检索结果-南通市图书馆

基于远场光分布测量微透镜PV面形误差的方法研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光学学报 2024年

作者：唐乐夏良平张满张为国孙昊王春艳党随虎杜春雷珠海迈时光电科技有限公司长江师范学院微纳光电器件与智能感知系统重点实验室长春理工大学光电工程学院中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心

针对传统微透镜面形测试光路复杂和效率不高的问题，本文提出了一种基于微透镜远场光斑高效提取环带状面形误差PV值的方法。基于几何光学原理，计算了不同环带误差形成的光斑的分界线位置；建立了环带误差的三维模型，通过仿真不同误差... 详细信息

针对传统微透镜面形测试光路复杂和效率不高的问题，本文提出了一种基于微透镜远场光斑高效提取环带状面形误差PV值的方法。基于几何光学原理，计算了不同环带误差形成的光斑的分界线位置；建立了环带误差的三维模型，通过仿真不同误差模型下的远场光斑，获得了分界线内外光强比值和环带误差值的对应关系；最后利用微纳加工技术制备出来了不同环带误差的微透镜阵列，并搭建测试光路，获得了不同环带误差下的光斑能量分布，通过模型计算获得的微透镜环带状面形误差PV值与干涉仪测试结果一致。

关键词：微透镜远场光斑环带状面形误差光斑能量比

双重响应柔性微结构阵列的飞秒激光增材制造(特邀)

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 287-293页

作者：文天豪张永来万嘉怡韩冬冬吉林大学电子科学与工程学院吉林长春130012

具有刺激响应形变功能的微结构能够通过外界刺激信号获取能量,进而发生机械形变,在自动化技术、微小机器人技术、微流控芯片等领域具有巨大的前沿应用潜力。然而,现有的智能微结构的研制很大程度上依赖于智能材料及其成型技术,不仅受限... 详细信息

具有刺激响应形变功能的微结构能够通过外界刺激信号获取能量,进而发生机械形变,在自动化技术、微小机器人技术、微流控芯片等领域具有巨大的前沿应用潜力。然而,现有的智能微结构的研制很大程度上依赖于智能材料及其成型技术,不仅受限于为数不多的材料体系,而且局限在单一的刺激响应形变。基于此,提出利用飞秒激光双光子增材制造技术在形状记忆薄膜上加工蛋白质微结构阵列的新方法,实现了微结构阵列尺寸和周期的双重响应形变。微结构阵列在热处理下被机械拉伸定性,实现了结构周期的调控,该过程可在热刺激下恢复;同时,牛血清白蛋白微结构可以在不同pH值的条件下表现为可逆的溶胀和收缩形变。智能材料与形状记忆基底相结合可以赋予微结构阵列更加复杂可控的双重响应形变。本文制备了微结构阵列和微透镜阵列,展示了双重响应下的结构变化和功能调谐,为智能化微结构阵列在微流控系统中的应用作出了有益的探索。

关键词：飞秒激光直写微透镜蛋白质微纳加工

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

可变焦叶绿体光学微透镜

光学学报 2022年第4期42卷 86-95页

作者：李姮陈熙熙张垚李宇超李宝军暨南大学纳米光子学研究院广东广州511443

光学微透镜在光学成像、信号探测、生物传感等方面有重要的应用。针对现有固体微透镜难以变焦和生物不兼容的问题,提出将细胞内的叶绿体作为天然的微透镜,并研究了叶绿体微透镜的聚焦特性及其在光学成像和信号探测中的应用。研究结果表... 详细信息

光学微透镜在光学成像、信号探测、生物传感等方面有重要的应用。针对现有固体微透镜难以变焦和生物不兼容的问题,提出将细胞内的叶绿体作为天然的微透镜,并研究了叶绿体微透镜的聚焦特性及其在光学成像和信号探测中的应用。研究结果表明,叶绿体微透镜对不同波长的入射光能产生聚焦效应。借助光镊产生的光力可实现叶绿体形状的可控变化,进而可实现对叶绿体微透镜焦距的调节,调节范围为15~45μm。由于叶绿体微透镜具有光束聚焦特性,故其能够应用到亚波长结构的成像和荧光信号的增强中。在实验中,叶绿体微透镜实现了对线宽为200 nm的光栅结构和细胞内部肌动蛋白丝的光学成像,以及对量子点荧光信号的探测和增强。

关键词：成像系统微透镜光镊生物成像光学探测叶绿体

微透镜联合非标准角锥结构增强反光膜发散性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光子学报 2022年第6期51卷 57-67页

作者：杨光段明辉惠越刘铠梁桂德黄志鹏集美大学海洋装备与机械工程学院福建厦门361021 福建夜光达科技股份有限公司福建泉州362200

微棱镜型反光膜要求有一定的观测角,而正角锥反光膜存在大观测角亮度低的问题。解决该问题较为有效的方法是改变角锥棱镜的二面角偏差,同时叠加微透镜的结构。基于几何光学原理,理论分析了二面角偏差和透镜曲率半径对发散角的影响。针... 详细信息

微棱镜型反光膜要求有一定的观测角,而正角锥反光膜存在大观测角亮度低的问题。解决该问题较为有效的方法是改变角锥棱镜的二面角偏差,同时叠加微透镜的结构。基于几何光学原理,理论分析了二面角偏差和透镜曲率半径对发散角的影响。针对不同角锥棱镜叠加微透镜组合结构,利用光学仿真软件,分析了微透镜的曲率半径和二面角偏差对光线发散性的影响。结果表明,随着二面角偏差的增大,偏转角线性增加;微透镜的曲率半径越小,发散角越大;使用微透镜叠加二面角偏差的角锥棱镜能实现光线非均匀发散,尤其是凹透镜+负二面角偏差角锥棱镜,或者凸透镜+正二面角偏差角锥棱镜的组合方式,可以实现光线从中心到外部连续的的非均匀发散。该研究结果可用于微棱镜反光膜的结构设计和优化。

关键词：几何光学发散性能仿真分析反光膜组合结构微透镜角锥

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光子纳米喷流的性能及应用

集成技术 2024年第2期13卷 89-110页

作者：顾国强余建瞿驰野张天尧马璐张鹏程张翊杨慧中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055 东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

光子纳米喷流是光照射直径与波长相当或略大于波长的无损电介质微颗粒时,会在微颗粒后表面一定距离处形成高强度、紧聚焦光束。光子纳米喷流具有大于照射光的强度、最小的半高宽值能够小于衍射极限的光束宽度、传播超出倏势场区域和较... 详细信息

光子纳米喷流是光照射直径与波长相当或略大于波长的无损电介质微颗粒时,会在微颗粒后表面一定距离处形成高强度、紧聚焦光束。光子纳米喷流具有大于照射光的强度、最小的半高宽值能够小于衍射极限的光束宽度、传播超出倏势场区域和较强的背向散射等优异特性,在光信号增强、微纳加工与制造、超分辨光学成像、超灵敏捕获和探测等领域具有重要应用。该文首先介绍了光子纳米喷流的源头和发现;其次,对光子纳米喷流的模型、理论、形貌特征、实验测量和主要特性进行了阐述;再次,调研和讨论了光子纳米喷流的几个重要应用;最后,对光子纳米喷流进行了总结和展望。

关键词：光子纳米喷流微颗粒微透镜光散射超分辨光学成像光捕获和探测

实现柱矢量光束特异焦场聚焦的光栅微透镜设计及优化

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

实现柱矢量光束特异焦场聚焦的光栅微透镜设计及优化

作者：陈牧林南京邮电大学

学位级别：硕士

柱矢量光束的空间非均匀柱对称偏振态,在特异焦场聚焦、光学超分辨、光学捕获、激光微加工等领域具有广泛的应用。紧聚焦光学透镜的设计备受研究者关注。传统透镜和具有特定表面曲率的反射镜难以突破衍射极限,且自身尺寸较大;此外,反射... 详细信息

柱矢量光束的空间非均匀柱对称偏振态,在特异焦场聚焦、光学超分辨、光学捕获、激光微加工等领域具有广泛的应用。紧聚焦光学透镜的设计备受研究者关注。传统透镜和具有特定表面曲率的反射镜难以突破衍射极限,且自身尺寸较大;此外,反射镜聚焦的焦斑与光源处于反射面同侧,不利于实际运用。二元光学器件或采用4-f系统可以生成特异焦场,但这些器件和系统的设计与实现较为复杂。表面等离激元微透镜具有偏振局限性,焦距无法灵活调控。一维光子晶体透镜由两种及以上材料交替排列,制备难度过高。综上所述,若要实现焦场的灵活调控,需要微透镜具备特异焦场聚焦、焦距特定、无偏振局限性、制备简便的特点。本文提出的可实现柱矢量光束特定焦距聚焦的光栅平凹镜,克服了常见光学器件存在的缺陷。平凹镜依据全介质光栅-1级衍射的等效负折射效应结合费马原理实现结构设计。对应不同预设焦距的出射面区域划分,形成了满足特定焦距的双焦点焦场。分析结构的高次级衍射效应对聚焦效果的影响,找到了次级焦点和双焦点耦合、偏移等源于大结构周期的高级次衍射,形成了平凹镜底部挖空和区域衔接部分的两步优化方案,有效抑制了次级焦点,纠正了双焦点位置,优化了焦场质量。入射光偏振组分和参数的调节,分别满足了对双焦点光场横向和纵向灵活调控的需求。进一步地,本文提出了实现特异焦场聚焦的光栅平锥镜,基于全介质光栅-1级衍射的等效负折射效应及费马原理完成设计,不同锥角条件下具备获得光针焦场及光链焦场的本领。本文设计的特殊锥角的平锥镜能使光线以90°偏折,产生的光针焦场更为紧凑,与光源分别位于透镜异侧,克服了传统反射镜的缺点。入射光参数的设置调节了入射光振幅分布情况,实现了对焦距及焦深的灵活调控。锥角的合理设置,让全介质光栅的-1级衍射光在平锥镜轴上获得满足光链焦场聚焦的特殊相位关系,生成的紧聚焦光链具有焦点数量及间距可控等优势。光链焦场的焦点数量可以通过调节平锥镜结构参数和入射光参数的方法改变。本文工作着眼于实现柱矢量光束特异焦场聚焦的光栅微透镜设计和优化,完成了多样化焦场的聚焦及灵活调控。光栅微透镜具有微型化、结构设计简便、材料折射率单一的独特优势。这项研究为超分辨显微、光刻、多粒子光学微操控等领域提供了新思路。

关键词：柱矢量光束亚波长负折射光栅微透镜光场调控特异焦场

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

光力可控的生物微透镜与光波导

光力可控的生物微透镜与光波导

作者：李姮暨南大学

学位级别：硕士

近年来,随着微纳光学、生物光子学和生物医学等交叉学科的快速发展,微纳光学器件由于其小型化和集成化的优点,被广泛应用于生物传感、医学成像、分子诊断等领域之中。然而,以半导体和贵金属材料构成的微纳光学器件容易对生物细胞和组织... 详细信息

近年来,随着微纳光学、生物光子学和生物医学等交叉学科的快速发展,微纳光学器件由于其小型化和集成化的优点,被广泛应用于生物传感、医学成像、分子诊断等领域之中。然而,以半导体和贵金属材料构成的微纳光学器件容易对生物细胞和组织造成不可逆转的物理损伤,而且需要通过化学合成,在生物体内无法自然降解。此外,由于固体材料的限制,微纳光学器件在光学成像和信号探测等实际应用中存在着难以形变和移动的问题。因此,需要寻找一种生物兼容的、可控移动和变焦的微纳光学器件。大自然在进化的过程中,一些生物体形成了能够调控光束的生物光学器件,如藻类细胞对光具有汇聚的能力,可以提高光合作用的效率。视觉神经细胞对光有引导的能力,有助于将图像低损耗和低失真地传输到视网膜。这些能进行光调控的天然材料为生物微纳光学器件带来了新的契机。受大自然的启发,本论文提出利用活细胞构建生物兼容的、可控移动和变焦的微纳光学器件。首先,我们发现了植物细胞内叶绿体的聚光特性,以此构建了叶绿体微透镜。由于叶绿体微透镜的聚焦特性,可以产生亚波长范围的聚焦光斑。利用此聚焦光斑,样品表面的精细结构能够被叶绿体微透镜放大,在远场中形成清晰放大的图像。此外,由于激发光通过叶绿体微透镜能够产生局域光斑使电场强度得到增强,从而提高发射光的激发效率。为了实现叶绿体微透镜的平移操控,我们借助扫描光镊技术,利用光学梯度力使叶绿体微透镜能进行扫描成像。同时,由于叶绿体微透镜在光力的作用下能够进行可控形变,这有望实现光学三维成像。除了植物细胞的叶绿体具有聚光特性,我们发现哺乳动物的红细胞也具有聚焦能力。在光力的作用下,红细胞能够被组装成不同长度的波导,实现对可见光和近红外光的有效传输。通过对红细胞光波导的平移操控,构建了不同角度的红细胞分束器,使光可以沿着不同的方向传播,这有望检测细胞间的信号传递和监测细胞对动态环境的响应。这种基于光镊操控技术的微纳光学器件具有生物兼容性高、形变能力好、操控灵活度高等优点,对生物细胞的组装、生物信号的探测、活体内部的成像和单细胞诊断等方面具有潜在的应用前景。本论文的创新点主要包括:(1)生物兼容:提出了基于叶绿体的生物微透镜和基于红细胞的生物光波导,这些微纳光学器件克服了传统光学器件的制备工艺复杂的局限。叶绿体能够在高等植物中提取,红细胞能在人体或动物血液中获取,不需额外的化学合成。由这些生物材料构建的微纳光学器件具有生物兼容性高的优势,在生物体内进行光学成像、信号探测等应用时,不会损伤细胞和组织,且不会产生免疫反应。此外,这些内源性的微纳光学器件在进行生物成像与探测后,不存在降解问题。(2)非接触操控和调焦:提出了一种非接触、无损伤的生物操控和调焦方法。现有的生物形变方法有探针法、微管法、微流通道法等,这些方法都是对细胞直接接触以产生机械形变,容易对生物细胞造成不可逆转的损伤。然而,光学方法能够非接触地操控物体,并且能够无损伤地对生物细胞进行形变以实现可控调焦。此外,由于叶绿体和红细胞的生物膜主要是由蛋白质、脂质、肽聚糖等生物大分子构成的,其富有弹性。通过在高速扫描光镊系统中设置光势阱,叶绿体和红细胞在光梯度力的作用下被稳定束缚在聚焦光束的焦点处,光镊系统中的声光调制器能够改激光光束的位置,从而控制细胞的形态。(3)亚细胞精度成像:提出了一种生物兼容性高的近场微透镜成像材料,突破了传统微透镜材料的限制。光镊系统中的近红外光能穿透植物组织,通过光镊能够无接触地捕获和操控植物细胞内的叶绿体。在光力的作用下,当被捕获的叶绿体移动到植物内的肌动蛋白丝上方,在近场下,包含物体精细结构的倏逝波在叶绿体内转换为传播波,样品的微纳结构被叶绿体微透镜放大,再被光学显微镜接收进行二次放大,在远场中可以形成清晰放大的图像。(4)荧光信号增强:由于荧光信号的生物检测技术需求日益增长,传统的金属增强荧光技术吸收损耗高,容易产生热效应,因此在生物环境中对荧光信号进行探测具有巨大的挑战。我们利用类球形的叶绿体或红细胞产生的“光子射流”效应,将激发光局域在近场,使光与物质之间的相互作用得到增强,从而增强电场强度,进而提高了荧光的激发效率,因此可以在生物环境中对荧光分子进行实时探测。这种技术具有高度的生物兼容性,在生物医学传感和检测等方面具有巨大潜力。

关键词：光力微透镜光波导生物成像光学探测

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微透镜光纤在半导体激光器中的应用研究

半导体光电 2005年第5期26卷 400-405页

作者：于海鹰邹德恕崔碧峰沈光地北京工业大学北京市光电子技术实验室北京100022

对几种典型的半导体激光器与光纤的耦合特性进行分析,提出提高耦合效率所采用的微透镜光纤的结构。介绍熔拉型、化学蚀刻型、研磨抛光型、切削型、自聚焦光纤型和铸模型等微透镜光纤的制作原理和工艺以及目前达到的指标,并对各种形式的... 详细信息

对几种典型的半导体激光器与光纤的耦合特性进行分析,提出提高耦合效率所采用的微透镜光纤的结构。介绍熔拉型、化学蚀刻型、研磨抛光型、切削型、自聚焦光纤型和铸模型等微透镜光纤的制作原理和工艺以及目前达到的指标,并对各种形式的透镜光纤进行了评价。提出了提高耦合效率和失调容差、降低插损的新思路。

关键词：微透镜透镜光纤光耦合模式

基于微透镜的大视场超分辨率荧光多模成像研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于微透镜的大视场超分辨率荧光多模成像研究

作者：周广霖西安理工大学

学位级别：硕士

细胞是高等生命的基本单元,能够反应生命个体的状态,采集并分析细胞概况及内部结构信息是疾病诊断、药品开发等医学研究的重要手段。荧光成像作为一种使用探针标记的成像技术是当前获取细胞内部结构信息的唯一方式,但现存荧光成像系统... 详细信息

细胞是高等生命的基本单元,能够反应生命个体的状态,采集并分析细胞概况及内部结构信息是疾病诊断、药品开发等医学研究的重要手段。荧光成像作为一种使用探针标记的成像技术是当前获取细胞内部结构信息的唯一方式,但现存荧光成像系统存在的弊端使其应用场景受到极大限制,无法满足实验条件有限地区的多样检测需求。因此,研究简易便捷、高性价比的荧光多模成像系统具有重要意义。本文在分析无透镜荧光成像系统与传统荧光显微镜的基础上,针对这两类荧光成像系统的问题,提出了一种基于微透镜的大视场荧光多模成像系统。为了从理论上研究本文荧光成像系统的可行性及成像质量,首先通过分析荧光显微镜及无透镜荧光成像系统的成像原理及光路模型,在综合考虑图像传感器画幅面积、像素尺寸及样本特点等系统特性后,结合两类现有系统的优势建立了微透镜荧光成像系统的光路结构模型与单帧荧光图像成像的数学模型,并讨论了影响系统荧光成像质量的因素。其次,根据系统光路结构与拓展成像视场的需求,建立了面向全景荧光图像的二维扫描成像模型,并针对系统应用背景分析了扫描轨迹,以获得更优的扫描成像方式。此外,本文还根据微透镜荧光成像系统的自身特性,提出了两种面向全景细胞荧光图像的优化重构算法并进行了分析讨论。基于上述模型,本文搭建了基于二维移动平台的微透镜大视场荧光成像系统,设计了可配置的多模成像镜头及微型暗室等结构,完成了单帧荧光图像及大视场多帧荧光图像的采集实验,并利用本文提出的优化重构算法对采集到的多帧荧光图像进行了配准实验,随后对重构的全景荧光图像做了超分辨率处理,进一步提升了图像分辨率。最后,基于单片机设计并实现了二维移动平台控制驱动电路的集成,同时给出了微透镜大视场荧光多模成像系统的小型化方案,该设备尺寸为108×108×156mm3。20μm荧光微球的两项成像实验结果表明,微透镜荧光成像系统的光路模型结构正确,能够准确反应样本真实信息,系统采集的荧光图像中微球直径平均误差仅为5.16%,结合二维扫描成像拓展视场后能够获得～1 93mm2内1.34μm的成像分辨率。全景荧光图像重构实验结果表明,本文提出的基于特殊区域的SURF特征点匹配算法能够有效解决误匹配率过高导致配准失败的问题,其平均配准率达到23.46%,约为传统SURF匹配算法的6.4倍;基于改进搜索策略的二值模板快速匹配算法也大幅度提升了匹配效率,其配准时间仅为传统模板匹配算法均值的20.14%,并且更易于硬件实现。因此,本文基于微透镜的大视场超分辨率荧光多模成像系统具有可行性、简便性;提出的面向全景细胞荧光图像的优化重构算法具有高效性。

关键词：微透镜大视场荧光多模成像