摘要：提出了一种球面复眼成像系统的结构设计方案。基于电场操控液滴透镜面形可实现变焦的技术,在球壳基底上制作非球面液滴透镜并用电场改变其焦距以满足不同视场角的成像要求,通过折转透镜将不同视场角的入射光聚焦在平面CCD的不同位置,从而在获得大视场的同时改善了边缘光线的成像质量。讨论了非球面液滴透镜的制备过程,设计了球面复眼透镜系统的结构,并利用ZEMAX软件进行光学建模,分析了单个通道的成像性质以及各个通道在成像平面上的位置关系。结果表明:该结构在±45°视场角内对边缘光线的成像质量有明显的改善作用,在大视场成像的同时保持了低像差,可以满足运动目标检测的应用要求。

摘要：提出利用对数型锥透镜的焦线特性解决球面复眼系统成像过程中球透镜离焦问题。设计锥透镜焦深范围满足复眼系统各个子眼通道成像。通过仿真分析,研究了对数型锥透镜的轴上与离轴成像特性;利用金刚石切削技术和翻模技术实现该锥透镜的批量制造。实验检测结果表明,锥透镜焦线范围内轴上成像光斑直径保持一致;离轴成像时产生的十字光斑,可以通过提取交叉点,确定复眼系统子眼通道离轴成像光斑中心位置。该设计方案可用于消除球透镜固有离焦发散现象,提高复眼中各子眼对其视场内各方向光线成像光斑中心的定位精度,有效改善复眼成像质量。

摘要：利用时域有限差分(FDTD)法模拟了均匀结构、双层结构和三层结构光学微球腔,得到了各自的能量密度分布,通过对比发现多层结构具有更高的最大能量密度与存储能量和较小的模式体积。波导与多层微球腔之间存在一个最佳间隙,模拟结构的最佳间隙在60～120nm。改变高折射层的厚度和折射率,在特定波长的入射光下可以获得具有较高最大能量密度(大于360)或者较小模式体积的(小于0.03)的微球腔,确定了优化的厚度和折射率。分析高斯光激励的带有导出波导的微球腔,导出波导与微球腔中的光具有相似的激发频谱,表明多层微球腔可以对入射光实现选频并导出。结果显示,多层微球腔具有更好的性能,为光学微球腔后续的结构设计和实际应用提供了一个新的优化思路。

摘要：为了克服现有大部分望远光学系统在机载或星载遥测系统等特殊应用中存在的局限性,基于多优化自由度的光学自由曲面,设计了一个兼容物理结构紧凑、大相对孔径与宽视场的离轴两反自由曲面望远光学系统.该自由曲面望远光学系统具有1/3.75大相对孔径,焦距为300 mm,全视场角为2.8°,整体结构尺寸不超过100 mm×200 mm×300 mm.采用孔径离轴的方式,提高系统的集光能量.利用分视场拓展优化,提升各个视场的成像性能.结合XY多项式自由曲面的多优化自由度,仅用前4阶项,有效地平衡了系统的离轴像差.在探测器空间截止频率50 lp/mm处,系统的调制传递函数优于0.4.各个视场的像点半径均方根值均优于探测器单个像素10μm.设计结果表明,系统整体成像性能优良,同时具有结构紧凑与小型化优势,可用于机载或空间望远光学系统等特定应用的目标遥测中.

摘要：针对现有光电检测系统综合实验设备开放性不足、功能单一、缺乏项目开发实践等问题,提出了基于ESP32的光电检测综合实验系统教学课程设计方案,采取核心开发板与光电检测模块的硬件设计思路,结合VS Code、PlatformIO和Arduino框架,可开展验证型、综合型、设计型3个阶段共35个实验项目。实践表明,该综合实验教学方案运行情况良好,具有适用性广泛、扩展性强等特点,使学生能够循序渐进掌握光电检测系统开发方法,能够有效培养学生专业兴趣、工程应用与创新实践能力。

摘要：激光光束整形技术在现代激光工业领域具有重要作用,为了克服传统激光光束整形自由曲面构造中存在法向矢量偏差的局限性,文中提出一种正交双向迭代的自由曲面设计方法。该方法基于能量守恒和斯涅尔定律建立光源与目标面的能量映射关系,通过正交方向坐标点迭代获得自由曲面数据点,同时利用相邻坐标点的均值进行曲面法向矢量修正,从而提高自由曲面的构造精度。设计实例表明,准直入射的激光光束经自由曲面整形反射镜,在特定目标区域内可形成高均匀度光斑。进一步从自由曲面的连续性、拟合精度与面形误差三个方面,与传统设计方法进行了详细对比分析。结果表明,所提设计方法得到的激光光束整形自由曲面连续性与平滑度更好,拟合精度更高;且在加工误差允许范围内,目标面的辐照度均匀性更稳定。

摘要：现有大部分紫外光学镜头的工作带宽较窄,紫外镜头的材料相对较少,镜头的紫外色差校正困难,导致其应用适应性降低。采用负正透镜交叠分布与类双高斯对称式结构形式,并利用熔石英材料和氟化钙材料本身的宽光谱透过性,设计了一种兼具大相对孔径、宽视场和高分辨率的紫外宽光谱光学系统。该系统的工作波长范围为240 nm~360 nm,紫外工作带宽高达120 nm,所有透镜均采用球面透镜,便于加工和检测。在全视场范围内,以中心波长300 nm为参考波长,系统横向色差最大值不超过1个像素,在截止频率50 lp·mm^(-1)处的调制传递函数值优于0.4,并且各个视场的像点弥散斑半径均方根值均优于10μm。设计结果表明:该紫外宽光谱光学系统的成像性能优良,分辨率高,色差小,满足设计要求。

摘要：实验教学有效辅助了学生掌握各种电路定理的应用,是高中物理教学不可或缺的环节,但电路器材一般与理想模型存在偏差,存在一定安全隐患,导致实验偏向于验证性。基于Multisim软件仿真的技术能够模拟测量电路运行过程中的电压、电流等参数,近年来发展迅速,本文基于该技术设计了常见戴维南定理及叠加定理的实验方案,可视化电路参数,使实验教学更加生动直观,避免了实验器材对教学效果的影响,通过软件教学帮助学生积极发挥主观能动性,设计验证新的电路,克服了传统实验教学的不足,具有较好的教学应用前景。

摘要：簇眼作为复眼的一种简单形式,对研究复眼特性有着重要的作用。针对簇眼对目标的大视场成像和目标定位与跟踪特点,设计了一种能够多通道同时捕获同一目标的簇眼结构,并使用基于Verilog语言的FPGA嵌入式系统对选取的大面元CMOS图像传感器的驱动时序进行了硬件描述和高速采集设计,实现了PC机对簇眼成像系统的实时数据获取。仿真和实验以及评估结果表明,基于FPGA的高速数据采集系统能满足簇眼对大范围目标的定位和高速目标的实时跟踪任务,从而为以后进一步研究大型复眼成像特点与目标定位和跟踪任务提供借鉴。