超构透镜作为一种灵活调控空间光场相位、振幅及偏振的有效选择,在超分显微成像中受到了广泛的关注。为了提高多波长显微成像的分辨率,解决传统光学系统结构厚重、设计复杂等问题,基于相位补偿理论,运用传输相位法以及粒子群优化算法,设计了一种基于二氧化钛纳米单元柱的反射式消色差超构透镜,在500~550nm之间实现了恒定聚焦,且该透镜具有偏振不敏感的特性。与数值孔径相同但有色散的超构透镜的对比结果有效证实了该超构透镜的消色差功能。所设计的透镜可应用于多波长显微成像系统中并提高成像的分辨率。此外,该消色差透镜在数码相机和光学仪器等领域中也有较好的应用价值。

依据标量衍射理论,在分析消除轴向及倍率色差条件的基础上, 利用纯相位液晶空间光调制器的可编程控制特性, 将红、绿、蓝三种色光调制的菲涅耳透镜与闪耀光栅镶嵌在一起, 通过随机等概率的复用方法, 在液晶空间光调制器上编程, 实现了具有共同焦距的三色光复用透镜, 消除了轴向色差.同时, 通过对红、绿、蓝三色光调制的菲涅耳透镜孔径的约束, 实现了三色光在焦平面处相同的聚焦光斑半径大小和强度, 消除了倍率色差.实验结果表明, 通过该方法, 复用透镜的轴向色差以及倍率色差都得到了有效矫正,在三色光入射下其艾里斑半径为67 pixel, 与具有相同焦距和分辨率的单色透镜产生的艾里斑半径65 pixel接近.

设计并研制了一套可在视频监控和红光指示下实施半导体激光鼓膜造孔术的光学系统。首先，利用光束整形和波长合束技术将半导体激光单管出射的650 nm激光和半导体激光列阵出射的810 nm激光耦合到芯径为200 μm，数值孔径为0.22的光纤中; 然后，利用消色差透镜准直光纤出射的双波长激光，再利用另一个消色差透镜将光束聚焦到耳鼓膜上，该聚焦镜可通过机械部件沿光轴方向移动，从而调节鼓膜上光斑的大小; 成像部分则直接使用商用视频耳镜; 热反射镜用于使激光和成像光同轴。手术时，根据显示器上的红色指示光斑确定造孔位置。测量结果显示：该系统出光孔处的激光功率在0~13.3 W间连续可调，造孔直径在1~3 mm内连续可调。使用本系统可缩短手术时间，减少并发症; 儿童患者手术时无需全身麻醉。另外，该系统还具有整机体积小、重量轻、电光转换效率高等优点。

利用正常色散玻璃校正二级光谱理论,给出了单个折射面二级光谱的计算法则,并应用此算法进行光学系统设计,给出了两个设计实例.系统仅使用正常色散玻璃组合,采用三组型设计结构,由三个大空气间隔的分离透镜组构成,很好地校正了二级光谱.

A novel lens system with correction of secondary spectrum without using anomalous glasses is presented. The lens system comprises four separated lens components, with three of them being subapertures. Two examples of apochromatic telescope are presented, both with the use of typical normal glasses, namely crown K9 and flint F5 glasses, and low-cost slightly anomalous dispersion glasses. Secondary spectrum and other chromatic aberrations of the two design examples are corrected.

采用衍/折射光学元件结合的方法,使用两种玻璃设计了星载用长焦距望远物镜,对其二级光谱进行了校正.具体介绍了衍/折透镜望远透镜消二级光谱方法、步骤.计算机模拟结果表明:校正后的望远物镜轴上位置色差小于0.08mm,满足使用要求,并且设计方法步骤简单.