球面像差光學(xué)
關(guān)注創(chuàng)建者：墨光科技 創(chuàng)建時(shí)間：2020-03-11
球面像差光學(xué)的視頻教程
球面像差光學(xué)的實(shí)例教程
破解一個(gè)2000年之久的古老謎團(tuán)
破解一個(gè)2000年之久的光學(xué)謎團(tuán)并非易事。然而，蒙特雷科技大學(xué)（譯注：學(xué)校簡稱ITESM或TEC，是拉丁美洲規(guī)模最大的私立大學(xué)之一，也是墨西哥最著名的私立大學(xué)）博士生Rafael G. González-Acu?a卻瞄準(zhǔn)了這樣一個(gè)問題：解決鏡片中的球面像差問題。考慮到不同方向的折射，光線如何聚焦在一個(gè)點(diǎn)上？這個(gè)問題在兩千年前希臘數(shù)學(xué)家戴克里克斯（Diocles）的作品“燃燒的鏡子”（On Burning Mirrors）中就已經(jīng)產(chǎn)生。而克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）在1690年曾坦言，即使是艾薩克·牛頓（Isaac Newton）和戈特弗里德·萊布尼茲 （Gottfried Leibniz）也無法理清頭緒。
但今天，González-Acu?a和他的同事決定使用Wolfram語言及其計(jì)算工具來面對這個(gè)古老的問題。結(jié)果呢？一個(gè)突破性的文章最近橫空出世，通過精度為99.999999999％的模擬光束，解釋了鏡頭圖像的中心為什么（如何）比在邊緣處更清晰。
很巧的是，González-Acu?a最近參加了Wolfram暑期學(xué)校，我們有幸采訪到他并詳細(xì)了解他的工作。
Q: 您是如何想到用Wolfram語言解決光學(xué)問題的？
A: 我對光學(xué)研究的興趣在我攻讀物理學(xué)士學(xué)位時(shí)就開始了，我對成像問題很感興趣。
當(dāng)我正在為手動(dòng)解決代數(shù)問題而困擾時(shí)，我的同事Héctor A. Chaparro-Romo告訴我，Mathematica非常擅長代數(shù)操作和計(jì)算。
幸運(yùn)的是，蒙特雷科技大學(xué)有Mathematica的站點(diǎn)許可證，所以我很快就開始使用并且喜歡上了Mathematica。
展開 </span></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>球面像差的量化</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)元件（例如透鏡）的球面像差強(qiáng)度通常通過繪制圖像</span>焦點(diǎn)<span style="color: rgb(0, 0, 0);">縱向位置的偏差作為入射光線橫向偏移的函數(shù)來量化。通常，人們會(huì)交換坐標(biāo)軸，以便得到的圖更接近于水平光軸。上述位置誤差可能與橫向光束坐標(biāo)的平方成比例，但在球面像差得到部分補(bǔ)償?shù)那闆r下（見下文），該補(bǔ)償可能適用于特定的水平偏移，但不適用于其他偏移。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>減少球面的像差</strong></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">球面像差可以用不同的方法減少:</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· </span>最簡單的方法是用光學(xué)孔徑<span style="color: rgb(0, 0, 0);">限制入射光的面積。這樣，就可以防止球差最嚴(yán)重的外部區(qū)域?qū)D像產(chǎn)生影響。然而，這意味著光通量降低。
展開 設(shè)計(jì)和建模任務(wù)
不同類型的波前像差對焦點(diǎn)上的特征有單獨(dú)的影響。因此，能夠詳細(xì)研究這些影響是至關(guān)重要的，例如，評估成像系統(tǒng)的性能。在VirtualLab Fusion中，可以產(chǎn)生不同的波前像差，并方便地研究其對焦斑分布的影響。作為例子，我們選擇了幾個(gè)典型的像差（球面、彗差、像散、……），改變它們的數(shù)值，并計(jì)算相應(yīng)的焦點(diǎn)分布。
摘要
摘要
不同類型的波前像差對焦點(diǎn)上的特征有單獨(dú)的影響。因此，能夠詳細(xì)研究這些影響是至關(guān)重要的，例如，評估成像系統(tǒng)的性能。在VirtualLab Fusion中，可以產(chǎn)生不同的波前像差，并方便地研究其對焦斑分布的影響。作為例子，我們選擇了幾個(gè)典型的像差（球面、彗差、像散、……），改變它們的數(shù)值，并計(jì)算相應(yīng)的焦點(diǎn)分布。
設(shè)計(jì)和建模任務(wù)
導(dǎo)入現(xiàn)有結(jié)構(gòu)文件
平面波
波長（486，587，656）nm
視場角（40°）
x方向線偏振光
衍射透鏡
波前相位相應(yīng)
真實(shí)衍射器件結(jié)構(gòu)
離焦
球差
像散
彗差
二階彗差
三葉草像差
VirtualLab Fusion 技術(shù)
文件信息
展開 摘要
不同類型的波前像差對焦點(diǎn)上的特征有單獨(dú)的影響。因此，能夠詳細(xì)研究這些影響是至關(guān)重要的，例如，評估成像系統(tǒng)的性能。在VirtualLab Fusion中，可以產(chǎn)生不同的波前像差，并方便地研究其對焦斑分布的影響。作為例子，我們選擇了幾個(gè)典型的像差（球面、彗差、像散、……），改變它們的數(shù)值，并計(jì)算相應(yīng)的焦點(diǎn)分布。
設(shè)計(jì)和建模任務(wù)
導(dǎo)入現(xiàn)有結(jié)構(gòu)文件
平面波
波長（486，587，656）nm
視場角（40°）
x方向線偏振光
衍射透鏡
波前相位相應(yīng)
真實(shí)衍射器件結(jié)構(gòu)
離焦
球差
像散
彗差
二階彗差
三葉草像差
VirtualLab Fusion 技術(shù)
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球面像差光學(xué)的最新內(nèi)容
光學(xué)成像系統(tǒng)中的像差1個(gè)月前
球形波在焦點(diǎn)的像差效應(yīng)
通過快速的物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion可以很好地研究像差效應(yīng)。在本周的通訊中，我們選擇了兩個(gè)與像差有關(guān)的例子：第一個(gè)是典型的波前像差如何影響球面波的聚焦模式，第二個(gè)是高功率激光二極管的散光如何影響焦點(diǎn)區(qū)域的性能。使用自由空間傳播場解算器和局部平面界面近似法（LPIA），衍射
球面波的像差效應(yīng)對焦點(diǎn)的影響1個(gè)月前
設(shè)計(jì)和建模任務(wù)
不同類型的波前像差對焦點(diǎn)上的特征有單獨(dú)的影響。因此，能夠詳細(xì)研究這些影響是至關(guān)重要的，例如，評估成像系統(tǒng)的性能。在VirtualLab Fusion中，可以產(chǎn)生不同的波前像差，并方便地研究其對焦斑分布的影響。作為例子，我們選擇了幾個(gè)典型的像差（球面、彗差、像散、……），改變它們的數(shù)值，并計(jì)算相應(yīng)的焦點(diǎn)分布
GLAD：大氣像差與自適應(yīng)光學(xué)5個(gè)月前
激光在大氣湍流中傳輸時(shí)會(huì)拾取大氣湍流導(dǎo)致的相位畸變，特別是在長距離傳輸?shù)募す馔ㄐ畔到y(tǒng)中。這種畸變會(huì)使傳輸激光的波前劣化。通過在系統(tǒng)中引入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，可以對激光傳輸時(shí)拾取的低頻畸變進(jìn)行校正，從而顯著提升傳輸激光的Strehl ratio。
概述
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概要
本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在描述了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個(gè) ZMX 文件之后，本文演示了如何在重現(xiàn)文件中設(shè)置 OFH。然后解釋了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問任何結(jié)構(gòu)造光束變量，以實(shí)現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計(jì)。
簡介
光學(xué)全息圖 (OFH) 是OpticStudio中最通用的全息圖模型。這個(gè)模型需要使用兩個(gè)
摘要
不同類型的波前像差對焦點(diǎn)上的特征有單獨(dú)的影響。因此，能夠詳細(xì)研究這些影響是至關(guān)重要的，例如，評估成像系統(tǒng)的性能。在VirtualLab Fusion中，可以產(chǎn)生不同的波前像差，并方便地研究其對焦斑分布的影響。作為例子，我們選擇了幾個(gè)典型的像差（球面、彗差、像散、……），改變它們的數(shù)值，并計(jì)算相應(yīng)的焦點(diǎn)分布。
設(shè)計(jì)和建模任務(wù)
導(dǎo)入現(xiàn)有結(jié)構(gòu)文件
平面波
波長（486，
概述
激光在大氣湍流中傳輸時(shí)會(huì)拾取大氣湍流導(dǎo)致的相位畸變，特別是在長距離傳輸?shù)募す馔ㄐ畔到y(tǒng)中。這種畸變會(huì)使傳輸激光的波前劣化。通過在系統(tǒng)中引入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，可以對激光傳輸時(shí)拾取的低頻畸變進(jìn)行校正，從而顯著提升傳輸激光的Strehl ratio。
圖1.激光通信系統(tǒng)示意圖
系統(tǒng)描述
本例介紹了大氣湍流像差對應(yīng)命令phase/random/kolmogorov
摘要
不同類型的波前像差對焦點(diǎn)上的特征有單獨(dú)的影響。因此，能夠詳細(xì)研究這些影響是至關(guān)重要的，例如，評估成像系統(tǒng)的性能。在VirtualLab Fusion中，可以產(chǎn)生不同的波前像差，并方便地研究其對焦斑分布的影響。作為例子，我們選擇了幾個(gè)典型的像差（球面、彗差、像散、……），改變它們的數(shù)值，并計(jì)算相應(yīng)的焦點(diǎn)分布。
設(shè)計(jì)和建模任務(wù)
導(dǎo)入現(xiàn)有結(jié)構(gòu)文件
平面波
波長（486，
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">大多數(shù)光學(xué)</span>透鏡<span style="color: rgb(0, 0, 0);">都具有球面，因?yàn)樗鼈兛梢宰钊菀椎匾愿吖鈱W(xué)質(zhì)量制造。然而，這種表面形狀對于</span>成像<span style="color: rgb(0, 0, 0);">來說并不理想。鏡片的外部部分彎曲得太厲害
投影物鏡通常指 LCD、DLP、LCOS 等投影儀使用的物鏡。投影物鏡有以下特點(diǎn)：
1. 投影物鏡的物是空間光調(diào)制器 SLM，包括上面提到的 LCD 和 DLP，它決定了物鏡的視場線和分辨率，從而影響系統(tǒng)外形尺寸和信息量。但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)倒置設(shè)計(jì)，將其放在像面。
2. 像方遠(yuǎn)心：在像空間中，出瞳位于無限遠(yuǎn)，所有視場的主光線都和光軸平行，從而和 SLM 垂直。這是空間光調(diào)制器物理效應(yīng)的基本要求
衍射非球面是一種特殊形狀的光學(xué)元件，其曲率在不同方向上不均勻變化，與傳統(tǒng)的球面形狀不同，在衍射非球面上，光線通過非球面的表面時(shí)會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，這種衍射會(huì)使得光線的波前形狀被改變，從而實(shí)現(xiàn)特定的光學(xué)功能，提高成像質(zhì)量和性能。
衍射非球面
衍射光學(xué)元件是以光的衍射效應(yīng)為基本工作原理，通過表面微浮雕結(jié)構(gòu)來調(diào)制入射波面，從而得到所希望的波面
