红外与激光工程
2022, 51(9): 20220457
上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
针对硬脆非球面光学镜硬度高、型面特殊、加工面积大、加工质量要求高的特点，提出了一种基于法向跟踪的、以圆筒形砂轮端面进行磨削的非球面范成精密加工方法。在此基础上，进一步设计了智能化的实时检测与自适应控制方法。应用这些方法实现了磨削运动轨迹的精确控制、砂轮磨损的自动补偿、磨削压力的自动控制、工艺参数的自动调节。实验结果表明：以圆筒砂轮端面进行磨削的、基于法向跟踪的非球面范成精密磨削法可以保证非球面的面形精度，砂轮磨损实时检测与自适应控制方法能提高加工质量和效率。
光学制造 非球面光学镜 法向跟踪 精密磨削 实时检测 自适应控制
提出了一种用于LED准直照明的非球面透镜设计方法，该方法产生于对非球面几何光学特性分析和粒子群优化算法优越的寻优能力。用该方法设计了一个基于点光源准直的出光口径30 mm的非球面透镜，为了证明准直透镜的准直效果，用光线追迹方法模拟了准直透镜对于点光源的准直过程。模拟结果显示，点光源经准直透镜后出射光线的最大半视场角为0.004 60，0.8 mm×0.8 mm LED光源经准直透镜后出射光线的最大半视场角为4.91°，表明了粒子群算法用于非球面准直透镜设计的可行性和有效性。与现有的设计方法相比，该设计方法意义更直观，实施更简单。
LED准直照明 非球面光学特性 粒子群算法 准直透镜 LED collimating illumination optical properties of aspheric surface particle swarm optimization(PSO) algorithm collimating lens
1 中国民航大学中欧航空工程师学院, 天津 300300
2 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
通过白光扫描干涉术研究了用于非球面元件的大范围测量方法并利用纳米测量机（NMM）构建了测量系统。对系统的运行环境进行分析，定量给出了评定结果。在系统环境得以保证的前提下，重点研究了无重叠拼接方法，并将结果进行了对比；针对周期性非球面光学表面，提出通过白光倾斜扫描干涉法进行测量。扫描过程中，测试样品倾斜通过干涉区，消除了物镜视场的影响，使毫米量级表面一次扫描即可完成测量。针对扫描过程，分析了扫描过程中干涉条纹移出视场现象及双角度不一致对测量结果的影响。
测量 大范围评价 无重叠拼接 白光倾斜扫描干涉术 非球面光学元件 激光与光电子学进展
2014, 51(6): 061207
1 北京理工大学光电学院光机电工程联合研究中心, 北京 100081
2 南通大学 理学院, 江苏 南通 226019
施密特光学系统由施密特校正板和球面反射镜组成，校正板设置在球面反射镜的球心处，系统的焦点不一定和反射镜的焦点重合。为了得到精确的校正板面形初始结构参数，基于波像差函数建立了带有离焦量的大口径施密特校正板的数学模型，同时校正了系统的三级和五级球差。利用光学设计软件对校正板口径为1000 mm、主镜的曲率半径为2000 mm、F数为1的系统进行了设计和分析，来验证校正板面形数学模型的正确性。结果显示此校正板的数学模型与优化后结果吻合得较好，校正板面形初始结构参数的精度得到了极大的提高，这为大口径、大相对孔径的施密特光学系统的设计提供了理论基础。
光学设计 数学模型 非球面光学 施密特校正板 波像差函数
南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室， 江苏 南京 210094
激光近炸引信中由于半导体激光器发射的激光束具有较大不对称的发散角，会导致光束能量发散和作用距离偏近。通过分析半导体激光器的光场特性，结合半导体激光器的远场发散角特点，采用单级非球面透镜对光束进行准直和整形，并利用非球面光学设计理论和Zemax光学设计软件，设计出了激光定距系统单级非球面发射准直透镜。仿真结果表明，设计出的发射系统单级非球面准直透镜，两个方向的发散角分别被压缩至5 mrad和2 mrad，有效提高了半导体激光器发射光束整形质量，减小了发射光束发散角，并增加了系统作用距离。
激光光学 准直系统 非球面光学设计 发散角 中国激光
2012, 39(s2): s216002
1 厦门大学 物理与机电工程学院, 福建 厦门 361005
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
根据大口径非球面光学元件的实际加工需要，设计并制造可控气囊抛光系统，并对机构进行运动学仿真，仿真结果表明,气囊自转轴的运动空间可以满足大口径非球面光学元件的连续进动加工要求。为了证明所设计系统的可加工性，以直径320 mm的圆形平面光学元件进行加工实验。经过该气囊抛光工具24 h的抛光后，工件达到较好的面型精度，光学元件的表面粗糙度由0.272λ减小到0.068λ(λ＝632.8 nm)， PV值从1.671λ降低到0.905λ。对光学元件的实际加工实验结果表明：可控气囊抛光系统在加工过程中结构稳定性好，符合设计要求，可有效提高加工工件面型精度。
大口径非球面光学元件 进动抛光 可控气囊抛光系统 设计及研制 large aspheric lenses precession finishing controlled bonnet polishing system design and manufacture
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
构建了一台数字化刀口仪，利用该数字刀口仪对二次非球面光学元件进行实际检验，获得了非球面光学元件表面面形的均方根(RMS)值和峰谷(PV)值。将数字刀口仪测量结果与干涉仪测量结果进行比较，测量结果的一致性在0.001 μm以内，验证了数字刀口仪定量检测非球面光学元件的可行性以及所研究的数字刀口仪的准确性。最后对测量结果进行了讨论。
测量 非球面光学元件 刀口检验 波像差
