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高亮度低色差裸眼三维显示中的谐衍射结构设计 被引量：1
1
作者 吕富国 霍富荣 薛常喜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期125-134,共10页
目前,裸眼3D显示技术仍存在亮度低、清晰度差、结构复杂和制造难度高等缺点。为此,提出了一种可同时精确调制RGB像素光线的具有较大周期宽度的离散化谐衍射结构,四组交织排列的谐衍射结构子单元旋转对称分布组成调制三维光场的位相调制... 目前,裸眼3D显示技术仍存在亮度低、清晰度差、结构复杂和制造难度高等缺点。为此,提出了一种可同时精确调制RGB像素光线的具有较大周期宽度的离散化谐衍射结构,四组交织排列的谐衍射结构子单元旋转对称分布组成调制三维光场的位相调制面板。使用Tracepro软件对水平方向上两个特定位置处的体像素进行了分光模拟实验。分析了不同台阶近似以及光源斜入射时的衍射效率与总光效的关系,得到16台阶近似时入射角应小于10°的结论。设计的谐衍射结构提升了显示亮度和清晰度,降低了设计与制造难度。得到了一种具有两个观看视角、分离角度为9.4°、最佳观看位置距离屏幕为384.2~402.8mm的裸眼3D显示方案。 展开更多
关键词 光学设计 裸眼3D显示 谐衍射光学元件 衍射效率 体像素
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含有双层谐衍射元件的红外双波段光学系统消热差设计 被引量：6
2
作者 范长江 王肇圻 樊新岩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1617-1621,共5页
用投影无热差图和双层衍射元件选玻璃的原则，选择了适用红外双波段消热差、消色差的玻璃组合．为提高衍射效率，基于双层衍射元件衍射效率表达式研究了双层谐衍射元件的结构优化，给出了优化方法．利用双层谐衍射元件设计的折衍混合双... 用投影无热差图和双层衍射元件选玻璃的原则，选择了适用红外双波段消热差、消色差的玻璃组合．为提高衍射效率，基于双层衍射元件衍射效率表达式研究了双层谐衍射元件的结构优化，给出了优化方法．利用双层谐衍射元件设计的折衍混合双波段光学系统视场角10°，F#为2，有效焦距115mm．系统在3．4～4．2um和8～11um两个工作波段的衍射效率均达到90％以上；-40～100℃温度范围内，中心视场的调制传递函数值变化最大为0．09、边缘视场的调制传递函数值变化最大为0．13． 展开更多
关键词 光学设计 双层衍射 谐衍射元件 消热差 红外光学系统
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单层与双层谐衍射元件的衍射效率对比分析 被引量：9
3
作者 孙婷 焦明印 张玉虹 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期622-624,共3页
由于单层谐衍射元件只在谐振波长处能精确闪耀,随着波长偏离谐振波长,衍射效率迅速下降,导致宽波段成像质量变差。为了将谐衍射元件的应用拓展到宽波段,重点对可等效为普通单层衍射元件的双层谐衍射元件的衍射效率进行了详细的分析。理... 由于单层谐衍射元件只在谐振波长处能精确闪耀,随着波长偏离谐振波长,衍射效率迅速下降,导致宽波段成像质量变差。为了将谐衍射元件的应用拓展到宽波段,重点对可等效为普通单层衍射元件的双层谐衍射元件的衍射效率进行了详细的分析。理论分析得出:此种双层谐衍射元件的衍射效率在整个设计波段明显高于单层谐衍射元件的衍射效率,而且在整个设计波段的分布基本平衡。进一步以可见光波段的常用材料ZF7和QK3构成的单层和双层谐衍射元件为例,对衍射效率进行了Matlab模拟。结果表明:理论定性分析与模拟的定量结果基本一致。这为双层谐衍射元件应用于宽波段成像领域提供了有力的理论依据。 展开更多
关键词 谐衍射元件 单(双)层谐衍射元件 衍射效率 宽波段
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红外宽波段双层谐衍射光学系统的设计 被引量：7
4
作者 孙婷 张宣智 +5 位作者 常伟军 李元 胡博 郭小岗 杨华梅 陈秀萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期951-954,共4页
相比传统的折反射元件，衍射光学元件和谐衍射光学元件因其独特的色散性能和温度效应在消色差和补偿热差方面有得天独厚的优势，将其应用于混合光学系统，可以简化结构，提高像质。但是二者衍射效率均依赖于波长，降低了宽波段成像的对... 相比传统的折反射元件，衍射光学元件和谐衍射光学元件因其独特的色散性能和温度效应在消色差和补偿热差方面有得天独厚的优势，将其应用于混合光学系统，可以简化结构，提高像质。但是二者衍射效率均依赖于波长，降低了宽波段成像的对比度。而双层谐衍射元件可以减弱衍射效率对波长的依赖性。因此，该红外宽波段系统采用双层谐衍射元件，第一层材料为Ge，第二层材料为．ZnSe，微结构厚度分别为73．3μm和149．3μm，整个工作波段的衍射效率达到97．5％以上。在CodeV中仿真优化得出：混合系统的各种像差性能都比较理想，特别是宽波段8～14Ixm的色差得到了很好的校正，二级光谱得到较好的控制，系统的调制光学传递函数接近衍射限。最终的性能测试结果显示：各项性能均可满足使用要求。 展开更多
关键词 红外宽波段 双层谐衍射元件 衍射效率
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基于谐衍射特性的红外双波段光学系统设计 被引量：5
5
作者 刘琳 贺谊亮 +1 位作者 张兴德 李荣刚 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期85-88,共4页
基于谐衍射光学元件的成像理论,将谐衍射透镜应用在传统红外单波段系统里,设计得到工作波段处于4.4～5.4μm和7.8～8.8μm的红外双波段光学系统。分析了谐衍射光学元件的特性,计算了光学系统的结构参数,并利用软件的多重结构进行了优化... 基于谐衍射光学元件的成像理论,将谐衍射透镜应用在传统红外单波段系统里,设计得到工作波段处于4.4～5.4μm和7.8～8.8μm的红外双波段光学系统。分析了谐衍射光学元件的特性,计算了光学系统的结构参数,并利用软件的多重结构进行了优化。设计结果表明,系统的光学传递函数在两个波段范围内,20 lp/mm时的归一化值均大于0.5,具有良好的成像质量。为红外光学系统的设计提供了一种全新器件。 展开更多
关键词 谐衍射元件 双波段 消色差
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双层谐衍射元件的衍射效率分析 被引量：5
6
作者 孙婷 焦明印 张玉虹 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期637-639,共3页
单层谐衍射元件由于只在谐振波长处能精确闪耀,随着波长偏离谐振波长,衍射效率迅速下降,导致宽波段成像质量变差。为了将谐衍射元件的应用拓展到宽波段,本文重点对可等效为普通单层衍射元件的双层谐衍射元件的衍射效率进行了详细的分析... 单层谐衍射元件由于只在谐振波长处能精确闪耀,随着波长偏离谐振波长,衍射效率迅速下降,导致宽波段成像质量变差。为了将谐衍射元件的应用拓展到宽波段,本文重点对可等效为普通单层衍射元件的双层谐衍射元件的衍射效率进行了详细的分析。理论分析得出此种双层谐衍射元件的衍射效率在整个设计波段明显高于单层(谐)衍射元件的衍射效率,而且在整个设计波段的分布基本平衡。进一步以红外波段的常用材料Ge和ZnSe构成的双层谐衍射元件以及由它们分别构成的单层(谐)衍射元件为例,应用Matlab对其衍射效率进行了模拟。模拟结果得出双层谐衍射元件在整个设计波段的衍射效率均高于97%,明显高于单层(谐)衍射元件的衍射效率。这为双层谐衍射元件应用于宽波段成像领域提供了有力的理论支撑。 展开更多
关键词 谐衍射元件 双层谐衍射元件 衍射效率 红外宽波段
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高变倍比变焦光学系统设计 被引量：11
7
作者 姚清华 闫俊岑 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期667-672,共6页
设计了一套焦距f′=10mm^500mm的高变倍比变焦光学系统。以正组机械补偿原理为基础,通过高斯光学计算,给出合理的初始结构和高斯解。系统引入2个新型非球面,使系统具有更大的自由度,并有效校正光学系统中的像差,减小系统复杂度,对实现... 设计了一套焦距f′=10mm^500mm的高变倍比变焦光学系统。以正组机械补偿原理为基础,通过高斯光学计算,给出合理的初始结构和高斯解。系统引入2个新型非球面,使系统具有更大的自由度,并有效校正光学系统中的像差,减小系统复杂度,对实现高变倍比变焦系统尤为有利。采用一组双层谐衍射元件来校正长焦所带来的二级光谱,减少了透镜片数,使系统更加紧凑。分析了10mm^500mm焦距情况下系统的调制传递函数曲线,计算出变倍组和补偿组的变化曲线,可以看出满足机械补偿凸轮曲线的变化规律,而且曲线的变化比较平滑,能够实现平稳变焦。在奈奎斯特频率为50lp/mm时,调制传递函数曲线均在0.6以上。 展开更多
关键词 光学设计 变焦距镜头 高变倍比 新型非球面 谐衍射元件
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基于谐衍射元件的新型光子晶体光纤熔接机校准系统设计 被引量：1
8
作者 郝永发 高兴龙 陈爽 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期81-85,共5页
通过分析光子晶体光纤特殊的单芯、多气孔结构及在熔接中传统校准方法的局限性,研究了光纤熔接机中校准系统结构的关键技术。利用谐衍射透镜体积小,衍射效率、精度高等特点,设计了基于谐衍射透镜的离轴光学校准系统。在可见光单波段成像... 通过分析光子晶体光纤特殊的单芯、多气孔结构及在熔接中传统校准方法的局限性,研究了光纤熔接机中校准系统结构的关键技术。利用谐衍射透镜体积小,衍射效率、精度高等特点,设计了基于谐衍射透镜的离轴光学校准系统。在可见光单波段成像,不仅有效地消除了系统的色差、彗差,大大提高了衍射效率,而且很好地完成了系统像差校正,通过该系统,准确地得到了清晰的PCF截面图像。比较两端面的PCF图像,再对光纤进行空间坐标的调整,即可实现光子晶体光纤熔接中光纤的精确对准。 展开更多
关键词 光纤熔接机 校准系统 谐衍射元件
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谐衍射光学元件在红外双波段反射系统中的应用 被引量：1
9
作者 姜成舟 段萌 《航空兵器》 2007年第6期40-42,46,共4页
在现代军事侦察中,单一波段红外系统已不能满足全天候、高分辨率、抗干扰等要求。根据谐衍射光学基础理论,成功地将谐衍射光学元件应用到红外双波段反射系统中,使系统在两个波段内同时较好地完成了系统像差的校正,成像质量接近衍射极限... 在现代军事侦察中,单一波段红外系统已不能满足全天候、高分辨率、抗干扰等要求。根据谐衍射光学基础理论,成功地将谐衍射光学元件应用到红外双波段反射系统中,使系统在两个波段内同时较好地完成了系统像差的校正,成像质量接近衍射极限,可满足更高要求的军事侦察。 展开更多
关键词 谐衍射 光学设计 光学元件 反射系统 红外双波段
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谐衍射光学元件光谱随入射角漂移的现象研究
10
作者 于登群 曹剑中 +3 位作者 闫阿奇 张建 屈恩世 王峰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1208-1211,共4页
基于二元光学元件的相位延迟表达式,推导出谐衍射光学元件在光束斜入射时的相位延迟表达式以及衍射效率表达式,定性分析了谐衍射光学元件衍射效率与光束入射角度的关系.分析表明:在可见光范围内,谐衍射光学元件的谐波长随入射角增大而... 基于二元光学元件的相位延迟表达式,推导出谐衍射光学元件在光束斜入射时的相位延迟表达式以及衍射效率表达式,定性分析了谐衍射光学元件衍射效率与光束入射角度的关系.分析表明:在可见光范围内,谐衍射光学元件的谐波长随入射角增大而向长波方向漂移,并且短波部分变化较长波部分更为明显;对于单色光,随着入射角变化,出现不同衍射级次更替现象;对于普通衍射元件,随入射角增大波峰漂移速度远大于谐衍射元件衍射波峰速度;入射角对短波段的衍射效率影响更大. 展开更多
关键词 谐衍射光学元件 入射角 衍射效率 波峰漂移
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