1 中国人民解放军91550部队, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
针对单透镜成像光谱仪的光谱标定展开研究, 利用单色仪扫频方式标记波长与像平面的相对关系, 利用汞灯特征谱线进行验证。针对选用的单透镜型号, 设计定标方案及步骤, 根据方案搭建实验平台, 完成实验分析验证, 最终结果表明该定标方法适用于单透镜成像光谱设备。
单透镜成像 成像光谱仪 光谱定标 single-lens imaging single-lens imaging spectrometer spectral calibration
1 中国科学院光电技术研究所， 成都 610209
2 中国科学院大学， 北京 100049
针对目前光学设计中，通过增加光学元件数量、限制视场角等方法来平衡像差，导致光学系统较复杂的问题，提出了一种基于红外波段的大视场谐衍射透镜设计方法。使用光学设计软件Zemax进行光学设计，使用DLL编写了一种可以自定义的表面面型，使用这种表面进行分区优化，并结合标量衍射理论进行了成像效果分析。结果显示，所设计的谐衍射透镜具有21°的视场角，截止频率(以0.1作为对比度极限)为11.4lp/mm，并通过实验验证了该透镜的大视场单透镜成像的可行性。
谐衍射光学元件 单透镜成像 大视场 光线追迹 标量衍射 harmonic diffractive optical element single lens imaging large field of view ray tracing scalar diffraction
1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院 健康与医学技术研究所，安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
采用传能光纤替代导光臂传输激光能量能够极大地改善医用手柄的灵活性、降低系统复杂程度、提高激光传输效率。设计研制了2.79 μm Er, Cr: YSGG激光器及其光纤耦合系统。分析了激光器谐振腔输出镜对输出高斯光束参数的影响，设计弯月型透镜作为激光器谐振腔输出镜减小激光光束发散角，并选择合适的耦合单透镜，满足了数值孔径为0.29、芯径为400 μm的ZBLAN玻璃光纤耦合条件。实验结果表明，在弯月型透镜作为激光输出镜，耦合透镜焦距为20 mm时，可实现激光传输耦合效率高达83%，最大传输功率6 W，满足了激光医疗仪器的临床应用需求。
Cr, Er: YSGG激光 单透镜 谐振腔 光纤 空间耦合 Cr, Er: YSGG laser single lens resonant cavity fiber space coupling 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210236
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200017
1 长春理工大学 光电信息学院, 长春 13002
2 中国中车长春轨道客车股份有限公司, 长春 130062
3 长春理工大学 光电信息学院, 长春 130022
在传统直射式激光三角测距方法的基础上, 设计了一种基于位置敏感探测器的单透镜激光三角测头.引入一枚分束镜, 将聚焦透镜和成像透镜合并为一枚.在空间布局上, 令分束镜、探测器、聚光透镜三者共轴, 使系统的结构更加紧凑, 并推导了满足该结构的Scheimpflug条件.利用Zemax光学设计软件仿真光学系统, 系统焦距20 mm, 入瞳直径4 mm, 总长20.5 mm, 可实现测量系统的小型化.同时, 对位置敏感探测器进行非线性校正以及相关信号处理, 保证在较高测量精度的前提下获得更大的工作范围, 并提高系统对测量环境适应性, 可广泛应用于工业实时在线检测等领域.
光学设计 激光三角法 Scheimpflug条件 单透镜 小型化 位置敏感探测器 Optical design Laser triangulation Scheimpflug condition Single lens Miniaturization Position sensitive detector
江南大学 理学院 江苏省轻工光电工程技术研究中心， 江苏 无锡 214122
基于透镜色散原理，提出了运用分波段照明法扩大单透镜成像景深的方法.理论推导出物距和照明光波长之间存在正相关关系，据此选择相应波段的照明光源，通过照明光学设计，使不同物距的物体均能清晰成像在同一像面上.ZEMAX软件模拟结果与理论分析吻合.采用自行设计的图像采集系统，只用一个35 mm焦距普通双凸透镜进行实验测试.人眼主观和专业软件测试结果均表明：采用分波段照明方式比用白光照明景深扩大81.8%，分辨率最大提升200.3%；比只用单色光照明景深扩大了93.6%，分辨率最大提升189.7%.
机器视觉 单透镜成像 波段照明 色散 景深 在线检测 Machine vision Single-lens imaging Spectral illumination Dispersion Depth of field Online inspection
北京交通大学 光波技术研究所 全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
空间散射光到光纤的耦合在许多领域都得到广泛的应用。然而，当被测物体较大时，如何有效地将空间散射光有效地耦合到光纤的研究还较少。耦合效率和接收视场是空间散射光耦合到光纤接收装置的两个重要的特性参数。文中通过理论分析和软件仿真，分析了在径向移动、轴线移动和不同入射角的情况下，改写耦合效率的变换，比较了在满足一定的耦合效率时，光纤接收装置的几种透镜耦合方式接收视场的大小。最后，通过实验对仿真内容进行了验证。
光纤光学 耦合效率 单透镜耦合 透镜组耦合 fiber optics coupling efficiency single lens coupling lenses coupling 红外与激光工程
2016, 45(1): 0122005
文章在设计低损耗太赫兹光子晶体光纤的基础上, 利用光学设计软件Zemax设计了一种焦距为24.80 mm、厚度为2.00 mm、有效孔径为6.25 mm的Topas COC(环烯烃共聚物)太赫兹单透镜。该透镜能有效提高太赫兹光束与波导的耦合, 耦合效率可达75.01%。运用Zemax和Matlab软件分析了太赫兹波导与耦合系统在对接出现误差情况下对耦合效率的影响, 并分别给出了存在横向偏差与角度偏差情况下的耦合效率变化曲线。研究结果可为太赫兹传输技术提供理论参考。
太赫兹波 光子晶体光纤 单透镜耦合 Zemax软件 terahertz wave photonic crystal fiber single-lens coupling Zemax softwares
将自由空间光耦合进单模光纤产生超连续谱的实验中,空间光与单模光纤的耦合效率是其中的一个关键问题。常采用的单透镜或显微物镜进行耦合存在耦合效率低、调整难度大、端面易损伤等问题。提出了先将自由空间的光耦合进纤芯尺寸较大的单模光纤,然后将纤芯较大的单模光纤和纤芯较小的单模光纤进行熔接。实验结果表明,改进的耦合系统耦合效率大大提高,达到60％以上,且调整难度降低,光纤端面的损伤概率降低,大大提高了超连续谱产生的效率。
光纤 空间光 耦合效率 单透镜 fiber space optical coupling efficiency single lens 强激光与粒子束
2014, 26(3): 031006
对于级数为2/3的分数傅里叶光学变换,一种简单的实现方式是将物置于一个焦距为f的正薄透镜一侧f/2处,在透镜的另一侧的同距离处即得到该物的变换。为了验证其正确性,利用其可加性和周期性的性质,分别将3和6个这种2/3的分数傅里叶光学变换相加与傅里叶光学变换的4f和8f系统比较,观察到相同的输出结果,从而说明这种2/3分数傅里叶光学变换的实现方式是正确的。文中还说明了这种装置的优点。
傅里叶变换 分数傅里叶变换 单透镜法 4f系统 8f系统 Fourier transform fractional Fourier transform one lens method 4f optical system 8f optical system
