根据半导体激光器发射波长的范围和谐衍射透镜的特点,讨论了含有谐衍射光学元件的混合f-theta镜的设计.将谐衍射面型引入到半导体激光器及Nd:YAG激光器打标镜的设计中,使用普通的光学材料,使系统在0.8-1.5μm波段内很好地校正了各种单色像差和色差,在各个分立波长上系统的光学传递函数接近或达到衍射极限.系统结构紧凑、片数少、兼容性好、具有良好的像差特性,适用于半导体激光器及Nd:YAG激光器打标系统.

用脉冲激光二极管阵列(LDA)作为泵浦源、微柱透镜阵列和透镜导管作为耦合系统,以As+注入GaAs可饱和吸收片作为被动调Q锁模元件,实现了Nd:YVO4激光器调Q锁模运转.调Q运转阶段,激光器每泵浦脉宽内输出一个调Q脉冲,调Q脉宽7ns.调Q锁模运转阶段,初始透过率60%的GaAs晶片对调Q包络内的锁模脉冲的调制深度达到95%以上,锁模脉冲重复频率991 MHz.研究了加在LDA上的电压、方波脉冲的脉宽和重复频率对调Q锁模脉冲特性的影响,并对实验结果进行了讨论.

目的：1)体外观察光敏剂CPD₅对人胰癌细胞(Hs766T)的光动力效果；2)观察普鲁卡因对CPD₅光动力作用的影响。方法：浓度为1×10⁵／ml的胰癌细胞，加到96孔培养板中，每孔100μl，然后再加入不同浓度的CPD₅，培养24h弃旧液，更换新鲜培养液。普鲁卡因组加普鲁卡因，CPD₅光动力对照组加生理盐水。670nm半导体激光器，光剂量10J／cm²，逐孔照射3min。继续培养24h后，用细胞排染试验测细胞存活率。结果：1)CPD₅浓度为2．5μg／ml时，PDT后胰癌细胞存活率为2．0%；2)加入普鲁卡因(20μg／ml)后，CPD₅(浓度为2．5μg／ml)光动力效果是胰癌细胞存活率97．0%。结论：普鲁卡因可明显地淬灭CPD₅光动力作用。

用光线追迹的方法,理论推导了透镜导管各参数优化的一般公式,给出了优化参数;在此基础上,模拟了导管内光线的传输,统计了透镜导管出射光束的强度分布,讨论了各参数对耦合效果的影响.依据理论优化的结果,设计加工了透镜导管并进行了耦合实验,测量了输出光束的强度分布,给出了光斑图像.实验测得耦合效率高于91%,输出光束强度分布平滑均匀,光斑质量良好,与理论模拟吻合并优于以往的研究结果.

以工作于CO2激光主波长的传统两片球面透镜型f-θ镜为基础,引入衍射面实现消色差,设计了工作于可调谐CO2激光的波段范围9.0～11.0 μm的f-θ镜.结果表明,所设计的折/衍混杂f-θ镜不仅很好地工作在所要求的波段范围内,而且单色像差比原单波长f-θ镜有所提高,像面上的光斑在各个波长和视场上大小均匀.系统像差在各个波长上都接近或达到衍射极限,具有精确的光学扫描特性.

以传统的5片可见光波段Petzval物镜为基础, 设计了一个折/衍混合的可见光波段Petzval物镜.该物镜的主要光学参数为f′=101.5 mm,F/#＝1.60,HFOV＝6.79°,仅由两种材料、三片元件组成,包含一个二元面和一个非球面,重量只是传统物镜的30%,而且像差特性也有很大改善,系统中心视场的成像质量所对应的空间频率大于20 lp/mm,满足现代摄影和光电摄像的要求.

设计了一个折/衍混合远心消色差f-θ物镜系统.该系统由一片折射/衍射透镜和三片折射透镜组成.入瞳位于系统前焦面,整个系统满足像方远心.与美国专利(专利号:4,925,279)相比较,垂轴色差由2.40 mm降到0.23 mm,降低了一个数量级;对于0°、14°和20°视场,最大垂轴像差分别由 260 μm、1350 μm、2090 μm降低到 5 μm、250 μm、318 μm,最大场曲分别由 8 mm、10 mm、13 mm降低到0.5 mm、1 mm、6 mm.该物镜不仅可用于彩色激光打印机、激光数码彩扩等多波长的扫描系统,也可用于能量要求较高的扫描系统.在高能量扫描系统中,通过引用折/衍混合远心消色差f-θ物镜,可用小体积工作于多纵模状态的激光器代替大体积单波长的激光器,使整个扫描系统小型化,并且提高了扫描准确度.

运用一种新的分析偏心和倾斜光学系统初级像差特性的方法-矢量像差理论,分析了具有较大交叉倾斜角的平行平板光学系统和具有较大倾斜角的光楔光学系统的像差特性.通过ZEMAX光学设计软件像差分析功能中的垂轴像差曲线、场曲曲线和点列图加以比较,两者非常吻合,证明该理论可以对具有较大倾斜元件的非共轴光学系统设计起指导作用.

在研究了SVGA1薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)的位相调制特性的基础上,用它作为眼波像差的矫正器件,在用哈特曼-夏克波前传感器的眼像差测量系统中对眼波像差进行了成功的矫正.对于5.2 mm的瞳孔,矫正后人眼波像差的PV值降低了3倍多,并接近瑞利判据的像差容限.对系统的光学传递函数(MTF)的分析说明,经波像差矫正后眼的空间分辨率由17 c/deg提高到38 c/deg.

在传统的超广角(70°)赛得莫尔(Scidmore)目镜的基础上,设计了两个折衍混合70°视场的目镜。其中一个混合系统含有两个折衍单透镜,另一个含有一个折衍单透镜。所设计的混合系统与赛得莫尔目镜进行了像差和结构的比较,表明折衍混合目镜系统不仅在诸如垂轴像差、垂轴色差、平均场曲等光学性能方面优于传统的赛得莫尔目镜系统,而且在尺寸和重量上有非常显著的减少。最后讨论了衍射面的结构参量。