作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
我国鼻内窥镜受加工, 装调等因素的影响, 内窥镜在实际使用时的分辨率及像差情况要明显差于设计水平, 论文经过公差分析, 得出偏心公差对结果影响巨大, 基于以上问题, 文章在设计的一款视场角为80°, 入瞳直径为0.2mm的鼻窦物镜基础上, 模拟装调误差, 提出在不改变装调后鼻窦物镜机械结构的前提下, 在物镜保护玻璃前方加入掩膜相位板补偿装调误差导致的成像质量下降; 从设计结果可知, 添加掩膜相位板后系统传函图从在空间频率30lp/mm等于0提升到170lp/mm大于0.2; 用N3鉴别率板检测系统分辨率, 物方可分辨18组左右, 物方分辨率为15μm。由此可知在补偿掩膜相位板的设计中, 在不改变原设计基础上, 可明显提高像质。
鼻窦物镜 偏心误差 掩膜相位板 像质分析 nose sinus objective lens eccentricity error phase plate image quality analysis 
光学技术
2023, 49(4): 508
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optical Information Detecting and Display Technology, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
On the basis of the stationary phase principle, we construct a family of shaping nondiffracting structured caustic beams with the desired morphology. First, the analytical formula of a nondiffracting astroid caustic is derived theoretically using the stationary phase method. Then, several types of typical desired caustics with different shapes are numerically simulated using the obtained formulas. Hence, the key optical structure and propagation characteristics of nondiffracting caustic beams are investigated. Finally, a designed phase plate and an axicon are used to generate the target light field. The experimental results confirm the theoretical prediction. Compared with the classical method, the introduced method for generating nondiffracting caustic beams is high in light-energy utilization; hence, it is expected to be applied conveniently to scientific experiments.
nondiffracting structured caustic beams phase plate stationary phase method axicon 
Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 102601
作者单位
摘要
1 山东建筑大学理学院,山东 济南 250101
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室,上海 201800
设计了一种周期型正交二元相位板,其具有周期型矩形调制单元,各单元的相位调制量为0π。该相位板的空间频谱具有中心直流分量为0的特点,分别对该频谱中心区域的4个一级频谱点和8个二级频谱点进行相位调制,可得到正方阵列光斑和正方阵列涡旋。阵列涡旋中各涡旋光束的拓扑荷数l=±1,在空间交错分布。由于两个正方阵列光场在垂直传播方向的横向周期恰好重合,且两个光场沿光轴方向的波数不同,因此叠加之后可以形成强度分布随传输距离旋转的正方阵列螺旋,阵列中存在两种具有相反螺旋方向的螺旋光束,同样在空间呈交错分布。此外,讨论了产生最佳螺旋光束的相位板设计条件,并给出理想情况下系统的能量利用率,所得实验结果验证了该方法的可行性。
物理光学 阵列涡旋 阵列螺旋 多光束干涉 二元相位板 相位调制 
光学学报
2023, 43(14): 1426001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
连续位相板(CPP)经过透镜聚焦后,在焦平面上形成一个散斑场,散斑场的统计性质决定了CPP的束匀滑特性。当使用大数值孔径透镜聚焦后,傍轴近似不再成立,因此分析CPP焦斑特性时标量衍射理论不再适用。采用Richard-Wolf矢量衍射理论对强聚焦条件下的CPP焦斑进行了计算,在此基础上分析了矢量焦斑场的统计特性,讨论了焦斑的轮廓。结果表明,由于非近轴的原因,矢量分析得到的焦斑尺寸略大,且通过矢量分析后能够得到z轴方向的光场分量。散斑场的振幅分布满足瑞利分布特性,强度分布满足负指数分布特性,且矢量合成方向的光强分布会略微偏离负指数分布特性。
连续位相板 散斑 强聚焦 矢量衍射 continuous phase plate speckle strong focusing condition vector diffraction 
强激光与粒子束
2023, 35(3): 032001
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
光学相干层析成像(OCT)的图像质量会受到散斑噪声的影响,限制了OCT在临床诊断中的应用。叠加取平均是一种降噪的常用方法,作为相干噪声,散斑降噪的关键在于降低用于叠加的图像之间的散斑相关度。提出了一种基于纯随机相位板的散斑去相关OCT系统(PSD-OCT)。利用纯随机相位板调制样品光的波前相位以实现散斑去相关,从而为采用叠加取平均降低OCT 图像噪声的方法提供低相关数据。成像实验证明了纯随机相位板能够降低散斑相关度,提升叠加图像的散斑信噪比,使得生物样品的精细结构更为清晰明显。与传统OCT的相关叠加相比,PSD-OCT的去相关叠加可以大幅降低散斑噪声从而增强OCT图像的视觉可见性,且无需搭建复杂系统,具有广泛的生物医学成像应用前景。
成像系统 成像系统噪声 光学相干层析 散斑 随机相位板 波前调制 
光学学报
2023, 43(1): 0111002
作者单位
摘要
中国科学技术大学 工程科学学院,安徽合肥230031
传统的长焦深光束生成器件,诸如空间光调制器和正负透镜组合,存在光学元件尺寸较大、难以与微纳光学系统集成等问题,发展一种长焦深光束生成方法并制备一种结构简单、尺寸紧凑且成像质量良好的长焦深光束器件尤为重要。提出了一种利用连续立方相位板调制来产生长焦深光束的方法,通过飞秒激光直写技术制备了高尺寸精度(直径为108 μm,高1.1 μm)的相位板,实现了可调控的焦距长度(50~150 μm)和焦深(100~600 μm),并且对相位板进行光学测试,展示了其长聚焦能力和成像能力。该器件可用于高性能集成光学系统、微纳光学制造等领域。
飞秒激光加工 长焦深光束 相位板 光学仿真 光学测试 femtosecond laser fabrication long depth of focus beam phase plate optical simulation optical testing 
光学 精密工程
2022, 30(17): 2088
作者单位
摘要
1 长春电子科技学院, 长春 130000
2 长春理工大学, 长春 130000

设计了一种相位板, 用来拓展初始光学结构的景深。对于波前编码光学成像系统的设计提出了几个需要考虑的事项及设计需求, 并根据这些事项结合选定的基本参数, 利用Zemax设计了一个光学系统的初始结构并优化。该初始结构是一个物距为4 m、F数为3、有效焦距为50 mm的像质良好的成像物镜。添加选择的三次相位板, 其面型为扩展多项式。通过设置复杂的评价函数, 将相位板的三次项系数作为变量, 然后将相位板优化, 得到其参数。最后通过传统光学系统和添加相位板的光学系统的各种数值对比, 分析得出该设计的景深能够实现从4 m拓展到2.5 m至8 m。

光学成像系统 波前编码 相位板设计 优化 optical imaging system wavefront coding phase plate design Zemax Zemax optimization 
电光与控制
2022, 29(9): 64
作者单位
摘要
1 华中科技大学 网络空间安全学院, 武汉 430074
2 华中科技大学 工程实践创新中心, 武汉 430074
为了满足现代**装备中的侦查需求, 提出了一种新型的红外共形成像光学系统, 在消除光学头罩引入的复杂像差过程中, 采用一对轴向移动的相位板来实现像差动态校正。给出了一个红外共形成像光学系统设计实例, 其工作谱段为3.7μm~4.8μm, 焦距为40mm, 长径比为1.0, 瞬时视场为2°, 扫描视场为±15°。结果表明, 在奈奎斯特频率17lp/mm处, 各个扫描视场的调制传递函数均大于0.6, 系统的光学传递函数接近衍射极限, 各个扫描视场的弥散斑都小于30μm, 适用于像元尺寸为30μm×30μm的中红外制冷型焦平面阵列探测器。该研究对于促进新型成像光学装备在**领域中的进一步的发展、应用是有帮助的。
成像系统 相位板 像差校正 共形光学系统 中波红外 imaging systems phase plate aberration correction conformal optics system mid-wave infrared 
激光技术
2022, 46(2): 283
作者单位
摘要
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安710032
2 西北工业大学自动化学院信息融合技术教育部重点实验室, 陕西 西安 710072
3 解放军31697部队, 辽宁 大连 116103
消热差是红外光学系统设计的重要环节之一,本文介绍使用波前编码技术进行红外光学系统消热差设计的原理及方法,分析波前编码的基本原理,给出波前编码光学系统调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)的表达式。在此基础上,以三片式长波红外光学系统为例,利用ZEMAX光学设计软件分析其在常温(+20 ℃)、-40 ℃和+60 ℃下的成像质量。分析结果表明,该系统在常温下的成像质量接近衍射极限,但是当温度在-40~+60 ℃之间变化时,MTF值迅速下降且出现零点,说明系统的成像质量急剧恶化,不再满足使用要求。加入波前编码相位版进行消热差设计后,MTF值对温度不再敏感,在不同温度下可以得到较为清晰的目标图像,表明波前编码技术可以实现红外光学系统的消热差设计。
几何光学 红外光学系统 波前编码 消热差 调制传递函数 相位版 
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2208001
作者单位
摘要
1 江苏信息职业技术学院 电子信息工程学院, 江苏 无锡 214000
2 扬州大学 a.物理科学与技术学院
3 中国科学院 上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
4 扬州大学 b.信息工程学院, 江苏 扬州 225002
针对传统阶梯型高阶螺旋相位板在光纤端面上制作难度大和使用过程中容易损坏的问题, 文章提出了一种在光纤端面上制作平面型螺旋相位板的设计方案。这种相位板在不同方位角上高度相同, 通过控制不同方位角处的折射率可获得不同的拓扑荷数。文章使用菲涅尔衍射理论对该方案产生的涡旋电场分布及光强分布进行了详细的理论分析, 同时采用时域有限差分方法对基模高斯光束通过具有不同拓扑荷数的平面型螺旋相位板后在光纤中的传播过程进行了仿真验证。仿真结果表明, 该种光纤端面平面型相位板对于高阶和低阶模式都能产生高质量的涡旋光束, 有效克服了传统阶梯型螺旋相位板存在的不足。
涡旋光束 光纤端面 平面型螺旋相位板 折射率 拓扑荷数 vortex beam fiber end face flat spiral phase plate refractive index topological charge 
光通信研究
2021, 47(3): 29

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