圆锥反光面与抛物面反光面组成的边发射型LED及其在LCD背光源中的应用

设计了一种边发射型的白光LED封装结构,通过全反射和反光镜的反射使LED发出的光由两侧出射,并且可以通过调节锥形反光镜的锥顶角来控制光强角分布中峰值的位置.利用光路追迹软件对所设计的结构进行模拟,并将所设计的边发射型LED用于直下式背光源中.通过对模拟结果的分析,当背光源灯箱大小为228 mm×150 mm,灯箱厚度在20～30 mm时,均匀度可以达到85%以上.利用具有表面布点的导光板结构,使侧向出射的光线经过导光板底面的锥形网点时,经历一次折射和一次全反射.这样将侧向出射的光线导向正向出射,提高了背光源正向的亮度.     

基于锯齿口和多支路的二维光子晶体出射光集束

光子晶体波导具有传输速率大、损耗率低、稳定性好等特点,在光集成、光信息传输等领域具有十分广阔的应用前景.然而作为亚波长波导,由于存在衍射极限,光子晶体波导的出射光会发散到各个方向,影响出射光集束.为解决光子晶体波导出射端光场控制问题,提出了一种新型的二维正方晶格光子晶体出射光集束的结构.该结构通过在波导出射端表面引入锯齿口结构和多支路通道,大幅度提升了出射光的辐射距离.利用时域有限差分法分析结果表明,具有3个锯齿口和2条支路的正方晶格光子晶体能够实现最佳的出射光集束,辐射距离高达200 μm,该辐射距离约为单波导出射端结构的25倍,且该结构在200 μm处的辐射效率可达53％.     

Wollaston式对称分束偏光棱镜

基于Wollaston棱镜的结构,给出了对称分束偏光棱镜的一种新的设计,即通过修正光束的出射端而来实现对称分束.给出了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式.以632.8nm波长为例分析了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线,并且分析了此修正角与波长的关系曲线.     

基于全内反射透镜的扩展光源准直照明系统特性研究

在理论上,全内反射透镜可对所有光线进行收集,因而是远距离准直照明系统二次光学设计的首选结构.利用光学软件进行仿真和实验测试,分析了基于该类型配光元件的扩展光源准直照明系统的照明特性,包括光强分布特性、光斑照度均匀性和光通量利用率,并揭示了出射光束发散特性的决定机制.研究发现:与同口径平凸准直透镜的配光效果相比,全内反射透镜的光通量利用率提升显著,但出射光束发散角也明显增大,使得二者出射光束光强无明显差别;且由于中心折射部分和边缘全反射部分的出射光束发散角不同,故全内反射透镜的照明光斑照度均匀性明显变差.     

利用块状介质进行飞秒强激光脉冲的腔外压缩

高强度飞秒激光脉冲的腔外压缩是获得高次谐波阿秒脉冲驱动源的必要手段.实验研究了超强超短飞秒激光脉冲在经过块状介质后的光谱展宽和色散补偿压缩现象.单脉冲能量0.26 mJ,脉宽50 fs的激光脉冲经透镜在空气中聚焦后再入射到块状材料上,出射脉冲光谱被展宽到接近40 nm.由于在块状材料中的自聚焦效应,出射光束质量变好并保持较小的空间啁啾.利用熔融石英棱镜对补偿带有正色散的出射脉冲,最后得到＞0.1 mJ,19 fs的压缩脉冲.利用SPIDER装置测量了出射脉冲的脉宽和光谱相位.整个系统的能量效率大约为35%,压缩后的激光脉冲具有很好的空间分布和平滑的时域包络.实验结果实现了利用块状材料对飞秒激光脉冲的腔外压缩,这种方法将适用于对更高能量飞秒脉冲的压缩.     

基于AD7896的激光器出射功率测量与控制设计

半导体激光器随工作温度的增加,其阚值电流增大,出射功率下降.为了使半导体激光二极管在恒电流下输出恒功率,根据半导体激光器的结构和特性设计一种基于AD7896的激光器出射功率测量与控制电路.通过测量激光器上的电流变化,经运算放大器AD707放大和AD7896转换为数字信号反馈给微处理器,再由微处理嚣控制激光器出口端的偏振镜旋转角度,实现了激光器出射功率的恒定.该设计应用于现代彩色数码冲印加工系统中,保证了激光对相纸扫描过程中不因温度的变化而影响冲印彩色照片的色彩效果.     

紧凑型超辐射光泵重水气体THz激光器的研制

研制了一种紧凑型超辐射光泵重水气体THz激光器系统,并通过改变THz激光激活室的长度,对THz信号出射光强度与信号增益长度之间的关系进行了实验研究;利用半经典理论,对两者之间的关系进行了理论计算和求解.实验和理论计算结果表明,THz信号出射光强度跟信号增益长度之间存在非线性的关系.在工作气压、温度和泵浦光强度一定的条件下,激光工作室长度存在最佳值,此时介质对信号光的增益和吸收达到平衡,出射的THz信号光强最大,继续延长介质工作长度将会导致THz输出信号的逐步减弱.根据以上结果可以设计确定相关THz激光工作室的最佳长度.     

激光跟踪瞄准系统的扩束系统设计

根据远距离激光跟踪瞄准系统对出射激光束的准直要求,设计了一个倍率18的激光扩束系统,系统地介绍了设计方法.按照高斯光束的透镜变换理论,计算了该扩束系统的正确离焦量,分析了系统的焦点偏移量对出射光束束腰位置和束腰半径的影响,指出扩束效率对焦点偏移量非常敏感,预测了精密调焦机构要注意的问题.     

离轴三反射式光学系统的设计

详细讨论了三反射式光学系统的设计方法,从初级像差理论出发推导出了三反射式系统初始结构的计算公式,并且得出了系统结构形式与其基本结构参数和焦距之间的关系.通过设计实例讨论了不同的三反射式光学系统的特点及其应用.设计了大视场、小F数且实现衍射极限成像的Cook-TMA光学系统和有利于杂散光抑制、小F数且实现衍射极限成像的Rug-TMA光学系统.     

非线性诱导的功率控制高斯光束变换效应

研究了强非局域非线性介质中功率控制的高斯光束变换效应。通过自由传输与强非局域非线性传输的关系,得到了强非局域非线性介质出射端的场分布,并进一步得到了出射后高斯光束的解析表达式。随着功率的增加,出射后的光束束腰在出射面左右交替变化,束腰宽度也振荡变化。选取适当的功率区间,可通过功率调节对高斯光束进行连续可调的变换。     

红外圆锥扫描光学系统成像特性的三维分析

红外光学系统是红外空空导弹的重要有机部分,其成像特性对导引头的性能具有极其重要的作用.本文对圆锥扫描光学系统的成像特性进行详细研究,首次利用转换矩阵的方法,推导出目标以及光学系统结构对像平面位置和像点扫描轨迹的影响关系,从理论上完善了圆锥扫描光学系统的原理,最后进行了相应的仿真实验论证.对比仿真结果与真实实物实验,表明该理论比较真实地反映了目标像点的扫描过程.本文对红外导引系统的分析与随后的信号处理具有现实意义.     

硅光子器件及其集成技术的研究

主要探讨了偏振分集光路、可调光衰减器、波导耦合型锗光电探测器等硅光器件的研究进展,分析了其结构及技术参数,随后探讨了VOA-PD单片集成技术以及VMUX单片集成技术两种硅基单片集成技术,指出硅光子器件的性能指标已经能满足现代光纤通信系统的要求。     

GIS在通信光缆故障定位中的应用

针对通信光缆故障点地理空间位置判断困难,本文提出了一个基于地理信息系统(GlS)的光缆故障点判断方法。根据光时域反射仪(OTDR)的基本工作原理及其在光缆故障点测量中的应用,结合通信光缆维护的具体特点和要求,建立了一个光缆沿途区域的GIS系统,并提出了一个基于GIS和OTDR测量值的光缆故障点确定算法,提高了光缆维护工作的维护效率。     

光纤发送系统设计与分析

随着信息化的快速推进,光纤的应用在许多领域得到大面积推广,针对有线电视系统中的光纤发送系统设计与分析进行说明。光纤发送系统设计主要从光纤的选择、光纤发送系统波长的选择、短距离光纤发送系统设计和长距离光纤发送系统设计等几个方面进行分析,以期为相关技术人员提供一些参考。     

浸没式光刻系统中光束传输系统的设计

为实现浸没式光刻照明系统掩模面上高均匀照明性和不同照明模式,对照明系统中的光束传输系统进行了研究。浸没式光刻照明系统中的激光光束传输系统是光刻机中的重要组成部分,直接影响光刻机性能。针对浸没式光刻照明系统特点,提出了采用球面镜和柱面镜组合的光学结构,进行了激光准直扩束系统的光学设计与仿真分析。此外,对设计的准直扩束系统进行了公差分析,以保证在加工和装调完成后光束的发散角和口径均满足设计要求。最后,在系统完成的基础上对不同位置处的光斑尺寸进行测量。设计结果表明,系统能够满足光束在5~20 m传输光路范围内,不需要进行透镜间隔的调节,实现光斑大小和发散角满足设计要求,保证目标光束口径在(28.5±0.5)mm范围内,X方向发散角为1.2 mrad,Y方向发散角为1.84 mrad。通过分析发现,设计结果能够很好地满足指标的精度要求,具有重要的应用价值和实用意义。     

一种新的海底光缆监测系统的研究

建立海底光缆监测系统对保障已经成为当代洲际通信主要手段之一的海底光纤通信非常重要.文章提出了一种新的基于BOTDR和声纳的海底光缆事件监测系统,并讨论了其测量方法.     

基于棱镜的红外目标模拟器光学系统研究

针对某型装备测试仿真用中波红外目标模拟器,研制配套透过率高、空间均匀性好、结构紧凑的高性能红外光学系统,以满足模拟器总体设计指标和具体使用需求。根据DMD核心器件红外光调制工作原理,采用了基于TIR(全内反射)棱镜的中继光学子系统,从DMD转动夹角的限制出发,利用光学全反射定理,采用最小的角度空间设计,用一对光学棱镜使照明系统入射的光线与DMD反射的光线分开,在折衍混合式红外成像光学子系统设计匹配下,该光路系统相比反射式光路镜组结构紧凑,相比透射式棱镜方式能量透过率高。在经过光路设计仿真验证的基础上,开展了光学机械设计和研制加工及测试,最终红外光学镜组成功应用到红外目标模拟器研制中,满足了模拟器总体指标体系要求和使用需求,取得了良好效果。     

一种紧凑的红外消热差光学系统

介绍了温度变化对红外光学系统的影响.仅用硅和锗两种常用红外材料,设计了三片折射式消热差红外光学系统.设计结果表明,在-40～ 60℃温度范围内,具有良好的消热差作用,成像质量接近衍射限,且具有结构简单、体积小、成本低等优点,可应用于军事或空间红外光学系统.     

光学空间通信进展

回顾了光学空间通信的发展，介绍了美国、日本及欧空局光学空间通信的研究现状和光学空间通信系统，并对我国光学空间通信系统的发展提出了建议。     

Correcting Image Distortion for Adaptive Cruise Control

One of the main drivers for intelligent transportation systems is safety. Adaptive cruise control, as a common solution for traffic safety, has extended from radars to cameras. Due to high mobility of vehicles and unevenness of roads, the picture quality of cameras has been great challenges for camera-based adaptive cruise control. In this paper, an image distortion correction algorithm is addressed. Our method is based on optical flow technology which is normally applied in motion estimation and video compression research. We are the first to attempt to adapt it in image distortion correction. Two optical flow approaches, the Lucas-Kanade method and the Horn-Schunck method, are selected and compared. The procedure of image distortion correction using the optical flow method has been tested by both synthetic test images and camera images. The experimental results show that the Lucas-Kanade method is more suitable in the correction of image distortion.