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基于平板电极的非球面组合液体透镜的仿真与实验分析

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光学学报 2024年第8期44卷 242-248页

作者：孔梅梅董媛徐春生刘悦薛银燕李明洋张舒涵南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京南瑞信息通信科技有限公司江苏南京211100

应用介电泳原理设计了一种基于平板电极的非球面组合液体透镜。该透镜主要由上下平行的4块氧化铟锡(ITO)导电平面玻璃板、腔体、介质层和疏水层组成,具有结构简单、易于实现的优点。利用COMSOL、MATLAB和Zemax软件,建立了基于平板电极... 详细信息

应用介电泳原理设计了一种基于平板电极的非球面组合液体透镜。该透镜主要由上下平行的4块氧化铟锡(ITO)导电平面玻璃板、腔体、介质层和疏水层组成,具有结构简单、易于实现的优点。利用COMSOL、MATLAB和Zemax软件,建立了基于平板电极的非球面组合液体透镜的光学模型,仿真分析了其在不同电压下的焦距变化,并讨论了平板电极的平行度对组合透镜焦距的影响。对该非球面组合透镜的器件制备与实验分析,结果表明:当工作电压由0增加到280 V时,焦距由28.7135 mm变化为20.1943 mm,与仿真结果基本相符;该器件的成像分辨率最高可达49.8244 lp/mm。

关键词：光学器件介电泳原理非球面平板电极液体变焦透镜

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融合光学椭率判据的自由曲面望远镜设计方法

光子学报 2024年第3期53卷 74-90页

作者：黄静许宁晏邹宇通乔文佑伦旭磊孔梅梅陆辰熙高志山袁群南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

光学椭率是联系天文望远镜光学设计与暗物质探测科学目标的一项核心性能指标,然而目前还没有将椭率作为指标融入光学系统优化设计过程的完整方法。提出了一种融合光学椭率判据的自由曲面望远镜光学设计方法,依据椭率与彗差、像散等非旋... 详细信息

光学椭率是联系天文望远镜光学设计与暗物质探测科学目标的一项核心性能指标,然而目前还没有将椭率作为指标融入光学系统优化设计过程的完整方法。提出了一种融合光学椭率判据的自由曲面望远镜光学设计方法,依据椭率与彗差、像散等非旋转对称像差的关系,提出了椭率关联性较强的像差分量优先校正原则,开拓了主要离轴像差校正后通过MZDDE在评价函数中融入椭率判据的设计思想,结合离轴三反系统中像差节点与椭率节点在优化过程中的演变规律,建立了自由曲面面型Zernike项的优化策略。据此设计了离轴三反自由曲面天文望远镜,系统有效焦距为600 mm,口径为200 mm,视场为4°×4°。通过波像差和椭率的联合优化,成像像质及光学椭率得到了同步有效控制,波像差近衍射极限,椭率最大值为0.030 3,平均值为0.015 6。与从低阶项到高阶项的传统像差校正优化方法相比,该方法采用相对较小的自由曲面偏差,设计的自由曲面望远镜成像质量和椭率性能得到了同步控制,充分发挥了自由曲面的效能,设计效率优势明显。

关键词：光学设计自由曲面光学椭率节点像差 Zernike多项式

基于平面电极的非球面双液体透镜的设计与分析

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物理学报 2023年第15期72卷 92-98页

作者：孔梅梅刘悦董媛薛银燕潘世成赵瑞南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

为了研究易于实现、结构简单的非球面液体透镜结构,应用介电泳效应,设计了一款基于平面电极的非球面双液体透镜.利用Comsol,Matlab和Zemax软件,建立了所提出的非球面双液体透镜模型,分析了其在不同电压下的面型变化与成像特点,并与球面... 详细信息

为了研究易于实现、结构简单的非球面液体透镜结构,应用介电泳效应,设计了一款基于平面电极的非球面双液体透镜.利用Comsol,Matlab和Zemax软件,建立了所提出的非球面双液体透镜模型,分析了其在不同电压下的面型变化与成像特点,并与球面的双液体透镜模型进行了比较分析.结果表明,非球面双液体透镜的变焦范围大于球面的,前者的成像质量亦优于后者.而且,通过该非球面双液体透镜的器件制备与初步实验分析,获得了其成像分辨率可达40.318 lp/mm的结果.

关键词：液体透镜非球面平面电极介电泳效应

基于平行平板电极的非球面双液体透镜的仿真与实验分析

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物理学报 2023年第24期72卷 171-178页

作者：孔梅梅董媛徐春生刘悦薛银燕潘世成赵瑞南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京南瑞信息通信科技有限公司南京211100

应用介电泳原理,设计了一种基于平行平板电极的非球面双液体透镜,具有结构简单和易于实现的优点.利用Comsol,Matlab和Zemax软件,建立了相应的非球面双液体透镜光学模型,仿真分析了其在不同电压下的焦距变化及成像特性,并与球面双液体透... 详细信息

应用介电泳原理,设计了一种基于平行平板电极的非球面双液体透镜,具有结构简单和易于实现的优点.利用Comsol,Matlab和Zemax软件,建立了相应的非球面双液体透镜光学模型,仿真分析了其在不同电压下的焦距变化及成像特性,并与球面双液体透镜模型进行了比较分析.非球面双液体透镜的变焦范围大于球面的,前者的成像质量亦优于后者.而且,实验制备了该非球面双液体透镜器件,结果表明,在工作电压为0—280 V时,焦距变化为54.2391—34.5855 mm,与仿真结果基本相符,而且该器件的成像分辨率最大可达45.255 lp/mm.

关键词：介电泳原理液体透镜非球面平行平板电极

基于Zemax接口技术的人眼晶状体模型研究

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光子学报 2014年第12期43卷 143-147页

作者：孔梅梅南京邮电大学光电工程学院南京210023

对人眼模型中晶状体的面型和折射率分布进行了研究,基于晶状体的光学特性,利用光学设计软件Zemax接口技术的调入,采用不同连续公式法分别给出了晶状体不同的梯度渐变折射率分布形式;结合晶状体不同的非球面面型,比较分析了晶状体不同面... 详细信息

对人眼模型中晶状体的面型和折射率分布进行了研究,基于晶状体的光学特性,利用光学设计软件Zemax接口技术的调入,采用不同连续公式法分别给出了晶状体不同的梯度渐变折射率分布形式;结合晶状体不同的非球面面型,比较分析了晶状体不同面型和不同梯度折射率分布的组合模型对人眼模型重现实测像差的影响;给出了重现我国人眼实测像差误差最小的晶状体模型.结果显示:晶状体的面型越复杂得到人眼模型的像差与真实人眼的测量像差就越接近;当晶状体采用Zernike面,梯度渐变折射率采用分段函数公式形式时,重现实测像差误差最小.

关键词：医用光学与生物技术视觉光学 Zemax接口技术晶状体模型成像质量光的折射光学设计光学性能折射率

基于线上线下相结合的光学CAD实验课程教学方式探索

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高教学刊 2023年第32期9卷 95-98页

作者：孔梅梅南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

随着现代信息化的迅速发展,基于曾经的疫情防控影响所带来的思索,高校课程教学中的线上教学形式已成为不可缺少的一部分。该文基于线上线下相结合的教学模式,对光学CAD实验课程的教学方式进行一定的探索。介绍该课程在线上与线下的具体... 详细信息

随着现代信息化的迅速发展,基于曾经的疫情防控影响所带来的思索,高校课程教学中的线上教学形式已成为不可缺少的一部分。该文基于线上线下相结合的教学模式,对光学CAD实验课程的教学方式进行一定的探索。介绍该课程在线上与线下的具体教学方式,并以学生为中心,由老师作为引导者,将线下进行交流讨论的互动形式应用于线上,提出进行线上分组答疑讨论的交流方式。不仅有助于老师获得更好的教学效果,为基于软件平台的实验课程教学提供一定的新思路,而且更能够锻炼学生相互学习、互帮互助和取长补短的学习能力。

关键词：实验教学线上线下相结合线上分组答疑讨论 Zemax软件教学方式

基于虚拟仿真的“现代工程光学”教学内容的探索

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物理与工程 2023年第5期33卷 81-86,118页

作者：孔梅梅南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023

为培养光电领域的专业学位硕士研究生能够掌握扎实的专业基本理论,并具有一定的工程实践能力以及有关光电系统的设计能力,笔者基于理论与实践相结合的理念,在“现代工程光学”课程的教学内容设计方面作了一定的探索。在本课程中通过引... 详细信息

为培养光电领域的专业学位硕士研究生能够掌握扎实的专业基本理论,并具有一定的工程实践能力以及有关光电系统的设计能力,笔者基于理论与实践相结合的理念,在“现代工程光学”课程的教学内容设计方面作了一定的探索。在本课程中通过引入虚拟软件Zemax的仿真,结合当代科技发展的最新动态分析,可以在理论教学中更直观形象地使学生掌握好相关的基础知识,在上机实践教学中更直接地锻炼学生的设计能力和综合素质,对培养研究生满足新时代科技发展的人才要求具有一定的教学参考价值。

关键词：虚拟仿真教学内容设计实践教学 Zemax软件

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电润湿液体透镜暂态过程的测试与分析

光学学报 2023年第10期43卷 214-221页

作者：徐荣青李雷孔梅梅张宏超南京邮电大学电子与光学工程学院江苏南京210023 南京理工大学理学院江苏南京210094

提出在电压驱动下液体透镜的响应包括固有响应和强制响应,固有响应信号的函数形式由液体透镜的各种参数决定,与驱动电压无关,但其系数与驱动电压有关,强制响应与驱动电压具有相同的函数形式,液体透镜暂态过程的变化规律取决于固有响应,... 详细信息

提出在电压驱动下液体透镜的响应包括固有响应和强制响应,固有响应信号的函数形式由液体透镜的各种参数决定,与驱动电压无关,但其系数与驱动电压有关,强制响应与驱动电压具有相同的函数形式,液体透镜暂态过程的变化规律取决于固有响应,同样与驱动电压无关。因此,对同一液体透镜改变驱动电压仅改变暂态过程的响应幅度,不改变暂态过程的变化规律,从而也不改变液体透镜的响应时间。实验验证了液体透镜的响应可分解为固有响应和强制响应,测量了不同电压驱动下液体透镜的响应过程及响应时间,并对测试结果进行了理论分析。另外,观察到电润湿液体透镜的反冲现象,该现象出现在加载电压和撤去电压的初始阶段。

关键词：光学器件主动或自适应光学液体透镜暂态过程反冲现象

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调节精度可配置的可变光衰减器研究

光学学报 2023年第2期43卷 1-7页

作者：魏硕陈陶谌静孔梅梅关建飞南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210000

设计了一种调节精度可配置的可变光衰减器结构,通过流体恒压泵驱动薄膜弹起,将流体压力/压强调节转化为光纤微位移控制,实现对接光纤横向位错及光学衰减。使用多物理场耦合与三维时域有限差分的方法对结构模型进行分析,并利用精细加工... 详细信息

设计了一种调节精度可配置的可变光衰减器结构,通过流体恒压泵驱动薄膜弹起,将流体压力/压强调节转化为光纤微位移控制,实现对接光纤横向位错及光学衰减。使用多物理场耦合与三维时域有限差分的方法对结构模型进行分析,并利用精细加工技术实现了器件的制作。通过对薄膜厚度的选配,实现了光强耦合效率的精度可调配置。理论分析和实验结果表明,选用合适的膜厚得到本衰减器的插入损耗为1.24 dB,可变衰减范围大于60 dB,波长相关损耗小于1 dB。当设定可变光衰减器的光衰减动态范围分别为10 dB和40 dB时,配置0.5 mm薄膜厚度的调节精度分别优于0.04 dB和0.11 dB;当膜的厚度增加时,调节精度会更高。

关键词：光通信可变光衰减器横向位错薄膜驱动精度可配置