HD-DVD光学系统物镜的设计与研究进展

对于下一代光盘系统而言，GaN激光器和高数值孔径（NA）的物镜是关键组件。本文介绍了几种HD-DVD光学系统物镜的设计方案，并对其进行比较研究，发现要根据不同的要求来设计物镜，对像差要求高的要采用两元件型或者三元件型物镜；而对于要求结构简单、装配容易、工作距离大的光学头，要采用单元型物镜。在解决其与CD和DVD的兼容性问题时，可采用物镜前插入补偿装置来控制物镜的数值孔径。     

激光缩束系统波前畸变精度分析

对大科学工程激光参数系统中的激光缩束系统各项装调误差进行了分析,缩束系统中组合物镜系统和目镜系统离焦误差对于系统波前畸变影响最大,并对不同离焦量产生的波前畸变PV值进行了分析,得到缩束系统波前畸变的变化与系统物镜和目镜离焦量并非线性关系。采用大孔径长焦距平行光管、光纤激光器和哈特曼传感器组成激光波前测试系统对激光缩束系统的波前进行实时测量和验证,经过波前计算机辅助技术,使其技术参数达到了波前畸变PV值优于0.2（=1.053 m）的要求。     

激光微束细胞操作系统

提出构建一种用于生物细胞操作的激光微束系统.即由Nd:YAG激光经物镜聚焦形成的光刀和He-Ne激光器经物镜聚焦形成的光镊组成的激光微束系统,进行了总体设计、关键部件设计和选择.在构建的激光微束操作实验系统上实现了非接触细胞操作,验证了光镊的力学效应.采用Nd:YAG经显微物镜会聚形成光刀可以对细胞或细胞器进行打孔或切割染色体.     

齐明透镜在激光发射物镜、接收物镜设计中的应用

一、概述 目前，激光测距机中激光发射物镜，接收物镜与观察瞄准物镜结构型式基本一致，常用的几种型式： （一）双胶物镜 （二）双不胶分离物镜 （三）三胶合物镜 （四）二组三片式物镜 （五）单片非球面物镜     

高倍显微物镜的激光束聚焦分析

本文分析了高倍显微物镜的激光聚焦特性,导出聚焦光束束腰位置及光斑尺寸的计算公式,并以一典型阿米西物镜为例,给出了计算结果。     

媒体扫描

光镊需要本机激光 功率测量 使用光镊时,要防止对细胞或其他生物组织可能产生的光损伤,知道该机的激光功率很重要。在物镜聚焦时,捕陷力正比于激光功率,因此必须在当地测量激光功率。巴西科学家详细报导了用简单的水银微型测辐射热计能完成这种激光功率测量。 利用带有高数值孔径物镜的显微镜,研究人员观测浸入水中的     

激光光路中用的弱光物镜的设计

本文介绍的这种物镜性能良好,相对孔径为 f/1.5,焦距为229毫米(9吋),适用于各种军用弱光光学系统。已经设计的这类最新透镜,对1.06微米同轴激光的放大率达10倍。因而此物镜可应用于激光测距仪和激光目标指示器中,并且也可以用它来形成激光束,把20°观察视场的象照亮,以此来增强望远镜的直视能力。文中介绍了这种新型物镜的光学性能和结构,并探讨一些与激光传输有关的特殊问题的解决方法。     

基于激光光束质量测量的超消色差物镜设计

在激光光束质量测量时,为了避免每次测量不同波长激光都要对聚焦透镜的焦平面位置进行标定,降低测量误差,研究和设计了覆盖紫外至近红外波段的超消色差物镜。基于波像差的理论,推导了超消色差物镜初始结构求解的方程组。应用光学设计软件Zemax设计了工作波段为350~1100nm的宽光谱超消色差物镜,焦距为200mm,入瞳直径为25mm。给出了光学系统图、纵向像差曲线、焦移曲线及调制传递函数(MTF)曲线。设计结果表明,采用该方法设计的物镜,在0.707孔径处不同波长光线的球差曲线基本相交于一点,实现了超消色差;工作波段内的焦移仅为26.3μm,基本固定了焦平面的位置;在截止频率范围内的MTF均接近衍射极限,满足了紫外至近红外波段激光光束质量的测量要求。     

基于矩阵光学的光镊设计

光镊已经成为研究单分子生物物理特性的一个基本工具, 因而光镊设计是一个极为重要的课题。光镊捕获光路一般由激光器、扩束系统、光束调控系统、共焦系统、光束耦合系统和大数值孔径的物镜组成, 通过保持物镜后瞳充满度来实现光镊稳定性。本文根据几何光学, 利用矩阵光学进行光镊捕获光路计算, 得到了各个透镜间距、透镜和光束调控系统距离、物镜后瞳处光斑大小与光束调控系统处光斑大小的关系、光束调控系统处光斑大小和入射激光光斑大小的关系。本文计算结果表明光镊横向位置和物镜高度无关, 并指出了物镜后瞳位于成像透镜后焦面、光束调控系统位于共焦系统后透镜像方焦面处, 才能在光镊阱位纵向操控时保持物镜后瞳充满度不变。本文工作为光镊设计和调整提供了非常简洁而有效的理论指导。     

第一、二代自动跟踪激光指示器吊舱的光学工程

供高性能机载自动跟踪和激光目标指示用的电-光系统的光学设计与工程需者虑全系统的各个方面,如大的后视能力,孔径尽可能大、精确准直和高透过率。已设计并加工完成的第一和第二代电-光吊舱采用了一种多功能物镜,将双视场/双波长摄象系统、激光指示器、激光测距机和激光光斑跟踪器的通光孔径合一。     

同步扫描水下激光成像系统的蒙特卡洛仿真及优化

针对水下激光同步扫描三角测距成像系统受水介质散射和吸收影响导致作用距离减小、目标反射点图像质量变差等问题,从辐射传输理论出发,采用蒙特卡洛方法建立水下激光传输的随机模型,利用TracePro软件进行光线追迹仿真,得到反射点图像相对散射光背景的对比度。探讨了目标距离、激光光强、基线距离、物镜口径等改变对对比度的影响关系,从而对水下激光同步扫描三角测距成像系统参数作了优化设计。最后从系统实际情况和需要出发,确定激光光强1 W,基线距离250 mm,成像物镜50 mm/F2,确保在7.5 m距离范围内,有较好的目标反射点图像对比度,从而保证了同步扫描三角测距原理的实施。     

激光微束装置中的聚焦系统

本文提出一种新的激光聚焦系统,用于激光微束装置能获得小于1μm的聚焦光斑。它由一个具有一定倍率的空间滤波系统和一组短焦距、长工作距离的聚焦物镜组成。文中最后给出了测试结果。     

长工作距变焦显微系统物镜设计

激光内雕机在进行激光内雕时,经常会存在激光炸点不均匀的情况,需要对其进行放大分析,从而更好地控制激光束的能量。根据企业激光内雕炸点观察需求,设计了一款长工作距变焦显微物镜。玻璃内部的炸点观察范围为9~32 mm,系统采用光学变焦方式,变焦范围为6~24 mm,放大倍率为4~16,变倍比为4倍。探测器采用了一款型号为VA-1MG2的1/2 in（1 in=2.54 cm）CCD,其像元大小为5.5 m。利用Zemax进行光学系统设计优化,在截止频率91 lp/mm处,各组态下各视场的MTF值均大于0.4,在中心视场和0.7视场处均接近衍射极限。点列图的RMS半径也均小于艾里斑半径,满足长工作距变焦显微系统的各项指标需求。     

基于非球面镜像差效应的长焦深高斯光束均匀化光学系统设计

近红外高斯激光束在强激光与材料相互作用、激光清洗、激光燃烧诊断等热点研究领域中发挥着重要的作用。然而,高斯光束能量分布的不均匀性阻碍了这些领域的深入发展。为提高工作效率和测量精度,实际应用中往往期望光束能量在较大工作距离内呈均匀分布,但现有光束整形方法无法同时满足长焦深和高激光耐受功率要求。为此,本文基于非球面像差效应提出并设计了一种新型长焦深高斯激光束均匀化光学系统,系统由非球面光束均匀化系统和球面长焦准直系统两部分组成,所有透镜均采用熔融石英并在其表面镀有增透膜,能够实现99.9%的光学系统传输效率。系统工作波段为1064 nm,工作距离为1000 mm,系统总长为135.2 mm,耐受激光功率不小于300 W。设计结果表明:整形后的平顶高斯光束有效焦深为±100 mm,光束均匀性≥95%,会聚角为17.52 mrad,能够满足上述应用场景的实际需求。本文设计的光束整形系统相比于其他激光光束均匀化系统,具有结构简单、易于加工、成本低、焦深长、耐受激光功率高、光束均匀化效果好的特点。     

低照度背景下弱小目标的成像实验研究

无人机等弱小目标具有飞行高度低、反射截面小、热信息弱等特点,尤其在低照度背景下,单一成像方式难以实现对弱小目标的探测和识别。实验对比了可见光成像、微光夜视成像、长波红外成像、激光主动照明成像等对弱小目标的成像效果,目的是研究适用于不同照度背景下弱小目标的探测识别方法。外场实验中,被测目标为小型四旋翼无人机,尺寸为290 mm×290 mm×196 mm,实验环境照度在10?2~10?4 lx之间,作用距离范围0.5~2 km。成像实验结果表明:普通可见光系统无法在环境照度低于10?2 lx时成像;环境照度为10?3 lx时,微光夜视和长波红外热系统的识别距离仅为0.5 km;近红外激光（中心波长808 nm）主动照明与微光夜视结合的主动成像方式可增加对弱小目标的识别距离,同等条件下主动照明成像作用距离是被动成像的3倍。     

室内高速激光三角测距技术的设计与实现

为了实现室内大范围环境激光测距,采用三角测距原理设计了一套高速激光测距系统。该系统采用高分辨率线性CCD传感器采集环境信息并输出二值化信号,由32位单片机对二值化信号进行处理,利用分段拟合法得到的距离解算算法对二值化信号进行解算,从而得到激光光斑与测距模块镜头中心的距离;最后进行了实验验证。结果表明,测距仪具有714Hz的测量频率,最大测量距离为6311mm,最小测量距离为48mm,平均误差为2.8mm,最大测量误差为11mm。该测距系统可满足室内大范围环境测量的要求。     

Fly's Eye Beam

JPSA Laser’s new Fly’s Eye Beam Homogenizer converts the characteristically non-uniform beam of a UV Excimer laser into a homogeneous beam with 95% uniformity while utilizing >80% of the laser power. This long working distance single element array easily adapts to most commercial excimer lasers, and offers optimum price/performance ratio (single element for lowest cost and lowest beam loss). The JPSA Fly’s Eye Beam Homogenizer’s long working distance — typically between 1–2 meters — provides a beam size ranging from 8mm to 1.5cm. It is easily re-imaged due to the long working distance and slow optical F-number.Excimer laser beams are not perfectly uniform in intensity over the area of the beam and therefore only a portion of the area of the beam is usable for high-uniformity materials processing. In some cases, only the most uniform section or “filet” of the beam will be selected for use, and the non-uniform section of the laser beam will be discarded. Due to the premium price associated with UV photons, high beam utilisation in many cases is a key economic factor. Beam shaping optics and beam homogenisers can be employed to shape the beam and simultaneously make the laser energy uniform so that the maximum amount of the available laser power can be used. The resultant uniform, large area beam can then be subdivided using near-field imaging to project complex patterns onto a part or make simultaneous multiple laser ablations, a key advantage of UV Excimer lasers.Visit www.three-fives.com for the latest advanced semiconductor industry news     

折-衍混合红外激光扫描检测设备的光学系统设计

为了使激光扫描检测设备达到较高的检测精度并且具有较强的通用性,一般要求它的光学系统具有大视场、宽工作光谱、高成像质量的特点。以传统7片可见光波段镜头为基础,用折-衍混合单透镜代替系统中的双胶合透镜,设计了折-衍混合红外激光扫描检测设备的光学系统,主要参数为:视场60°,工作波段0.8～1.06μm,焦距30mm,后工作距离30mm。设计结果表明,在42lp/mm空间频率处的调制传递函数(MTF)值接近0.7,全视场畸变小于1.9%,重量减轻了35.3%,表明该系统像质良好且兼具小型化的特点,满足扫描检测设备的技术要求。     

连续变焦偏振视频显微物镜设计

针对传统显微镜在低照度环境时成像对比度低、识别难度大等问题,提出结合分焦平面偏振成像技术,设计了一款含三个移动组的五组元连续变焦偏振视频显微物镜。该物镜工作在可见光波段,变倍范围为1×?6.5×,物方线视场1.70 ~11.1 mm,全长220 mm,工作距离为22 mm,后截距为14 mm,后接偏振探测器获得目标的偏振信息。经仿真分析,该系统在变焦范围内像面稳定,在各个变焦状态下成像质量接近衍射极限。该系统不仅可以在显示屏上获得目标的不同放大倍率的像,缓解视疲劳,还可以获得目标的偏振信息,提高目标的识别概率、观察效率和低照度情况下的成像效果。