1 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，安徽省高等学校精密科学仪器重点实验室，安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学第一附属医院，生命科学与医学部，安徽 合肥 230001
Therefore, in this review, the principle and advantages of femtosecond laser as well as its application in the micro/nano processing of optical device are discussed in detail. This review is divided into five sections. The first section introduces the mechanism and processing properties of femtosecond laser. The second section discusses a variety of methods to improve the resolution of femtosecond laser micromachining. The third section focuses on the femtosecond laser processing technology, and the fourth section describes the femtosecond laser's application in the processing of optical devices, including microlens, optical waveguide, grating, and photonic crystals. Finally, this review makes a summary and discusses the prospect of femtosecond laser micromachining used in optical devices.
飞秒激光 高精度 微纳结构 光学器件 femtosecond laser high-precision micro/nano structure optical device
1 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
针对可见光与红外大口径薄膜衍射光学系统在空间上应用的可行性问题,提出基于二维时域有限差分法的大口径衍射光学成像特性的仿真模型与快速分析的计算方法。首先充分考虑大口径衍射光学元件的亚波长微结构尺寸的电磁场调制特性,建立亚波长结构尺寸的衍射光学系统成像特性分析模型;然后通过矢量化编程和GPU加速运算提出快速求解方法,有效解决由矢量计算所致计算量庞大的问题;最后利用建立的成像特性分析方法对大口径衍射光学系统进行成像特性分析实验。实验结果表明:该方法可在有效表征亚波长微结构衍射光学系统成像特性的基础上,实现衍射光学元件成像特性的快速分析。
衍射 成像特性 矢量衍射理论 衍射效率 矢量化加速 光学学报
2020, 40(17): 1705002
1 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
2 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
3 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094
提出一种基于相位差异法的衍射光学系统波前反演误差分析方法。从衍射光学系统波前反演模型出发,分析了产生波前反演误差的物理因素;对各影响因素进行了理论建模,建立了衍射光学系统波前反演误差分析方法。以某衍射光学系统为应用实例,分析了各因素对波前反演误差的影响规律,并验证了误差分析模型与方法。实验结果表明,模型分析结果与实际误差之间的平均偏差小于13.5%,可为衍射光学系统的空间应用提供支撑。
衍射 衍射光学系统 相位差异 波前反演 误差分析模型 光学学报
2019, 39(11): 1105002
哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150001
建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上，利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变，并考虑到温度对材料折射率的影响，完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型，利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律；然后从热辐射传输机理出发，建立了融入光学系统自身辐射的背景辐射计算模型，利用该模型可实现光学表面自身热辐射在像面产生辐照度的分析计算，从而提出了红外光学系统性能分析方法。最后针对实际空间红外光学系统，开展了系统性能随热控温度变化的分析实验。结果表明：当将系统热控温度设置为10 ℃时，可实现背景辐射下降48.6%的同时，光学系统MTF降低30%的应用需求。模型与方法可用于红外光学系统背景辐射水平和成像质量变化规律的研究，并应用于最佳热控温度的优化选择，为空间红外光学系统热控设计提供理论指导。
空间红外光学系统 系统性能分析方法 Zernike多项式 背景辐射计算模型 space infrared optical system analytical method of system performance Zernike polynomial MTF MTF calculation model of background radiation
