1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 恒迈光学精密机械(杭州)有限公司, 浙江 杭州 311421
全息光存储是一种利用全息方式去进行信息的记录和再现的存储方式。在同轴全息光存储中,需要光学头物镜对532nm和650nm两个工作波长聚焦于全息材料不同的焦面上,且都能达到良好的聚焦效果。由于记录和读取都在全息记录材料上,全息材料由保护层和记录层组成,由于折射率不均匀导致的像差会对物镜的聚焦效果产生影响。目前的商业物镜无法满足全息光存储中光学头的物镜需求。为了满足这类需求,达到良好的性能效果,论文利用Zemax OpticStudio 光学设计软件设计了一款针对全息光存储的双波长非球面光学头物镜,整体由一片非球面镜和一片球面镜组成。工作波长为532nm和650nm两个波长,焦距大于4mm小于6.2mm,像方数值孔径大于0.5,MTF值在空间频率为900lp/mm内均大于0.4,在全息材料上聚焦获得的波面相差均方根低于0.07波长。在上述技术指标下,该物镜具有较好的分辨能力和成像质量,论文方案为全息光存储光学头物镜的设计提供了新的思路。
光学设计 非球面 全息光存储 optical design aspheric surface holographic optical storage
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海理工大学 光学仪器与系统教育部工程研究中心，上海 200093
3 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
4 恒迈光学精密机械（杭州）有限公司，浙江 杭州 311421）
荧光碳量子点是一种新型的光致发光纳米材料，由于其具有稳定的发光性能、丰富的表面官能团、安全无毒、生物相容性好、成本低廉等优势，在潜指纹检测和识别领域有着极大的应用前景。潜指纹是指人的手指分泌物留在固体接触面上靠肉眼难以分辨的痕迹，需要借助物理或化学方法以有效地显现和提取。到目前为止，关于碳量子点显影潜指纹并与计算机技术结合精确识别指纹的研究鲜有报道。以邻苯二胺为前驱体，以草酸锌为修饰剂，采用一步溶剂热法成功合成了红色荧光碳量子点，将红色荧光碳量子点与聚乙烯吡咯烷酮混合，干燥研磨后制备出均匀分散、量子产率高达27 %的红色固态荧光碳量子点，并成功应用于多种基底上潜指纹的增强检测。为了精确评价显影潜指纹与目标对照指纹之间的相似度，通过结构相似度算法进行相似度分析，锡纸上潜指纹的匹配度高达90.5 %，表明红色固态荧光碳量子点结合数字处理程序能很好地显影和精确识别潜指纹，在刑事侦查领域具有极大的应用前景。
固态碳量子点 红色荧光 潜在指纹 人工智能 solid carbon quantum dots red fluorescence latent fingerprints artificial intelligence 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220602
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心, 上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
传统的接触式加工不可避免地会在光学元件上产生亚表层损伤,而大气等离子体抛光(APPP)具有非接触、可定量去除、加工过程不受材料性能影响等优点,在光学加工领域有着巨大的应用潜力。但在实际加工过程中,光学元件加工后的收敛效果并不明显,经验证明去除量随驻留时间的变化呈非线性而导致了加工误差。针对这一问题,首先优化了加工参数;之后研究了加工原理以及加工残余物对后续加工的影响,分析了加工存在非线性效应的原因;提出了一种基于变去除函数的驻留时间算法,并进行了实验验证。结果显示,对尺寸为120 mm×65 mm×10 mm的熔石英光学元件进行变去除函数加工实验,面形峰谷值(PV)的平均收敛率由加工前的21.41%提升至加工后的60.52%,面形均方根值(RMS)的平均收敛率由加工前的24.13%提升至加工后的74.79%,实现了熔石英元件的高精度快速加工,验证了变去除函数加工的有效性。
材料 大气等离子体抛光 去除函数 超精密加工 熔石英 中国激光
2021, 48(24): 2403002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心, 上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
大气等离子体抛光(APPP)是一种非接触式的化学刻蚀加工方法,具有效率高、成本低、精度高等优点,可以作为碳化硅(SiC)加工的一种有效手段。基于APPP气体放电理论和尖端电场畸变效应,分析了电极结构对等离子体放电稳定性和去除函数的影响;从理论上推导了APPP加工SiC的最优电极尖端半径,并进行了实验验证。在最优电极的基础上,系统分析了不同加工参数下APPP刻蚀SiC的去除函数的特性。通过优化电极结构和工艺参数,对直径为50 mm、初始面形误差峰谷(PV)值为475.846 nm、初始面形误差均方根(RMS)为124.771 nm的无压烧结碳化硅(S-SiC)进行加工,加工21 min后,S-SiC工件的PV值降低至103.510 nm,RMS值降低至12.148 nm,RMS收敛率达90.26%。实验结果显示:APPP加工SiC比大多数传统加工方法的效率更高。
表面光学 大气等离子体抛光 碳化硅 去除函数 超精密加工 中国激光
2020, 47(10): 1002002
中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心, 上海 201800
全口径环形抛光中方形元件的材料去除率存在从中心到边角位置越来越大的现象,致使抛光工件出现塌角的面形,影响了方形光学元件的面形质量。基于Preston方程,通过改变元件的多种运动轨迹,计算了方形光学元件全口径的材料去除率分布。通过分析发现:使方形光学元件在保持原有自转的同时沿抛光模径向或与径向有一定夹角的方向摆动,且附加在元件整个抛光面上的运动速度保持一致时,可使方形元件的材料去除率分布得更均匀。通过附加这种运动方式可以有效控制方形元件的塌角现象。
光学制造 抛光 面形 材料去除率
中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
采用热弹性模型, 对光学薄片点胶过程进行了有限元分析。对点胶后影响工件面形变化(Δp)的工艺参数进行了优化。研究结果表明, 对于光学薄片(直径为100 mm, 厚度为2 mm), 宜选择具有高弹性模量和低热膨胀系数的薄底板材料, 且胶点的半径、个数及弹性模量越小, Δp越小; 胶点位置应该避开高Δp区域; 胶点的热膨胀系数对Δp的影响较小。
材料 抛光 点胶过程 数值模拟
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
A real-time monitoring system is set up based on a computer, dynamic interferometer, beam expanding system, and a beam reflecting system. The stability and repeatability of the monitoring system is verified. A workpiece and a glass monitoring plate are placed in the same ring. The surface figure of the workpiece, monitored by the monitoring plate, synchronizes with the surface of the glass monitoring plate in terms of peak–valley and power. The influence of the reflection and transmission surface are discussed in theory and a numeral deviation in online and offline testing data is quantitatively analyzed. The new method provides a quick and easy real-time method to characterize changes to the optical surface during polishing.
220.4610 Optical fabrication 220.5450 Polishing 120.4820 Optical systems 120.6650 Surface measurements, figure Chinese Optics Letters
2015, 13(3): 032201
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海恒益光学精密机械有限公司, 上海 201800
为了研究不同杂质颗粒物对划痕的影响及其大小与划痕形貌之间的关系，在钕玻璃抛光过程中分别引入三种尺寸的金刚砂、氧化铈团聚物和用过的抛光粉作为杂质颗粒物，对抛光过程中产生的划痕形貌进行统计分析。结果表明，脆性划痕、塑性划痕和混合型划痕都存在，其中脆性划痕占很大比例；氧化铈团聚物和用过的抛光粉产生的划痕浅且少，金刚砂产生的划痕深且多；随着金刚砂粒径的增大，对应产生的划痕的数密度和长度也增加；不同粒径的金刚砂产生的划痕的宽度分布与其对应的粒径分布相似，呈高斯状分布。利用T. Suratwala提出的黏弹性模型，探讨了钕玻璃抛光过程中划痕产生的机理，得到了划痕的宽度与长度都随着引入杂质颗粒物粒径的增大而增加的结论。
光学制造 划痕 钕玻璃 抛光 杂质颗粒物
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100039, China
High-power laser system has a requirement for the medium and low spatial wavefront errors of the transmitted wavefront of the spatial filter, which is a spherical lens with long focal length (> 10 m) and large aperture (> 400×400 (mm)). Two interferometric methods are analyzed and compared for testing the medium and low spatial wavefront errors of the long focal length lens with an instantaneous interferometer, using large -aperture plane mirror and concave mirror as retroflectors, respectively. The two kinds of beam path -arrangements are designed using ray tracing method. Wavefront aberration and modulation transfer function are used as merit functions. The reason for their different ability to test the wavefront is also analyzed. To evaluate the -feasibility of test methods, tolerances analyses are performed to determine the tolerances demanding the fabrication and assembly of each optical element. It is proved that a relatively short optical path with a large aperture concave mirror is satisfied for testing the medium and low spatial wavefront errors of the transmitted wavefront of the spatial filter.
120.3620 Lens system design 120.3688 Lightwave analyzers 110.1758 Computational imaging Chinese Optics Letters
2014, 12(s2): S21203
