光学设计论文
光学论文
光学设计性试验《光盘性质的研究》学院:物理学院专业:物理学指导老师:李金环姓名:陈哲学号:1221410007光盘性质的研究【摘要】CD光盘上的信息是通过压制在光盘上的细小坑点来贮存的,并由这些不同时间长度的细小坑点和坑点之间的平台组成了由里向外分布的螺旋光道.当激光光斑扫描这些坑点组成的光道时,就读出了存储的信息。
光盘盘片光道间距为0.74μm,.并且其最小记录点长度为0.4μm,如此小的光道间隔密度和光栅的光栅常量的数量级相当,因此光盘在激光的照射下会像反射光栅一样发生光栅衍射现象。
当我们把衍射光斑记录在光屏上,我们就可以根据光的衍射计算出光栅常量b,从而可以计算出光盘的周期。
【关键词】光道反射光栅衍射现像光盘周期光盘厚度【实验目的】(一)了解光盘CD,VCD,DVD的构成及光学性质;(二)学会解释出现的光学现象;【实验要求】(一)设计实验方案,推导出实验的原理和公式,画出光路图;(二)使用多种方法进行测量;(三)光盘的刻线走向及刻线密度。
【实验仪器】激光器,废旧光盘三个、没有刻录过的光盘三个、自己制作的可以记录具体位置的光屏一个,光聚座一个,分光计一个。
【实验原理】1光盘的结构光盘的物理构造:CD光盘上记录的信息最小单元是比特(bit)。
在聚碳酸脂材料上用凹痕和凸痕的形式记录二进制“0”和“1”,然后覆上一层薄铝反射层,最后再覆上一层透明胶膜保护层,并在保护层的一面印上标记。
我们通常称光盘的两面分别为数据面和标记面。
目前通常用的光盘直径为12cm,厚度约为1mm,中心孔直径为15mm,重约14--18g。
光盘由透明塑料PCC聚碳酸酷基片做成,由衬底层、反射层及保护层和最上面的商标层组成。
光盘的信息是通过激光反射原理从信息面通过透明塑料来读取的。
图1 光盘的基本结构在反射层中有四凸坑来表示的信息,当激光头的激光束照射这些凹凸坑时,产生强弱不同的反射光,再将这些反射光变为大小不同的电流,经解码电路还原成信号。
光学专业毕业设计:激光光斑尺寸的测量和研究.
激光光斑尺寸的测量和研究摘要激光光斑尺寸是标志激光器性能的重要参数,也是激光器在应用中的重要参量。
本文主要介绍了两种测量激光光斑尺寸的方法:刀口扫描法,CCD 法。
分析了利用刀口法测量高斯光束腰斑大小的测量实验装置,并阐述了具体的测量过程。
此方法对激光光斑大小测量是可行的。
实验装置简单实用。
CCD法是利用CCD作为探测传感器,可以更精确地测出激光器的光斑尺寸和束腰光斑尺寸,克服了传统测量的繁杂过程,并用计算机控制及数据处理,测量精度得到提高,为激光器性能研究和光信息处理提供了一种新的方法。
本文给出了这两种方法测得的数据及处理结果。
结果表明,刀口扫描法对高能量光束半径的测量特别实用,装置简单,可在普通实验室进行测量。
CCD法检测的直观性好,不需要辅助的逐行扫描机械移动,成像精度和检测精度高。
关键词激光光斑尺寸;Matlab;CCD传感器;刀口法The Measurement and Research of Laser SpotSizeAbstractThe size of Laser spot is not only one important parameter of laser performance, but also in laser application.This paper introduces two methods of measuring laser spot diameter: scanning method, CCD: knife method. We analyze of measurement is cut the size of the gaussian beam waist measurement device spot, and elaborates on process of the measurement. Using this method of laser spot size measurement is feasible. The experiment device is simple and practical. CCD method uses the CCD sensor as a detection can be more accurate to measure the size of the laser spot and waist size spot, overcoming traditional measurement process and using computer control to deal with data processing, and the measurement accuracy is improved, providing a new method for laser performance study and light information processing. At the same time, it gives two methods of measured data and processing results.The results show that the method of blade scanning is practical for high-energy beams radius’s measurement. Simple device can be operated in ordinary laboratory. CCD detection method is visually good, and do not need to manufacture progress ive-scan auxiliary of the machine movement, the imaging accuracy and precision is the higherKeywords Laser spot size; Matlab; CCD sensor; knife-edge method.哈尔滨理工大学学士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 国内外研究现状 (5)1.3 论文研究的内容 (7)第2章激光光斑测量方法探究 (8)2.1 刀口扫描法测激光光斑直径研究 (8)2.2 CCD测激光光斑直径方法 (12)2.3 本章小结 (20)第3章激光光斑尺寸的测量与数据分析 (21)3.1 刀口法测光斑直径 (21)3.1.1 90/10刀口法理论及方法 (21)3.1.2 计算理论 (23)3.1.3 实验数据处理 (23)3.1.4 实验分析 (25)3.2 CCD法测激光光斑方法 (25)3.2.1 用CCD拍摄光斑图像 (25)3.2.2 Matlab的图片处理 (26)3.2.3 图像处理结果 (26)3.2.4 实验分析 (29)3.3 本章小结 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A 英文原文 (34)附录B 中文译文 (38)附录C Matlab程序 (42)第1章绪论1.1课题背景激光技术对国民经济及社会发展有着重要作用,激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。
光学设计及软件应用论文
光学设计及软件应用论文光学设计和软件应用是一个重要的研究领域,涉及到光学系统的设计、优化和分析等方面。
本文将介绍光学设计的基本原理和常用的软件应用。
光学设计是一门关于利用光学原理设计和优化光学系统的学科。
它主要应用于光学仪器、光纤通信、激光器、摄像头、显示器、显微镜等领域。
光学设计的目标是设计出一个满足特定需求的光学系统,例如提高分辨率、减少畸变、增加光通量等。
光学设计的基础是光学原理,包括几何光学和波动光学两个方面。
几何光学主要研究光线的传播和偏折规律,用来描述像差、成像和光路的特性。
波动光学主要研究光波的传播和衍射规律,用来描述衍射、干涉和波长选择性等现象。
在光学设计中,常用的优化方法有光学自动设计、光束追迹和模拟退火等。
光学自动设计是一种利用计算机自动搜索最佳设计参数的方法,通过模拟光路的传播特性,可以得到一种近似最优的设计方案。
光束追踪则是一种模拟光线在光学系统中的传播过程,通过追踪大量的光线,可以分析光线的角度、位置和强度等。
模拟退火是一种利用统计力学原理优化设计的方法,通过模拟固体退火的过程,逐渐使系统能量达到最低,从而得到最优的设计方案。
光学设计中常用的软件有Zemax、Code V、TracePro等。
这些软件提供了丰富的设计工具和仿真分析功能,可以实现光学系统的建模、优化和分析。
例如,Zemax是光学设计的行业标准软件之一,它提供了完整的光学设计工具,包括镜头设计、系统分析和成像质量评价等。
Code V则是用于光学系统模拟和优化的软件,可以对复杂的光学系统进行精确建模和光束追迹分析。
TracePro是一款用于光学系统设计和光线追踪的软件,可以模拟光线在复杂表面上的反射、折射和散射等过程。
在光学设计的实际应用中,还有一些常见的问题和挑战需要解决。
例如,光学系统的色差、畸变和散射等影响成像质量的问题,需要通过优化设计参数和选择合适的材料来解决。
另外,光学系统的稳定性和可靠性也是重要考虑因素之一,需要在设计过程中进行全面分析和优化。
汽车前照灯的光学
汽车前照灯的光学毕业设计(论文)FAW-A1汽车前照灯光学设计年级专业2009级机械工程及自动化学号姓名指导教师评阅人二○一三年六月中国常州摘要由于汽车的造型很大程度上是取决于前照灯,而且,前照灯的照明质量对于行车的安全也是至关重要的,所以,在本文以FAW-A1汽车前照灯的设计制造为研究背景,介绍了FAW-A1汽车前照灯的设计和制造的主要模块,主要包括:外观分析设计,结构分析设计,光学分析和反射镜设计,前照灯振动分析和前照灯模流分析。
同时,在对FAW-A1前照灯整体设计的基础上,重点对前照灯的光学设计进行了研究和学习。
设计主要满足了汽车前照灯在光学方面的行业标准。
也在满足各项要求的同时,力争使设计成本低廉,品质优良,外观优美融于车身。
依据论文内容,主要工作如下:第一,了解任务书的内容,明确设计任务;阅读大量与车灯前照灯相关的资料和文献;翻译与车灯相关的英文文献。
第二,通过和工程师的沟通以及搜集学习汽车前照灯的相关信息,明确各自的设计任务,列出设计任务安排和进度表,通过与结构设计和震动分析的组员讨论,得出相对合理的方案简图。
第三,依据法规的要求,认真对比选择,筛选性价比比较高的前照灯光源,并依据光源设计出合理的前照灯反射器,能够与结构设计的组员相配合。
第四,通过公司的软件,将数据模拟出前照灯光源照射出来的光强分布,合理的调整光源与反射器的角度,使之与法规相符合,检验与完善前照灯的光学设计。
撰写毕业设计论文,同时总结出本设计中的改进和不足之处,展望未来该车型前照灯设计的趋势和值得努力的方向。
最后,给出毕业设计的心得体会。
关键词:FAW-A1前照灯设计光学设计光源的选择对比反射器设计AbstractAs car modeling is largely depends on the headlamps, and headlamps lighting quality is important for traffic safety, therefore, in this article to auto works - A1 as the research background, design and manufacturing of automobile headlamps FAW-A1 car headlamps are introduced the main module design and manufacturing, mainly include: appearance analysis and design, structure analysis and design, analysis and reflection optical lens design, analysis and headlamps headlamps vibration mold flow analysis. At the same time, in which A1 headlamps, on the basis of the overall design, focus on the optical design of headlamp has carried on the research and study. Designed to satisfy the vehicle headlamps in the optics industry standards. Also to meet the requirements at the same time, strive to make the design cost is low, good quality, beautiful appearance into body.Based on the thesis, the main work is as follows:First, understand the contents of the specification, design task; Reading a lot of useful information related with headlights headlamps and literature; Translation English literature related to light.Second, through the communication and engineers, and related information collecting learning automobile headlamps, clear their respective design task, design task arrangement and schedule listed, with the structure design and vibration analysis of group discussion, draw a relatively reasonable plan diagram.Third, according to regulatory requirements, serious contrast selection, screening of high cost performance of lamps, and according to the light source to design reasonable headlamp reflector, can be made to match the structure design of the team members.Fourth, through the company's software, the data simulate the lamps light intensity distribution, reasonable adjust the Angle of light source and reflector, and consistent with laws and regulations, inspection and improve the optical design of headlamp. Writing graduation design paper, at the same time, summarized the improvement and deficiency in the design, looking forward to the future of the car headlamp design trends and worth the effort direction. Finally, the experience of graduation design is given.Key words: FAW-A1; Headlamps designed; Optical design; The choice of light source; The design of the reflector目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.1.1 前照灯与行车安全 (1)1.1.2 前照灯的发展历程 (2)1.1.3研究现状 (3)1.1.4 前照灯设计常用软件 (5)1.2 选题目的及意义 (6)第2章前照灯设计基础及设计过程概述 (7)2.1 前照灯系统 (7)2.1.1 前照灯的基本结构 (7)2.1.2 前照灯的工作原理 (8)2.2 前照灯的主要部件 (9)2.2.1 光源 (9)2.2.2 反射器 (10)2.3 前照灯的相关标准 (11)2.3.1 概述 (11)2.3.2 中国汽车照明标准 (12)2.4 前照灯设计的理论基础 (15)2.4.1 光学基础 (15)第3章光源的选择 (19)3.1 常用前照灯光源 (19)3.2 本论文所选用的光源 (19)3.2.1 H4光源 (19)3.2.2 H7光源 (21)第4章反射器设计 (23)4.1 基础面 (23)4.2 分区设计 (23)4.2.1 H4光源的反射面分区 (24)4.2.2 H7光源的反射面分区 (25)4.3 总体设计 (26)4.3.1 采用H4光源的反射面 (27)4.3.2 采用H7光源的反射面 (28)4.4 光型图与等照度图的绘制 (30)4.4.1 H4反射器 (30)4.4.2 H7反射器 (32)第5章小结 (35)5.1 近光比较 (35)5.2 远光比较 (35)总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (41)汽车前照灯标准 (41)第1章绪论1.1 选题背景1.1.1 前照灯与行车安全汽车是现代社会中不可或缺的交通和运输工具,它给我们的生活带来了便利,也带来了问题。
光学论文 光子晶体的研究
物理光学论文题目光子晶体的制备与应用院系英才学院学号7111900302姓名张一博日期2012、10、31摘要本文介绍了基本光子晶体、二维光子晶体以及复合结构光子晶体的制备。
光子晶体具有许多不同于单组分胶体粒子的独特的光、电、磁、催化等物理与化学性质, 是构筑光子晶体材料的重要组元。
从材料复合的不同形式阐述了复合结构光子晶体的制备方法; 列举了光子晶体器件的典型应用, 综述了光子晶体的主要用途; 并展望了复合结构光子晶体的发展方向。
关键词:光子晶体;二维光子晶体;复合结构光子晶体;制备;功能;应用AbstractThis paper introduces several kinds of photonic crystals such as two-dimension photonic crystal and compound-photonic crystal. Then the paper talks about some ranges to use these photonic crystals.Keywords: photonic crystal, two-dimension photonic crystal, compound-photonic crystal, use.1 引言光子晶体的出现,为信息技术新的飞跃提供了一次历史性的机遇。
正如20世纪中叶半导体的发现对此后半个世纪世界经济产生巨大影响一样, 光子晶体的研究、开发和应用可能在未来若干年世界经济的发展提供一个新的生长点。
光信息技术是信息化社会的主要技术支撑。
目前信息技术的核心是建立在半导体材料基础之上的微电子技术。
由于强烈的需求, 微电子技术以惊人的速度发展。
根据摩尔定律, 半导体元件的集成度以每18个月翻一番的速度发展, 电子和微电子技术正在走向物理上和技术上的极限(如速度极限、密度极限), 这些不可逾越的技术极限对信息技术的进一步发展提出了重大挑战。
非球面镜片的设计原理与应用论文
非球面镜片的设计原理与应用论文1. 引言非球面镜片是一种新型的光学元件,其设计原理和应用已经引起了广泛的关注。
本文将介绍非球面镜片的设计原理和它在光学领域的应用。
2. 非球面镜片的设计原理非球面镜片的设计原理是基于光的折射和反射现象。
传统的球面镜片在焦距、像差等方面存在缺陷,而非球面镜片通过改变曲率将光线聚焦或分散,从而改善光学系统的性能。
设计非球面镜片的过程可以分为以下几个步骤:•确定设计要求:根据光学系统的需求,确定非球面镜片的特性,例如焦距、像差等。
•选择非球面曲线类型:非球面镜片可以有不同的曲率类型,如二次曲面、高阶多项式曲面等,选择合适的曲率类型能够满足系统需求。
•确定非球面曲率分布:根据设计要求和选择的曲率类型,计算出非球面镜片的曲率分布,以实现所需的光学性能。
•优化设计:对初步设计进行优化,通过计算和模拟,调整非球面镜片的曲率分布,以进一步改善光学性能。
•制造和测试:根据最终的设计结果,制造非球面镜片并进行测试,验证设计的准确性和性能。
3. 非球面镜片的应用非球面镜片在光学领域有广泛的应用,以下是一些常见的应用领域:3.1 光学成像系统非球面镜片在光学成像系统中起到关键的作用。
通过精确设计和定制曲率分布,非球面镜片能够纠正球面像差和色差,提高图像的清晰度和质量。
3.2 汽车前照灯非球面镜片被广泛应用于汽车前照灯系统中。
通过设计特定的曲率分布,非球面镜片能够将光线集中在道路上,提高夜间行驶的安全性。
3.3 显微镜和望远镜非球面镜片也被应用于显微镜和望远镜等光学仪器中。
由于非球面镜片可以更好地纠正球面像差和像散,因此能够提供更清晰和准确的观察结果。
3.4 激光系统非球面镜片还被广泛应用于激光系统中。
通过定制的曲率分布,非球面镜片能够改变激光束的形状和聚焦效果,满足不同应用场景的需求。
4. 结论非球面镜片的设计原理和应用具有重要的意义。
通过合理设计非球面镜片的曲率分布,可以改善光学系统的性能,并在各种应用场景中发挥关键作用。
《2024年消色差旋转双光楔系统光学设计与研究》范文
《消色差旋转双光楔系统光学设计与研究》篇一一、引言在现代光学领域中,双光楔系统是一种非常重要的光学组件。
尤其是在激光器、成像系统和空间光学系统等领域中,它的应用更为广泛。
随着科学技术的进步和光电器件的持续发展,如何有效地消除色差并实现高精度的光束操控已成为关键的研究方向。
本论文的研究重点就是针对消色差旋转双光楔系统的光学设计与研究。
二、双光楔系统的基本原理与特点双光楔系统由两个斜面光楔组成,它们通过精确的调整和组合可以改变光束的传播路径。
双光楔系统的主要特点是能够实现光束的旋转和调整,同时在旋转过程中具有色差消除的能力。
在各种光学系统中,双光楔系统都发挥着重要的作用,如激光器的输出控制、成像系统的光束调整等。
三、消色差旋转双光楔系统的设计在消色差旋转双光楔系统的设计中,我们主要考虑了以下几点:1. 材料选择:我们选择具有高折射率和高透射率的特殊光学玻璃作为材料,以确保系统具有优良的光学性能和稳定的物理性质。
2. 结构优化:通过精确的几何设计,使双光楔系统的结构更加紧凑,同时也能够有效地消除色差。
3. 调整与校准:我们采用了精密的机械装置和先进的计算机控制系统,使双光楔系统能够实现精确的旋转和调整。
四、消色差旋转双光楔系统的研究我们通过实验和模拟研究的方法,对消色差旋转双光楔系统的性能进行了深入的研究。
主要的研究内容包括:1. 光学性能分析:我们通过模拟和实验的方法,分析了系统的光学性能,包括光束的旋转范围、旋转精度、色差消除效果等。
2. 影响因素研究:我们研究了影响系统性能的各种因素,如温度、湿度、振动等,并提出了相应的解决方案。
3. 实际应用研究:我们将消色差旋转双光楔系统应用于激光器、成像系统和空间光学系统等实际系统中,验证了其在实际应用中的效果和性能。
五、结论通过对消色差旋转双光楔系统的设计与研究,我们得到了以下结论:1. 消色差旋转双光楔系统具有优良的光学性能和稳定的物理性质,能够有效地消除色差并实现高精度的光束操控。
光学课程设计论文
光学课程设计论文一、教学目标本课程旨在通过光学的学习,使学生掌握光学基本概念、原理和定律,能够运用光学知识解决实际问题。
具体目标如下:1.知识目标:学生能够理解并掌握光的基本概念、光的传播、反射、折射、衍射等基本原理和定律。
2.技能目标:学生能够运用光学知识进行问题的分析和解决,具备一定的实验操作能力和科学思维。
3.情感态度价值观目标:学生能够认识光学在科学技术和社会发展中的重要性,培养对科学的热爱和探索精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学基本概念、光的传播、反射、折射、衍射等基本原理和定律。
具体安排如下:1.光学基本概念:光的定义、光的传播、光的粒子性和波动性。
2.光的传播:光的直线传播、光的折射、光的反射。
3.光的折射:折射定律、全反射、临界角。
4.光的反射:反射定律、反射图像、球面镜和平面镜。
5.光的衍射:衍射现象、衍射条件、衍射公式。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握光学的基本概念和原理。
2.讨论法:通过小组讨论,培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法:通过分析实际案例,使学生能够将光学知识应用到实际问题中。
4.实验法:通过实验操作,使学生能够直观地观察和理解光学现象。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:选用权威的光学教材,如《光学教程》等。
2.参考书:提供相关的参考书籍,如《光学原理》等。
3.多媒体资料:制作精美的PPT、动画和视频,帮助学生直观地理解光学现象。
4.实验设备:准备适当的实验设备,如光源、凸透镜、光屏等,进行实验教学。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果,本课程将采用多种评估方式,包括平时表现、作业、考试等。
1.平时表现:通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等表现,评估学生的学习态度和理解程度。
光学论文
浅谈光学概论【简介】光学已成为为现代科研的重要内容,传统的光学只研究可见光,现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。
光是一种电磁波,在物理学中,电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述;同时,光具有波粒二象性,需要用量子力学表达。
光学将成为今后光学工程学科的重要发展方向。
【英文译文】Optical has become the important contents for the modern scientific research, the traditional optical only research visible light, and modern optical already expanded to whole wavelength electromagnetic wave of research. Light is an electromagnetic wave, in physics, electromagnetic wave by electrodynamics of maxwell's equations describing, At the same time, the light has wave-particle duality, need to use the quantum mechanics expression. Optical will become future optical engineering discipline of important development direction.【关键词】光学、现代科技、应用、研究、历史、前景【正文】一、光学简介在早期,主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力,建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。
这些技术和工业至今仍然发挥着重要作用。
本世纪中叶,产生了全息术和以傅里叶光学为基础的光学信息处理的理论和技术。
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本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==光学的论文篇一:光学设计论文第一章前言随着光学设计的发展,光学仪器已经普遍应用在社会的各个领域。
光学仪器的核心部分是光学系统。
光学系统成像质量的好坏决定着光学仪器整体质量的好坏。
然而,一个高质量的成像光学系统要靠良好的光学设计去完成。
光学设计的理论和方法也在发生着日新月异的变化。
光学是研究光的行为和性质,以及光和物质相互作用的物理学科。
光是一种电磁波,在物理学中,电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述;同时,光具有波粒二象性,需要用量子力学表达。
光的本性也是光学研究的重要课题。
微粒说把光看成是由微粒组成,认为这些微粒按力学规律沿直线飞行,因此光具有直线传播的性质。
我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。
所谓光学系统设计即设计出系统的性能参数、外形尺寸、和各光组的结构等,大体上分为两个阶段,第一阶段为“初步设计”或者“外形尺寸设计”,即根据仪器总体的设计要求,从仪器总体出发,拟定出光学系统的原理图,并初步计算系统的外形尺寸,以及系统中各部分要求的光学特性。
第二阶段称为“像差设计”,一般称为“光学设计”,即根据初步设计的结果,确定每个透镜的具体结构参数,以保证满足系统光学特性和成型质量成像质量的要求。
一个光学仪器工作性能的优劣,初步设计是关键,当然在初步设计合理的条件下,如果像差设计不当,同样也可能造成不良后果。
一个好的设计应该是在满足使用要求的情况下,结构设计最简单的系统。
光学设计是20世纪发展起来的一门学科,至今已经经历了一个漫长的过程。
光学系统设计的具体过程:制定合理的技术参数,光学系统总体设计和布局,光组的设计(包括选型,初始结构的计算,像差校正、平衡与像质评价),长光路的拼接与统算,绘制光学系统图、部件图和零件图,编写设计说明书,进行技术答辩。
投影显示照明光学的理论和实验研究(光学工程专业优秀论文)
(a)光线追迹法模拟反光碗出口出光强分布;/●\{(b)反光碗出口中心剖面光强分布图图3-9反光碗出口出光强分布(一百万条光线)为简化计算,采用无偏心的复眼结构来考查复眼透镜行列数对系统均匀性影响。
如图3.10所示,分别比较6行4列、8行6列、10行8列、12行10列四种复眼透镜排布对照明均匀性的影响。
浙江人学博士论文SymetrySuperposition图3一儿小复眼l~6上的光强度分布(左图);对称位置小复眼光强分布叠加的能量分布(右图)UniformDistribution(a)6行4列光斑图OnifomDistriblltion(c)10行8列光斑图UniformDistribution(b)8行6列光斑图uniformDistribution(d)12行10列光斑图图3.12不同行列数的复眼排布对照明均匀性的影响(数值法)fa)6行4列光斑图(c)10行8列光斑图嘞8行6列光斑图(d)12行lO列光斑图图3一13不同行列数的复眼排布对照明均匀性的影响(光线追迹法)从图3.12和3—13上的光斑图中可以看到,当小复眼数量较少时,液晶板中心区域亮度偏高,这是反光碗后开口和复眼排布方式造成的。
图3.13中所示的小复眼擢旅方式都是光轴穿过中心四块小复眼的顶角。
这种排布方式使得反光碗后开口阴影栽成像到液晶板的四个顶角。
因此,小透镜数目较少时,可以明显看出液晶板四周莲夔瘸,中心较亮。
图3.14给出了三种复眼排布方式,它们小复眼的数目相近,但捧漆劣式不同,经过光线追迹软件模拟后的光斑照度如图3.15所示。
图3.14(a)的络构棵证了反光碗后开口造成的阴影能同时被4块小复眼分担,成像至液晶板四周茹医而最后结果较其他两种更为均匀。
而(b)结构只有2块小复眼分担阴影,因此踊光碗后开口阴影只能成像于照明区域的左右侧。
(c)结构只有一个小复眼在阴影串决,得不到其他小复眼的补偿,因此无法减弱反光碗后开口的阴影。
光学原理在生活中的应用论文
光学原理在生活中的应用1. 光学原理简介光学原理是研究光的性质和行为的科学,它涉及到光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
光学原理在生活中有许多实际应用,下面将介绍其中几个常见的应用。
2. 光学原理在光学仪器中的应用光学仪器是利用光学原理设计和制造的仪器,常见的光学仪器包括显微镜、望远镜、摄影机、相机等。
它们的工作原理都基于光的折射、反射和干涉现象。
•显微镜:显微镜利用透镜和物镜对光进行聚焦,使得细小的物体放大成可见的图像。
光学原理中的放大倍数和像的清晰度都对显微镜的性能起到重要影响。
•望远镜:望远镜利用凸透镜或凹透镜对远处的物体进行放大观察。
光学原理中的焦距和物距关系决定了望远镜的放大倍数。
•摄影机:摄影机通过透镜对景物进行成像,然后通过光敏元件(如胶片或CCD)转化为电信号,形成照片或影像。
光学原理中的光圈和快门速度等参数决定了照片的曝光和清晰度。
3. 光学原理在光纤通信中的应用光纤通信是一种利用光的传输来实现通信的技术。
它基于光的折射原理,通过光纤传输信号,具有高带宽、低损耗和抗干扰等优点。
•光纤:光纤是一种能够将光信号传输的纤维,它利用光的全反射现象将光束从一端传输到另一端。
光纤的材料和结构决定了光信号的传输质量。
•光纤放大器:光纤放大器是一种能够放大光信号的装置,它利用掺杂有放大介质的光纤实现信号放大。
光纤放大器在光纤通信系统中起到增加传输距离和增强信号质量的作用。
4. 光学原理在显影技术中的应用显影技术是将感光材料上的暗像转化为可见影像的技术,它基于光的照射和化学反应。
•底片显影:在传统的胶片摄影中,底片显影是将感光剂上的暗像素转化为可见的照片。
底片显影利用了光的照射和化学反应的原理,将暗像素的银盐颗粒还原成可见的银片。
•数码相机:数码相机利用光敏器件(如CCD)将光信号转化为电信号,然后通过数码处理将电信号转化为可见的照片或影像。
光学原理中的感光元件和图像传感器是数码相机实现影像采集和处理的重要组成部分。
激光和光学设计范文
激光和光学设计范文激光和光学设计是应用激光技术和光学原理进行器件设计和系统构建的一门综合学科。
激光技术是一种利用光的放大和放射特性的过程,通过光的激励态和基态之间的能量跃迁来实现的。
光学设计则是研究光的传播、衍射、散射等在器件中的物理过程以及如何通过光学元件的构建和调整来实现特定功能的学科。
激光的特性使其在许多领域中得到广泛应用,包括医学、通信、材料加工、科学研究等。
激光技术的进步和发展也对光学设计提出了更高的要求,如更高的光束质量、更高的功率密度等。
因此,激光和光学设计的结合成为了一种非常重要的学术和工程领域。
在激光和光学设计中,一个重要的概念是光学元件。
光学元件是指用于改变、转换或控制光的光学装置。
常见的光学元件包括透镜、棱镜、光栅等。
通过合理的设计和选择适当的光学元件,可以实现光束的聚焦、平行化、分光等功能。
在激光和光学设计中,光束质量是一个非常重要的指标。
光束质量用来描述光束的直径、散焦、发散角等特性。
在许多应用中,如激光切割、激光医疗等,对光束质量的要求非常高。
通过优化光学系统的设计和选择合适的光学元件,可以实现光束质量的提高。
光学元件的设计和优化也是激光和光学设计的重要内容之一、在光学元件的设计过程中,一般会考虑光学系统的成本、体积、重量等因素,并通过合适的方法研究光学元件的光学特性和性能。
通过数值模拟、实验验证等方法,可以评估光学元件的性能,并进行优化设计。
除了光学元件的设计,光学系统的整体设计也是激光和光学设计的核心内容。
光学系统的设计包括确定系统的结构、光学元件的选择和布局等。
通过合理的光学设计,可以实现光学系统的高效率、高质量和高可靠性。
总的来说,激光和光学设计是一门综合性的学科,涉及激光技术和光学原理的应用与研究。
在激光和光学设计中,光学元件的设计和优化以及光学系统的整体设计是非常重要的内容。
通过合理的光学设计,可以提高光束质量、改善激光系统的性能,并推动激光技术在各个领域的应用与发展。
大倍率大口径观光望远镜的光学系统设计(光学工程专业优秀论文)
and consider the problem of converse or plus of the image,we edit a POB file,import a leman roof prism into ZEMAX program,synthesis consider with the objective lens to
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咀日本工业标准棱镜双筒望远镜为例,说明正像光学系统中使用棱镜的双简望远 镜的有关事项“”。
1 3 1主要部分的名称
囊 譬群⑨胄刮
图l 2(a)主要部分名称(之一)
图1 2(b)主要部分名称(2-二)
表1 5主要部分名称
出瞳
13
2
出瞳直径
目距刻度
实际视场
物镜的有效孔径
放大率
18
类型(等级)
19
8
ABSTRACT
Aim at the requirement of can observe people or scenery at ten kilometers,a large aperture and large magnification sight·seeing telescope system is developed.
aberration and chromatic difference of focal length,the equations of solving original structure for the apochromatic obiective,the satisfied structural parameters of the three color achromats are acquired quickly.And the normalized toefficient L of longitudinal chromatic
光学论文--折反射望远镜
折反射望远镜构造望远镜的发展经历了约400年的时间,现在它已在科学研究和生活的方方面面发挥着重要的作用。
1608年荷兰人汉斯·利伯希发明了第一部望远镜。
随之而来的是折射望远镜、反射望远镜和折反射式望远镜的相继产生。
德国人史密特首先于1938年制作了第一部折反射式望远镜。
折反射望远镜系统的特点是便于校正轴外像差。
以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量。
由于折反射望远镜具有视场大、光力强等特点,适合于观测延伸(彗星、星系、弥散星云等)天体,并可进行巡天观测,较适合天文爱好者使用。
本文通过探究折反射式望远镜的构造、阐明其光学结构原理从而加强折反射望远镜在啊日常生活的中应用,为今后的技术创新提供助力。
关键词:望远镜;凸透镜;凹透镜;折射式;反射式;折反射式0. 引言望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器,能把远物很小的张角按一定倍率放大,使之在像空间具有较大的张角,使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。
望远镜可大致分为折射望远镜、反射望远镜和折反射式望远镜三种.应用最广泛的有施密特望远镜(美国Meade 12”LX200SC),施密特—卡塞格林系统(南京天仪中心的KP300S),马克苏托夫与马克苏托夫—卡塞格林望远镜(南京御夫天文科教仪器厂生产的Φ160mm等系列)四种类型。
1.折反射式望远镜1.1.折、反射式望远镜的基本光学原理天文望远镜由物镜和目镜组成,接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜,靠近眼睛那块叫做目镜。
远景物的光源视作平行光,根据光学原理,平行光经过透镜或球面凹形反射镜便会聚焦在一点上,这就是焦点。
焦点与物镜距离就是焦距。
再利用一块比物镜焦距短的凸透镜或目镜就可以把成像放大,这时观察者觉得远处景物被拉近,看得特别清楚。
O=物镜 E=目镜 f =焦点 fo=物镜焦距 fe=目镜焦距 D=物镜口径 d =斜镜折射镜是由一组透镜组成,反射式则包括一块镀了反光金属面的凹形球面镜和把光源作90 °反射的平面镜。
毕业论文(设计)基于zemax的光学系统设计报告—内调焦望远物镜的设计
目录一、前言 (1)二、设计技术参数 (1)三、外形尺寸计算 (2)四、初始结构的选型和计算 (6)五、利用zemax优化及评价 (8)六、设计心得体会 (12)七、参考文献 (13)内调焦望远物镜的设计一、前言内调焦望远镜是一种具有多种用途、使用方便的光学检调仪器,它可以作为自准直仪和可调焦望远镜使用。
因此它广泛地应用于光学实验室、光学加工车间和光学装校车间作为检验和调校工具。
例如,作为内调焦望远镜使用时:可以用来检验导轨、平面或直尺的“直线性”,基面之间的“垂直性”,平面之间的“平行性”以及不同直径孔径之间的“同轴性”;作为自准直仪使用时:可检测平面间的角度,光学平行平板两表面的楔角以及观测星点等等。
内调焦是针对外调焦而言的,外调焦是指通过直接移动目镜或者物镜进行调焦,内调焦是指移动镜头组之间的一组镜片来调焦.内调焦广泛运用在某类结构的防水产品上,优点是密封性好一些,但是若设计不当视野会相对窄。
二、设计技术参数技术条件如下:相对孔径D/f’=1/6.58合成焦距f’=250mm物镜筒长L=165mm(薄透镜筒长)物方半视场角w=-2°三、外形尺寸计算根据上图进行光路计算2'(101)12012/'l f d d L f Q ϕϕϕϕϕϕ=-=+-=式中,L ,f ’已知,当假设d0后便可由上述三式求得φ1、φ2、和l2’。
相应地,φ1、φ2可按下述二式求得11/1'1/0/0'1/'21/2'(')/0(0)f d L d f f f f L d d L ϕϕ==-+==--计算结果如表所示 d0/mm 25 50 75 82.5 100 125 150 165 f1’/mm56.81892.595117.18123.13135.14148.81159.57165f2’/mm-41.17-67.65-79.41-80.10-76.47-58.82-26.47由上表知,当Q 给定后,f1’随d0的增加而增加,-f2’开始随d 的增加而增加,到L/2时随d0的增大而减小。
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第一章前言随着光学设计的发展,光学仪器已经普遍应用在社会的各个领域。
光学仪器的核心部分是光学系统。
光学系统成像质量的好坏决定着光学仪器整体质量的好坏。
然而,一个高质量的成像光学系统要靠良好的光学设计去完成。
光学设计的理论和方法也在发生着日新月异的变化。
光学是研究光的行为和性质,以及光和物质相互作用的物理学科。
光是一种电磁波,在物理学中,电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述;同时,光具有波粒二象性,需要用量子力学表达。
光的本性也是光学研究的重要课题。
微粒说把光看成是由微粒组成,认为这些微粒按力学规律沿直线飞行,因此光具有直线传播的性质。
我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。
所谓光学系统设计即设计出系统的性能参数、外形尺寸、和各光组的结构等,大体上分为两个阶段,第一阶段为“初步设计”或者“外形尺寸设计”,即根据仪器总体的设计要求,从仪器总体出发,拟定出光学系统的原理图,并初步计算系统的外形尺寸,以及系统中各部分要求的光学特性。
第二阶段称为“像差设计”,一般称为“光学设计”,即根据初步设计的结果,确定每个透镜的具体结构参数,以保证满足系统光学特性和成型质量成像质量的要求。
一个光学仪器工作性能的优劣,初步设计是关键,当然在初步设计合理的条件下,如果像差设计不当,同样也可能造成不良后果。
一个好的设计应该是在满足使用要求的情况下,结构设计最简单的系统。
光学设计是20世纪发展起来的一门学科,至今已经经历了一个漫长的过程。
光学系统设计的具体过程:制定合理的技术参数,光学系统总体设计和布局,光组的设计(包括选型,初始结构的计算,像差校正、平衡与像质评价),长光路的拼接与统算,绘制光学系统图、部件图和零件图,编写设计说明书,进行技术答辩。
光学设计的设计步骤为选择系统的类型,分配元件的光焦度,校正初始像差,减小残余像差(高级像差)。
重复以上步骤,最终会找到一个满意结果。
本次设计主要采用ZEMAX光学设计软件已经专门的绘图软件、撰写公式的软件。
ZEMAX是一个用来模拟、分析和辅助设计光学系统的程序。
大部分ZEMAX的功能都用选择弹出或下拉式菜单来实现。
键盘快捷键可以用来引导或略过菜单,直接运行。
第二章双胶合与双分离组合的摄远物镜高倍率望远物镜焦距很长,其外形尺寸和重量均很大,为减小重量和缩短望远镜筒长度,可用摄远物镜。
摄远物镜属于望远物镜中的一种,望远物镜的相对孔径和视场都不大,要求校正的像差也比较少,所以它们的结构也一般比较简单,多数采用薄透镜组和薄透镜系统。
它们的设计方法大多建立在薄透镜系统初级像差理论的基础上因此其设计理论比较完善。
望远物镜一般分为折射式,反射式和折反射式三种形式。
其中折射式物镜包括双胶合物镜,双分离物镜双单呵单双物镜,三分离物镜,摄远物镜,对称式物镜和内调焦物镜。
图1双胶合与双分离组合的摄远物镜1.、摄远物镜的优点:●系统的长度L小于物镜的焦距f ',一般可达焦距的2/3至3/4。
●由于系统还有两个薄透镜组,因此有可能校正四种单色像差,除了球差,慧差而外,还可能校正场曲和像散。
因此,它的视场角比较大,同时可以充分利用它的校正像差的能力来补偿目镜的像差,使目镜的结构简化或提高整个系统的成像质量。
2、摄远物镜的缺点:系统的相对孔径比较小,因为前组的相对孔径一般要比整个系统的相对孔径大一倍以上,如果前组采用双胶合,相对孔径大约为1/4,则整个系统的相对孔径一般在1/8左右。
要增大整个系统的相对孔径,就必须使前组复杂化,以提高它的相对孔径,比如利用双胶合和双分离组合的摄远物镜。
3. 双胶合物镜的简介:双胶合物镜:双胶合物镜有着最简单的结的构,制造和装配方便,光能损失小。
若玻璃选择合适,可以同时校正球差、正弦差和色差。
由于双胶合面曲率较大,产生大的高级球差,因而受到孔径限制望远镜物镜物镜要求校正的像差主要是轴向色差、球差和慧差。
由薄透镜系统的初级像差理论知道,一个薄透镜组除了校正色差而外,还能校正单色像差,正好符合望远物镜校正像差的需要。
如果恰当地选择玻璃,则双胶合物镜可以达到校正三种像差的目的,所以双胶合物镜是最常用的望远物镜。
由于双胶合物镜无法校正像散和场曲,因此它的可用视场受到限制,一般不超过10°,如果物镜后边有较长光路的棱镜,则由于棱镜的像散和物镜的像散符号相反,因而可以抵消部分物镜的像散,视场可达到15°到20°。
双胶合物镜可能满意成像质量的相对孔径如下所示:双胶合物镜的焦距与相对孔径对应关系表过大时,会使透镜的质量过大而胶合不牢固,同时当温度改变时,胶合面上容易产生应力,使成像质量变坏,严重时可导致脱胶。
所以,对于直径过大的双胶合镜组,往往不进行胶合,而是中间用很薄得空气层隔开,空气层两边的曲率半径仍然相等。
这种物镜从像差性质来说实际上和双胶合物镜完全相同。
3、双分离物镜的简介:与双胶合物镜相比,双分离物镜对玻璃的选择有较大的自由度利用正负透镜间的间隙的变化也可以作为校正像差的变数,使高级像差减小。
因此双分离物镜比双胶合物镜所适合的相对孔径要大。
双胶合物镜由于孔径高级球差的限制,它的相对孔径球差只能达到1/4左右。
如果我们使双胶合物镜正反透镜之间有一定的间隙,则有可能减小孔径高级球差,使相对孔径可以增加到1/3左右。
双分离物镜有对玻璃组合的要求不像双胶合物镜那样严格,一般采用折射率差和色球差都比较大的玻璃,这样有利于增大半径,减小孔径高级球差。
但是,这种物镜的色球差并不比双胶合的物镜小;另外,空气间隙的大小和两个透镜的同心度对成像质量的影响很大,所以装配调整比较困难。
双胶合的色差小,而球差和慧差较大;双分离的球差和慧差小,色差大。
因此可以利用双胶合和双分离的组合物镜制作望远物镜。
第三章缩放法简介随着电子计算机的发展和光学设计技术的提高,人们已经设计出了很多性能优良的各种光学系统,并把这些资料载入技术档案和专利文献中。
有些光学设计手册也专门收集了有关设计资料。
如能从这些专利文献中选择出一些光学特性与所设计的物镜尽可能接近的结构作为初始结构,不但会给设计者节省设计时间,而且也容易获得成功。
尤其是在设计复杂的物镜时,一般从专利文献中选择初始结构。
所谓缩放,即根据对光学系统的要求,找出性能参数比较近的已有结构,将其各尺寸乘以缩放比K,并估计其像差的大小或变化趋势。
一般的缩放法分为如下几步:物镜选型,缩放焦距,更换玻璃,估计高级像差,检查边界条件。
第四章根据设计要求获取实验数据结合所设计的题目应用缩放法获得需要的数据:想要设计的物镜要求:D=58 mmD/f'=1:1.98(相对孔径)2W=12°其缩放步骤如下:1、根据所设计光学系统的外部参数,由《光学仪器设计手册》上选取比较接近的现有结构。
选取的初始结构数据如下:2、根据焦距计算缩放比K :K=f'设计焦距/ f'现有焦距最好K>1,根据题意得K=(1/1.98)*58/104.58=1.103、将现有结构中的的变量(r,d,D,)放大K倍,角量(如w)保持不变。
4、估计使用条件下的像差和瞳孔位置的变化。
所选结被放大后,所有线量像差进而也随之被放大,原有结构的使用条件不可能与现在的使用条件完全相同,但可根据原来使用的孔径和视场及像差曲线的趋势,推算出新的使用条件下的相差值等。
5、检查和调整间隔(中心厚和边缘厚),以满足工艺要求,必要时更换玻璃材料(尽可能国产化,并保证折射率和色散值)。
6.、上机计算。
首先检查焦距是否为预想值,若相差太远,可复查缩放过程或者原始值。
再查其他值,或者做相差校正等。
缩放后的结构数据如下:f '=115 2W=10.7 D=52.29r d n D 79.321 13.75 Bak2 53.68 -58.267 3.85 F2 53.35 -842.16 50.675.405 3.85 F4 43.56 42.889 3.0849.478 8.03 K9 41.91 1532.52在D=52.29, 2W=10.7的使用条件下,将各个数值进行自动优化。
第五章ZEMAX仿真在ZAMAX软件中依次进行如下操作:输入入瞳直径D,视场角2W的设定,波长设定和编辑镜头数据,得到了优化前的数据:1、点击LAY得到平面光路图:平面图由弧和线组成,弧用来显示镜头面的曲率。
如果是只使用球面 (或平面)的透镜,那么弧可以完全表示镜头。
若光线未能射入到一个面,那么在发生该错误的面光线不画出。
如够光线发生全反射,那么在发生全反射的面入射的光线画出,出射的光线不画出。
图中可以看出出射的光线并未交于一点,而理想的光线图的同种颜色的出射光线应交于一点,所以应进行优化。
2、点击L3D获取初始条件下的3D图形:从实验得到的3D图形可以看出,与平面图像相比较,它全方位地展现立体光路的传播,更加生动清晰和具体,三维图像的立体化与实际光路的传播更具说服力,不难看出,其与平面图形的弊端大体一致,仍需要优化。
3、像差特征曲线:目的:显示作为光瞳坐标函数的光线像差。
因为像差是有x 和y 分量的矢量,光线像差曲线不能完全描述像差,特别是像平面倾斜或者系统是非旋转对称时。
另外,像差曲线仅仅表示了通过光瞳的两个切面的状况,而不是整个光瞳。
像差曲线图的主要目的是判断系统中有哪种像差,它并不是系统性能的全面描述,尤其系统是非旋转对称时。
4、光程差(OPD)曲线:目的是显示用光瞳坐标函数表示的光程差。
垂轴刻度在图形的下端给出。
绘图的数据是光程差,它是光线的光程和主光线的光程的差,通常,计算以返回到系统出瞳上的光程差为参考。
每个曲线的横向刻度是归一化的入瞳坐标。
若显示所有波长,那么图形以主波长的参考球面和主光线为参照基准的。
若选择单色光那么被选择的波长的参考球面和主光线被参照。
由于这个原因,在单色光和多色光切换显示时,非主波长的数据通常被改变。
5.点列图:对于同一物点,追踪的光线条数越多,像面上的点子数就越多,就越能精确地反映出像面上的光强度分布情况。
实验表明,在大像差光学系统中,用几何光线追踪所确定的光能分布与实际成像情况的光强分布是相当符合的。
利用点列图来评价照相物镜等的成像质量时,通常是利用集中30%以上的点或光线所构成的图形区域作为其实际有效弥散斑,弥散斑直径的倒数为系统的分辨率。
利用点列图来评价成像质量时,计算的工作量很大,但是是一种简单易行的像质评价方法。
6、MTF曲线:所谓MTF是表示各种不同频率的正弦强度情况分布函数经光学系统成像后,其对比度的衰减情况。
当某一频率的对比度下降为零时,说明该频率的光强分布已无亮度变化,即该频率被截止。
这是利用光学传递函数来评价光学系统成像质量的主要方法。
在实际评价光学成像质量时,根据不同的目的,其MTF的要求是不一样的。