多功能马赫-曾德尔分振幅干涉仪设计与应用

1

作者 秦哲 郭迪智 +5 位作者 谭智元 李梦欣 梁舒畅 谭宇豪 余化涛 胡雪兰 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期216-224,共9页

为了解决传统迈克尔逊分振幅干涉仪在实验多样性和灵活性方面的限制,基于马赫-曾德尔分振幅干涉技术自主设计了一款多功能干涉仪。该仪器突破传统装置在可拓展性与光路空间上的局限,通过自主设计的实验方案,实现了相干条件验证、干涉条... 为了解决传统迈克尔逊分振幅干涉仪在实验多样性和灵活性方面的限制,基于马赫-曾德尔分振幅干涉技术自主设计了一款多功能干涉仪。该仪器突破传统装置在可拓展性与光路空间上的局限,通过自主设计的实验方案,实现了相干条件验证、干涉条纹对比度研究两项定性实验,以及薄膜折射率测定和空气折射率测定两项定量实验。实验结果表明,该仪器测量精度高,测得的薄膜折射率为1.509,相对误差仅为0.4%;测得空气折射率的平均值为1.000 16,相对误差仅为0.01%。与传统迈克尔逊干涉仪相比,该仪器具有集成度高、重量轻、成本低和操作简便等优点,曾获全国大学生物理实验竞赛国家级三等奖,适用于大学物理实验教学和薄膜光学研究等,具有广阔的应用前景和推广价值。 展开更多

关键词 马赫-曾德尔干涉仪 分振幅干涉 相干条件 薄膜折射率 空气折射率

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基于光纤气泡级联的高灵敏度马赫曾德干涉液体折射率传感器 被引量：15

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作者 李辉栋 傅海威 +2 位作者 邵敏 闫旭 贾振安 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期78-82,共5页

通过化学腐蚀方法制作了一种基于光纤气泡级联马赫曾德干涉液体折射率传感器.在细芯光纤两端熔接切割端面被腐蚀的单模光纤,构成气泡-细芯光纤-气泡结构,该结构中两个气泡耦合光场,细芯光纤作为传感臂,构成光纤马赫曾德干涉仪.对该传感... 通过化学腐蚀方法制作了一种基于光纤气泡级联马赫曾德干涉液体折射率传感器.在细芯光纤两端熔接切割端面被腐蚀的单模光纤,构成气泡-细芯光纤-气泡结构,该结构中两个气泡耦合光场,细芯光纤作为传感臂,构成光纤马赫曾德干涉仪.对该传感器的干涉谱能量随折射率的变化规律进行了研究,结果表明：干涉谱的能量与环境折射率之间存在较好的线性关系,同时波长变化对环境折射率变化不敏感;当外界折射率变化范围在1.345-1.389时,传感器的灵敏度为-216.21dB/RIU.该传感器在生物化学领域有较好的应用前景. 展开更多

关键词 气泡 马赫曾德干涉仪 折射率 腐蚀 细芯光纤

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光线弯曲对激光测量热钢板厚度的影响 被引量：12

3

作者 黄战华 蔡怀宇 +1 位作者 李贺桥 张以谟 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2001年第6期40-43,共4页

以无热源大平面空气壁模型,用传热学理论计算了大平面热钢板附近空气的一维温度分布,从而得到了大平面热钢板附近空气的一维折射率分布。利用光线折射理论,求出了光线的传输路径和像点的偏离量。分析和计算表明:当钢板温度、测量角和测... 以无热源大平面空气壁模型,用传热学理论计算了大平面热钢板附近空气的一维温度分布,从而得到了大平面热钢板附近空气的一维折射率分布。利用光线折射理论,求出了光线的传输路径和像点的偏离量。分析和计算表明:当钢板温度、测量角和测量距离等参数增大时,像点偏离值就随着增大。对于钢板激光测厚系统,采用单表面单光路时,光线弯曲引起的测量误差较大,并且基本不随测量厚度减小而减小。采用完全对称的双面双光路时,左右光路的像点偏离正好抵消,光线弯曲引起的测量总误差很小,而且随测量厚度减小而减小。 展开更多

关键词 光线弯曲 厚度测量 激光测量 热钢板

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用预抽气真空腔法测量及补偿空气折射率的研究 被引量：7

4

作者 李东光 张国雄 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第1期80-84,共5页

空气折射率的补偿效果在高精度激光干涉测量中起着“瓶颈”作用。分析了空气折射率的补偿原理 ,回顾了几种空气折射率的测量方法及特点。在此基础上 ,深入研究了用预抽气真空腔测量与补偿空气折射率的测量原理、方法和装置。该方法保持... 空气折射率的补偿效果在高精度激光干涉测量中起着“瓶颈”作用。分析了空气折射率的补偿原理 ,回顾了几种空气折射率的测量方法及特点。在此基础上 ,深入研究了用预抽气真空腔测量与补偿空气折射率的测量原理、方法和装置。该方法保持了干涉法测量空气折射率能充分反映所有导致折射率变化的环境因素的特点 ,避免了测量过程中由于抽气过程给测量带来的干扰。通过空气折射率测量及补偿实验 ,证实了该方法的可行性 ,测量结果经补偿后可使精度提高一个数量级。 展开更多

关键词 激光干涉测量 空气折射率 预抽气真空腔法 补偿

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南京地区大气边界层晴空回波研究 被引量：24

5

作者 魏鸣 秦学 +1 位作者 王啸华 蒋维楣 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2007年第6期736-744,共9页

以2005年6月23日南京多普勒雷达探测的晴空回波演变为例,分析了回波反射率与径向速度从夜间至上午的演变规律,利用实际的气象观测资料,对比了折射指数、地面温度、露点温度、水汽压和气压与回波强度的相关性,进一步探讨了边界层晴空回... 以2005年6月23日南京多普勒雷达探测的晴空回波演变为例,分析了回波反射率与径向速度从夜间至上午的演变规律,利用实际的气象观测资料,对比了折射指数、地面温度、露点温度、水汽压和气压与回波强度的相关性,进一步探讨了边界层晴空回波与湍流混合特性之间的关系。研究表明:夜间大气的温、压、湿梯度使湍流出现,但湍流未充分混合使梯度维持,并导致折射指数的梯度增加,出现晴空回波;白天升温后湍流的增强使近地层大气充分混合,温、压、湿梯度减弱导致折射指数梯度减小,回波减弱消失。 展开更多

关键词 多普勒雷达 晴空回波 边界层 折射指数 湍流

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提高激光干涉测量精度的研究 被引量：4

6

作者 李东光 张国雄 李贵涛 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第5期621-625,共5页

空气折射率的补偿效果在高精度激光干涉测量中起着瓶颈的作用 ,解决空气折射率的高精度测量问题有助于激光干涉测量精度提高 .用一种电容传感器测量空气介电常数而相对测量空气折射率 ,进而通过计算机多点测量补偿装置提高激光干涉测量... 空气折射率的补偿效果在高精度激光干涉测量中起着瓶颈的作用 ,解决空气折射率的高精度测量问题有助于激光干涉测量精度提高 .用一种电容传感器测量空气介电常数而相对测量空气折射率 ,进而通过计算机多点测量补偿装置提高激光干涉测量的测量精度 .仅用一种传感器反映几种空气参数及其成分的变化对空气折射率的影响 ,测量装置简单 ,测量环节的误差源少 。 展开更多

关键词 激光干涉测量 空气折射率 测量精度

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基于等效合成波方法的双真空管空气折射率测量仪 被引量：10

7

作者 陈强华 闫聚群 +3 位作者 柳忠尧 殷纯永 叶孝佑 许婕 《计量学报》 CSCD 北大核心 2004年第3期203-206,共4页

在高精度测量中必须实时补偿空气折射率的影响。文中提出了等效合成波的概念,利用长度不等的两个真空管构成两个虚拟波长并推导出等效合成波测量公式,并由此建立了一种新型的双真空管空气折射率测量仪。该仪器具有结构紧凑、能实现实时... 在高精度测量中必须实时补偿空气折射率的影响。文中提出了等效合成波的概念,利用长度不等的两个真空管构成两个虚拟波长并推导出等效合成波测量公式,并由此建立了一种新型的双真空管空气折射率测量仪。该仪器具有结构紧凑、能实现实时测量的优点。系统测量分辨率为1×10-8,与Edlen公式方法进行的比对实验结果表明,其测量精度优于1×10-7,并具有很好的稳定性和抗干扰能力。 展开更多

关键词 计量学 空气折射率 实时补偿 等效合成波 双真空管法

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基于Edlén公式空气折射率测量系统的校准研究 被引量：4

8

作者 崔建军 刘香斌 +2 位作者 康岩辉 张恒 李建双 《计量学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期210-215,共6页

为了检验对激光干涉仪测量精度有很大影响的空气折射率测量系统的测试性能，提出一种可用于基于Edlen公式的空气折射率测量系统的校准方法，并且设计了专门的校准装置，该装置主要由温度、气压以及湿度测量系统组成。实验证明：取包含... 为了检验对激光干涉仪测量精度有很大影响的空气折射率测量系统的测试性能，提出一种可用于基于Edlen公式的空气折射率测量系统的校准方法，并且设计了专门的校准装置，该装置主要由温度、气压以及湿度测量系统组成。实验证明：取包含因子％=2时，温度在（5—40）℃区间，测量不确定度u优于0．02℃；气压在（66～105）kPa区间，U=18Pa；湿度在（10—90）％RH区间，U=2．0％RH，等效于整个系统对应的空气折射率测量的相对不确定度优于1×10^-7。 展开更多

关键词 计量学 空气折射率 激光干涉 测量不确定度

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提高环境参量法测量空气折射率精度的研究 被引量：5

9

作者 叶孝佑 甘晓川 +3 位作者 常海涛 高宏堂 孙双花 张晓 《计量学报》 CSCD 北大核心 2008年第B09期69-73,共5页

介绍了应用Edlén经验公式的环境参量法测量空气折射率，分析和总结了提高其测量精度的措施，如公式的合理选用、环境参量测量传感仪表的选用等。从软硬件两个方面描述了实际折射率测量系统的构成，分析结果表明其测量标准不确定度... 介绍了应用Edlén经验公式的环境参量法测量空气折射率，分析和总结了提高其测量精度的措施，如公式的合理选用、环境参量测量传感仪表的选用等。从软硬件两个方面描述了实际折射率测量系统的构成，分析结果表明其测量标准不确定度达1．03×10^-8，可以满足高精度激光干涉测长的要求。 展开更多

关键词 计量学 空气折射率测量 Edlén公式 不确定度分析

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高精度激光干涉测量中环境误差因素的综合补偿 被引量：5

10

作者 李东光 张国雄 曲军 《光电工程》 CAS CSCD 1999年第4期28-33,共6页

分析了高精度激光干涉测量中环境误差因素对测量的影响；针对不同情况。

关键词 激光干涉测量 空气折射率 误差补偿

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基于级联光栅温度补偿的溶液浓度测量研究 被引量：3

11

作者 王燕涛 姜凤贤 +1 位作者 齐跃峰 侯佳朋 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期63-67,共5页

为解决长周期光纤光栅(LPG)折射率测量时的温度交叉敏感问题,利用布喇格光纤光栅(FBG)对环境折射率不敏感的特点,将其与长周期光纤光栅(LPG)级联,构成具有温度补偿的折射率传感方案。实验结果表明:随着温度的变化级联光栅的两个透射谐... 为解决长周期光纤光栅(LPG)折射率测量时的温度交叉敏感问题,利用布喇格光纤光栅(FBG)对环境折射率不敏感的特点,将其与长周期光纤光栅(LPG)级联,构成具有温度补偿的折射率传感方案。实验结果表明:随着温度的变化级联光栅的两个透射谐振波长都有线性变化,而改变溶液折射率时只有一个透射谐振波长改变。因此,可以利用级联光栅对折射率和温度双参量进行同时测量,补偿因温度变化产生的测量误差。 展开更多

关键词 级联光纤光栅 折射率 温度补偿

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提高差拍法布里-珀罗干涉仪测量精度的研究 被引量：6

12

作者 孙文科 许婕 +1 位作者 殷纯永 李岩 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期288-291,共4页

文章在中国计量科学研究院研制的差拍法布里-珀罗(F-P)干涉仪基础上,提出用密封干涉光路的真空系统方法,来消除空气折射率变化对测量结果的影响。研究了空气折射率变化对测量精度的影响关系,给出真空系统所需的真空度的估计式。并设计... 文章在中国计量科学研究院研制的差拍法布里-珀罗(F-P)干涉仪基础上,提出用密封干涉光路的真空系统方法,来消除空气折射率变化对测量结果的影响。研究了空气折射率变化对测量精度的影响关系,给出真空系统所需的真空度的估计式。并设计制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。 展开更多

关键词 纳米测量 法布里-珀罗腔 拍频干涉法 空气折射率

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宽带增透膜反射光谱的理论与实测偏差的修正 被引量：8

13

作者 缪毅强 毛书正 罗琦琨 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期429-432,共4页

探讨用折射率补偿即改变厚度的方法 ,并辅助于计算机修正来矫正真空镀膜法生产宽带增透膜时实验值与理论值存在的偏差 ,取得了良好效果 。

关键词 膜系结构 反射率 真空镀膜 增透膜 折射率补偿 反射光谱 计算机修正 光学透镜 光路设计

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补偿大气折射率的多波长干涉绝对距离测量 被引量：3

14

作者 华卿 周维虎 纪荣祎 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期38-44,共7页

在绝对距离测量中,由于大气扰动造成的测量路径上折射率分布不均匀对干涉测量有很大的影响,针对这一问题,本文提出了一种补偿大气折射率的多波长干涉测量绝对距离的方法。该方法基于小数重合法的基本原理,在测量过程中不需要对大气参数... 在绝对距离测量中,由于大气扰动造成的测量路径上折射率分布不均匀对干涉测量有很大的影响,针对这一问题,本文提出了一种补偿大气折射率的多波长干涉测量绝对距离的方法。该方法基于小数重合法的基本原理,在测量过程中不需要对大气参数进行实时监测,而是通过A系数所给出的各波长折射率之间的关系解算距离。文中结合小数重合法的基本原理给出了理论推导与分析,并采用594.1nm、611.9nm、632.8nm三种波长在计算机上进行了数值仿真实验,得到了该算法的小数级次测量精度与非模糊距离(UMR)的匹配关系。 展开更多

关键词 多波长干涉测量 绝对距离测量 小数重合法 大气折射率补偿

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基于高斯波束传输的高功率微波的大气击穿问题 被引量：2

15

作者 曹金坤 周东方 +3 位作者 牛忠霞 侯德亭 杨建宏 饶育萍 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期140-145,共6页

提出了一种修正利用高斯波束传输高功率微波(High-Power Microwave,HPM)时的大气折射率的模型．在此模型中,把高斯波束横截面分成若干个同心圆环,并假定每一个同心圆环内的场强分布是均匀的．以基于电子流体力学方程和Maxwell方程的大... 提出了一种修正利用高斯波束传输高功率微波(High-Power Microwave,HPM)时的大气折射率的模型．在此模型中,把高斯波束横截面分成若干个同心圆环,并假定每一个同心圆环内的场强分布是均匀的．以基于电子流体力学方程和Maxwell方程的大气击穿理论,利用由实验数据拟合出来大气粒子的碰撞和大气电离参数,研究了高能量高斯波束的非线性传输,数值计算了在给定高斯波束参数时,在不同的压强下,波束以不同的电场强度、频率、脉冲宽度入射下的大气折射率．通过分析折射率的时间色散、空间色散以及时间空间色散,讨论了传输HPM脉冲的高斯波束的大气击穿问题,获得了一些有意义的结果． 展开更多

关键词 HPM 高斯波束 等离子体 折射率色散 大气击穿

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光干涉法高精度材料线膨胀系数测量 被引量：3

16

作者 张旭东 苏永昌 叶孝佑 《计量学报》 CSCD 北大核心 2012年第1期1-4,共4页

中国计量科学研究院研制的高精度材料线膨胀系数测量装置，满足温度范围为5～40℃、被测件长度在20～1000mm之间的线膨胀系数测量。采用激光干涉法测量被测件长度变化量，用高精度温度传感器测量温度值。设计了热平衡式干涉镜，利用空... 中国计量科学研究院研制的高精度材料线膨胀系数测量装置，满足温度范围为5～40℃、被测件长度在20～1000mm之间的线膨胀系数测量。采用激光干涉法测量被测件长度变化量，用高精度温度传感器测量温度值。设计了热平衡式干涉镜，利用空气折射率修正和零位误差补偿技术，保证在5～40℃变温范围内激光干涉仪的测量精度。以500mm标准量块作为测量对象，线膨胀系数测量结果与德国物理技术研究院（PTB）测量结果的相对偏差为0．2％。材料线膨胀系数测量不确定度达到3×10^-8K^-1。 展开更多

关键词 计量学 线膨胀系数 激光干涉测量 空气折射率 不确定度

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两种空气折射率测量方法研究 被引量：5

17

作者 陈菁 张立 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2012年第9期56-58,66,共4页

折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率会随空气状态而改变,在许多研究领域有重要的参考价值。介绍了基于传感器的空气折射率测量仪的系统硬、软件设计,并给出不同温湿度条件下对空气折射率的测量结果;又利用传统光学方法... 折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率会随空气状态而改变,在许多研究领域有重要的参考价值。介绍了基于传感器的空气折射率测量仪的系统硬、软件设计,并给出不同温湿度条件下对空气折射率的测量结果;又利用传统光学方法对空气折射率进行了测量,对2种方法的测量结果进行了比对。结果表明,在考虑到传感器温度测量精度仅为0.1℃的精度不高的情况下,该文设计的空气折射率测量仪的测量结果是正确和可信的。 展开更多

关键词 空气折射率测量 传感器 气压 温度 迈克耳孙干涉仪

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面向高性能的红外折射式镜头装调技术 被引量：2

18

作者 黄阳 赵英龙 +2 位作者 张生杰 都晓寒 张超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期210-218,共9页

针对红外光学材料折射率不均匀导致系统波前产生异常像差,从而引起镜头像质严重下降的问题,提出了一种光学件位置迭代调整和面形修配相结合的系统波前补偿方法,实现面向高性能的红外折射式镜头装调。在光学件精密定心的基础上,设计了在... 针对红外光学材料折射率不均匀导致系统波前产生异常像差,从而引起镜头像质严重下降的问题,提出了一种光学件位置迭代调整和面形修配相结合的系统波前补偿方法,实现面向高性能的红外折射式镜头装调。在光学件精密定心的基础上,设计了在线装调检测装置,依据镜头实测波前并结合计算机辅助装调技术,通过迭代调整光学件位置矫正系统波前初阶像差。对系统残留的中高阶像差,根据各视场测得的系统波前综合分析计算,采用修配光瞳处光学件面形,引入反残留波像差的方式补偿。实验上,通过对某红外折射式镜头装调,将镜头三个视场系统波前RMS(λ=3.39μm)分别由精密定心后的0.162λ、0.118λ、0.166λ降低至0.064λ、0.040λ、0.067λ,平均MTF(@25 lp/mm)由0.31提升至0.67。结果表明,这种装调技术对红外折射式镜头系统波前补偿效果明显,可大幅提升镜头成像性能,具有重要的工程应用价值。 展开更多

关键词 红外折射式镜头 提升成像性能 系统波前补偿 镜头装调 折射率不均匀

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大口径闪烁仪和涡动相关仪测量大气折射率结构常数的比较 被引量：3

19

作者 徐安伦 彭浩 董保举 《高原气象》 CSCD 北大核心 2015年第4期935-941,共7页

利用大理国家气候观象台大口径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)和涡动相关系统(Eddy-covariance System,EC)在洱海湖滨农田下垫面的同步观测资料,初步分析了两种仪器测量大气折射率结构常数C2n的异同特征。结果表明,两种仪... 利用大理国家气候观象台大口径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)和涡动相关系统(Eddy-covariance System,EC)在洱海湖滨农田下垫面的同步观测资料,初步分析了两种仪器测量大气折射率结构常数C2n的异同特征。结果表明,两种仪器测量的C2n具有较好的相关性,相关系数达0.73。LAS测量的C2n数量级为10-17~10-14m-2/3,EC测量的数量级为10-16~10-13m-2/3。在典型晴天、多云和阴天条件下,两种仪器测量的有植被水田和无植被旱地的C2n均表现出明显的日变化特征,日出后1 h和日落前1 h左右出现最小值,中午前后达到最大值,而且这种日变化趋势基本一致。测量结果在数量级上的差异是由测量高度、测量方法、仪器噪声、天气状况、风速风向、净辐射通量和大气稳定状态等因素造成的。 展开更多

关键词 大口径闪烁仪(LAS) 涡动相关仪(EC) 大气折射率结构常数

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三维光存储中折射率失配引起的球差补偿 被引量：3

20

作者 蔡建文 黄文浩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1243-1247,共5页

为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得... 为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得读出荧光强度与存储深度的关系:在折射率失配引起的球差未得到补偿矫正的情况下,存储深度在200μm左右读出荧光强度基本上下降为零;当折射率失配引起的初级球差被补偿矫正后,读出荧光强度随存储深度的下降得到较好改善;当折射率失配引起的二级球差被补偿矫正后,存储深度在1mm内存储点强度随深度基本上没有明显地变化.并且对像差补偿方法进行了具体地分析. 展开更多

关键词 信息光学 三维光存储 球差补偿 折射率失配

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