摘要：针对光纤连接器核心部件之一光纤准直透镜信号精密耦合问题,采用双合透镜设计了一种单模大光束光纤连接器。通过分析双合透镜特性、光纤准直器阵列中的多光学器件耦合机理和准直透镜间的3种耦合偏差引起的传输损耗,推导出该耦合系统的传输损耗公式。基于MATLAB分析得到:角向失配对准直器的耦合损耗影响最大,轴向失配影响最小。利用光学仿真软件zemax在序列和混合模式下对连接器进行模拟,用Origin绘制出不同失配情况下信号耦合效率曲线,结果表明单模光纤芯径为12μm时,耦合效率达到92.42%。最后通过光学平台搭建实验系统,验证了仿真结果的准确性。

摘要：背景:人工晶体在白内障术眼囊袋内可以前移,但目前还不能够对该动态调节过程中人眼屈光变化进行监测,临床数据的难以获得使人工晶体前移与引起的人眼屈光调节量之间的关系目前还未明确。目的:观察人工晶体眼内移动对人眼屈光调节力的影响。方法:基于Hwey-LanLiou眼模型,采用zemax光学设计软件实现光线追迹的方法研究了人工晶体在眼内的前移与人眼屈光调节量的关系。结果与结论:人工晶体每前移一定的距离,人眼所获得的屈光调节量不恒定;调节量大小依赖于眼轴长度和所需植入的人工晶体,特别是眼轴长度;对于不同眼轴长度术眼中的人工晶体前移,人眼所获得的屈光调节量与眼轴长度呈负相关。

摘要：基于Cassegrain望远镜系统并借助光学设计软件zemax设计了一种收发同置的SO2气体浓度检测仪的光学系统,采用Cassegrain望远镜系统,把发射和接受安放在同一个装置中,使得装置结构紧凑、体积小、易加工。给出了光学系统的设计参数和指标,以及理论及实验测得的光源能量使用效率和距离之间的变化曲线。使用该光系统的SO2气体浓度检测仪的测量精度及指标可与美国Monitor Labs公司的ML9850B仪器相比。

摘要：为了满足半导体激光器能量均匀化的应用需求,基于zemax光学设计软件设计了一套光束整形匀光系统。采用非球面镜与倒置柱面镜望远系统的透镜组合对单模半导体激光器进行准直,得到近似高斯圆光斑;在推导了基模高斯强度分布的匀光投影半径的基础上,利用zemax优化得到两个非球面镜组成的匀光透镜组,在一定范围内可获得能量均匀度达96%以上的圆光斑。同时,实现了一个大功率半导体激光器光纤耦合模块的能量匀化设计,满足对能量匀化要求较高的应用。结果表明,该研究为半导体激光器能量均匀化的应用提供了有效方法。

摘要：为了压缩905nm的半导体激光,以用于远程测距,采用几何光路原理,设计了由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成的准直系统,并在zemax软件的非序列模式下实现仿真。半导体激光器快慢轴的初始发散角为30°和15°,经过柱面透镜后,半导体激光器两个方向的发散角都大大压缩;经准直后,激光束的快慢轴发散角分别为4.4mrad和3.6mrad,基本满足了远程测距的要求。结果表明,椭圆面柱透镜对半导体激光有很好的准直作用。

摘要：为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题,根据几何光学原理,分别针对半导体激光器弧矢和子午方向的不同发散角度建立数学模型,设计出了在两个相互垂直的方向上具有不同非球面面型的非球面透镜,并在zemax光学设计软件中进行了仿真。经非球面准直透镜准直之后,半导体激光器快慢轴方向的发散角分别从35°和7.5°压缩到了1.8 mrad和0.84 mrad,在距离光源10 m处接收面上的总光功率为0.497 W,光能利用率高达99.4%。结果表明,在相互垂直的方向上具有不同面型的非球面准直透镜对半导体激光器的准直具有良好的效果。

摘要：针对传统变焦腹腔镜调焦结构所需空间大、调焦精度难以保证等问题,提出了一种以液体透镜为核心元件参与变焦的腹腔镜光学系统,利用液体透镜代替机械变焦结构,实现了变焦功能。推导了液体透镜电压与焦距的关系方程,结合COMSOL软件设计并仿真了满足所需焦距范围的双液体透镜。用zemax软件设计优化了腹腔镜液体透镜变焦光学系统,通过控制电压即可实现焦距5~15 mm范围内同一像面高清晰成像。在焦距15 mm时,全视场点列图均方根(RMS)半径为6.694μm,在焦距5 mm时,全视场点列图RMS半径为4.596μm,均小于7.4μm的像元尺寸。系统调制传递函数(MTF)在68 lp/mm处均大于0.5,4个组态(焦距分别为5、7.2、10.4、15 mm)畸变分别为7.047%、1.961%、0.732%、0.295%,满足腹腔镜对光学系统畸变的要求。

摘要：针对板条激光器出射光束的尺寸控制问题,设计了一个在X方向扩束倍率为14-20×,Y方向扩束倍率为1.25-1.55×的二维连续变焦扩束光学系统。通过对三组元变焦系统的分析,在理论上推导出固定组、变倍组以及补偿组之间的运动轨迹。利用zemax对理论值进行优化,使系统像差满足使用要求。该系统工作波长为1064 nm,可将尺寸在一定范围内的出射光束扩束整形至35-40 mm。该系统具有结构简单、变焦行程短以及变焦曲线平滑等优点。

摘要：根据NO与臭氧的化学发光反应机理,提出了一种基于化学发光反应检测原理的用于NO气体快速检测的新型圆柱全反射S型光腔结构。该结构以圆柱内壁全反射S型结构为光腔模型,采用圆柱体光源作为光散射元件,将化学发光光线最大效率地汇聚到探测器的感光面,增强了NO浓度测量信号,提高了检测精度。采用光学软件zemax对所提模型进行光路仿真,通过对比分析表明,S型光腔采集光路对化学发光的采集效率为36.6%。通过实验验证,结果表明,在一定浓度范围内NO气体浓度与化学反应发光强度线性相关度为0.999 2,在量程0‰~2.5‰的范围内,检出限为0.001‰。所提模型结构简单,满足国家标准,为尾气在线检测提供了一种实用的设计方案。

摘要：传统的可溯源热电偶动态校准系统采用CO2激光器作为光源,存在着光路调节不便、激光光斑能量分布不均匀的特点,无法保证传感器均匀加热。半导体激光器的光源具有输出光斑能量稳定、均匀、发散角较大的特点。利用zemax软件对光路进行优化设计,选取合适的光纤和透镜进行耦合,精简了可溯源热电偶动态校准的光路设计,使激光光路调控更加方便,保证了热电偶的均匀加热。实验结果表明:这种设计大大降低了光路调节难度,提高了激光的利用率,为热电偶的动态校准提供高质量的激光光源。