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
山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西 太原 030006
基于飞秒脉冲同步泵浦光学参量振荡器(SPOPO)产生的时域多模非经典光场与空间的厄米高斯多模相结合, 可以产生具有时空多模特性的非经典光场, 将有望进一步扩展量子信道容量并且进行量子测量。为了实现SPOPO中多横模共振所搭建的非平面环形腔, 其在补偿了像散的同时引入了光束的图像旋转。本文就这一问题, 采用了高斯光束反射坐标系的构建方法, 分析了非平面环形腔中坐标旋转的成因。并且进一步使用多光束干涉的方法理论上计算了当光束在谐振腔内一圈旋转3.26°的情况下总旋转角为25.641°。通过实验模拟验证了理论计算的正确性, 并分析了在不同的坐标旋转角以及在不同透射率透射镜的情况下腔镜输出模式的旋转角度, 得出了输出模式旋转角度与二者的关系, 为进一步优化SPOPO系统和研究非平面腔SPOPO中的多模纠缠关系提供了依据。
量子信息 同步泵浦光学参量振荡器 像散 坐标旋转 quantum Information synchronously pumped optical parametric oscillator astigmatism coordinate rotation
北京理工大学 光电学院 “精密光电测试仪器及技术”北京市重点实验室, 北京 100081
Czerny-Turner型光栅光谱探测技术凭借其色散均匀、灵敏度高、光谱探测范围宽等优势成为现代光谱仪器研究的热点, 广泛应用在生物学、医学、材料科学等领域, 但受限于像散, 系统的成像质量和分辨力难以进一步提高。为解决上述问题, 提出了基于复曲面镜的高分辨Czerny-Turner光谱探测技术, 通过复曲面镜子午和弧矢方向焦距不同的特性来校正像散, 在保证C-T型光谱仪高灵敏、宽谱段优点的前提下, 改善成像质量, 提高系统分辨力。理论分析和实验结果表明, 复曲面镜消像散光谱仪样机基于10nm扫描间隔的光谱拼接技术, 在400~800nm工作波段范围内光谱分辨力达到0.020nm。为C-T型光谱仪的分辨力改进提供了一种可行途径。
应用光学 像散校正 复曲面镜 高分辨光谱探测 applied optics Czerny-Turner Czerny-turner astigmatism correction toric mirror High-resolution spectrral detection
1 上海交通大学附属新华医院，上海 200290
2 上海交通大学附属儿童医院，上海 200062
研究了幼儿先天性白内障术后无晶状体眼的角膜散光与屈光散光的关系。通过分析术后无晶状体眼幼儿的检影验光与角膜曲率的测量结果，使用Thibos向量分析使之成为J0和J45分向量，再对角膜散光和整眼屈光散光的向量组进行回归分析，发现纳入研究的55只眼(30个幼儿)的整眼屈光散光和角膜散光的结果(平均值±标准差)分别为(-1.35±0.73) D和(-1.96±0.92) D，相应的轴位为(125.18°±63.97°)和(120.78°±62.75°)，整眼屈光散光向量组(RJ0,RJ45)与角膜散光向量组(CJ0,CJ45)有显著的回归关系。因而，可以通过Thibos向量分析法，用角膜散光来预测整眼的屈光散光。
先天性白内障 无晶体状眼 向量分析 散光 congenital cataract aphakia vector analysis astigmatism
1 苏州科技大学 物理科学与技术学院 江苏省微纳热流技术与 能源应用重点实验室，江苏 苏州 215009
2 苏州苏大明世光学股份有限公司 江苏省研究生工作站，江苏 苏州 215007
3 苏州明世光学科技有限公司，江苏 苏州 215007
4 苏州一光仪器有限公司，江苏 苏州 215006
介绍了渐进多焦点眼用镜片的结构。提出了一种双向拟合设计渐进多焦点眼用镜片子午线的方法，采用两条多项式曲线从镜片视远点和视近点双向拟合，获得满足设计要求的子午线。在此基础上，选择与子午线正交、满足设计要求的曲线簇作为轮廓线，计算镜片上各个点的矢高数据，从而获得整个面形。设计结果表明，与只采用一条高阶多项式曲线描述子午线的方法相比较，双向拟合设计镜片子午线的方法可以灵活地调节子午线上光焦度增加的速率，从而控制镜片视远区、视近区以及渐进通道的光焦度和像散，设计满足眼镜佩戴者个性化需求的渐进多焦点眼用镜片，即当镜片参数相同时，双向拟合子午线不同，可以获得相应视觉需要的渐进多焦点眼用镜片。将设计的镜片进行实际加工，并检测加工结果，结果表明，加工获得的镜片性能与设计结果一致。
光学设计 渐进多焦点眼用镜片 子午线 光焦度 像散 optical design progressive addition lenses meridian power astigmatism 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210630
1 中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
在激光直写光刻系统中，锁焦性能是影响光刻系统曝光均匀性的关键因素之一。研究了压电陶瓷作为光刻系统中的锁焦执行器时的动态响应特性，并对其在极坐标光刻系统中对曝光均匀性的影响作了探索。在探索过程中，发现了压电陶瓷对一般非简谐信号的动态响应结果和其对特征简谐信号的动态响应结果之间的非线性关系，并通过样品曝光实验验证了这个非线性关系的正确性。利用该非线性关系量化计算出了使用该压电陶瓷能够满足锁焦要求的旋转台最高的工作转速，同时指导压电陶瓷生产商针对性地优化了适合本极坐标光刻系统的压电陶瓷的动态响应特性，优化后的压电陶瓷的锁焦能力提高了125.2%。
激光光学 激光直写 像散法 压电陶瓷 离焦量检测 光学学报
2022, 42(19): 1914001
深圳大学物理与光电工程学院，广东 深圳 518060
报道了一种采用双磁透镜校正像差的脉冲展宽分幅相机，并对其空间分辨率、场曲及象散特性进行分析。当缩放比例为2∶1时，采用单透镜的分幅相机工作面的半径为15 mm，离轴15 mm处空间分辨率为2 lp/mm；采用双透镜对像差进行校正后，工作面的半径提升至30 mm，离轴15 mm处空间分辨率提升为5 lp/mm。通过实验和仿真对单透镜和双透镜成像系统的像场弯曲进行拟合，场曲面离轴15 mm处成像点与轴上像点的轴向距离在单透镜成像系统中约为11 cm，在双透镜成像系统中约为3 cm。对双透镜系统的象散进行分析，并对子午像面和弧矢像面进行拟合，相机的子午空间分辨率和弧矢空间分辨率均可达到10 lp/mm。
超快诊断 脉冲展宽 磁透镜 空间分辨率 场曲 象散 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1832001
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
为满足宽波段高光谱 Czerny-Turner 结构光谱仪的要求, 基于像差理论, 一方面通过光栅产生的像散补偿球面反射镜的像散, 另一方面通过柱面镜引入相反像散补偿剩余像散, 达到全波段消像散的要求, 从而提高 Czerny-Turner 结构光谱仪成像系统的分辨率。首先理论推导出光栅和柱面镜补偿像散的基础公式, 并基于此分别设计出波段为 900～1700 nm 和 1700～2500 nm 全波段消像散的 Czerny-Turner 光谱仪成像系统, 随后通过前置光路将两部分组合, 从而实现波段范围在 900～2500 nm 的消像散 Czerny-Turner 结构光谱仪成像系统。此光谱仪系统全波段分辨率小于 10 nm, 物方数值孔径 0.07, 全波段点列图均方根半径小于 4 μm。ZEMAX 的优化分析表明, 该光谱仪在全波段范围内不仅达到消像散要求, 而且具有较好的成像质量。
光学工程 Czerny-Turner 结构 消像散 柱面透镜 光谱仪 optical engineering Czerny-Turner structure astigmatism cylindrical lens spectrometer
