仿真分析了不同基底材料对极紫外辐照损伤研究系统中收集镜聚焦性能的影响,包括熔融石英、SiC和AlSi。与熔融石英、SiC等陶瓷材料基底相比,AlSi基底收集镜的导热性能较高,但在极紫外辐照损伤研究系统中,对于300 mm直径的收集镜,当加载10 W功率时,AlSi基底收集镜反射面最高温升为1.39 ℃。尽管AlSi膨胀系数大于熔融石英和SiC,导致收集镜反射面发生最高为3.51 μm结构变形,且相对于理想无变形收集镜,波像差增加8.071λ以及光斑均方根半径增加0.028 μm,但AlSi基底收集镜满足极紫外辐照损伤系统的要求。AlSi基底收集镜可用于非成像系统或对成像质量要求不高的系统中,尤其在大口径、复杂面形的收集镜实现上具有明显优势。

随着新兴光学设备对微型化、一体化、智能化光学变焦系统的需求与日俱增, 大大促进了纳米光电子学的迅猛发展。超构透镜是由具有特殊电磁属性的人造元素按照一定的排列方式组成的具有透镜功能的二维平面结构, 其最大优点就是: 轻薄和易于集成。然而, 集成在超构透镜上的微纳结构一旦制备完成, 便难以再改变其形貌或者尺寸, 因而无法对其聚焦性能进行实时调控, 限制了其功能及应用范围的进一步扩展。近年来, 科学家们探索了实现超构透镜聚焦性能实时调控的多种途径, 其中最引人注目的是将智能材料与超构透镜相结合。本文首先回顾了可调谐超构透镜的最新进展, 分别详细阐述和分析了它们的调节原理和器件性能。最后, 归纳分析了当前阻碍可调谐超构透镜发展的主要问题, 并进一步对未来可调谐超构透镜的发展趋势做出了展望。

基于大口径、短焦距Fresnel透镜作为水下无线光传输(UWOT)系统中天线的应用需求,搭建了一套用于测量Fresnel透镜聚光性能的实验装置。采用450 nm和532 nm激光作为测试光源,获得了通光口径为75 mm、焦距为25 mm的Fresnel透镜聚光性能与透镜表面、激光波长、入射角之间的关系曲线,测量了激光入射角对450 nm和532 nm激光聚焦光斑的影响。实验结果表明:在相同的实验条件下,激光通过Fresnel透镜锯齿面的聚光效率要比平滑面高10%~15%;Fresnel透镜对532 nm激光的聚光效率要比450 nm激光高5.4%。随着激光入射角的增加,Fresnel透镜的聚光效率逐渐降低,入射角为0°时的聚光效率比±30°大25%以上。当激光入射角为5°时,450 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变;当激光入射角增加至15°时,532 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变。

理论上提出并实验制备了一种环形阵列艾里涡旋光束(CAAVB),该CAAVB由按环形阵列分布的多个艾里光形成,并具有自聚焦特性。通过增加艾里光阵列数,能够有效提高自聚焦光束的光场强度。仿真结果表明,在相同的条件下,加载光学涡旋能明显提高CAAVB的自聚焦特性。此外,通过调节环形艾里光阵列的半径来改变光束聚焦的位置,实现对焦距的非机械调节。

基于光学设计软件ZEMAX, 通过Monte Carlo光线追迹法, 对比研究了采用三种设计方式的二次反射聚焦系统在不同类型角度偏差下的聚焦性能参数的变化。结果表明：任何微小的角度偏差都会导致聚焦性能急剧下降和聚焦位置大幅偏离。聚焦系统存在角度偏差时, 不同设计方式的聚焦系统会形成不同形状的点火区域, 这将导致激光推力器产生完全不同的飞行的轨迹和姿态。

给出了基于旋转体时域有限差分法的严格的矢量分析模型,应用该模型分析了多个多台阶圆形衍射微透镜的设计实例。研究了设计参量和制作误差对其聚焦性能的影响。结果表明增加环带数,但保持其他设计参量例如焦距、入射波长不变时,焦点场强增大、焦斑变小、焦深变短;只增加台阶数时,聚光作用加强,但台阶数达到8～10后,聚焦效果趋向稳定,因此建议在实际加工中,台阶数选择8～10。用二元掩模板套刻制作多台阶时,容易产生制作误差。设计了在第三次套刻制成8个台阶过程中产生了对准误差和系统刻蚀误差的两类多台阶微透镜。分析结果表明对准误差对多台阶微透镜聚焦效果的影响较大,加工时要尽量避免,而系统刻蚀误差对多台阶微透镜聚焦效果的影响较小。

高能X射线组合透镜是一种基于折射效应的新型X射线光学元件。报道了这种新型X射线光学元件聚焦性能 的最新实验结果。设计的高能X射线组合透镜为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料，包括40个相同的、顺序排布的平凹折射单元，折射单元的球面半径为200 μm，组合透镜的几何口径约为500 μm，长度约为8 mm，焦距约为1.3 m。简要描述了PMMA材料X射线组合透镜的制作技术和制作过程。并给出了X射线组合透镜聚焦性能测试实验系统和实验条件。最后给出8 keV单色X射线辐射下，PMMA材料X射线组合透镜的聚焦性能的测试结果，对实际测试结果进行了分析和讨论，得出结论，焦距等参量与理论计算结果基本吻合。