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1.
基于六轴机器人的 BRDF 绝对测量装置标校方法研究
斯鹏飞, 张黎明∗, 黄文薪, 陈洪耀, 李佳伟, 张志远, 杨宝云, 王戟翔
量子电子学报 2022, 39 (
5
): 707-719. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2022.05.003
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高精度双向反射分布函数 (BRDF) 绝对测量装置可用于星上定标漫反射板等漫反射参照体 BRDF 的绝 对测量, 其转角的不确定度是整个装置不确定度的主要来源之一。通过对各部件几何位置的标校降低 BRDF 绝 对测量装置转角的不确定度, 可有效降低 BRDF 绝对测量的不确定度, 具有重要的意义。根据 BRDF 绝对测量 装置的特点, 以串联式六轴机器人为测量工具, 以固定于中空分度盘的积分球光源出射的光束作为指示, 开发了 一整套 BRDF 绝对测量装置各部件几何位置的标校方法, 最后基于镜反射实验验证了转角的精度优于 0.05 ◦ , 满 足应用需求。该方法不仅测量精度高, 而且大大简化了装调过程, 实现了无接触式标校, 为类似装置的标校提供 了参考。
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2.
单层原子的厚度对等离激元色散关系的修正
吴仍来∗, 余亚斌, 肖世发, 全军
量子电子学报 2022, 39 (
4
): 541-548. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2022.04.008
摘要
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基于自由电子气体模型, 利用线性响应理论结合格林函数方法求解了单层原子体系的等离激元频率, 得 出了可适用于高电子密度短波情形的等离激元色散关系的解析解。研究结果表明: 原子层的厚度会降低等离激 元的频率, 原子层越厚, 等离激元频率越小, 这种变小在波矢越大时表现得越明显。当单层原子的厚度趋于零时, 其等离激元的色散关系趋近于纯二维等离激元的色散关系。此外, 在单层原子体系等离激元频率的一阶近似中, 发现长波近似下等离激元频率的相对修正与波矢以及原子层的厚度都呈线性关系。
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3.
光束偏振对全息干涉制作复式光子晶体的影响研究
戚志明, 梁文耀
量子电子学报 2023, 40 (
4
): 447-457. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2023.04.003
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光子晶体分为简单光子晶体和复式光子晶体,激光全息法是制作复式光子晶体的重要方法之一,光束偏振在 其中扮演着重要角色。利用具有一定对称性的四光束配置干涉产生复式光子晶体,通过Matlab 编程进行数值仿真, 系统研究了不同偏振组合 (包括单光束、双光束、三光束和四光束) 对复式光子晶体元胞形状及干涉对比度的影响。 结果表明,各光束的偏振度及旋转角度均对复式光子晶体具有显著影响。在不同偏振条件下获得了一系列丰富的元 胞形状,如波浪条纹、椭圆柱、锯齿状等。此外,发现当各光束均为线偏振光时具有最佳的干涉对比度。上述研究结 果对制作特殊元胞的复式光子晶体和虚拟实验教学具有一定的理论指导意义。
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4.
高次凸非球面补偿检验方法研究
陈光宇, 胡明勇, 杨传龙, 封志伟, 徐剑锋, 白 茜, 崔金龙
量子电子学报 2024, 41 (
1
): 57-66. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.01.005
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高次凸非球面镜是光学系统中至关重要的元件, 通常作为次镜来补偿光学系统的轴外像差, 但其检验方法 一直是一大难点。基于背向零位检测方法, 提出利用三透镜与单折射面组合的形式来补偿高次非球面的法线像差。 首先选取高次非球面的二次比较面来简化计算, 基于三级像差理论求解系统的初始结构, 对高次非球面的法线像差 进行补偿,使用ZEMAX 软件仿真与优化后, 设计结果完全满足要求。随后结合一块有效通光口径为170 mm、顶点 曲率半径为266.8 mm 的高次凸非球面反射镜, 测得镜面的面形精度均方根为0.019 λ (λ = 632.8 nm), 满足实际检测 要求, 验证了所提设计方法的可行性。此方法为大口径高次凸非球面的检验提供了一个新的思路。
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5.
基于六阶波像差理论的非球面大孔径 折反射成像系统像差优化方法
曹一青 , 沈志娟 , 吕丽军
量子电子学报 2024, 41 (
1
): 67-77. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.01.006
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43
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大孔径折反射成像系统被广泛应用于机器人导航和安全监控等领域。首先分析了超大视场光学系统六阶 波像差理论应用于非球面光学系统的像差计算方法, 随后基于该六阶波像差理论, 构建了非球面大孔径折反射成像 系统像差优化评价目标函数, 并给出了求解这种包含多个光学参量的目标函数的优化算法, 得到优化后的系统结构 参数。最后, 应用所提方法设计了一款工作波段为400~700 nm、最大视场角为120°、 F 数为2.6 且成像质量较好的 光学系统。设计案例的结果表明所提出方法是有效的, 为非球面大孔径折反射成像系统像差优化提供了一种有效 手段。
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6.
照明系统中配光元件反射-吸收损耗的计算
康学亮 , 车昕叡 , 雪瑞 , 王丽 , 张白 , 韦先涛
量子电子学报 2024, 41 (
2
): 257-268. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2024.02.008
摘要
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43
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在照明光学设计中, 光通量利用率是配光元件的一个重要评价指标。基于菲涅尔公式, 建立了配光元件反 射-吸收损耗的理论模型, 并探讨了其适用范围。利用该模型分别计算了自由曲面平凸透镜和全内反射透镜的反射- 吸收损耗, 并与软件仿真和实验实测的光通量损耗数值进行了对比。研究发现, 该理论模型的计算数值与光学软件 的仿真结果高度相符, 点光源60°平凸准直配光透镜和全内反射透镜的透射率绝对误差分别为0.7% 和0.14%, 考虑 装配误差影响之后, 此数值与实验测量结果也基本匹配。利用本研究所建的反射-吸收损耗模型, 在照明光学设计 中, 无需进行软件仿真和实验测试, 即能快速而精确地预测出各类配光元件在各个光学表面上的反射损耗和材料吸 收损耗, 为配光元件的性能评价、结构选择和优化定型提供参考依据。
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