摘要：为了实现光束沿多向准直出射的要求,提出了基于自由曲面的光学器件设计方法。该光学器件是四个侧面为自由曲面、上表面为准直透镜的空心梯形台。基于微分几何理论和折射定律,建立梯形台侧面轮廓曲线上的点所满足的方程,结合Matlab软件数值计算出自由曲面轮廓曲线的离散数据点,将数据点导入Solidworks中进行曲线拟合并建模,进而得到梯形台侧面的实体模型;运用CodeⅤ软件设计出上表面准直透镜。将自由曲面面型数据和准直透镜数据导入到Lighttools软件中进行了仿真模拟,结果表明,该光学器件可实现光线五向准直出射。

摘要：为了使发光二极管(LED)光源在近距离内满足特定角度范围内出射的高效照明,提出了一种基于光学扩展量的复合椭球面聚光器(CEC)的设计方法。首先,根据LED光源的发光特性和非成像光学中的光学扩展量守恒理论,建立了CEC的母线方程,进而依据边缘光线理论和几何光学中的光线追迹原理,设计了CEC结构的前后表面面型。最后利用光学设计软件ZEMAX对所设计的系统进行光线追迹仿真,结果表明在CEC出口处可获得的角度大小为51.6°,在距离出口后4 mm处8 mm?8 mm大小的探测器上可利用的光能达到69%。模拟仿真与理论计算结果基本吻合,证明了该设计方法的合理性。整个系统尺寸较小,为实现聚光系统的小型化和简单化提供了一种有效的设计方案。

摘要：天幕灯是一款用于近距离照射大面积幕布的特殊灯具。为了在限定的区域内获得幕布的均匀照明,天幕灯需实现非对称、大角度的特定出射光强分布。基于几何光学和辐照度理论,首先建立满足幕布均匀照明要求的天幕灯配光曲线模型,然后再根据LED光源的发光特性进行二次光学设计,使LED天幕灯的出射光强分布与所需的配光曲线模型相匹配。根据能量守恒定律将配光曲线模型进行均匀离散化处理,建立直射和反射的有效叠加和补偿,依此设计得到反射面面型,实现照明要求。通过Zemax对所设计的LED天幕灯进行模拟仿真,结果表明,满足配光曲线的LED天幕灯可以通过多个灯具的简单照明叠加实现在近距离范围内对不同大小和形状的幕布进行均匀照明,其照明均匀度可达到85%以上,能量利用率可达到80%以上。

摘要：基于VO_2/Si_3N_4/Al结构设计了一种发射率可调控的智能辐射器(SRD)。通过薄膜特征矩阵理论SRD的光学特性进行分析,结果表明VO_2的厚度决定了SRD的辐射能力,其调控光谱范围与介质层Si_3N_4的厚度密切相关,优化后的SRD发射率调控范围为0.38。采用MgF2/Si_3N_4双层减反膜进一步优化SRD,使其低温(20℃)和高温(100℃)发射率分别达到0.30和0.91,调控范围扩大至0.61。利用有限时域差分法分析了有无减反膜时SRD的辐射场分布,结果表明减反膜可以提高SRD的温度调控效率,增强空间复杂环境适应能力。设计思路对高性能SRD的制备和航天器热控系统的轻量化具有重要意义。

摘要：推导出了离焦量与聚焦误差信号功率的关系式。利用MATLAB软件仿真,详细分析了像散透镜系统各个参数对离焦量、灵敏度、光斑大小等的影响,得到了像散圆透镜与像散柱透镜焦距之间的距离关系。结果发现聚焦物镜和探测器参数对最小离焦量、灵敏度、精度有决定性的影响。提出了像散透镜系统各光学参数选择的原则和方法,并以德国Silicon Sensor公司的QP50-6型四象限探测器为例,详细分析了离焦量与聚焦误差信号功率的线性关系。这些工作对建立满足应用对象要求的像散法离焦检测系统具有重要的指导意义。

摘要：激光投影显示技术是显示技术近年来的发展趋势,本文设计了一种新的针对激光光源的照明系统,它由激光器阵列作为光源、改进的卡塞格林汇聚系统、光纤导光棒、激光散射器及4f中继系统组成。改进的卡塞格林汇聚系统收集激光器阵列发出的光能耦合进光纤,激光在光纤中传输,使光束混合均匀,激光散射器对光束匀光及整形,通过4f中继系统照射在0.61英寸(1英寸=2.54 cm)LCOS芯片上,形成高效均匀的照明光束,光纤可弯曲可合束能实现超高亮度照明。用光学扩展量评价了系统的光能利用率。最后通过软件模拟,验证了方案的可行性。

摘要：为了改善现有RFID系统多标签识别过程中随标签增多而产生的识别速率下降问题,减少数据传输冗余和碰撞次数,在分析研究现有的动态二进制搜索算法的基础上,提出一种基于回溯的不间断轮询算法。该算法利用曼彻斯特编码的特性确定碰撞位置,根据碰撞位置前向搜索同时压入堆栈形成进一步搜索命令,回溯查询堆栈逐一识别相应标签。实验结果表明,该算法在减少数据传输量和搜索迭代次数上要明显优于现有经典二进制防碰撞算法。

摘要：通过推导高斯光条件下像散离焦检测系统中离焦量与聚焦误差信号功率之间的关系,分析了激光光斑能量中心相对四象限探测器几何中心的偏移距离和偏移角对离焦量测量精度的影响及其规律。在此基础上,提出了一种易于实现、能够精确定位四象限探测器的实验方法,该方法能够有效地提升系统抗干扰能力和探测精度,减小系统误差,加强系统稳定性。此过程对设计搭建高精度像散离焦检测系统具有重要的指导意义。

摘要：液体透镜是一种新的光学元件,它实现了无机械变焦,给变焦系统的设计提出了一种新的概念。使用一种比较少见的口径较大的液体透镜组成变焦系统。对液体透镜的原理进行了介绍,对液体透镜变焦系统的设计方法进行可行性分析,给出了各种设计方案,使用Zemax对变焦系统进行仿真。针对大视场给出使用了前置透镜组的方案,得到了一个视场60°,变倍比6.2倍的变焦系统。

摘要：Sagnac干涉仪在光学滤波领域有着重要应用。基于三维氮化硅波导平台,利用双层的多微环系统实现了新型类Sagnac谐振滤波系统,其中底层主微环腔分别与顶层输入/输出波导和单/双子微环实现了反馈耦合。光经耦合区域产生了两束相向传输并互相干涉的光波,从而实现了滤波波形和谐振峰位可调的滤波结构。基于传输矩阵和迭代方法分析输出光谱,通过改变波导与微腔的耦合系数设计输出光谱波形,利用金属加热电极调制主微腔的相位以调控谐振峰位。理论分析和实验表征结果表明,通过增加顶层子微环数可有效增强器件的密集滤波效果,此三维集成结构可提供更多的设计自由度。相关的多微环谐振滤波系统可以广泛应用于光通信和光传感等领域。