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一种用于光束整形的衍射光学元件设计算法 被引量:30
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作者 林勇 胡家升 吴克难 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1682-1686,共5页
在光束整形衍射光学元件的设计中,为同时减小输出光束的均方根误差和顶部不均匀度值,提出了模糊控制迭代算法(IAFC)。在盖师贝格-撒克斯通(Gerchberg-Saxton,G-S)算法的基础上,提出了平滑修正法,可有效改善输出光束的顶部均匀度,但却增... 在光束整形衍射光学元件的设计中,为同时减小输出光束的均方根误差和顶部不均匀度值,提出了模糊控制迭代算法(IAFC)。在盖师贝格-撒克斯通(Gerchberg-Saxton,G-S)算法的基础上,提出了平滑修正法,可有效改善输出光束的顶部均匀度,但却增大了均方根误差值。模糊控制迭代算法依据模糊控制理论,通过有效结合盖师贝格-撒克斯通算法和平滑修正法来同时降低均方根误差和顶部不均匀度值。计算机设计的结果表明,利用模糊控制迭代算法可以得到非常理想的输出光束,其均方根误差和顶部不均匀度值分别为0.75%和0.46%,能量转换效率可达94.91%。为光束整形衍射光学元件的设计提供了一种有效的新算法。 展开更多
关键词 光学设计 衍射光学元件 光束整形 模糊控制迭代算法 盖师贝格一撒克斯通算法
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折衍混合单透镜的色球差校正研究 被引量:20
2
作者 赵丽萍 邬敏贤 +1 位作者 金国藩 严瑛白 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期621-626,共6页
分析研究了小视场折衍混合单透镜的设计中,当衍射面同时用于消色差和球差时光焦度分配的最优方案,得到了改进的光焦度分配公式。通过设计实例表明,由该改进公式可得到较好的初始结构,能够有效地克服衍射光学透镜校球差时产生的较大... 分析研究了小视场折衍混合单透镜的设计中,当衍射面同时用于消色差和球差时光焦度分配的最优方案,得到了改进的光焦度分配公式。通过设计实例表明,由该改进公式可得到较好的初始结构,能够有效地克服衍射光学透镜校球差时产生的较大的色球差,验证了此改进公式的正确性和有效性。此改进公式对折衍混合系统的设计具有指导意义。 展开更多
关键词 折衍混合单透镜 衍射光学透镜 色球差
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衍射光学元件制作技术及未来展望 被引量:5
3
作者 任延同 付永启 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1997年第2期7-11,共5页
回顾了衍射光学元件(DOE)制作技术的发展过程,介绍了未来制作技术的发展以及元件演变的未来趋势。
关键词 衍射光学元件 二元 光学元件 制造工艺
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微圆弧金刚石刀具车削锗单晶衍射元件 被引量:11
4
作者 李军琪 张云龙 +4 位作者 苏军 汪志斌 郭小岗 宗文俊 张磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期3053-3058,共6页
锗单晶衍射光学元件具有特有的色散和温度特性,在红外光学领域,具有广阔的应用前景。衍射元件必须同时满足光学镜面及相位转变点的要求,采用微圆弧金刚石单点车削是解决这一途径的主要方法之一,但采用微圆弧刀具加工时,要求同时满足粗... 锗单晶衍射光学元件具有特有的色散和温度特性,在红外光学领域,具有广阔的应用前景。衍射元件必须同时满足光学镜面及相位转变点的要求,采用微圆弧金刚石单点车削是解决这一途径的主要方法之一,但采用微圆弧刀具加工时,要求同时满足粗糙度和相位突变点是加工衍射元件的难点,因此,研究微圆弧金刚石刀具车削锗单晶衍射元件具有重大意义。基于DEFORM 3D切削仿真软件,对金刚石刀具车削锗单晶材料进行了仿真分析,分析了切削参数、刀具参数对锗单晶材料粗糙度的影响,并依据仿真试验结果优选切削参数以及刀具参数进行试验,R0.1mm微圆弧刀具车削单晶材料粗糙度达到4 nm。 展开更多
关键词 单点金刚石车削 切削仿真 衍射光学元件 表面粗糙度
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用加权串行迭代算法设计衍射光学元件 被引量:7
5
作者 张静娟 张艳 +2 位作者 吕俊峰 梁文锡 司徒国海 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1207-1210,共4页
提出加权串行迭代 (WSI)算法用于解决衍射光学元件 (DOE)的设计问题。以高斯光束均匀化为例 ,模拟计算的结果表明 ,该算法在减少误差和顶部不均匀度以及提高衍射效率方面都优于 GS算法。
关键词 加权串行迭代算法 衍射光学元件 doe 光束整形 WSI
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激光束整形为正方框形光束的DOE的设计及实验 被引量:7
6
作者 董梅峰 宋新祥 李慎 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期169-171,182,共4页
以几何理论为基础来设计将激光束整形为正方框形光束的衍射光学元件(DOE),推导出了衍射光学元件表面上的相位表达式;以高斯光束整形为例,将其整形为所需要的光强分布;进行了计算机模拟,得到了比较好的结果;同时也进行了实验验证,实验结... 以几何理论为基础来设计将激光束整形为正方框形光束的衍射光学元件(DOE),推导出了衍射光学元件表面上的相位表达式;以高斯光束整形为例,将其整形为所需要的光强分布;进行了计算机模拟,得到了比较好的结果;同时也进行了实验验证,实验结果证明了设计方法、理论推导以及程序设计的正确性。 展开更多
关键词 衍射光学元件(doe) 几何理论 衍射效率 均方差
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Binary Laser Direct Writing System and Its Applications 被引量:7
7
作者 LI Feng you,LU Zhen wu,XIE Yong jun, ZHANG Dian wen (Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, China) 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第5期451-454,共4页
A new laser direct writing system is introduced and the potential application of the diffractive optical elements (DOE’s) fabricated by applying laser direct writing system are presented. The fabrication techniques b... A new laser direct writing system is introduced and the potential application of the diffractive optical elements (DOE’s) fabricated by applying laser direct writing system are presented. The fabrication techniques by applying the laser direct writing are developed. Experimental results have been obtained by applying laser direct writing machine with line width of 5μm and 10μm. 展开更多
关键词 laser DIRECT WRITING systems diffractive optical elements (doe) pho-tolithography
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大尺寸衍射光学元件的扫描离子束刻蚀 被引量:7
8
作者 邱克强 周小为 +5 位作者 刘颖 徐向东 刘正坤 盛斌 洪义麟 付绍军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1676-1683,共8页
总结了大尺寸衍射光学元件离子束刻蚀技术的研究进展。针对自行研制的KZ-400离子束刻蚀装置,提出了组合石墨束阑结构和多位置分步刻蚀策略来提高离子束刻蚀深度的均匀性,目前在450mm尺寸内的刻蚀深度均匀性最高可达±1%。建立了针... 总结了大尺寸衍射光学元件离子束刻蚀技术的研究进展。针对自行研制的KZ-400离子束刻蚀装置,提出了组合石墨束阑结构和多位置分步刻蚀策略来提高离子束刻蚀深度的均匀性,目前在450mm尺寸内的刻蚀深度均匀性最高可达±1%。建立了针对多层介质膜光栅的衍射强度一维空间分布在线检测系统以及用于透射衍射光学元件离子束刻蚀深度的等厚干涉在线检测系统,实现了对大尺寸衍射光学元件离子束刻蚀终点的定量、科学控制,提高了元件离子束刻蚀工艺的成功率。利用上述技术,成功研制出一系列尺寸的多层介质膜光栅、光束采样光栅、色分离光栅以及同步辐射光栅等多种衍射光学元件。 展开更多
关键词 衍射光学元件 离子束刻蚀 刻蚀深度 在线检测 多层介质膜光栅
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基于迭代傅里叶变换算法的光束整形元件位相编码的优化设计 被引量:4
9
作者 徐兵 陈林森 魏国军 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期73-75,共3页
基于迭代傅里叶变换算法 ,提供了对具有 2个台阶二元光束整形元件进行位相编码的优化设计方法 ,详细研究了初始位相选取以及引入强度自由度、位相自由度在迭代傅里叶变换算法中对再现像品质的影响 。
关键词 光束整形 迭代傅里叶变换算法 二元光学元件 衍射光学元件
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一种提高卫星光通信终端发射效率的新方法 被引量:5
10
作者 俞建杰 谭立英 +3 位作者 马晶 韩琦琦 杨玉强 李密 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期581-586,共6页
在采用同轴反射式光学天线的卫星光通信终端中,发射光束受天线次镜的遮挡,将损失部分能量。为消除次镜遮挡,提高光通信终端的发射效率,提出一种基于衍射光学元件的新方法。该方法利用衍射原理将光束整形为圆环光束,以规避次镜遮挡。按... 在采用同轴反射式光学天线的卫星光通信终端中,发射光束受天线次镜的遮挡,将损失部分能量。为消除次镜遮挡,提高光通信终端的发射效率,提出一种基于衍射光学元件的新方法。该方法利用衍射原理将光束整形为圆环光束,以规避次镜遮挡。按照遮挡比和切断比固定和变化这两类情况进行了仿真设计,前一类仿真结果表明:当遮挡比为15,切断比为1.5时,远场强度峰值提高了40%。后一类情况的仿真结果则表明:遮挡比越大,系统透过率和远场峰值强度越高,远场光束的主瓣宽度和强度峰值相对增量则分别变窄和变低;切断比越大,强度峰值的相对增量也越大。该方法提高了卫星光通信系统发射端的发射效率,同时也改善了接收端的光束质量。 展开更多
关键词 光通信 发射效率 衍射光学元件 光束整形
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单片式红外中波温度自适应光学系统设计 被引量:6
11
作者 白玉琢 马琳 +1 位作者 王远方舟 李茂忠 《红外技术》 CSCD 北大核心 2011年第11期646-650,共5页
推导了衍射光学元件的温度特性和色散方程,分析了折/衍混合光学系统消热差、消色差可能性。设计了单片式红外中波温度自适应光学系统,系统仅含有一片硒化锌透镜,焦距f=50 mm,F数4,配合中波制冷红外焦平面探测器,冷光阑效率达到100%,系... 推导了衍射光学元件的温度特性和色散方程,分析了折/衍混合光学系统消热差、消色差可能性。设计了单片式红外中波温度自适应光学系统,系统仅含有一片硒化锌透镜,焦距f=50 mm,F数4,配合中波制冷红外焦平面探测器,冷光阑效率达到100%,系统结构简单,重量轻,体积小。用光学设计软件ZEMAX进行像质评价,在-40℃~60℃范围内调制传递函数、弥散斑、色差焦点漂移完全符合温度自适应光学系统要求。 展开更多
关键词 衍射光学元件 单片式 消热差 消色差
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实现长焦深的衍射光学元件设计方法 被引量:4
12
作者 林勇 胡家升 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期152-156,共5页
提出了一种设计长焦深小焦斑衍射光学元件的方法.该方法采用ZEMAX光学设计程序,利用能量守恒原理求解目标函数,并综合考虑焦斑大小保持不变的要求,对目标函数进行了修正,通过修正后的函数来约束输出光束在焦深范围内的轴上位置,从而完... 提出了一种设计长焦深小焦斑衍射光学元件的方法.该方法采用ZEMAX光学设计程序,利用能量守恒原理求解目标函数,并综合考虑焦斑大小保持不变的要求,对目标函数进行了修正,通过修正后的函数来约束输出光束在焦深范围内的轴上位置,从而完成衍射光学元件的相位优化,并求得相应的工艺参数.该元件不但可以使激光束具有长焦深和小焦斑,而且还具有可加工性.焦深范围能达到2 mm,焦深范围内光斑半径在5.32~10.48μm变化,与相同参数的传统光学元件相比,焦深增加了8倍,焦斑半径变化很小,而普通光学元件在此范围内最大焦斑半径达到102.9μm.该方法为长焦深元件的设计、加工与制造提供了可行方案. 展开更多
关键词 光学设计 衍射光学元件 长焦深
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衍射光学元件车削补偿技术的研究 被引量:4
13
作者 张峰 汪志斌 +3 位作者 张云龙 郭小刚 苏瑛 郭芮 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1058-1062,共5页
超精密单点金刚石车削加工是高精度衍射光学元件制造的重要方法,但是以往的加工方法是直接一次车削加工成型,无法实现具有加工-检测-补偿加工-检测的闭环控制特点的超精密加工,从而导致零件精度较低。针对这种加工技术的缺陷,通过研究... 超精密单点金刚石车削加工是高精度衍射光学元件制造的重要方法,但是以往的加工方法是直接一次车削加工成型,无法实现具有加工-检测-补偿加工-检测的闭环控制特点的超精密加工,从而导致零件精度较低。针对这种加工技术的缺陷,通过研究衍射光学元件金刚石车削过程和面形状误差补偿,对表面轮廓仪实际测量的轮廓数据进行处理,计算出实际车削曲线与理想曲线之间的法向残余误差,以此获得新的金刚石车削加工轨迹,实现衍射光学元件的超精密闭环控制加工。利用单点金刚石车床对口径78的衍射光学元件进行补偿加工试验,最终使其PV值由10.4μm经过一次补偿加工后降为4.3μm。 展开更多
关键词 衍射光学元件 金刚石车削 误差补偿 法向残余误差
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在GaAs材料上制备衍射光学元件
14
作者 吕俊峰 张静娟 梁文锡 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期762-764,共3页
本文介绍了在 Ga As材料上制做衍射光学元件 (DOE)的现状和发展 ,分析了该领域近期的研究热点及重要成果。其中 。
关键词 衍射光学元件 刻蚀 砷化镓
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履带式运动柔性衍射光学器件抑制激光散斑及其耐久性实验
15
作者 段祥瑞 费澳鑫 +2 位作者 卢智易 彭宇浪 乐孜纯 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期459-469,共11页
为了有效抑制激光散斑,真正实现激光显示和成像系统的大色域、高亮度和超优画质,提出了基于履带式运动柔性衍射光学器件(Diffractive Optical Elements,DOE)的散斑抑制方法,对柔性衍射光学器件的设计、制造、耐久性和散斑抑制效果进行... 为了有效抑制激光散斑,真正实现激光显示和成像系统的大色域、高亮度和超优画质,提出了基于履带式运动柔性衍射光学器件(Diffractive Optical Elements,DOE)的散斑抑制方法,对柔性衍射光学器件的设计、制造、耐久性和散斑抑制效果进行了研究。首先设计了柔性衍射光学器件的光学结构,并描述了履带式运动柔性衍射光学器件形成动态二维衍射编码的机理;接下来介绍了柔性衍射光学器件的模板制备、热压成型、连接成环的工艺方法;之后搭建激光投影显示系统对所研制的聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)和聚丙烯(Polypropylene,PP)两种材料的柔性衍射光学器件的散斑对比度和耐久性进行实验研究。实验结果表明,提出的基于履带式运动柔性衍射光学器件的激光散斑抑制方法,可将红绿蓝三色激光的散斑对比度降低到5%以下,同时系统具有小型化、低功耗的优点。在长达三十天的耐久性实验中,聚氯乙烯和聚丙烯两种材料的柔性衍射光学器件都没有明显形变和散斑抑制效果的衰减,且PP材料柔性DOE比PVC材料柔性DOE散斑抑制效果更明显、耐久性也更好。满足大色域、高亮度、超优画质的要求,并具有小型化、低功耗、高可靠的优点。 展开更多
关键词 激光散斑抑制 衍射光学器件 耐久性 散斑对比度 聚丙烯
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基于萤火虫算法的衍射光学器件设计
16
作者 朱博文 王晓雷 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期817-823,共7页
针对采用经典的Gerchberg-Saxton算法设计的衍射光学器件(DOE)产生的光强分布相对误差较大,以及采用传统群智能优化算法设计的DOE光能利用率不高的不足,本文提出了利用萤火虫算法(FA)实现衍射光学器件设计的方法,兼顾了优化效率和优化... 针对采用经典的Gerchberg-Saxton算法设计的衍射光学器件(DOE)产生的光强分布相对误差较大,以及采用传统群智能优化算法设计的DOE光能利用率不高的不足,本文提出了利用萤火虫算法(FA)实现衍射光学器件设计的方法,兼顾了优化效率和优化结果。以激光匀束器的设计为例,在模拟计算中,利用FA经过5 000次迭代,得到的激光匀束器的光能利用率高达92.91%,绝对误差值低至0.60%。 展开更多
关键词 衍射光学器件(doe) 萤火虫算法(FA) 相位恢复 优化算法
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红外搜索与跟踪系统中光学系统的设计 被引量:25
17
作者 薛慧 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期2383-2386,共4页
完成了红外搜索与跟踪(IRST)系统中光学系统的设计,工作波段为8~12μm。首先分析了IRST系统的特性,详细介绍了其光学系统的组成。系统结构采用卡塞格林反射式,通过折/衍混合元件校正剩余像差,完成了二次成像。通过简单机电方式补偿热差... 完成了红外搜索与跟踪(IRST)系统中光学系统的设计,工作波段为8~12μm。首先分析了IRST系统的特性,详细介绍了其光学系统的组成。系统结构采用卡塞格林反射式,通过折/衍混合元件校正剩余像差,完成了二次成像。通过简单机电方式补偿热差,使系统在-40℃~+60℃温度范围内性能均接近衍射极限。通过对主镜和次镜加遮光罩的措施抑制系统杂散光,使红外探测系统的信噪比得以提高,图像对比度得到增强。实验结果表明,此系统性能良好。 展开更多
关键词 成像系统 光学系统设计 卡塞格林 衍射光学元件 热平衡 杂散光抑制
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8~12μm折-衍混合物镜超宽温度消热差设计 被引量:23
18
作者 陈潇 杨建峰 +3 位作者 马小龙 白瑜 何佶珂 何建伟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期2089-2092,共4页
介绍了一个大视场大相对孔径红外物镜的消热差设计。该系统工作波段为8~12μm,全视场角为40°,焦距为6 mm,相对孔径为1.25,总长为50 mm,后工作距为15 mm。系统采用三片式结构,仅使用了锗和硒化锌两种材料。引入了一个衍射面和两个... 介绍了一个大视场大相对孔径红外物镜的消热差设计。该系统工作波段为8~12μm,全视场角为40°,焦距为6 mm,相对孔径为1.25,总长为50 mm,后工作距为15 mm。系统采用三片式结构,仅使用了锗和硒化锌两种材料。引入了一个衍射面和两个二次非球面,使结构简单化,轻量化,并很好地提高了成像质量。在-80℃~200℃温度范围内利用衍射元件实现了消热差设计,并给出了-80℃~200℃下系统的像质评价结果。设计结果表明,在空间频率为16 lp/mm处,各个温度下的系统传递函数(MTF)值均大于0.7,接近于衍射极限,成像质量良好,实现了在超宽温度范围的消热差设计。 展开更多
关键词 红外光学系统 消热差 衍射元件 非球面 大视场
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折/衍混合长波红外凝视成像系统的杂散光分析 被引量:10
19
作者 张红鑫 卢振武 +3 位作者 孙强 刘华 王建 李萍 《中国光学与应用光学》 2009年第5期402-407,共6页
对含有一个用金刚石车削技术制作的衍射光学元件(DOE)的折/衍混合长波红外(LWIR)凝视成像系统进行了杂散光分析。利用Light Tools软件对DOE的不同衍射级次、光学表面多次反射、镜筒内壁反射等主要杂散光源进行了模拟和分析,对6种二次反... 对含有一个用金刚石车削技术制作的衍射光学元件(DOE)的折/衍混合长波红外(LWIR)凝视成像系统进行了杂散光分析。利用Light Tools软件对DOE的不同衍射级次、光学表面多次反射、镜筒内壁反射等主要杂散光源进行了模拟和分析,对6种二次反射的模拟结果表明,对归一化的光源,理想光路的像面辐照度为100W/mm2,每种二次反射会给像面带来0.01W/mm2的辐照度;反射率为10%的镜筒内壁给像面带来的辐照度为0.01W/mm2。利用该LWIR凝视成像光学系统进行了相关实验,实验结果证明了上述分析的正确性,表明该项分析有利于对LWIR凝视成像系统光学性能的进一步理解和杂散光的抑制。 展开更多
关键词 红外成像系统 长波红外 折衍混合光学系统 衍射光学元件 杂散光
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一体式紧凑型折反光学系统设计 被引量:9
20
作者 虞林瑶 魏群 +2 位作者 张鑫 张天翼 贾宏光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期561-566,共6页
提出了一种一体式双反射结构以解决导引头前视红外系统中R-C双反射系统装调困难以及在导弹飞行过程中次镜支架的稳定性问题。该结构将主次镜集成在一个透镜前后表面,通过对透镜前后表面进行加工并涂敷内反射膜来实现双反射镜一体化。如... 提出了一种一体式双反射结构以解决导引头前视红外系统中R-C双反射系统装调困难以及在导弹飞行过程中次镜支架的稳定性问题。该结构将主次镜集成在一个透镜前后表面,通过对透镜前后表面进行加工并涂敷内反射膜来实现双反射镜一体化。如此配置使系统装调只需针对整个透镜,从而降低了装调难度,提高了结构的稳定性。设计了适用于中波红外的紧凑型二次成像光学系统,该系统像质优良,各视场光学传递函数均大于0.6,接近衍射极限,并可利用二元衍射光学元件在-40~60℃实现光学被动消热差。最后进行了公差分析,并针对该光学系统列举了一些抑制杂散辐射的方法,实验显示系统满足实际加工和应用需求。 展开更多
关键词 R—C系统 红外折反系统 二次成像 衍射光学元件
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