红外长波投影镜头的光机结构设计及热光分析

红外模拟器在温度变化影响下,透镜会发生位移,同时受热应力作用会发生形变,最终影响其成像性能。为确保在实验室环境下的光学系统能够正常工作,针对红外动态热像模拟器中投影镜头的光机结构进行了热光学特性分析。利用有限元方法分析了实验室温度环境下的各透镜表面热变形,采用Zernike多项式对形变后的镜面进行拟合,将拟合结果带入Zemax软件进行分析,并得到了温度变化后的调制传递函数曲线(加温度变化结果),根据热光学特性分析结果可知,实验室环境温度下,投影镜头具有一定的温度适应性,光机结构设计合理。     

透射非球面计算全息检测技术的研究

为了对透射型非球面镜的面形进行有效测量,提出采用计算全息干涉测量技术,用马赫-泽德干涉仪进行透射非球面镜测量,分析并推导了检测非球面用的计算全息的相位函数,并用Zernike多项式拟合计算全息,直接给出计算全息干涉图样,最后用ZEMAX光学设计软件对整个光学测量系统进行仿真分析与测试．仿真结果与实际的测量结果对比表明,用本文的方法可以对非球面透镜进行高精确度、低成本的测量．     

红外系统无热化检测仪的光学系统设计

为了检验红外导引头光学系统无热化设计的效果,采用光学检测的方法对被测系统在一定的温度范围内焦点位置的偏移进行评估.详细介绍了长波红外无热化检测仪的原理,对检测仪光学系统中的各个组成部分,包括高低温箱窗口玻璃、平行光管和红外显微物镜,进行了深入的讨论.用CODEV重点设计了一个工作在8～12μm波段,数值孔径为0.25,放大倍率为2倍,焦距80mm,全视场为12mm的红外显微物镜.最后对设计结果进行了分析,给出了系统的调制传递函数曲线和场曲畸变图,表明光学系统的像质满足使用要求.     

单管半导体激光器光学系统热特性

激光器光学系统的热效应会影响激光的传输和激光器的使用,为了研究热效应对半导体激光器光学系统的影响,利用ANSYS有限元软件对多单管激光器单元模块进行了热应力分析.模拟分析了光学器件对应输出功率的热特性,并通过Matlab软件利用Zernike多项式进一步拟合分析了输出功率对应系统光学器件的光学特性.结果表明:光学元件在热效应的影响下像差主要为像散,为后续像差补偿方式的设计提供指导.     

LCOS头盔微显示器光学系统设计

二元衍射光学元件作为一种成像元件具有任意相位分布、特殊色散、平像场、温度稳定等性质,同折射元件相结合可以实现许多传统成像光学不能达到的目标.本文设计一个用于0.56″LCOS头盔显示器的光学系统.该系统由三片折射透镜和一个二元衍射面构成,具有10 mm出瞳直径和20 mm眼点距.同传统光学系统相比较,该折/衍混合系统具有更长的工作距离和更好的成像质量,中心视场在35 lp/mm处的传递函数值大于0.4.     

双层谐衍射红外消热差光学系统设计

为了有效提高系统在红外的探测与识别能力,实现红外双波段光学系统消像差和消热差,采用具有负色散性能的双层谐衍射元件,设计了一款双层谐衍射/折射混合红外双波段消热差光学系统。基于红外光学系统消热差理论分析了温度对光学参数和系统性能的影响,利用Zemax仿真分析了光学系统在-60～200℃温度范围下的像质。研究结果表明:在尼奎斯特频率为20lp·mm-1与探测器的像元尺寸为25μm的条件下,中波波段的光学调制传递函数均大于0.5,长波波段的光学调制传递函数均大于0.25,中波与长波处的最大弥散斑尺寸均小于25μm,同时系统适应的温度环境范围大。系统具有像质高、分辨率高及工作温度范围大的特点。     

GeS2-Ga2S3-CdS硫系玻璃的非线性光学性能

采用传统的熔融-急冷法制备了GeS2-Ga2s3-CdS硫系玻璃.用飞秒OKE技术、Maker条纹法分别测试了室温下玻璃的超快三阶非线性光学效应和二阶非线性光学效应,分析了玻璃的组成、结构对玻璃的三阶非线性光学效应与二阶非线性光学效应的影响.结果表明:玻璃具有较强的超快三阶非线性光学效应,当玻璃中S-Ge、S-Ga键的数量最多,离子极化程度最大,电子云的变形程度最大时,具有最大的χ(3)值;电场-温度场极化的玻璃表现出明显的二阶非线性光学效应,当玻璃中定向排列的偶极子的数量最多和程度最大时,具有最大的χ(2)值.χ(2)和χ(3)之间不呈线性关系.     

用Zernike自由曲面设计弯曲屏幕超薄投影系统

基于非球面离轴反射式投影系统,提出了采用Zernike自由曲面取代非球面进一步优化系统结构的设计方法,并利用Zernike多项式与Seidel像差之间的关系,优化系统的成像性能.设计采用一片Zernike自由曲面取代四片非球面系统中的一片非球面,使投影系统的厚度从24cm减为20cm,边缘视场的调制传递函数（MTF）在50lp/mm时由45％提高到57％,中心视场及0.7视场的MTF由60％提高到了70％,两系统畸变均小于3％,且由于采用柱面弯曲屏幕设计,场曲均在18mm以下.研究结果表明,应用Zernike自由曲面设计投影系统不仅可以提高光学系统的性能,而且可以实现更加超薄的系统结构.     

大视场光学显微技术的研究

研究了一种可实现大视场光学显微成像的方法。由于双高斯物镜具有较大的视场和较好的光学成像特性,在设计出全对称双高斯结构的基础上,经过适当的结构调整变为双高斯变形结构。弯月形透镜在提供一定的放大倍率条件下,能够尽量少的引进像差,与调整后的双高斯变形结构的像差相补偿。二者结合后,在获得比较大的像方视场的同时,能够实现较好的成像质量,且整个像面上的分辨率趋于一致。最终设计出物方视场9mm,像方视场43.3mm,物面分辨率1.66μm的成像光学系统,此光学系统全视场在300lp mm处的调制传递函数大于0.3。     

圆环形出射光瞳的衍射受限系统光学传递函数的推导和分析

根据光学成像理论，详细了在理想状态下圆形出射光瞳的衍射受限（非相干）系统的光学传递函数，并对几个特殊圆环孔的光学传递函数进行了计算和作图分析。     

热处理对光学玻璃强化效果的影响

为提高光学玻璃的强度,采用热处理钝化玻璃表面划痕以及离子交换对其进行强化处理.通过DTA、OM、SEM和三点弯曲试验对光学玻璃的热膨胀性、热处理前后的表面形貌、强化后的离子交换层厚度以及弯曲强度进行了分析.结果表明,在580℃,保温5h的热处理工艺下,光学玻璃表面的划痕出现钝化,弯曲强度较原始玻璃提高117%.热处理后经过458℃,保温18h的离子交换处理,光学玻璃表面的离子交换层厚度达到60μm.采用热处理结合离子交换处理的强化工艺,光学玻璃的弯曲强度达到387.5MPa,提高413%以上.     

改进型卡塞格林光学系统的设计

普通的卡塞格林光学系统,其主次镜分别由抛物面和双曲面组合而成,非球面镜的加工难度大、成本高,针对这些特点对卡塞格林光学系统进行了改进。改进型的卡塞格林光学系统与传统的卡塞格林光学系统对比具有加工难度小、成本低等特点,通过在系统最前面附加前校正组,使得主次镜可以由球面面型实现,通过在像面前设置后校正组使视场也得到了提高,与传统的卡塞格林光学系统20＇相比,它的视场可以拓宽到1.3°。系统设计结果通过传递函数与点列图的分析与衍射极限非常接近,为中等口径卡塞格林光学系统的设计提供了一个新的思考方法。     

简化条件下建筑物外窗玻璃结霜热工分析

本通过对建筑物外窗玻璃结霜现象的热工分析,得出了简化条件下建筑物外窗玻璃结霜时诸如室内外窗玻璃内表面空气附面层内或室内空气温度及相对湿度、外窗传热性能参数、室外空气计算温度影响因素之间的函数关系式,从而为预防建筑物外窗玻璃结霜的工程设计提供参考依据。     

锗硅薄膜的光学特性研究

GeSi薄膜的光学特性可以随内部组分的变化而变化,在光电子集成方面优于GaAs、InP等传统的发光材料,已引起了人们的广泛关注.采用等离子体CVD法在玻璃衬底上沉积GeSi薄膜,研究了不同生长条件下的样品的光学特性,从样品的紫外\|可见光反射谱和透射谱计算出光学带隙,发现随着Ge含量的增加,薄膜的光学带隙减小.并且研究了样品的光学带隙与温度的关系,当GeH4流量为4sccm时,薄膜的光学带隙随温度的升高有一个最小值,当GeH4流量为8sccm时,温度升高而薄膜的光学带隙基本不变.     

玻璃幕墙传热系数现场检测的研究

由于玻璃幕墙对建筑物的总体能耗影响较大，为节约能源必须要了解玻璃幕墙实际使用情况下的传热性能，以便为正确设计和应用玻璃幕墙提供依据。以往传热系数的检测都是在实验室内进行，因而无法反映现实的使用性能。为此我们对现场检测玻璃幕墙传热系数进行了试验研究，提出了玻璃幕墙传热系数现场检测的方法及相应的检测设备，并对检测系统的不确定度进行了分析。通过试验分析表明，本检测方法能反映玻璃幕墙在现实使用条件下的传热性能，达到了研究的目的。     

非晶硅薄膜PECVD法制备与光学性质表征

在普通玻璃上采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备氢化非晶硅薄膜,研究了在不同温度、压力、功率、H2/SiH4气体流量比等条件下氢化非晶硅的沉积速率,折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质。实验结果表明非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小;在500 nm处吸收系数高达8.5×104cm-1,光学禁带宽度在1.60—1.78 eV之间变化。     

Numerical analysis on three dimensional temperature field of the gap between piston and cylinder

The three dimensional temperature field of the gap between piston and cylinder was obtained by numerically solving energy equation. The boundary condition of the equation was given in the form of heat transfer coefficient, instead of solving the temperature field of solid parts. The temperature field was calculated both under high speed high pressure condition and low speed low pressure condition. The numerical result was compared to experimental result under low speed low pressure condition and showed good agreement. It was shown that the influence of heat transfer coefficient on film temperature was significant. The adiabatic condition was reasonable under low speed low pressure condition, but invalid under high speed high pressure condition. It was a good way to describe the influence of solid parts on temperature using heat transfer coefficient but avoiding solving the temperature field of solids parts.     

V2O5/SiO2多孔玻璃检测SO2的机理研究

以导光多孔氧化硅玻璃为基片 ,采用溶胶 -凝胶法制得了 V2 O5/ Si O2 载敏 SO2 光化学传感器基体。讨论了载敏试剂浓度对载敏玻璃试样透光性的影响、载敏多孔玻璃的感敏特性及其工作机理。结果表明 ,载敏后的多孔玻璃对 SO2有较好的敏感性 ,载敏剂 V2 O5遇 SO2 后 ,4价钒在 4 90 nm处的特征透光率增加 ,5价钒在 5 90 nm处的特征透光率降低 ;一定的湿度和较高的温度有利于载敏多孔玻璃对 SO2 的检测