1 上海理工大学健康科学与工程学院医学光学与视光学研究所,上海 200093
2 上海理工大学机械工程学院,上海 200093
3 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
4 上海理工大学上海介入医疗器械工程技术研究中心,上海 200093
渐进多焦点镜片子午线光焦度分布设计直接影响镜片像散分布,是优化设计的核心之一。提出了一种基于累积分布函数的子午线光焦度分布方法;针对渐进通道宽度过窄的问题,对子午线光焦度分布下的不同轮廓线求解对应的矢高进行加权叠加,同时推导新的子午线光焦度分布函数以降低子午线光焦度变化率;仿真及加工了3片镜片。研究结果表明:采用累积分布函数能够设计出满足光学性能要求的渐进镜片;使用矢高叠加扩展了渐进通道的宽度,保持了像散梯度的平滑过渡,且将最大像散分布在镜片鼻翼两侧;新的子午线光焦度分布函数在拓宽渐进通道宽度下会存在像散梯度变化堆积问题,所以需要将光焦度分布和面型等因素结合考虑,并进行优化。本研究方法为渐进多焦点镜片的子午线光焦度优化设计提供了新的理论。
光学设计 子午线光焦度 加宽渐进通道 渐进多焦点镜片
1 上海理工大学健康科学与工程学院医学光学与视光学研究所,上海 200093
2 上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心,上海 200093
3 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
4 上海理工大学上海介入医疗器械工程技术研究中心,上海 200093
探究渐进多焦点镜片间接法设计中权重函数和平均曲率分布对镜片光焦度和像散的影响。设计了两组权重函数分布以及平均曲率分布,提出了根据符合度矩阵重置镜片权重分布的优化方法。在相同参数下计算出5组具有不同权重函数和平均曲率分布的渐进多焦点自由曲面面型。对镜片进行加工和评价测量,实验结果表明:权重函数的形状、面积以及权重值的不同,可对镜片光学性能带来不同方面的优化,且权重函数和平均曲率分布共同影响镜片的光焦度和像散分布。
光学设计 渐进多焦点镜片 权重函数 曲率分布 自由曲面
1 上海理工大学健康科学与工程学院生物医学光学与视光学研究所,上海 200093
2 上海理工大学机械工程学院,上海 200093
3 上海理工大学上海市介入医疗器械工程研究中心,上海 200093
4 上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心,上海 200093
5 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
在渐进多焦点镜片(PAL)的直接设计法中,光焦度轮廓分布对镜片的光学性能至关重要。在子午线上同一曲率变化的基础上,引入不同圆锥曲线方程来描述镜片光焦度轮廓分布。利用椭圆、双曲线、抛物线和圆的定义设定镜片内表面子午线上每个点曲线的离心率以及开口大小。根据圆锥曲线分布情况加入偏移量,实现远近视区视配点可视区宽度调整。设计、仿真和加工了4块镜片。结果表明,基于双曲线方程计算得到的渐进多焦点镜片的周边最大像散大于1倍加光度(ADD),而基于椭圆方程、圆方程和抛物线方程计算得到的渐进多焦点镜片周边最大像散小于1倍ADD,光学性能更好。当定焦区较大时,基于椭圆方程设计得到的镜片定焦点可视区宽度最接近理论值;当定焦区较小时,基于圆方程设计得到的镜片定焦点可视区宽度最接近理论值。所提方法可为渐进多焦点镜片的优化设计提供新的方案。
光学设计 直接设计法 渐进多焦点镜片 光焦度分布 离心率 像散
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 中英学院,上海 200031
原油样品中主要成分的快速检测及产地溯源对**安全及生态环境等领域意义重大。现阶段的原油成分检测操作复杂、成本高且检测时间较长,无法满足对原油成分的快速检测及原油产地快速溯源的需求。文中结合高灵敏太赫兹检测芯片(基于双磁矩环偶极子)和时域太赫兹波谱系统,测试了不同产地原油样品的太赫兹光谱,发现芯片谐振峰频移呈现不同的规律。且对于原油中两个最主要的指标硫含量和残碳量,可分别根据它们的频移规律进行定量分析。实验数据计算表明:相同产地的原油的谐振频率平均值相对差值平均为4.63%,不同产地的原油的谐振频率平均值的相对差值平均为56.53%,可明显区分出原油的产地。设计的超表面芯片激发了电磁新模式,提供了一种高灵敏度的检测技术,可广泛应用于生物分子实时监测或探测化学物质(如原油)成分检测、产地溯源等领域。
双磁矩环偶极子 原油 太赫兹 超表面 高灵敏度 dual torus toroidal crude oil terahertz metasurface high sensitivity 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210338
1 上海理工大学 太赫兹技术创新研究院,上海市现代光学系统重点实验室,光学仪器与系统教育部工程中心,太赫兹光谱与影像技术协同创新中心,上海 200093
2 上海大学 理学院 物理系,上海 200444
太赫兹科学技术在光谱、成像、传感、生物医药、安全检测等方面展现出了巨大的应用潜力和价值。基于新材料和新机理,研发高效、超宽带和低成本的太赫兹光子学器件是太赫兹科学技术的重要挑战。近年来的研究表明,太赫兹光子学和超快自旋电子学深度交叉,获得了很大的关注。本文对超快太赫兹自旋光电子学所研究的物理机理和器件设计应用进行讨论。在物理机理研究方面,阐明了太赫兹脉冲为研究超快自旋电子学提供强大工具,实现了太赫兹驱动自旋波,探测自旋输运和超快磁测量。在器件设计与应用方面,介绍了基于自旋的新型太赫兹光子学器件,包括自旋太赫兹辐射源的优化方法,自旋太赫兹调制器的工作原理,自旋太赫兹探测器的设计方案。超快太赫兹自旋光电子学不仅有助于人们理解宏观自旋电子学现象背后的微观物理机制,而且有望实现高效的太赫兹光子学器件和光谱学应用。
太赫兹 自旋电子学 超快光谱 太赫兹产生和调控 Terahertz Spintronics Ultrafast spectroscopy Terahertz generation and modulation
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院光学仪器与系统教育部工程中心,上海 200093
3 东南大学电子科学与工程学院信息显示与可视化国际合作联合实验室,江苏 南京 210096
随着元宇宙概念的逐渐火爆,用于虚拟现实和增强现实(VR/AR)的可穿戴近眼显示设备也获得了巨大的关注。一款终极的VR/AR头戴式设备必须将显示器、传感器和处理器集成在一个紧凑的外壳中,人们可以长时间舒适地佩戴,同时提供良好的沉浸式体验和友好的人机交互体验。面向视觉舒适度的设计理念对于下一代VR/AR设备至关重要。在众多可以提供三维视觉效果的显示技术中,全息显示技术能够提供包含所有三维观看线索的真实自然的三维显示效果,同时由于其衍射成像的特点在人眼视觉像差矫正及保持紧凑外形尺寸等方面都具有独特的优势,成为了未来近眼显示设备的潜在理想技术方案。在这篇综述中,从视觉舒适度的角度调研和总结了全息近眼显示技术的最新进展。首先在视觉感知的背景下介绍了人眼视觉系统,随后对全息近眼显示在动眼眶、视场角、散斑噪声、三维波前计算和全彩色显示等有关视觉舒适度的研究方向进行了全面综述,最后总结和讨论了全息近眼显示技术在未来的潜在应用场景。
成像系统 全息显示 近眼显示 增强现实 三维显示 激光与光电子学进展
2022, 59(20): 2011001
1 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
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
近视防控离焦镜片的光学性能评价的过程中,通常以镜片的屈光度地形图作为分析依据,对成像质量的影响目前研究较少。从像质评价入手,搭建了一套镜片−相机测试系统用于测量离焦镜片的光学传递函数(MTF)。整个系统是由光源、成像模块、镜片夹持工具、棋盘标定板和MTF分析软件系统组成的。实验过程中对相机镜头、国内明月离焦镜片、国外Z品牌离焦镜片的MTF进行了测试和比较。结果显示镜片MTF分布与光焦度分布一致,光焦度和离焦量的设计相关。因此对离焦镜片的像质测试不仅能分析镜片的光学性能还可以分析其离焦量,为离焦镜片设计提供了一种新的评价方式。
离焦镜片 像质评价 光学传递函数 离焦量 defocus lens image quality evaluation optical transfer function defocus amount
1 上海出版印刷高等专科学校印刷包装工程系,上海 200093
2 上海理工大学光电学院,上海 200093
光伏电池作为国家“双碳战略”中的重要一环,其转化效率的提升具有重大意义。针对晶硅等太阳能电池的无效转化区域,通过全反射原理,设计、制备了微结构光增强薄膜,薄膜的微结构为周期、槽深都是80 μm的三角槽型正交光栅。对贴合薄膜样品的光伏电池组件进行测试的结果表明,三组组件的转化效率都提升了2%以上。相对其他提高光伏电池效率的方法,该方法简易、可行且有效,有望广泛用于光伏电池组件,为国家的“双碳战略”做出贡献。
光伏电池 微结构 光增强 全反射 双碳 photovoltaic cell microstructure light enhancement the total reflection double carbon