摘要：虚拟现实头戴显示器(HMD)的光学系统应具有较大的视场角和出瞳,同时应具有重量轻和厚度薄的特性,从而适应人体的佩戴需要。为了同时满足这些要求,详细描述了一种基于初级像差理论的头戴显示器光学系统设计方法。根据这个方法,用两种聚合物材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC),设计了双片式的头盔系统,其出瞳直径为8 mm,视场角为70°。系统总长小于70 mm,镜头的总质量小于30 g。全视场相对照度大于0.4,其轴上像差和轴外像差都得到了有效校正,边缘视场点列图光斑半径在70μm左右,各个视场的调制传递函数(MTF)曲线分布较为均匀,同时中心视场和边缘视场的MTF值在8 cycle/mm处分别为0.6和0.4左右,最大畸变小于2%,实际加工的系统对标准分辨率板的成像像质能够满足使用要求。

摘要：为了克服光栅光谱仪分辨率低、像差较大、体积大的缺点,根据光谱仪工作原理和几何光学像差理论,设计了一种光谱范围为350～450nm的Czerny-Turner光谱仪光学系统.计算了光学系统各光学元件的特征参量和系统结构参量.运用光学设计软件Zemax对系统进行光线追迹与优化设计,并对设计结果进行分析.理论和实验结果均表明,该系统在350～450nm光谱范围内分辨率小于0.1nm,系统体积约为105×105×20mm^3,整个光学系统具有结构简单、体积小、分辨率高、稳定性好等优点.

摘要：二维太赫兹探测成像适用于以太赫兹波作为探测波的安全检查和质量控制等方面。为实现大视场的二维太赫兹探测成像光学系统设计,根据匹兹万条件,分析了光学三反系统面型,并提出了一种反远距离轴三反结构,设计了视场角为20°×20°,焦距为70mm,F数为3.5的离轴三反光学系统。设计结果表明,该光学系统调制传递函数接近衍射极限,各个视场的点列图均方根半径均远小于艾里斑半径,具有良好的成像质量,满足设计要求。

摘要：为实现不同光束准直角下的辐照度模拟,依据太阳模拟器基本成像原理,设计高辐照度多准直角太阳模拟器光学系统。根据太阳辐照度、光束准直角、辐照均匀度、光谱特性和辐照稳定性等指标要求,选取氙灯作为光源,利用Lighttools软件建立嵌套灯弧模拟模型,分析氙灯体光源、发光功率分布和空间光强分布模拟方法;同时,设计椭球聚光系统、匀光系统和准直系统,实现0.1S0（32′）、0.3S0（45′）和1.0S0（±1°）的太阳辐照度与光束准直角模拟;利用光学系统仿真模型对氙灯和光学积分器进行离焦分析,建立离焦位置与辐照均匀性的函数关系。由仿真结果可知：设计的光学系统可实现142.5 W/m^2（32′）、428.4 W/m^2（45′）和1395.6 W/m^2（±1°）的太阳辐照度与光束准直角模拟,且辐照均匀度优于95.7%。

摘要：提出一种气象探空仪试验用太阳模拟器光学系统的设计方法:以往的太阳模拟器主要用于航天器空间环境模拟试验,对光谱分布和辐照均匀性要求相对较低。该文研制的用于太阳辐射测量仪器性能检测的太阳模拟器,要求其光谱分布在0.4～1.1μm波段范围内与A级AM1.5太阳光谱相匹配;辐照均匀性为±1%;辐照稳定性为±1%/h;属高精度小型太阳模拟器。采用一种同轴透射式准直光学系统的设计方案,并对整个光学系统进行优化设计,经理论计算与实际测量,光谱基本在AM1.5附近,辐照均匀性也小于±1%,结果满足设计要求。

摘要：在分析作物冠层反射光谱光学特征和氮素无损监测工作原理的基础上,研究了像方光场均匀性分布、大视场小测距、操作抖动和测距不稳对光学系统监测精度的干扰,提出了光学系统的总体设计方案、关键元件选型及其参数确定的原理和方法,分析了光学参数对测量误差的影响和控制原理,并研制了光学传感变送器。

摘要：介绍了实现铯原子喷泉的过程及条件 ,并详细讨论了光路中各种光学元件对铯原子喷泉光学系统性能的影响。在对各种光学元件性能综合考虑的基础上 ,设计并建立了一套用于进行激光冷却和上抛的铯原子喷泉的光学系统 ,使光强控制、失谐调整、光束开关、光束质量等多种参量的控制达到了技术要求。在此基础上 ,实现了铯原子磁光阱 。

摘要：针对实时广域高分辨率成像需求同时保证系统结构的小型化与轻量化,设计了高集成度共心多尺度光学成像系统。该系统采用伽利略型共心多尺度成像结构将球透镜与次级相机阵列进行级联,以充分利用双层共心球透镜视场大且全视场成像效果一致性好的特点,并发挥伽利略型共心多尺度结构体积紧凑的优势。此外,通过设计相机阵列的排列方式进一步减少相机使用数量,实现轻量化。通过全系统联动设计与优化,系统的调制传递函数曲线在特征频率270 lp/mm处可达0.3,全视场弥散斑均方根(RMS)半径均小于探测器像元尺寸1.85μm,成像效果优良,且公差分析结果表明系统易加工制造。该系统不仅能够有效实现大视场高分辨率成像,而且具有低的结构复杂度及更紧凑的结构,应用前景广阔。

摘要：为了产生半径可自由调控的聚焦环形激光且确保离焦后光束强度仍均匀,本文提出一种透射-反射式组合的环形光光学系统设计方法。对于透射式系统,基于等能量分割原理,建立入射光与出射光投射高度的映射函数,优化透镜的各项参数,将入射的高斯光先整形成平顶圆形光,实现光束强度均匀化。反射式系统通过调整焦面环形光直径调控范围、工作距离等参数,结合几何光线追迹原理,计算圆锥反射镜、抛物柱面镜及动镜的各项参数,将平顶圆形光再整形成环形光。实验结果表明:当动镜半顶角为16°时,所设计系统能够实现聚焦环形光半径在15~30 mm范围的自由调控,尺寸误差不超过0.05 mm,离焦后强度均匀度达到84%。该设计方法无需更换系统镜片即可兼顾强度均匀性和尺寸自由度,可操作性好,产生的环形光加工精度和效率更高。

摘要：从Schwarzschild系统出发,基于设计大视场光学系统的同心原则,设计了一种大视场的三反射光学系统.该系统有两个球面反射镜,一个二次非球面镜,系统在频率50 lp/mm处22°×11°的条形大视场范围内具有良好的成像性能,可以用于紫外探测光学系统中.