光学系统
单个折射球面(或反射
球面)
单薄透镜
对细小平面以细光束成完善像
实际光学系统对具有一定大小的物(视场)
以宽光束(孔径)
一个光学系统必须由若干元件组成,经反复精密计算,使其成像接近完善。
开始时,首先将系统瞧成就是理想的
§4-1理想光学系统及其原始定义[返回本章要点]理想光学系统——像与物就是完全相似的
物空间像空间
点——>共轭点
直线——>共轭直线
直线上的点——>共轭直线上的共轭点
理想光学系统理论——高斯光学
§4-2理想光学系统的基点与基面
一、焦点F,F’与焦平面[返回本章要点]
物方无穷远A F’: 后焦点,像方焦点
轴上物点 F A’( 处)F:前焦点,物方焦点
A→ F’:物方无穷远垂轴平面的共轭平面为通过 F’的垂轴平面(后焦平面,像方焦面)
F’→A:像方无穷远垂轴平面的共轭平面为物方过 F 的垂轴平面(前焦平面,物方焦面)
注意:这里F与F’不为共轭点,A与A’也不为共轭点
二、主点H,H’与主平面[返回本章要点]
延长TE1,FS1交于Q
H,H’亦为一对共轭点
延长SkR,EkF’交于Q’点
H,H'——物(像)方主点,前(后)主点,QH,Q'H'——物(像)方主面,前(后)主面,且HQ与H'Q'共轭,β = 1,物、像方主面就是一对β=1的物像共轭面
光学系统总包含一对主点(主平面),一对焦点(焦平面),前者就是一对共轭点(面),后者不就是
像方焦距,后焦距
物方焦距,前焦距
只要一对主点、一对焦点的相对位置一定,一个光学系统的理想模型就定了。
单个折射球面、球面镜与薄透镜都相当于两个主面重合在一起的情况。
单个折射球面球面镜薄透镜
H,H’,F,F’四点称为光学系统的基点
三、节点与节平面——γ= 1的一对共轭点[返回本章要点]
集成光学讨论题
聚合物电光波导调制器的研究 一．概述 聚合物电光调制器具有卓越的性能和潜在的巨大应用前景，因此自上世纪九十年代以来就开始受到人们的广泛关注。迄今，由于材料研究方面的进展，聚合物调制研究已经取得了巨大进步，但是仍然存在诸如器件稳定性问题和高损耗问题。 在学习了《集成光学》这门课程之后，受到老师和其他上台演示的同学的启发，我对聚合物电光调制器产生了浓厚的兴趣，思考如何能解决器件损耗的问题，在查阅了大量的资料后发现，有一种“包层调制”的方法可以降低器件损耗，即高损耗的电光聚合物材料被用于波导的包层，而其芯层则使用低损耗的非电光的有机或无机材料，由于线性电光效应，信号电场在包层中与其中的光导模消逝场发生耦合，将信号场的能量搭载到光载波上，从而实现信号调制。由于包层中弱的导模功率，因此可以预期包层调制下的材料光损耗是可以降低的，通过优化设计与分析发现适当降低波导芯层的尺寸可以弥补因包层调制引起的调制效率的下降。本文将简单介绍聚合物电光波导调制器的发展、研究、应用以及“包层调制”的基本概念。 二．光调制的基本概念和调制器的种类 1.光调制的一些基本概念 光调制就是将电信号加载到光波上并使得光波的可观测量，如位相、频率、振幅偏偏振，发生变化的过程。最简单直接的调制就是激光光源的内调制，它是利用调制信号直接控制激光器的振荡参数，使输出光特性随信号而变。在直接调制半导体激光二极管的过程中，不仅输出光强度随调制电流发生变化，而且输出光的频率也会发生波动，也就是说在幅度调制的同时还受到频率调制，特别是在信号频率进入微波时的高速调制情况下，这个现象称为“啁啾”特性。由于啁啾的存在，不仅使单个纵模的线宽展宽，而且在单模光纤中传播时，在色散的作用下将使信号的非线性失真加剧，从而限制了通讯系统的中继距离一般小于 80km。与内调制相对照，还存在另一种调制方式--外调制。所谓外调制，就是在激光器的外部设置调制器，利用调制信号作用于调制元件时所产生的物理效应（如电光、声光或磁光等），使通过调制器的激光束的某一参量随信号变化。相比于内调制，外调制方法不仅调制速率高，带宽大，而且无频率啁啾，因此成为当今大容量、长中继的WDM光纤通讯系统和高速光处理系统的标准方法。 调制时光波的任何一个特性参数（位相、频率、振幅、偏振）都可以被调制，相应地，光调制方式可以分为相位调制、振幅调制、频率调制、偏振调制。由于通常的光探测器的输出信号直接与入射光波的强度有关，探测器可以直接从强度调制波还原出调制信号。而相位调制或频率调制等必须采用外差接收来解调，在技术上比较复杂和困难，所以强度调制用的多。 2.光调制器的种类 按照调制器的工作原理，光调制器可以分为电光调制器、声光调制器、磁光调制器、电致吸收调制器。 电光调制器是利用介质的线性电光效应(Electro-optic Effect, EO )来工作的。由于电光效应，介质的折射率变化随信号电压线性改变，介质折射
光学膜简介
光学膜会议纪要 一、冰箱面板膜IMD膜 该膜为三层结构，将薄膜放入注射成型模腔内，使薄膜紧贴注射的塑料外面热熔合，形成光洁漂亮的面板。 二、隔热膜 对基膜的要求是高透光率和低雾度，涂布后绝对不能有划痕。在PET上涂布隔热涂层后贴在汽车窗和建筑玻璃上用于吸收、反射近红外线（波长600~2300纳米），起隔热防爆作用。 结构是36μm隔热膜和23μm离型膜，揭去离型膜后直接贴在玻璃上。 目前主要有两种技术路线： ⑴、干法：以美国3M为代表，先在PET薄膜表层涂防刮伤层，再真空溅射吸收、反射近红外线材料（共7种材料） ⑵、湿法：以美国龙膜为代表，将纳米分散的材料一次性涂在PET 薄膜上。主要成分氧化锆、氧化铟锡。 湿法是DOCRIV推销的技术。 DOCRIV在中恒合作生产了隔热膜PET基膜，雾度0.8%，在保定乐凯进行涂布，据DOCRIV介绍说隔热效果和美国龙膜效果相当。但存在的问题是①采用的是微凹版涂布，不能保证无划痕；②空气净化程度达不到要求。 热隔膜结构：
隔热防雾膜——既隔热又防雾 三、光学膜 1、IMO膜触摸屏膜 在PET薄膜表面涂布上抗划伤、抗静电（106~108Ω）涂层，背面真空溅射导电膜(共三层，且透明)，再在导电层上印刷电路，再蚀出多余的导电层。 目前IMO只用日本生产，技术封锁。对基膜的要求非常高，雾度≤1%，透光率≥92%，厚度平整性非常高，175μm，宽度125cm。 在基膜达不到要求下，可以用作液晶屏保护膜(不加导电层)。2、光扩散膜 主要功能是提升光线亮度，并将导光板射出之光线柔散化，提供均匀的面光源；通常做法是在PET基材上，涂布光学粒子颗粒/玻璃微珠。扩散膜是通过在光学膜片材料上的微细颗粒（beads）实现光的扩散。 扩散膜要求颗粒涂布均匀，颗粒不能脱落，目前合肥乐凯生产光扩散膜，但在颗粒脱落上还未很好解决。
光学系统杂散光分析
近日，完成了成像和非成像方面完整的杂散光实例分析，并总结如下。下文仅是一家之言，仅供大家参考。谢绝转载。 杂散光（Stray light）是光学系统中不受欢迎的光线。成像系统和非成像系统都存在杂散光问题，甚至人眼都有这个问题。 杂散光主要表现形式有： 鬼像（Ghost）：由光学表面的多次反射光形成。λ 散射光线。来源自光学元件，机械表面（主要来源）：λ镜头外壳，固定支架，遮光罩，拦光挡片等。 遮光罩使用不当出现的漏光。λ 杂散光的其它来源： 衍射：由遮光罩边缘引起的衍射；另外，由于衍射元件通常只处理一阶衍射，其余阶就成为杂散光的来源了。Lyout光栏是天文望远镜中消除衍射效应的典型器件。υ 热效应：探测器因环境因素，或机械结构和系统硬件引起的热效应而产生杂散信号。υ 杂光（Veiling Glare）是到达成像系统传感器的杂散光，会导致成像系统性能的衰减。杂光主要有两种成分：散射光和鬼像。一次反射鬼像影响最大的是高功率激光系统，二次反射鬼像主要影响成像系统和红外系统。鬼像又分鬼像焦点像（ghost focus images）和鬼像光瞳像（Ghost pupil images）。前者是由物面形成的，后者由光瞳形成的。由于光瞳是系统全视场能量积分处，所以其影响可能也会很大。对于高功率激光系统而言，除了要避免成像光路形成的内焦点，还要避免鬼像光路形成的鬼像内焦点。 鬼像分析可分为轴上点近轴光路分析和照明方式的分析。前者就是用成像软件进行鬼像光路分析完成。照明方式分析，实际就是采用商用照明软件所使用的“二叉树”（分裂光线）方法完成。一般而言，应用成像软件进行鬼像光路分析，还可以优化光学系统结构，比如：ZEMAX、CODE V；照明可以完成杂光系数分析，当然，有一些照明软件也可以优化机械结构，比如LT、ASAP。 几种消杂光的办法如下： 1、更改光学类型，优化系统结构，或优化机械结构 2、增加消杂光光栏 3、用螺纹消杂光 4、对镜筒内壁采用无光发黑氧化，或者喷无光漆，或贴消光绒毛。 5、对产生严重鬼像的光学面镀增透膜。 6、使用合理的遮光罩 7、透镜镜片边缘涂黑处理
集成光学考试总结讲解学习
集成光学考试总结
第一章 1. 集成光学的分类： ?按集成的方式划分：个数集成和功能集成 ?按集成的类型划分：光子集成回路(PIC)和光电子集成回路(OEIC) ?按集成的技术途径划分：单片集成和混合集成 ?按研究内容划分：导波光学和集成光路 2. 集成光学的定义 (1)集成光学是在光电子学和微电子学基础上，采用集成方法研究和发展光学器件和混合光学-电子学器件系统的一门新的学科。 (2)集成光学是研究介质薄膜中的光学现象，以及光学元器件集成化的一门学科。 (3)集成光学是研究集成光路的特性和制造技术以及与微电子学相结合的学科。 3. 集成光学的主要应用 光纤通信，光子计算机，光纤传感 4. 集成光学系统有什么优点？ 1）集成光学系统与离散光学器件系统的比较 (1)光波在光波导中传播，光波容易控制和保持其能量。 (2)集成化带来的稳固定位。 (3)器件尺寸和相互作用长度缩短；相关的电子器件的工作电压也较低。 (4)功率密度高。沿波导传输的光被限制在狭小的局部空间，导致较高的功率密度，容易达到必 要的器件工作阈值和利用非线性效应工作。 (5)体积小，重量轻。集成光学器件一般集成在厘米尺度的衬底上，其体积小，重量轻。 2）集成光路与集成电路的比较
把激光器、调制器、探测器等有源器件集成在同一衬底上，并用光波导、隔离器、耦合器和滤波器等无源器件连接起来构成的光学系统称为集成光路，以实现光学系统的薄膜化、微型化和集成化。 用集成光路代替集成电路的优点包括带宽增加，波分复用，多路开关。耦合损耗小，尺寸小，重量轻，功耗小，成批制备经济性好，可靠性高等。由于光和物质的多种相互作用，还可以在集成光路的构成中，利用诸如光电效应、电光效应、声光效应、磁光效应、热光效应等多种物理效应，实现新型的器件功能。 第二章 1. 光波导的分类 (a)平板波导(slab waveguide) (b)条形波导(strip waveguide) (c)圆柱波导(cylindrical waveguide) 2. 会利用射线光学方法分析平板波导的覆盖层辐射波、衬底层辐射波和传导波的形成条件。
现代光学总结
现代光学总结 现代光学课已经匆匆结束，经过李老师半年的授课让我受益匪浅，现对所学内容总结如下： 一、光线光学 1.1费马原理： 费马原理：光线将沿着两点之间的光程为极值的路线传播。 费马原理导出定律：反射定律、折射定律、凸透镜凹透镜成像等....... 1.2哈密顿光学： 哈密顿光学：根据费马原理推得描述光线传播路径的方程，并且把分析力学中的一套研究质点运动轨迹的方法搬到光学中来，这种方法称为哈密顿光学。 适用范围：适合于研究光在折射率连续分布（非均匀）的介质中的传播。 1.3几何光学到波动光学的过渡： 光线量子力学：光纤通讯、集成光学—→光线量子化理论，适用于限制在有限厚介质薄膜中定向运动的光场量子化。 光线量子力学原理：在光线力学的基础上，接量子力学的一般原则，对力学量量子化，可以得到光线量子力学的基本方程。 光线量子力学的意义： ①解释光纤通讯、光集成的理论和技术，光在致密介质中传输的新现象发生，新的工艺技术、新的元器件的出现 ②可看成光的一种理论模型——“流线”波粒二象性。 二、波动光学 2.1单色平面波： （1）单色平面波的波函数：一般地，当平面波沿任意方向传播时，其正向传播的电矢量可表示为： 或 （2）单色平面波等相面及相速度： 波矢量k 与位置坐标矢量r 的点乘 反映了电磁波在空间传播过程中的相位延迟大小，故 通常将 为常数的空间点的集合称为等相(位)面。 等相面沿其法线方向移动的速度 称为相速度，其大小为： （3）单色平面波K 、E 、B 的关系： 平面波的电场强度矢量E 与波矢量k 正交，故平面电磁波是横波。 磁感应强度 B 也与与波矢量 k 正交，也表明平面电磁波是横磁波。 同时E 矢量与 B 矢量也正交，表明平面电磁波是横电磁波。E ，B ，k 三者相互正交，构成右手螺旋关系。 （4）平面波的能量密度和能流密度： 尽管电矢量与磁矢量的振幅相差很大，但平面电磁波的电场能量与磁场能量相等，各占总能量的一半。 ikr r E e 0E（）＝E r E cos k r 0（）＝（）k r φνdr v dt φ=k r
光学系统集成
Integration of Optical Systems These application notes are relevant to both off-the-shelf and custom integration for imaging, as well as non-imaging systems. Please feel free to discuss any of the content in these notes or any other integration questions with our Applications Engineers. DEFINING THE APPLICATION The first step to solving any optical problem is to assess the application. What am I trying to accomplish? For an optical system it is important to first determine whether you need an imaging system or non-imaging system because the performance requirements are different for each type. Imaging System Imaging systems transfer a representation of the object to a detector, such as a camera or your eye. Some examples of imaging systems are: electronic imaging for inspection, image projection systems and relay systems. The goal of an imaging system is to provide sufficient image quality to enable extraction of desired information about the object from the image. Note that what may be adequate image quality for one application may prove inadequate in another. Some of the components of imaging quality are resolution, image contrast, perspective errors, geometric errors (such as distortion) and depth of field. Non-Imaging System Non-imaging systems collect, disperse, resize, focus, or collimate light. Some examples of non-imaging systems are: illumination projection, fiber coupling and laser projection. The performance of a non-imaging system can be quantified by its throughput, field efficiency, spot size (focusing systems) and angular resolution. Throughput is a measure of the energy transmitted through the lens system. Field efficiency is the system's ability to accommodate a large detector area or source size. Angular resolution is generally used to specify the minimum angular separation needed between two objects in order for the lens system to resolve them. Spot size is used to evaluate a focusing lens's performance. The next step is to determine the primary parameters of your system. Then, you can begin a design form for your application. Below are the primary parameters defined. Conjugate Distances The distance from the lens to the object/source (object distance) and the distance from the lens to the detector/image (image distance). For example, in an infinite conjugate design one of these distances approaches infinity. Conjugate Sizes
集成光学考试总结
第一章 1. 集成光学的分类： ?按集成的方式划分：个数集成和功能集成 ?按集成的类型划分：光子集成回路(PIC)和光电子集成回路(OEIC) ?按集成的技术途径划分：单片集成和混合集成 ?按研究内容划分：导波光学和集成光路 2. 集成光学的定义 (1)集成光学是在光电子学和微电子学基础上，采用集成方法研究和发展光学器件和混合光学-电子学器件系统的一门新的学科。 (2)集成光学是研究介质薄膜中的光学现象，以及光学元器件集成化的一门学科。 (3)集成光学是研究集成光路的特性和制造技术以及与微电子学相结合的学科。 3. 集成光学的主要应用 光纤通信，光子计算机，光纤传感 4. 集成光学系统有什么优点？ 1）集成光学系统与离散光学器件系统的比较 (1)光波在光波导中传播，光波容易控制和保持其能量。 (2)集成化带来的稳固定位。 (3)器件尺寸和相互作用长度缩短；相关的电子器件的工作电压也较低。 (4)功率密度高。沿波导传输的光被限制在狭小的局部空间，导致较高的功率密度，容易达到必要的器件工作阈值和利用非线性效应工作。 (5)体积小，重量轻。集成光学器件一般集成在厘米尺度的衬底上，其体积小，重量轻。 2）集成光路与集成电路的比较 把激光器、调制器、探测器等有源器件集成在同一衬底上，并用光波导、隔离器、耦合器和滤波器等无源器件连接起来构成的光学系统称为集成光路，以实现光学系统的薄膜化、微型化和集成化。 用集成光路代替集成电路的优点包括带宽增加，波分复用，多路开关。耦合损耗小，尺寸小，重量轻，功耗小，成批制备经济性好，可靠性高等。由于光和物质的多种相互作用，还可以在集成光路的构成中，利用诸如光电效应、电光效应、声光效应、磁光效应、热光效应等多种物理效应，实现新型的器件功能。 第二章 1. 光波导的分类 (a)平板波导(slab waveguide) (b)条形波导(strip waveguide) (c)圆柱波导(cylindrical waveguide) 2. 会利用射线光学方法分析平板波导的覆盖层辐射波、衬底层辐射波和传导波的形成条件。
常见光学材料简介
常见光学材料简介 透镜是光学实验中的主要元件之一，可采用多种不同的光学材料制成，用于光束的准直、聚焦、成像。Newport提供的各种球面和非球面透镜，主要制作材料有BK7玻璃、紫外级熔融石英（UVFS）、红外级氟化钙（CaF2）、氟化镁（MgF2），以及硒化锌（ZnSe）。在从可见光到近红外小于2.1μm的光谱范围内，BK7玻璃具有良好的性能，且价格适中。在紫外区域一直到195nm，紫外级熔融石英是一种非常好的选择。在可见光到近红外2.1μm范围内，熔融石英具有比BK7玻璃更高的透射率，更好的均匀度以及更低的热膨胀系数。氟化钙和氟化镁则适用于深紫外或红外应用。 本文将对这些常见光学材料的性质和应用进行介绍，并列出了一些基本的材料参数，如折射率、透射率、反射率、Abbe数、热膨胀系数、传导率、热容量、密度、Knoop硬度，及杨氏模量。 BK7玻璃 BK7是一种常见的硼硅酸盐冕玻璃，广泛用作可见光和近红外区域的光学材料。它的高均匀度，低气泡和杂质含量，以及简单的生产和加工工艺，使它成为制作透射性光学元件的良好选择。BK7的硬度也比较高，可以防止划伤。透射光谱范围380-2100nm。但是它具有较高的热膨胀系数，不适合用在环境温度多变的应用中。 UV Grade Fused Silica(UVFS) 紫外级熔融石英 紫外级熔融石英是一种合成的无定型熔融石英材料，具有极高的纯度。这种非晶的石英玻璃具有很低的热膨胀系数，良好的光学性能，以及高紫外透过率，可以透射直到195nm的紫外光。它的透射性和均匀度均优于晶体形态的石英，且没有石英晶体的那些取向性和热不稳定性等问题。由于它的高激光损伤阈值，熔融石英常用于高功率激光的应用中。它的光谱透射范围可以达到2.1μm，且具有良好的折射率均匀性和极低的杂质含量。常见应用包括透射性和折射性的光学元件，尤其是对激光损伤阈值要求较高的应用。 CaF2 氟化钙 氟化钙是一种具有简单立方晶格结构的晶体材料，采用真空Stockbarger技术生长制备。它在真空紫外波段到红外波段都具有良好的透射性。这种宽光谱透射特性，加上它没有双折射性质，使它成为紫外到红外宽光谱应用理想选择。氟化钙在0.25-7μm内的透射率在90%以上，并具有较高的激光损伤阈值，常用于制作准分子激光的光学元件。红外级氟化钙通常采用自然界中可见的萤石生长而成，成本低廉。但氟化钙具有较大的热膨胀系数，热稳定性很差，要避免使用在高温环境中。氟化钙的折射率比较低，因此通常不需要在表面镀增透膜。 MgF2 氟化镁 氟化镁是一种具有正双折射性质的晶体，可采用Stockbarger技术生长，同样在真空紫外波段到红外波段具有良好的透射。通常在切割时使它的c轴与光轴方向平行，以降低双折射性质。氟化镁是另一种深紫外到红外的光学材料选择，透射范围0.15-6.5μm。另外，它可用
TFT-LCD光学膜介绍
一、光学薄膜简介 1、光学薄膜的定义 光学薄膜在我们的生活中无处不在，从精密及光学设备、显示器设备到日常生活中的光学薄膜应用;比方说，平时戴的眼镜、数码相机、各式家电用品，或者是钞票上的防伪技术，皆能被称之为光学薄膜技术应用之延伸。倘若没有光学薄膜技术作为发展基础，近代光电、通讯或是镭射技术将无法有所进展，这也显示出光学薄膜技术研究发展的重要性。 光学薄膜系指在光学元件或独立基板上，制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合，以改变光波之传递特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。故经由适当设计可以调变不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。 一般来说，光学薄膜的生产方式主要分为干法和湿法的生产工艺。所谓的干式就是没有液体出现在整个加工过程中，例如真空蒸镀是在一真空环境中，以电能加热固体原物料，经升华成气体后附着在一个固体基材的表面上，完成涂布加工。日常生活中所看到装饰用的金色、银色或具金属质感的包装膜，就是以干式涂布方式制造的产品。但是在实际量产的考虑下，干式涂布运用的范围小于湿式涂布。湿式涂布一般的做法是把具有各种功能的成分混合成液态涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液态涂料干燥固化做成产品。在本文中仅讨论湿式涂布技术的光学薄膜产业。 2、光学薄膜种类 光学薄膜根据其用途分类、特性与应用可分为：反射膜、增透膜/减反射膜、滤光片、偏光片/偏光膜、补偿膜/相位差板、配向膜、扩散膜/片、增亮膜/棱镜片/聚光片、遮光膜/黑白胶等。相关衍生的种类有光学级保护膜、窗膜等。 2.1、反射膜 反射膜一般可分为两类，一类是金属反射膜，一类是全电介质反射膜。此外，还有将两者结合的金属电介质反射膜，功能是增加光学表面的反射率。 一般金属都具有较大的消光系数。当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加。消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高。人们总是选择消光系数较大，光学性质较稳定的金属作为金属膜材料。在紫外区常用的金属薄材料是铝，在可见光区常用铝和银，在红外区常用金、银和铜，此外，铬和铂也常作一些特种薄膜的膜料。由于铝、银、铜等材料在空气中很容易氧化而降低性能，所以必须用电介质膜加以保护。常用的保护膜材料有一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等。 金属反射膜的优点是制备工艺简单，工作的波长范围宽;缺点是光损大，反射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高，可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的电介质层，组成金属电介质反射膜。需要指出的是，金属电介质射膜增加了某一波长(或者某一波
光学材料的研究现状及应用样本
光学材料研究现状及应用 姓名： 学号： 学院班级： 发光材料已成为人们寻常生活中不可缺少材料,被广泛地用在各种显示、照明和医疗等领域,如电视屏幕、电脑显示屏、X射线透射仪等,显微镜、望远镜、经纬仪、摄像机等各种光学仪器,核心某些都是由光学材料制造光学零件。当前发光材料重要是无机发光材料,从形态上分,有粉末状多晶、薄膜和单晶等。一、引言 光布满着整个宇宙,各种星体都在发光：远红外光、红外光、可见光、紫外光，以及X射线等。人类生活在光世界里，白天靠日光，黑夜靠灯光，夜间还要靠星光。要运用光，就要创造工具，就要有制造工具材料—光学材料。 自然中存在某些天然光学材料：国内夜明珠、发光壁；印度蛇眼石、叙利亚孔雀暖玉等。这些材料具备奇异发光现象，能在无光环境下放出各种色泽晶莹光辉。由于这些光学材料稀有，被视为人间珍宝，成为权力和财富象征。春秋战国时期，墨子就研究光传播规律，浮现了最古老光学材料—青铜反光镜。17世纪，瑞士人纪南熔制出光学玻璃，重要用于天文望远镜；随后，欧洲浮现了望远镜和三色棱镜，人造光学玻璃成为重要光学材料。20世纪初，以望远镜、显微镜、光谱仪以及物理光学仪器四大类为主体，建立了光学工业。 光学材料是传播光线材料，这些材料以折射、反射和透射方式，变化光线方向、强度和位相，使光线按预定规定和途径传播，也可吸取或透过一定波长范畴光线而变化光线光谱成分。 光学材料涉及光纤材料、发光材料、红外材料、激光材料和光色材料等。
二、研究现状及重要应用领域 1.发光材料 发光是物质将某种方式吸取能量转化为光向外辐射过程，是热辐射外另一种能量辐射现象。光子是电子在受激高能态返回低能态时发出,当发出光子能量在1.8-3.1eV时，便是可见光。而材料发光所需能量可从较高能量电磁辐射(如紫外光)中得到，也可从高能电子或热能、机械能和化学能中得到。 发光材料是指吸取光照，然后转化为光材料。发光材料晶格要具备构造缺陷或杂质缺陷，材料才具备发光性能。构造缺陷是晶格间空位等晶格缺陷，由其引起发光称为自激活发光，因此制备发光材料采用适当基质十分重要。如果在基质材料中有选取地掺入微量杂质在晶格中形成杂质缺陷，由其引起发光叫激活发光，掺入微量杂质普通都充当发光中心，称为激活剂。咱们实际应用发光材料大多是激活型发光材料。 依照发光类型，可以把发光材料分为光致发光材料、阴极射线发光材料、电致发光材料、X射线发光材料、发光二极管等。 1.1光致发光材料 发光就是物质内部以某种方式吸取能量后来，以热辐射以外光辐射形式发射出多余能量过程。用光激发材料而产生发光现象，称为光致发光。光致发光材料一种重要应用领域是照明光源，涉及低压汞灯、高压汞灯、彩色荧光灯、三基色灯和紫外灯等。其另一种重要应用领域是等离子体显示。光致发光粉是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆抱负材料。光致发光材料在安全面上应用是其最为普遍。在安全面，光致发光材料可用作安全出口批示标记、撤离标记等。另一方面用光致发光材料制作精美产品，某些不属安全标志产品,T恤衫、宣传品、小朋友玩具、小标签等可以运用光致发光材料进行装饰印刷。 1.2阴极射线发光材料
Ch06 抽样设计
云南省精品课程建设 《市场调查》习题集 云南财经大学王旭编写 课程：市场调查 教学大纲：市场调研教学大纲（自编） 使用教材：市场调研 教材作者：王旭 出版社：高等教育出版社 适合专业：营销、工商、广告等 2006年10月20日，2013年4月修订
第6章抽样设计 一、单选题（每小题的四个备选答案中选择一个正确的答案代码填入题后括号内） 1．广东发展银行昆明分行有1000个客户，调研人员从中抽取100个进行抽样调查。如果用等距抽样抽取的第一个号码为5，则抽取的最后一个号码是_________。（）A．1000 B．95 C．995 D．1005 2．系统抽样_________。（）A．是一种随机抽样B．是一种非随机抽样 C．既可能是随机抽样也可能是非随机抽样 D．以上都不是 3．总体中所有样本单位的完整列表，被称为_________。（）A．抽样设计B．抽样方案 C．抽样框D．抽样误差 4．在同样条件下，抽样误差最小的抽样方式是_________。（）A．简单随机抽样B．系统抽样 C．整群抽样D．分层抽样 5．按某种标志将所有总体单位分类，然后在每类中按简单随机抽样方式抽取样本单位的方式，叫_________。（）A．系统抽样B．分层抽样 C．整群抽样D．配额抽样 6．广东发展银行昆明分行有1000个客户，调研人员从中抽取100个进行抽样调查。如果用等距抽样抽取的第一个号码为5，则抽样距离是_________。（）A．100 B．5 C．995 D．10 7．不属于随机抽样的是_________。（）A．分层抽样B．配额抽样 C．系统抽样D．整群抽样 8．被调查总体的单位之间差异（标志变异程度）越大，则抽样_________。（）A．所需要的样本数越小B．所需要的样本数越大 C．误差越小D．都不是 9．华夏银行昆明分行有1000个客户，调研人员从中抽取100个进行抽样调查。抽样
第一章 电子光学系统
第一章 电子光学系统-磁透镜结构与特性 一、光学显微镜的基本问题－分辨率与衍射极限 光学成像系统 光学显微镜由光学镜头组成，可以方便地将物体放大上千倍，以分析物体细节信息，其焦距公式为： v u f 111+= （1－1） 但是，受光学衍射极限地限制，光学显微镜的放大倍数不是无限的。德国科学家Abbe 证明，显微镜分辨率的极限取决于光源波长的大小，超过这个极限，再继续放大是徒劳的，实际上只是将噪音信号放大，得到的是模糊不清的象。 光学显微镜的分辨率与衍射极限 图1－ 1 P P ’O O ’
当点光源通过透镜后，由于衍射效应，在物平面上得到的不是像点，而是由一个中央亮斑及其周围一系列明暗相间地圆环所构成的图斑，即所谓的Airy 斑。如果将两个点光源靠近，相应的两个Airy 斑也逐步重叠，当两个Airy 斑中心的距离等于Airy 半径（第一暗环半径）时，刚好能分辩出两个光斑，此时地光点距离d 称为分辨率： 图1－2 衍射效应产生的Airy 斑。通过Airy 斑可定义透镜的分辨率。 α λ sin 222.1n d ≥ （1－2） 由上式可知，分辨率的上限约为波长的一半。对可见光，光学显 微镜的分辩极限为200纳米。此外，减少波长是提高分辨率的一条途径。虽然X 射线、γ射线波长短，但很难将它们汇聚成角。电子束由于其波长短，散射能量强，尤其可以方便地利用电磁透镜将其聚焦，使得利用电子显微镜分析物体结构、提高分辨率成为可能。
一、 透射电镜的结构与成像原理 1、 透射电子显微镜的成像原理与结构 Abbe 成像原理 电子显微镜成为重要的现代分析手段，其电子光学成像原理可以用物理光学的Abbe 成像原理进行说明。 图1－3电子显微镜成像的物理光学原理 1873年，Ernst Abbe 在研究如何提高显微镜的分辨率时，提出两一个相干成像的新理论。将一束单色平行光照射倒平面物体ABC 上，使整个系统成为相干成像系统。光波经物体发生Fraunhofer 衍射，在透镜后焦面上形成物的衍射花样。透镜后焦面上所有点作为新的次波源发出相干的球面次波，在像平面上相干叠加，给出物体的像。这种基于波动光学原理的二步成像理论，后来被称为Abbe 成像理论。可以证明，透镜后焦面上的波函数（衍射花样）是物函数的傅氏变换，而像平面上的像函数则是后焦面上波函数的傅氏逆变换。对于理想透镜（指无衍射效应，无限大透镜，无象差、畸变下） ，像函数是物函 {} )()(r q F h Q ={}) ()()(1 r q h Q F r ==?ψ) (r q
几何光学光学系统_成像与分析(2).
几何光学 光的折射与反射 O435.12006031858对运动镜面上的光反射行为的研究=Study o n the actio n of light r eflectio n o n the mov ement mirr or[刊,中]/朱孟正(淮北煤炭师范学院物理系.安徽,淮北(235000,赵春然淮北煤炭师范学院学报. 2006,27(1. 22 25 利用四维波矢量的洛伦兹变换,对光在运动镜面上的反射行为作了详细的分析,推导出此情形下入射角与反射角、入射光频率与反射光频率之间的关系。图5参 4(严寒 光学系统、成像与分析 TH7032006031859离轴反射式光学系统设计=Desig n o f reflect ive off ax is sy stem[刊,中]/伍和云(安徽建筑工业学院数理系.安徽,合肥(230022,王培纲光电工程. 2006,33(1. 34 37 提出通过光瞳和视场离轴,实现无中心遮拦的离轴反射式光学系统设计方法。在同轴三反射光学系统基础上,将光瞳和视场适当离轴,实现镜间遮拦的消除。分主镜或次镜为系统孔径光阑两种情况,导出同轴三反射光学系统初始像差公式和初始结构参数计算公式。由三反射系统成像性质,进一步总结无焦光路条件。根据设计理论计算离轴三反射系统初始结构,利用Zemax优化得到无中心遮拦的离轴三反射空间观测望远镜。入瞳320nm,视场( 0.3 ( 0.6 ,焦距1800mm。图7表4参5(于晓光 TH7032006031860反射折射多分辨率全向相机设计=Desig n of multi r eso lut ion omni dir ect ional camera based on catadioptric pr inci ple[刊,中]/李青(西安交通大学人工智能与机器人研究所.陕西,西安(710049,郑南宁光电工程. 2006, 33(2. 115 118 为了满足智能车辆自动驾驶的需要,提出了一种真正单视点、多分辨率的反射折射式系统,作为车载全向相机。该系统由光学反射器件和折射器件组成,由于使用了椭圆锥镜面的光学反射器件,故其是真正单视点的,能够为车辆前方场景提供比侧
扫描器光学系统
掃描器光學系統 講師：張榮喬、周明德
1. 掃描器光學系統簡介 (a) 透鏡 光學成像之用 (b) 反射鏡 正面鏡 (c) 光源 冷陰極管(CCFL) (d) 光感測器 CCD(Charge couple device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) , CIS(Contact Image Sensor) 掃描器光學結構 以Carriage來組合所有光學元件 2. 元件特性 (a) Lens(透鏡) 何謂透鏡﹖簡單來說，就是一個使得光線可以改變其前進方向的成像系統，而當我們使用一個透鏡元件時，有一些特性是我們應該去注意了解的： a. 光程總長(Total Track) T.T.在設計光路時是一個相當重要的參數，它可以讓決定整個光路系統的大致上的大小，並且可以決定整個光路系統中他的光程應該設計為多少時，可以得到最佳結果。 b. 有效焦距長(Effect Focal Length) EFL為一個透鏡元件之有效焦距長，其定義為從透鏡的主點面至焦點之長。此為透鏡元件之重要參數。
c. FNO (F-Number) FNO 為一個透鏡元件之重要參數之一，此參數的定義為EFL/孔徑直徑，此參數在光路設計中扮演一個重要角色，就是它可以決定此光路系統之進入光量大小，FNO愈大，就代表可以進入的光量愈少，而得到的影像會較暗。而FNO也分為兩種，分別為Infinite和Working Distance，這兩個的不同處在於Infinite FNO 為平行光系統使用的FNO，而Working Distance FNO為當T.T.距離系統時使用的FNO。 d. 物件大小(Object Size) 此為一個光路系統中，當符合T.T.時，可以放的物件大小。 e. 放大/縮小率(Magnification/Reduction) 放大縮小率為當物件的光經過一個透鏡元件時，最後到成像面(Image)時的大小比率，其公式為Image size/Object size，但是另外有個方法可以較輕易計算出大約的放大/縮小率，其公式為像距/物距。 f. 光源(Light Source) 光源為一透鏡元件適用之範圍，而不同的光源範圍就需要使用不同的透鏡元件材料。 g. Spot Size Lens聚光時的像點大小，為配合CCD的pixel size，其影像面上的spot size 必須小於pixel size。 h. 主面位置(Position of Principle Plane) 一個透鏡元件均會有兩個主面，分為首主面和次主面，而主面便是由各個主點連接起來的面，而主點便是當一個透鏡系統不管內部如何折射，而將平行入射光線及往焦點方向的光面作延長線，此兩條延長線相交之處變是其主點，而將每條光線均利用此方法找出其主點，而將這些主點連接起來，就成為主面。 i. 入射光瞳及出射光瞳(Entrance and Exit Pupil) 在透鏡系統中，都會有所謂的孔徑或是光闌(Aperture Stop)，而這些會將光線阻擋的結構，在透鏡中扮演相當重要的角色，因為它可以阻擋所謂雜散光的進入，而所謂入射光瞳和出射光瞳，分別是指當我從物件面和成像面去看光闌時其呈現出來的光闌孔徑大小。另外主光線(Chief Ray) 決定入射光瞳與出射光瞳的位置，而主光線通常為物件的光線會通過光閘中心點的那條光線，而入射光瞳及出射光瞳位置分別為此線之延長線與光軸相交之位置。 j. 相對亮度(Relative Illuminance) 相對亮度主要是指中心與邊緣的相對亮度而言，在一個成像系統裡，中心的 cos比例的衰減，所以相對亮度直就是要提醒我們中心亮度與兩旁的亮度會有 4 及兩旁的亮度值不同，若要成像面整體亮度均勻，就需要將物件面上作補光或削光的動作。 k. 變形(Distortion) 變形在透鏡成像系統中是屬於像差的一種，而此種像差會造成在成像面上使
光学材料大全
有色玻璃牌号 无色光学玻璃类型 光学晶体主要性能参数添加日期：2002-10-29
常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA 密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3 nD ν：1.49 57.2～57.8 透过率(%)：90～92 吸水率(%)：0.3～0.4 玻璃化温度：10E5 熔点（或粘流温度）：160～200 马丁耐热：68 热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa) 线膨胀系数：(5～9)×10E-5 计算收缩率(%)：1.5～1.8 比热J/kgK：1465 导热系数W/m K：0.167～0.251 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%
常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物 密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3 nD ν：1.533 42.4 透过率(%)：90 吸水率(%)：0.2 玻璃化温度： 熔点（或粘流温度）： 马丁耐热：<60 热变形温度：85～99 (18.5×105Pa) 线膨胀系数：(6～8)×10E-5 计算收缩率(%)： 比热J/kgK： 导热系数W/m K：0.125～0.167 燃烧性m/min：慢 耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定 耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定 耐油性：对动植物油，矿物油稳定 耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响 日光及耐气候性：紫外透过滤73.5% 常用光学塑料-聚碳酸酯PC 密度(kg/m3)：1.2 ×10E3 nD ν：1.586(25) 29.9 透过率(%)：80～90 吸水率(%)：23CRH50% 0.15 水中0.35 玻璃化温度：149 熔点（或粘流温度）：225～250(267) 马丁耐热：116～129 热变形温度：132～141(4.6×105Pa) 132138(18.5×105Pa) 线膨胀系数：6×10-5 计算收缩率(%)：0.5～0.7 比热J/kgK：1256 导热系数W/m K：0.193 燃烧性m/min：自熄 耐酸性及对盐溶液的稳定性：强氧化剂有破坏作用，在高于60水中水解，对稀酸，盐，水稳定 耐碱性：强碱溶液，氨和胺类能腐蚀和分解，弱碱影响较轻 耐油性：对动物油和多数烃油及其酯类稳定
现代光学前沿
2015 年 春 季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 关于玻色爱因斯坦凝聚的研究综述 1. 概念 设在体积为V 的容器中存在由N 个同种玻色粒子组成的理想气体。理想玻色气体处于热平衡状态时服从玻色—爱因斯坦统计。如果以n (εi) 表示热平衡时处于能级εi 的某一量子态中的平均粒子数，则n (εi ) 可表示为 ()1 (1) i i KT n e εμε-=- 式中μ为粒子的化学势，对于玻色系统它要满足μ≤0； k 为玻耳兹曼常量。系统的总粒子数为 ()() 11i i i i KT N n e εμε-==-∑∑ 用N0表示处于最低能级(ε0 = 0) 的粒子数，用N ′表示处于较高能级中的粒子数，则总粒子数可表为 0N N N =+' 而001KT N G e μ=- 其中G 0 为ε0 = 0 能级的微观态数，可设G 0 = 1。 0()11i i KT N e εμ≠-='-∑ 应对εi ≠0 的所有微观态求和。 利用上式，近似地用积分代替求和，并考虑到函数的单调性可知，在某一特定的温度， N ′有一个上限Nmax ，则 32max 22() 2.612mkT N SV N h π≤?=' 式中S 表示粒子的一个空间运动状态对应S 个不同的自旋态， m 为玻色子的质量，h 为普朗克常量。这个特定的温度称为临界温度，用TC 表示。当T < TC 时，N ’( T) < N ，其余的N – N ’( T)个粒子都进入到最低能级(ε0 = 0) 中去。此时可推得
32 ()c T N N T =' 032][1()c T N N T =- 这个结果表明:当系统的温度低于临界T C 时，粒子将迅速在最低能级集结，使N 0 成为与N 可以比拟的量，若T = 0，则N 0 = N ，即全部粒子都转移到最低能级，这个现象就是玻色—爱因斯坦凝聚。 2. 国内外研究动态 早在1924 年，爱因斯坦在理论上就预言，当温度足够低时理想玻色子就会出现玻色—爱因斯坦凝聚现象。此后，许多科学家都想在实验上证实这一预言的存在，但由于当时实验条件和实验技术有限，在爱因斯坦预言后70 年内都无法在实验上证实这一点。到了上世纪80 年代末和90 年代初，美国国家标准与技术研究所的埃里克·康奈尔博士和科罗拉多大学的卡尔·维曼教授带领一批学生和博士后(称为J ILA 小组) 从事玻色—爱因斯坦凝聚研究达6 年之久，终于在1995 年7 月，在原子铷的蒸汽中实现了这种凝聚；同年8 月，美国Rice 大学的Hulet 小组报道了在锂原子中观察到了玻色—爱因斯坦凝聚；11月，美国麻省理工学院的Ketterle 小组又报道了钠原子的玻色—爱因斯坦凝聚结果。这3 个实验可称为玻色—爱因斯坦凝聚研究历史上的重要里程碑。3 个实验各有特点。J ILA 小组的工作最早完成，是首创的。在他们的实验中原子铷首先被激光冷却，然后载入磁陷阱通过强力蒸发被进一步冷却到创记录的低温(170nk) 下，从而获得凝聚物，这正是人们期望已久的新物态—玻色—爱因斯坦凝聚态。Ketterle 小组的特点是快速冷却，能在7s 内使相空间密度增大6 个数量级。他们的凝聚物中包含着更多的原子，密度超过1014/ cm3 。以上两个小组都是在具有正散射长度(α> 0) 的原子气体中实现玻色—爱因斯坦凝聚的，而Rice 大学的Hulet 小组是在具有负散射长度(α< 0) 的锂原子中找到玻色—爱因斯坦凝聚的证据，这是他们的一大特色。 1995 年后，世界上有许多实验室都投入实现玻色—爱因斯坦凝聚的研究。至今已有近30 个研究小组宣称他们实现了玻色—爱因斯坦凝聚(其中包括日本的三个小组) 。其中绝大部分是采用铷原子蒸汽为样品，这是因为铷原子在冷却中涉及的跃迁波长在780mm 附近，可采用半导体激光器作为冷却用的激光，运转稳定，实验周期短。1998 年6 月，美国麻省理工学院小组实现了氢原子的玻色—爱因斯坦凝聚。氢原子曾被认为是实现玻色—爱因斯坦凝聚的最理想材料，50 年代起就有人提出以它首选。因为它较轻，在相同的温度下有较长的热波长，容易达到玻色—爱因斯坦凝聚的要求。但氢原子系统在形成玻色—爱因斯坦凝聚的过程中，由于二体偶极弛豫会随温度的下降而迅速减少系统的原子数，产生一些特殊困难，以致实验上反而落在别的原子系统之后，MIT 小组在氢原子中实