摘要：基于傅里叶变换下的菲涅尔衍射理论,对部分相干光产生Mathieu光束进行了理论和实验研究,并利用抽样理论和色散公式推导出Mathieu光束的光强分布表达式.数值模拟了不同传播距离处Mathieu光束的截面光强分布,并设计了实验对模拟结论进行验证.实验采用多波长蓝光LED为光源,利用带有椭圆形孔径的菲林片及轴棱锥得到Mathieu光束.模拟和实验结果均证明部分相干光可以产生Mathieu光束.研究结果对拓展Mathieu光束的应用范围提供了理论依据.

摘要：设计了一种在非相干光源下利用轴棱锥产生的无衍射光束成像系统.基于衍射积分理论与点扩散函数推导出成像系统分辨率的表达式,利用光学软件对无衍射光束成像系统的初始结构模型进行仿真,并以蓝光LED作为光源,将条纹状物体、透镜组以及轴棱锥等光学元件组合为成像系统进行实验.结果表明:实验结果与理论分析相符,即非相干光源无衍射Bessel光束成像系统利用无衍射光束的特性能够提高成像分辨率.

摘要：首次使用了离散傅里叶方法数值分析局域空心光束。用离散傅里叶方法描述单色平面波产生局域空心光束(bottle beam)的光强分布,引入色散公式使得一定频谱宽度的LED光源同样适用。讨论抽样要求并对变量进行离散化,导出LED产生bottle beam的离散化傅里叶公式。最后代入相关参数并用MATLAB进行数值模拟,得到了在不同距离处光束的强度分布。设计实验进行验证,实验结果表明:使用LED也能够产生高质量的bottle beam。数值模拟与实验结果基本吻合,证明了采用傅里叶方法可以精确地分析非相干光源产生bottle beam,并且相较于传统的标量衍射理论,它更加简洁、快速,是研究bottle beam的一种全新又可靠的方法。

摘要：柱镜光栅式自由3D显示器的串扰问题和分辨率下降问题是影响其广泛应用的主要因素。采用定向背光方案,通过设计一种蝶形单元液晶显示屏光开关面板实现自由3D显示器的无串扰和无分辨率损失。详细推导了定向背光柱镜光栅面板的参数计算公式,给出了55in(1in=2.54cm)4K3D电视屏的定向背光模块结构参数,并采用TracePro软件仿真优化了设计参数。仿真结果表明,设计的自由3D显示器最低串扰小于0.01%,近似无串扰,并且与现有眼镜快门开关式3D视频图像完全兼容,图像无分辨率损失。

摘要：利用衍射积分理论和干涉理论分析了轴棱锥对无衍射贝塞尔(Bessel)光束进行线聚焦产生局域空心光束遇障碍发生自重建的全过程。数值模拟了周期局域空心光束的传输情况及轴上放入圆形障碍物后不同位置的截面光强分布图,并计算了障碍物后最小自重建距离。研究结果表明周期局域空心光束遇到障碍物后,会绕过障碍物继续向前传输,并且传输一段距离后恢复原来的周期局域空心光束的特性。设计实验光路图对理论模拟进行了验证,通过显微镜和照相机系统拍摄得到轴上圆形障碍物和方形障碍物前后光束的截面光强分布图,实验与理论模拟相吻合。研究结果使得周期局域空心光束的应用得到了扩展。

摘要：基于菲涅耳衍射理论,硬边孔径的复高斯函数展开法及稳相法研究了椭圆孔径与轴棱锥系统的光束传输特性,推导出了高斯平面波经轴棱锥衍射后产生的无衍射光场的表达式,数值模拟了不同传播距离处的截面光强分布,并设计了实验进行验证。用电荷耦合器件(CCD)拍摄得到不同传播距离处的光强分布。实验和模拟结果均表明平面波经椭圆孔径和轴棱锥系统后可获得具有马丢光束特征的带状无衍射光束。研究结果对无衍射光束在光学无损检测、条码扫描等应用上具有重要的指导作用。

摘要：采用逆向优化设计的方法设计发光二极管(LED)路灯透镜,提高LED路灯道路照明质量和能量利用率。以城市道路照明标准为约束,优化出最大亮度照度比的理想配光曲线。基于得到的理想配光曲线,透镜采用分离变量法设计自由曲面,将光源和目标面进行网格划分,形成能量对映关系。同时对曲面构造误差进行控制,再利用反馈优化法对透镜进行优化,使透镜的配光曲线趋于理想。仿真实验表明:采用逆向优化设计的LED路灯透镜,能很好地符合道路照明标准,亮度照度比为0.067,同时相对于传统的对称型LED路灯配光曲线节省20.2%的能耗,使LED路灯达到了高照明质量和高能量利用率的目的。

摘要：为解决现有高显色指数发光二极管(LED)光源仍然可能存在富蓝光危害的问题,基于人眼光谱光视效率、辨色函数和光谱响应度函数建立了被测光源光谱与参考光源光谱视觉相似度模型,提出一种以光谱视觉相似度参数(R_V)设计高光色品质LED合成照明光源的方法。采用国际照明委员会(CIE)推荐的标准光源D50作为参考光源,将冷白光、暖白光、红色光、绿色光、青色光和蓝色光6种LED组合,通过遍历优化的方法计算各种LED的组合灯珠数量,根据R_V>96的指标要求设计的LED合成光源相关色温范围为4000~7000K,一般显色指数Ra>95,符合高光色品质健康照明光源要求,证明了该设计方法的合理性。研究结果还表明,选择不同色温的CIE标准光源作为参考光源,可以设计不同色温要求的高显色性白光。

摘要：塑料光纤(Plastic Optical Fiber, POF)纤芯散射点的形状和大小尺寸控制对基于半导体激光器(LD)和侧面发光POF的LCD背光源设计具有重要意义。研究了一种表面无损伤的POF纤芯散射点的激光打标方法,基于非成像光学的边缘光线原理分析了激光打标制作POF纤芯散射点的二次聚焦过程,推导出激光侧面入射在POF上表面时的焦点坐标的表达式计算式。实验研究了1.06μm波长激光在POF纤芯制作打标散射点时,激光光束半径(打标聚焦透镜高度)、激光功率和重复打标次数对POF散射点形状和体积尺寸的影响。纤芯内散射点的检测采用650 nm激光的散射光相对光强分布进行检测,通过显微照片的对比判断散射点的形状和尺寸。实验结果表明,POF纤芯散射点的形状决定于激光光束半径(打标聚焦透镜高度),当聚焦透镜高度激光光束半径为束腰半径透镜焦距时,可以得到光纤径向细而长的条散射点;。当聚焦透镜高度小于聚焦透镜焦距时,在POF上下两个表面附近形成漏斗状散射点。而随着激光功率增大和重复打标次数增加,散射点的体积尺寸随着增加。单次打标时POF的激光损伤阈值约为80 W/mm^2,而要使POF散射点具有稳定的细长条状,激光功率密度应大于140 W/mm^2。

摘要：通过测试15个白光LED球泡灯的光谱分布及蓝光危害值、色温、功率、光效等参数,研究了灯源的蓝光危害值与光谱结构的关系,计算了叠加单色光光谱后新光谱结构的蓝光危害值。结果表明在长波段和短波段同时叠加两个不同幅值的单色光光谱时,可以得到色温基本保持不变、蓝光危害值降低的光谱结构光源,其显色指数得以提高,但光效变化略有降低,实现了通过优化光谱来降低白光LED球泡灯蓝光危害值、提高光源显色指数的目的。