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非球面透镜注射压缩成型工艺优化与透光率分析

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塑料 2017年第3期46卷 96-98,102页

作者：陈新欣杜遥雪孙锐陈明亮殷小春广东理工学院电气工程系广东肇庆526100 五邑大学机电工程学院广东江门529020 华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心广东广州510640

采用信噪比法,以非球面透镜的翘曲变形、折射指数变化、体积收缩率为实验目标,注射时间、保压时间、冷却时间、压缩距离、压缩力、压缩时间、压缩延时时间为实验因素,对透镜的注射压缩成型过程采用Moldflow 2015软件进行模拟与透光率测... 详细信息

采用信噪比法,以非球面透镜的翘曲变形、折射指数变化、体积收缩率为实验目标,注射时间、保压时间、冷却时间、压缩距离、压缩力、压缩时间、压缩延时时间为实验因素,对透镜的注射压缩成型过程采用Moldflow 2015软件进行模拟与透光率测试。结果表明:最优工艺参数组合为A2B2C3D3E2F1G3,经过优化后透镜的最大翘曲变形量为0.0125 mm,透镜折射指数变化和体积收缩率比优化前分别减小63%和39%,优化前透镜的透光率76.3%,优化后透光率81.8%,通过信噪比法对注射压缩成型工艺参数的优化,可以有效提高非球面透镜的成型质量和光学性能。

关键词：非球面透镜注射压缩成型工艺优化透光率信噪比

用于光丝激光雷达收集系统的非球面环带菲涅耳透镜设计

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中国激光 2023年第7期50卷 116-122页

作者：李浩然张帅解博夫文雅徐绍伟陶宇亮赵星刘伟伟南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350 北京空间机电研究所北京100094

为满足激光雷达收集系统对远距离荧光信号探测要求,提出了一种基于多软件协同循环优化各环带面形的非球面环带菲涅耳透镜设计方法,并进行了透镜面形误差分析及透镜样件性能测试。利用该方法设计了一个直径为300 mm、焦距为670 mm的高收... 详细信息

为满足激光雷达收集系统对远距离荧光信号探测要求,提出了一种基于多软件协同循环优化各环带面形的非球面环带菲涅耳透镜设计方法,并进行了透镜面形误差分析及透镜样件性能测试。利用该方法设计了一个直径为300 mm、焦距为670 mm的高收集效率菲涅耳透镜,使用LightTools软件对设计的菲涅耳透镜进行了光学仿真,收集效率可达52.2%。仿真和实验结果均表明:在400~950 nm光谱范围内,设计的菲涅耳透镜减小了透镜球差和色差对收集系统的影响,具有较高的能量收集效率,提高了系统光能利用率,满足系统性能指标要求。

关键词：非线性光学光学设计菲涅耳透镜光丝激光雷达收集系统非球面透镜

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非球面透镜注射压缩成型多级注射参数研究

塑料科技 2015年第7期43卷 62-66页

作者：宋满仓张朋张志强赵辉大连理工大学模具研究所辽宁大连116024

结合非球面透镜的几何特征和光学要求确定了多级注射速度分布特征,并根据传统注塑成型熔体流动经验得出了多级注射速度转化位置理论值,然后通过短射试验优化了注射压缩成型过程中的多级注射参数。最后通过对比制品分级的理论值与实际值... 详细信息

结合非球面透镜的几何特征和光学要求确定了多级注射速度分布特征,并根据传统注塑成型熔体流动经验得出了多级注射速度转化位置理论值,然后通过短射试验优化了注射压缩成型过程中的多级注射参数。最后通过对比制品分级的理论值与实际值之间的差别,对厚壁光学元件注射压缩成型实验的结果进行了总结。

关键词：非球面透镜多级注射注射压缩成型厚壁光学元件

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基于非球面透镜的太赫兹椭偏测厚技术研究

基于非球面透镜的太赫兹椭偏测厚技术研究

作者：闾东成华中科技大学

学位级别：硕士

太赫兹波是一种介于微波和红外波段间的电磁辐射,由于其量子能量低及对许多材料具有良好透射性而广泛应用于检测领域。太赫兹椭偏术是一种正在研发的新型检测技术,它能以无接触形式对薄膜进行高精度的材料参数测量,其中波束的定位及相... 详细信息

太赫兹波是一种介于微波和红外波段间的电磁辐射,由于其量子能量低及对许多材料具有良好透射性而广泛应用于检测领域。太赫兹椭偏术是一种正在研发的新型检测技术,它能以无接触形式对薄膜进行高精度的材料参数测量,其中波束的定位及相应系统结构需深入研究。为提高太赫兹椭偏系统的定位精度,减小系统体积,本文研究设计了非球面透镜并应用于椭偏系统,证明了相比于球面透镜,非球面透镜可以有效地提高太赫兹波束的定位精度并极大地缩减系统体积。本文内容如下:(1)基于梯度下降算法提出了一种太赫兹非球面透镜设计的通用方法,利用时域有限差分法作为数值计算方法,成功设计出工作频率分别为0.1 THz、0.3 THz及0.33THz的非球面透镜,并使用不同材料对应的加工方式制作透镜。在3个频率下分别搭建准直-聚焦实验系统,对非球面透镜和太赫兹球面透镜的性能进行测试,实验中非球面透镜的聚焦能力明显强于球面透镜,在0.3 THz系统中其聚焦效率最高,可达85%,此外,它对低质量准直波束具有较优的“整形”能力并且能够消除小范围的波长变化所带来的色差,证明了设计方法的可行性与通用性。(2)通过研究太赫兹椭偏测厚仿真得到结论:入射角为45°、入射波偏振态为圆偏振或椭圆偏振的条件下适合太赫兹椭偏实验系统的薄膜厚度测量。介绍了太赫兹椭偏系统的数据采集程序。使用自主设计的非球面透镜作为聚焦透镜搭建工作频率为0.3 THz的4-F椭偏系统,分析了系统在定位精度及体积上的优势,在45°入射角下对两个厚度不同的薄膜样品进行厚度测量,结果均与千分尺所测接近,偏差分别为0.6%与3.8%,与将球面镜作为聚焦透镜的常规4-F太赫兹椭偏系统相比,本系统有着更高的测量定位精度,能分别缩减两臂的长度约200 mm,并可准确地对薄膜样品进行厚度测量。

关键词：太赫兹波太赫兹椭偏系统非球面透镜梯度下降算法

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非球面透镜微注塑成型仿真试验研究

非球面透镜微注塑成型仿真试验研究

作者：李振涛天津大学

学位级别：硕士

随着非球面透镜在光学系统中的应用与发展，聚合物材料非球面透镜的制造需求逐渐增大。微注塑成型加工技术，作为聚合物材料器件的主要生产技术之一，因其制造成本低、生产周期短、成型工艺简单以及构件质量更易于保证的特点，越来越受... 详细信息

随着非球面透镜在光学系统中的应用与发展，聚合物材料非球面透镜的制造需求逐渐增大。微注塑成型加工技术，作为聚合物材料器件的主要生产技术之一，因其制造成本低、生产周期短、成型工艺简单以及构件质量更易于保证的特点，越来越受到人们的重视。但是在微型器件的制造中使用微注塑成型技术还只有十几年的时间，目前针对聚合物微注塑成型过程的较为成熟的理论体系还没有形成，这就使得微注塑的实际加工缺乏理论指导，工艺参数的确定只能依靠反复的试验摸索获得。随着计算机辅助成型技术的发展，通过计算机仿真的方法研究微注塑成型过程的方法慢慢地形成和成熟。为了探究非球面透镜注塑成型过程中的影响因素，探索非球面透镜制造方法，本课题在深入分析聚合物熔体在微小型腔中流动理论的基础上，充分的研究了聚合物熔体在注塑成型过程中的理论模型，结合计算机仿真的手段对非球面透镜注塑成型的工艺参数以及具体的过程进行了相关的研究。并对非球面透镜的模仁进行了优化分析，分析不同厚度的基底与不同形状浇口对注塑成型质量的影响，确定该非球面透镜模仁基底厚度和浇口形状的最优设计方案。针对模仁开展注塑工艺参数试验研究，利用正交实验法确定注射速度、保压压力、模具温度、熔体温度这四个主要的工艺参数对成型质量的影响，并在此基础上得到了最优工艺参数。在此基础上，进一步分析熔体的充模行为与成型质量的相关性，通过对注塑成型中充填过程的仿真，分析了聚合物熔体在模具型腔中的流动形式，并在此基础上讨论气穴与熔接痕的产生原因。为非球面透镜的微注塑成型提供了参考和理论支持。

关键词：微注塑成型非球面透镜微注塑仿真聚合物器件

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非球面透镜在两波长间的补偿检验

光学技术 2010年第6期36卷 838-841页

作者：李红光刘秀梅达争尚中国科学院西安光学精密机械研究所先进光学仪器研究室陕西西安710119 长安大学兴华学院陕西西安710077

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长(λ=1053nm)与检测波长(λ=632.8nm)之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出... 详细信息

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长(λ=1053nm)与检测波长(λ=632.8nm)之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出,在此种补偿检验光路下,非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ(λ=632.8nm),可满足元件的精度要求。

关键词：非球面透镜透射波前补偿检验精度分析

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单个非球面扩束透镜的设计

红外与激光工程 2015年第12期44卷 3684-3689页

作者：秦华冯东太张爽李文瑞王静茹山东理工大学理学院山东淄博255049

为设计单个非球面扩束(缩束)透镜,由光线折射定律矢量形式和对非球面折射特性的理论分析,提出了一种设计单个非球面扩束(缩束)透镜的新方法—全面学习策略的粒子群算法,并用此方法设计出了线度小于170 mm缩束14.16倍的单个非球面缩束透... 详细信息

为设计单个非球面扩束(缩束)透镜,由光线折射定律矢量形式和对非球面折射特性的理论分析,提出了一种设计单个非球面扩束(缩束)透镜的新方法—全面学习策略的粒子群算法,并用此方法设计出了线度小于170 mm缩束14.16倍的单个非球面缩束透镜,用光线追迹方法模拟了缩束或扩束过程。模拟结果表明,单个非球面透镜可以起到缩束或者扩束作用,全面学习策略的粒子群算法可用于非球面缩束透镜的设计。单个非球面透镜作为扩束镜使扩束系统结构大大简化,大大提高了出射光斑的均匀性。

关键词：光学设计扩束非球面透镜全面学习策略的粒子群算法

非球面透镜的材料可加工性及其磨削加工的实验研究

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非球面透镜的材料可加工性及其磨削加工的实验研究

作者：姚光哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着科技的不断发展，非球面光学元件凭借其优良的光学特性广泛应用于军事战争装备及民用光电产品的领域中。由于红外探测和红外制造技术日渐成为现代战争的重要技术手段，因此具备先进性能的红外非球面光学元件的研制与加工已成为当前... 详细信息

随着科技的不断发展，非球面光学元件凭借其优良的光学特性广泛应用于军事战争装备及民用光电产品的领域中。由于红外探测和红外制造技术日渐成为现代战争的重要技术手段，因此具备先进性能的红外非球面光学元件的研制与加工已成为当前研究热点。单晶硅和硫化锌材料为常用的红外窗口和整流罩材料，二者均为脆性材料。为了获得高质量的非球面光学元件，首先通过压痕和刻划实验分别对两种材料的磨削可加工性进行分析，然后采用超精密磨削技术实现高精度高效率加工。本课题首先对单晶硅和硫化锌材料进行微/纳米压痕实验，测定材料的硬度、断裂韧性和临界切削深度等物理力学参数，为其磨削加工提供参数依据;由纳米压痕实验获得的载荷-深度曲线建立材料的本构模型，通过压痕仿真揭示实验过程中硫化锌材料内部的应力变化及分布，并对显微压痕形貌作出进一步解释，同时研究不同载荷及压头形状对材料内部应力的影响。然后进行了单颗粒金刚石刻划实验和仿真，并对刻划后的工件进行角度抛光，通过扫描电子显微镜观察划痕表面形貌和亚表层损伤，结果表明硫化锌材料可实现塑性域去除，亚表层损伤的主要形式为位错。基于以上磨削可加工性的分析结果，采用正交实验方法，对硫化锌进行平面磨削，分析磨削深度、砂轮转速及工作台进给速度对磨削力及表面粗糙度、面形精度的影响趋势，并对三种影响因素进行优化确定最佳磨削工艺参数，为非球面磨削实验提供参数依据。最后，选用最佳工艺参数，在超精密非球面加工机床上进行单晶硅的非球凸面和硫化锌的非球凹面磨削实验，分析工件的表面形成机理，结果表明：硫化锌材料的垂直轴非球面磨削加工精度较低，磨削表面的损伤形式多样化;单晶硅的非球面磨削加工精度较高，磨削表面只有微崩碎。

关键词：微/纳压痕刻划非球面透镜磨削加工

LED非球面透镜注射压缩成型工艺稳健性优化分析

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中国塑料 2016年第3期30卷 78-83页

作者：杜遥雪周阳殷小春张贤宝五邑大学机电工程学院广东江门529020 华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心广东广州510640 震德塑料机械有限公司广东佛山528300

采用稳健设计方法，以发光二极管（LED）非球面透镜折射率变化为实验目标，以压缩距离、压缩速度、压缩力、保压压力、熔体温度、冷却时间、注射速率为影响因素，设计了L27（3^7）正交试验矩阵，并对透镜的注射压缩成型过程采用Moldflow... 详细信息

采用稳健设计方法，以发光二极管（LED）非球面透镜折射率变化为实验目标，以压缩距离、压缩速度、压缩力、保压压力、熔体温度、冷却时间、注射速率为影响因素，设计了L27（3^7）正交试验矩阵，并对透镜的注射压缩成型过程采用Moldflow2015软件模拟分析。结果表明，最优工艺参数组合为A381C2D3E3F2G2；熔体温度对透镜折射率的影响最大，注射速率次之，压缩距离、冷却时间、保压压力影响较小，压缩速度、压缩力影响最小；优化后采用更高的熔体温度和较快的注射速率，有利于减小透镜的体积收缩，改善透镜内部残余应力，折射率变化减小了45％，翘曲变形量减小了4．3％。

关键词：发光二极管非球面透镜注射压缩成型稳健设计