暨南大学 信息科学技术学院， 新能源技术研究院， 广东 广州 510632
实现高效率光伏器件的先决条件之一是入射光被吸光层有效吸收，因此系统分析钙钛矿光伏电池中的光学损失机制，优化吸光层的光吸收，对于提升效率十分重要。本文针对反式平面钙钛矿太阳电池，结合电池外量子效率（EQE）、薄膜光吸收特性和理论模拟，对比研究钙钛矿吸光层和［6，6］‐phenyl‐C61‐butyric acid methyl ester （PCBM）界面层厚度变化对光生电流的影响。研究结果显示，除了寄生吸收以外，界面层对光场的调节可以影响器件中吸光层的光吸收。模拟结果显示，660 nm的钙钛矿薄膜和40 nm的PCBM薄膜可作为优化的选择，其对应积分电流为24.93 mA/cm2。本文还探究了PbI2层的加入对钙钛矿吸光层吸收特性的影响，结果显示PbI2聚集在钙钛矿层靠入射光侧时会导致显著的光学损失，而PbI2聚集在钙钛矿层靠背电极一侧时，则影响相对较小。
钙钛矿 光学分析 传输矩阵模型 光吸收 perovskite optical analysis transfer matrix model light absorption
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
为了扩大镜像双目视觉传感器的视场范围,采用球面反射镜替换平面反射镜成为一种有效方案。但利用凸球面镜进行反射成像,将会导致图像质量和清晰度的下降,为此研究单相机镜像双目视觉传感器的光学特性。以离轴非中心式球面镜反射为研究对象,建立不同光学特性的成像模型,通过仿真和实验来定量分析球面镜参数对视场范围、分辨率和景深的影响,在给定工业相机和光学镜头参数的情况下给出双球面镜参数的设计方法。搭建基于单相机和双球面镜的视觉传感器,该传感器可以实现镜像双目视觉成像。通过分析基于球面镜反射的视觉传感器的光学特性,为新型镜像双目视觉传感器的设计提供了依据。
机器视觉 镜像双目 成像系统 折反射 光学分析 光学学报
2022, 42(10): 1015003
Author Affiliations
Abstract
1 School of Resources and Environment, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
2 Shanghai Institute of Space Propulsion, Shanghai Engineering Research Center of Space Engine, Shanghai 201112, China
In this paper, a new optical analysis method for plasma characterization is proposed. Plasma characteristics are obtained directly by measuring the plasma luminous color, rather than the complex spectral diagnosis method, which is difficult to obtain at high speed. By using the light transmittance curve of the human cornea, the RGB coordinates are calculated from the measured plasma spectrum data. Plasma characteristics are diagnosed using the Boltzmann plot method and the Stark broadening method. The corresponding relationship of the electron temperature, electron density data points, and luminous color is established and analyzed. Our research results indicate that this optical analysis method is feasible and promising for fast plasma characterization.
optical analysis method plasma characteristics spectral diagnosis high-speed miniaturized actuator Chinese Optics Letters
2022, 20(7): 073001
哈尔滨理工大学 自动化学院, 哈尔滨 150080
采用几何光学分析法, 对影响光度测量的杂散光进行分析; 根据杂散光反射传输的特点, 结合近似绝对黑体结构理论和吸光度加和理论, 设计了具有高折反效果的凹型窄光阑阵列消杂模型, 提高了对杂散光的抑制能力; 由于此结构在不同光阑间隔下的消光效果不同, 设计了自适应惯性权重粒子群算法来搜索光阑阵列的最优间隔, 以进一步提高光阑阵列的性能.在此基础上, 通过仿真和实验验证了基于最优消杂模型构建的分布光度测量系统, 其测量误差与消杂之前相比由10%以上降低到了1%以下; 满足相应的国际及国家标准对光源测量的误差要求, 可作为现有环境下进一步抑制环境杂散光的有效手段.
分布光度测量系统 杂散光 几何光学分析 粒子群算法 消杂结构设计 Distributed photometric measurement system Stray light Geometric optical analysis Particle swarm optimization Design of stray light suppression structure
针对于液晶显示器出现的侧视角发红不良, 本文从定性及定量角度进行机理分析。初步实验定性确定影响侧视角发红的主要因素为材料Rth和颜料颗粒分布。定量分析方面, 通过对Rth、膜层厚度、上偏振片偏振方向与主观察方向的夹角(A-UPMO)、透过光主波长4个方面的分析, 得到侧视角不良程度的理论计算公式。根据上述结论, 通过减小Rth, 减薄膜层厚度以及缩小A-UPMO可以有效改善不良程度。给出通常情况下, 新材料开发过程中Red/Green/Blue Rth的阈值分别为6.0 nm/5.4 nm/4.0 nm, 为未来新材料开发及不良改善提供有益的参考。
侧视角 位相差 液晶显示 光学分析 side view Rth LCD optical analysis
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
以热光学分析为基础, 对复杂环境下改正镜作为光学窗口的玻璃厚度进行了优化设计。对改正镜的强度及其所处的热环境进行了分析, 将温度场映射到结构模型中, 利用有限元计算改正镜在热-力耦合情况下的改正镜的变形量和面形数据, 对正镜面形数据进行拟合和处理, 最后将处理后的改正镜面形数据导入光学设计方案中, 分析改正镜厚度对光谱仪性能影响。结果表明改正镜厚度应该不小于10 mm; 当改正镜厚度为15 mm时, 改正镜受热力学影响可以忽略。因此改正镜作为光学窗口既能满足强度和可靠性要求, 又能满足光谱仪性能指标, 为窗口的设计提供了依据。
测量 改正镜 热光学分析 真空相机 热力耦合 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 121204
1 中国科学院光电研究院,北京 100094
2 中国科学院大学,北京100049
为提高高空高速环境下机载光谱相机光学系统的成像性能,分析了飞行高度对光学窗口面型变形的影响,合理设计光学窗口厚度。基于有限元流固耦合、流热耦合模型,仿真高空高速环境下气动压力、气动热载荷对光学窗口的作用,分析了飞行高度对不同厚度光学窗口面型变形的影响; 初步选择光学窗口厚度,利用Zernike多项式对该光窗面型变形进行拟合并输入光学软件,以MTF及波相差为评价指标,分析了光学窗口变形对光学系统成像性能的影响,最终确定合理的光学窗口厚度。结果表明: 飞行器在5~30 km高空以3 Ma速度、5°攻角飞行时,口径200 mm的光学窗口合理设计厚度为15 mm。为不同飞行高度范围光学窗口厚度的选择及优化提供了一定依据。
热光学分析 气动效应 光学窗口 有限元分析 成像性能分析 thermal optical analysis aerodynamic effect optical window finite element analysis imaging performance analysis 红外与激光工程
2016, 45(8): 0818001
1 河海大学机电工程学院, 江苏 常州 213022
2 常州市明泰视觉艺术发展有限公司, 江苏 常州 213002
利用TracePro光学分析软件对LED灯具进行二次光学分析。通过Pro/E三维造型软件设计了两种会聚透镜,根据照明需求选取了Cree的XP-E灯珠作为光源,运用TracePro光学分析软件的非序列光线追迹方法对根据两种透镜设计的灯具进行了光线模拟,得到了各自的光线分布和光照图,并对两种透镜进行了比较,选出了适合XP-E灯珠的透镜。使用记忆式照度计对灯具的照度进行了实际测量,把实际测量结果与模拟结果进行了对比分析。研究发现使用透镜可以很好地控制光线的分布,通过TracePro光学软件可以快速准确地对LED灯具进行光学设计,有利于缩短研发周期和节约成本。
TracePro光学分析软件 LED灯具 光学分析 透镜 TracePro LED lamp optical analysis lens
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 北京市延庆县质量技术监督局, 北京 102100
针对光电对抗稳定平台中的变焦镜头进行了光机结构设计及热光学特性分析。根据30~120 mm 变焦要求采用凸轮机构进行结构设计。为确保工作在高低温环境下的光学系统获得高分辨率的目标图像，利用有限元方法分析了高低温环境下整机热变形与轴向温度场下变形位移，采用Zernike 多项式对形变后的镜面进行拟合，带入Zemax 软件分析出调制传递函数(MTF)、峰谷值(PV)、均方根(RMS)等评价函数随温度变化曲线，验证了光机设计的合理性。经过高低温可靠性实验对分析结果与变焦光学系统的温度适应性进行了验证。
光学设计 变焦镜头 热光学分析 Zernike多项式 有限元法
华侨大学 信息科学与工程学院, 福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
理论分析和实验研究了光源相干度对其产生的Bessel光最大无衍射距离的影响.以He-Ne激光器为光源, 用旋转毛玻璃法产生部分相干光, 经过扩束后再用轴棱锥法产生Bessel光束.通过移动旋转毛玻璃改变部分相干光的相干度, 测量其产生的Bessel光束的最大无衍射距离, 得到光源相干度与产生Bessel光束最大无衍射距离的关系.结果表明, 随着光源相干度的降低, Bessel光束最大无衍射距离明显变短, 当相干度g≈1下降为g=0.8时, 最大无衍射距离缩短了一半.用高斯-谢尔模型进行分析和模拟, 理论模拟结果与实验观察结果基本吻合.
光学分析 光学相干性 部分相干Bessel光 最大无衍射距离 相干长度 交叉谱密度 高斯谢尔模型 Optical analysis Optical coherence Partially coherent Bessel beams Maximum diffraction-free distance Coherence length Cross spectral density Gaussian Schell model
