28.4 W、脉冲宽度10.6 ps、重复频率18 MHz的皮秒激光放大输出,光-光转换效率达到20.4%。在Innoslab放大器中,基于热透镜效应补偿设计了Innoslab放大器谐振腔,通过增加种子光与增益介质的重叠面积提高放大器的提取效率。为减小板条晶体厚度方向上的热透镜效应及其影响,一方面采用双面焊接方法将晶体与热沉连接,避免了焊接层中出现空气孔并且提高了铟层的平整度,使晶体表面得到均匀散热;另一方面,利用球差自补偿方法抑制了板条晶体厚度方向上的热畸变,克服了热透镜效应造成的光束质量退化,最终得到光束质量因子 Mx2=1.33, My2=1.24。
激光器 Innoslab放大器 光纤-固体混合 光束质量 球差自补偿 双面焊接 
中国激光
2021, 48(17): 1701004
作者单位
摘要
上海大学 精密机械工程系,上海 200444
提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线,获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线;然后用傅立叶级数拟合该关系曲线;并求出该级数的逆函数,结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图像。用该方法数值模拟两个鱼眼镜头系统的图像畸变校正;并用其中一个鱼眼镜头(尼康16 mm/F2.8)拍摄的两张图像进行了畸变校正实验。结果表明,当设置投影平面和物平面重合时,恢复的图像相对于物体的残余径向高度误差非常小(小于0.25%)。实验证明了该方法是可行的。
鱼眼镜头 畸变矫正 光线追迹 光瞳球差 fisheye lens distortion correction ray tracing pupil spherical aberration 
红外与激光工程
2019, 48(9): 0926002
曹志良 1,2,*梁言生 1严绍辉 1周源 1,2[ ... ]姚保利 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了研究激光偏振态对光阱刚度的影响, 本文比较了四种不同偏振态光场(方位角偏振光、径向偏振光、线偏振光、圆偏振光)捕获不同尺寸SiO2微粒的三维光阱刚度.研究结果表明:当SiO2微粒的尺寸和激光波长相近时, 圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度大于径向偏振光和方位角偏振光的三维光阱刚度; 而随着SiO2微粒尺寸的增加, 方位角偏振光和径向偏振光的三维光阱刚度大于圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度.此外, 实验也表明:使用浸油物镜捕获微粒时, 物镜匹配油的折射率和水的折射率不一致引起的球差, 会降低系统对物镜数值孔径的利用.通过这些研究工作, 可以为不同偏振态光场的测力研究提供一定的指导和参考.
光阱刚度 偏振态 折射率 球差 数值孔径 Optical trap stiffness Polarization state Refractive index Spherical aberration Numerical aperture 
光子学报
2019, 48(7): 0726002
作者单位
摘要
1 南开大学 光电信息技术科学教育部重点实验室, 南开大学现代光学所, 天津300071
2 天津市眼科医院, 天津市眼科学与视觉科学重点实验室, 天津 300020
利用临床采集的人眼波前像差、角膜地形图和眼轴数据, 在光学软件Zemax中构建了60只个性化眼模型, 得出在瞳孔直径为6 mm和3 mm时的入射波前像差和出射波前像差.在6 mm瞳孔下, 入射波前像差大小为3.753 μm, 出射波前像差大小为3.074 μm, 差异有统计学意义(显著性值<0.05).其中, 入射波前像差和出射波前像差的离焦项差异大小为1.131 μm, 约占总差异的82%.入射波前像差和出射波前像差的球差项差异大小为0.185 μm, 约占总体差异的13%.6 mm瞳孔下, 除去高阶像差项, 出射波前像差和入射波前像差的离焦项、像散项、彗差项和球差项均具有统计学差异性.而在3 mm瞳孔下, 入射波前像差为0.804 μm, 出射波前像差为0.732 μm, 两者具有统计学差异性(显著性值<0.05).入射波前像差和出射波前像差的离焦项差异大小为0.133 μm, 约占总体差异的80%.除去像散项, 出射波前像差和入射波前像差的离焦项、彗差项、球差项和高阶像差项均具有统计学差异性.研究表明, 无论在大瞳孔还是在小瞳孔下, 人眼的入射波前像差和出射波前像差均具有统计学差异性.
人眼波前像差 个性化眼模型 Hartmann-Shack像差仪 离焦 像散 彗差 球差 高阶像差 Wavefront aberration of the eye Personalized eye model Zemax Zemax Hartmann-Shack aberrometer Defocus Astigmatism Coma Spherical aberration Higher-order aberrations 
光子学报
2018, 47(5): 0511002
作者单位
摘要
长春理工大学理学院吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
基于热透镜效应和球差效应同时存在的客观事实,建立了光束质量因子M2与热透镜焦距和球差的内在理论关系,准确地分析了热透镜焦距和球差共同作用下的光束质量变化。实验利用哈特曼-夏克波前传感器对LD端面抽运Nd∶YVO4晶体的相关波前信息进行重构,进而对比光束质量因子M2的实验数据与理论分析结果,证明光束质量在热透镜焦距和球差共同影响下逐渐减弱,验证了此模型的可行性,为固体激光器的优化设计和实验研究提供了参考。
激光光学 热效应 光束质量 热透镜焦距 球差 
激光与光电子学进展
2018, 55(8): 081402

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