现代光学技术简介.pptx

前 言 光学技术经过20世纪的 发展，已从传统光学过 渡到现代光学，并形成 了一系列学科分支。本章将对现代光学技术 中的航天光学遥感、自 适应光学、红外与微光 成像、瞬态光学、光信 息处理、微光学、单片 光电集成等几个领域的 基本概念、研究内容及 发展等作一简单介绍。第1页/共29页现代光学技术研究领域非线性光学导波光学强光光学瞬态光学红外光学光电遥感技术声光学现代光学技术第2页/共29页9.5 光学信息处理的基本原理光学信息处理的基本原理一、光学信息处理的基本原理1、光学信息处理：用光学方法对光学信息实施某种运算或者变换，以达到对感兴趣的信息进行抽取，编码，存储，增强，识别，恢复等目的。2、光学信息处理的特点：优点：具有二维，并行和实时处理的优越性。缺点：不可编程和不能进行决策。第3页/共29页3、相干光处理（1）相干光学处理系统4 f 系统及处理模式第4页/共29页相干光学处理系统（2）光电结合的相干光处理系统第5页/共29页4 4、非相干光处理白光光学信息处理系统第6页/共29页二、光学信息处理的应用举例1、光电混合式实时联合变换相关器第7页/共29页2、光神经网络研制以实时处理和装置小型化为目的，利用光技术的三维特性，如空间并行，高密度布线，图像直接处理，大容量存储。第8页/共29页电子技术和光技术布线的比较光学系统通常拥有非常大的时间带宽积。第9页/共29页一个基于LCTV的光神经网络将光技术与电子技术相结合是目前切实可行的方案。第10页/共29页3、白光信息处理做彩色档案存储和退色的彩色恢复光路图空间编码空间彩色编码滤波器第11页/共29页三、空间光调制器典型的SLM结构图分类：唯幅度调制器，唯相位调制器，唯偏振调制器，强度调制器。性能：相应度，转换能帧速，存储时间，空间分辨率等。第12页/共29页9.6 微光学微机电系统（MEMS：micro-electro-mechaning systems）微型光学平台（MOT：micro optics table）微光机电系统（MOEMS：micro-opto-electro-mechaning systems）“芯片实验室”第13页/共29页一、微光学的基本概念微光学是微系统的重要内容和组成部分，它是研究尺寸在微米量级的光学功能器件、光学表面微结构及 其阵列的光学特性、成像方法及制作技术的学科优势1）可产生一般传统光学器件所不能实现的光学波面，包括 非球面、环状面、锥面等；第14页/共29页微光学的优势2）微光学器件的基片材料极为宽广，大大拓宽了有效光谱 应用范围；3）具有波前整形、阵列发生等特殊的光学功能；4）光学设计者从前认为不可能实现的折衍混合光学元件，现在可以用先进的微光学技术轻松制作出来第15页/共29页微光学元件折射透镜变成2模的连续浮雕及多阶浮雕表面结构微光学元件第16页/共29页衍射微透镜阵列第17页/共29页折射微透镜阵列第18页/共29页二、微光学元件和系统的设计1、衍射微透镜的衍射效率透镜的衍射效率其中：是衍射角，mf是能够制作的最小特征尺寸，是波长。最大的角度max由透镜的数值孔径（NA=sinmax）来确定。f是透镜焦距，d是透镜的直径。第19页/共29页2、折射微透镜的F数在傍轴近似的情况下，微透镜的F数（f/D）可用下式表示其中，h是透镜中心厚度，D是透镜直径，n为透镜材料的折射率3、光学系统中光的传播（略）4、光束整形的优化设计（略）第20页/共29页三、微光学元件加工技术1、二元光学技术用二元光学技术制作一个4位相级微透镜的步骤第21页/共29页衍射效率随位相级数的变化第22页/共29页2、连续浮雕微光学元件加工技术（1）直写法一种直角坐标方式的激光直写系统第23页/共29页一种极坐标方式的激光直写系统第24页/共29页（2）灰阶掩模法灰度掩模法制作连续浮雕微光学器件第25页/共29页3、折射微光学元件加工技术（1）梯度折射率光学元件 平面微透镜 离子交换法第26页/共29页（2）表面折射微光学元件表面折射微光学元件光刻热熔法第27页/共29页四、四、微光学元件的应用微光学元件的应用第28页/共29页感谢您的观看！第29页/共29页