1 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
为了支撑高性能光源波前调控与先进实验技术开发，并在工作波长下实现实验室级面形测量，搭建了微焦点X射线光栅干涉仪实验平台。X射线光栅干涉仪是一种具有极高灵敏度的波前传感技术，可定量测量X射线波前畸变。利用相位步进和傅里叶分析方法重建条纹的相位和波前曲率半径分布，进而计算出波前角度和镜面斜率误差分布。傅里叶分析方法的测量结果与长程面形仪具有很好的一致性，两者差值的均方根小于200 nrad。所提技术可用于X射线主动光学波前在线反馈调控，反射、折射、衍射器件误差检测，以及大科学装置X射线光束质量评估等领域。
X射线光学 X射线光栅干涉仪 波前传感 面形测量 光学学报
2022, 42(23): 2334002
1 南昌航空大学无损检测教育部重点实验室, 江西 南昌 330063
2 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230026
氟化钙晶体微腔相比玻璃材料微腔,具有吸收系数小、缺陷少、纯度高、对周围环境湿度不敏感的优势,在微波光子学、陀螺仪和非线性光学等领域具有潜在的应用价值。通过超精密加工技术制备了回转椭球体氟化钙毫米晶体微腔。研发了一套精密加工系统来制备这种微腔,所制得的微腔形状为回转椭球体,微腔结构边缘表面粗糙度低至1.97 nm。使用光纤锥波导与氟化钙微腔实现了高效耦合,此耦合系统展现了高达~10 8的超高品质因子Q值和低至约0.03 nm的自由光谱范围。这些结果证明了针对氟化钙微腔的加工手段具有重要意义,将大大促进其应用。氟化钙微腔的特性也证明了它在光学滤波器、腔量子动力学、非线性光学和陀螺仪等应用中的潜力。
光学器件 光学微腔 超精密加工 光学谐振器 回音壁模式
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系光电信息技术实验室, 安徽 合肥 230027
用有限元计算方法仿真了MgF2楔形腔中的色散情况,并研究半径、楔角大小、楔角位置三个参数对整个腔在通讯波段的色散影响。通过从蓝失谐到红失谐的调谐过程,利用得到的色散曲线,根据Lugiato-Lefever方程和热偏移公式仿真孤子的频域和时域图。并且研究了扫描速度、品质因子、泵浦功率等对孤子产生的影响。在结合以往实验和理论基础的情况下,探讨了利用MgF2晶体腔产生孤子的一些重要参数。数据结果对制备低反常色散MgF2楔形腔及在此腔中产生孤子梳具有指导意义。
光学器件 回音壁模式 光频梳 楔形腔 腔孤子
中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230026
为测量光线入射角度，设计了一种基于锥形透镜的新型光线入射角度测量系统。利用光阑、锥形透镜和图像接收装置，获取待测光线通过光阑射入锥形透镜后经过多次的折射和反射，在图像接收装置上得到的复杂光斑图像，通过图像处理得到光斑图像特征信息，进而求解光线入射角度。采用锥形透镜的测量方案，角度测量范围可达80°，精度最高可达 (1×10−4)″。该方案结构简单、体积小且不需要进行繁琐的安装调试。与现有的单光点测量等方法相比，该方案中锥形透镜具有角度放大作用，可大幅度提高测量精度且具有大视场；图像传感器像素分辨率对测量结果影响较小，系统光通量大，容易获得较高的信噪比。
锥形透镜 光线角度 光线追迹 图像特征 conical lens ray angle ray tracing image feature 
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Precision Machinery and Precision Instrumentation, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China
2 School of Instrument Science and Technology, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
3 School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510643, China
4 Science and Technology on Optical Radiation Laboratory, Beijing 100039, China
In this Letter, we demonstrate high-quality (Q), millimeter-size, and V-shaped calcium fluoride crystalline resonators for modal modification. To manufacture such resonators, we develop a home-made machining system and explore a detailed process. With a dedicated polished container, three special polishing steps, including grinding, smoothing, and polishing, are employed to achieve the required surface smoothness, which is characterized by less than 3 nm. An ultra-high-Q factor exceeding 108 is obtained by a coupled tapered fiber. In addition, a customized packaged structure for our disk resonator is achieved. The Q maintenance and stable spectrum are realized by sealing the coupling system in a hard disk. The simple, stable, portable, controlled, and integratable device would provide great potential in optical filters, sensors, nonlinear optics, cavity quantum electrodynamics, and especially some applications that require large resonators such as gyroscopes.
140.3410 Laser resonators 350.3950 Micro-optics 210.4590 Optical disks 220.5450 Polishing Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111401
中国科学技术大学 工程科学学院 光电信息技术实验室，安徽 合肥 230027
基于目前研究较热的大口径衍射望远镜技术，提出一种在可见光范围内进行成像的衍射望远镜光学系统方案。该方案解决了目前衍射望远镜存在的成像频谱范围较窄的问题，可以在可见光范围内获取彩色图像，设计方法是将衍射元件沿径向分为3个通道，分别对R、G、B三个颜色通道进行成像，每个通道的成像带宽为40 nm，通过控制系统参数使3个通道的像在像面处重合，获取彩色图像。设计了基于25 m口径衍射主镜的三通道望远镜光学系统，并对该系统进行建模仿真，仿真结果与设计理论相符。该方案可以增加成像的频谱范围，其像面光斑具有与单通道系统像面光斑近乎相同的主瓣宽度。
大口径望远镜 衍射光学 RGB三通道 成像系统设计 large aperture telescope diffractive optics RGB three channels imaging system design
中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230026
基于同步辐射聚焦镜的原理, 对压弯机构进行设计, 对压弯理论进行介绍,并推导了压弯镜理论面形的计算过程; 根据设计理论建立了基于柔性铰链的压弯机构的模型, 并对压弯机构的参数进行计算, 有效长度为84.9 mm, 最大力矩为259.8×10-3 N·m。设计并校核了压弯机构, 满足了压弯机构在材料力学上的要求; 最后针对压弯镜存在的理论面型误差, 通过对压弯镜进行有限元仿真得到模拟值, 与理论值进行对比, 分析了不同的因素对面型误差的影响。
同步辐射 压弯镜 柔性铰链 面形误差 synchrotron radiation bending mirror flexible hinge surface shape error
