一、自聚焦透镜组合光学系统的光线传输分析（论文文献综述）
梁恩,黄宇星,焦辉,张光辉,周辽,黄平,常朝正,龙芋宏[1]（2021）在《水导激光可适用性光束聚焦模式对比分析》文中进行了进一步梳理水导激光加工技术中,高质量光束对耦合效率起着关键性的作用。为了解决水-光耦合技术的难题,使水导激光加工技术更好地应用在具有高熔点和高硬脆性的材料的高精密度和低损伤等加工场合,提出自聚焦-球透镜组合聚焦模式和正-负轴棱锥镜组合聚焦模式,并与传统凸透镜聚焦模式进行对比分析。根据三种可适用性聚焦模式,推导相应的ABCD传输矩阵,仿真聚焦模式下的光束特性,并讨论不同聚焦模式下的工业化应用特点。仿真结果表明,正-负轴棱锥镜组合聚焦后的光束束腰半径最小,传统凸透镜聚焦模式聚焦后的光束发散角最小,且三种模式结构不同,都存在各自的优劣性。
苏新淇[2]（2021）在《微型化傅里叶光场显微成像技术》文中提出
武泽楠[3]（2021）在《可穿戴式微型变焦活体脑成像系统设计与实现》文中提出目前我们所研究的神经科学的核心问题之一,是在探究生物体内的神经活动是如何创造不同的大脑功能以及由这些功能所产生的行为。将动物行为与特定脑区的脊椎、神经元和神经元回路的活动联系起来,在亚细胞、细胞、回路和更高的水平上破译活体自由行为动物神经信息处理的基本原理,是目前脑神经科学最前沿的研究方向之一,有助于探究精神疾病机制,大脑的高级活动以及脑机智能结合。所以目前相关领域研究急需一种能够在生物活体状态发生行为与活动时,准确实时地记录到生物体内神经活动的显微成像仪器,以确定神经活动和生物情绪或行为过程的对应关系。基于生物应用场景以及成像仪器的开发要求,本论文设计并实现了一种可穿戴式微型变焦活体脑成像系统。设计了包括微型宽场荧光显微镜系统光路,Z轴变焦模块光路,微型显微镜系统机械结构,并实现了实物样机的加工制作和生物实验验证。主要是在达到高分辨率,良好的成像质量,较轻的重量与尺寸,易于穿戴和操作的基础上,开发了系统的大范围Z轴变焦能力,令系统具有±109μm的大变焦范围,能够在一定范围深度内对神经元的不同结构进行成像观察,实现对树突棘的形态学成像。同时针对实际的活体脑成像的应用要求,对系统进行了穿戴式活体大脑痛觉皮层钙成像实验并获得了其荧光钙信号的变化。本系统的开发和优化有望成为活体脑成像领域的重要研究设备,为大脑精神疾病机制和治疗的探究提供巨大助力,在脑科学领域研究中具有广阔的应用前景。
高志红[4]（2020）在《基于双折射滤波全固态连续单频激光技术的研究》文中研究说明激光干涉由于具有测量精度高、测量范围大等优点,在先进制造业、航空航天、科学研究和军事侦查等领域得到越来越广泛的应用。例如,激光干涉是测量大口径长焦距光学元件面型精度的主要方法,对单频激光器输出功率、功率稳定性、激光相干长度、激光器结构和成本均提出严格要求,现有激光器无法同时满足这些要求。为此,本论文研究探索一种能获得百毫瓦级别输出功率、功率稳定性好、激光线宽窄、结构简单、成本低、输出波长能从可见光到红外的单频激光技术。本文在全面综合分析国内外各种单频技术的优缺点的基础上,确立以双折射滤波获得单频激光为研究的技术路线,提出利用楔形Nd:YVO4激光晶体和波片构成双折射滤波器的方法,克服传统双折射滤波需要额外插入布氏片或偏振片等问题,并开展了一系列基于双折射滤波选频的理论和实验研究,获得几种满足以上要求的激光器设计方案。论文的主要研究内容如下:1、在以激光晶体一个端面作为谐振腔腔镜的驻波腔中,理论研究分析了LD端面泵浦连续激光器中烧孔效应对反转粒子数分布和增益的影响,数值计算了增益介质长度、掺杂浓度、谐振腔长和振荡模频差对激光单纵模运转的影响。分析了不同应用中双折射滤波器的原理,比较了布氏片+波片和偏振片+波片两种双折射滤波方案的透射率曲线,提出了由楔形Nd:YVO4激光晶体和波片构成双折射滤波器的方法。总结了泵浦光和振荡光的模式匹配对激光输出的影响,为后续实验的泵浦耦合系统设计和谐振腔的设计奠定了理论基础。2、设计了基于宽发射面激光二极管（LD）的光束整形系统,以此作为激光器的端面泵浦耦合系统。通过对宽发射面激光二极管光束特性的分析,软件模拟了其远场矩形光斑分布;确定了像散的计算方法;测量了LD输入电流和温度对其输出功率、中心波长、光束的发散角和远场光斑的影响。通过对目前端面耦合系统的分析和总结,设计了两款不同的光束整形系统,仿真计算的聚焦光斑尺寸分别为150μm×170μm和71μm×52μm,实验结果证明,后者更满足模式匹配的要求。3、选用a轴切割的、楔角10°的Nd:YVO4晶体为谐振腔中的选偏元件,通过合理设计能产生相位差的YVO4晶体,在谐振腔中构造了楔形Nd:YVO4/YVO4双折射滤波器。理论推导了该滤波器的滤波损耗,分析YVO4晶体长度和温度对滤波器透射光谱的影响。搭建了LD端面泵浦的楔形Nd:YVO4/YVO4激光实验,研究了不同泵浦功率下,晶体温度对激光输出波长和功率的影响。激光器单纵模运转时,波长调谐温度范围大于15℃,实现了宽温范围激光波长可调谐、最高单频输出功率为762m W的线偏振光输出,斜效率为40%。4、对于自由运转的腔内倍频激光器多纵模振荡,理论研究了线性损耗和非线性损耗对非激活模小信号增益的影响,结果表明,在没有额外选频元件插入时,腔倍频激光器很难实现单纵模运转。但在腔内引入双折射滤波器后,通过数值计算不同纵模获得的增益和滤波损耗,激光器会出现单纵模振荡或频差为FSR双纵模振荡时。实验采用V型谐振腔,利用楔角10°的a轴切割Nd:YVO4激光晶体和KTP倍频晶体在腔内构成了双折射滤波器,研究了KTP晶体长度、光入射到KTP晶体中的角度和KTP晶体温度对腔内基频光谱的影响。通过优化输出镜曲率半径和谐振腔长,设置最佳温度,将单频激光输出功率从120m W提高至290m W,光光转化效率14.5%,激光器单频运转温度范围约为6℃。本文通过研究基于双折射滤波的单频激光技术,在Nd:YVO4激光器中成功地获得了1064nm和532nm的单频激光,这种由楔形Nd:YVO4激光晶体和波片构成的双折射滤波器还可用在1342nm、671nm、914nm等激光器中,为单频激光双折射滤波器构成提供了一种新的方法和思路。
刘宇熙[5]（2020）在《适用于输卵管的内窥式光学相干层析成像系统优化设计与成像研究》文中提出输卵管是女性子宫与卵巢之间的一对弯曲细长的肌肉管道,在生殖方面起到重要作用。然而,目前常见的输卵管临床检测手段为影像学检查、输卵管镜检查与血清CA125水平检测,这些方法无法实现输卵管内壁在体高分辨率三维形态结构实时检测,对输卵管的深度病灶无法实时在体观察。针对以上不足,本课题对光学相干层析（Optical Coherence Tomography,OCT）内窥系统进行优化设计与成像实验研究。OCT是一种非侵入性的高分辨率三维成像技术,可实现高分辨率的输卵管内壁实时成像,为实现输卵管结构及其功能在体检测奠定了基础。本文基于OCT技术,针对人体输卵管结构特征分别采用光学传输矩阵计算与ZEMAX仿真优化设计OCT内窥探头,并进行内窥镜探头测试实验。测试结果显示,本课题设计的内窥探头尺寸满足输卵管研究需求。本课题设计了扫描控制系统的硬件与软件部分,弥补了传统OCT系统扫描方式的不足。硬件部分包括电机与光纤滑环的选择,以及设计控制平台使内窥探头稳定转动。软件部分基于SMI软件,利用编程实现时序控制与PID控制,最终使扫描控制系统实现内窥扫描。本课题自主搭建内窥OCT系统,进行了系统性能测试与两种仿体的成像实验。测得系统的轴向分辨率6.5μm,最大成像深度3.70mm,灵敏度衰减6d B的距离为1.8mm,仿体内窥OCT成像图可以看到清晰的管壁轮廓和多层胶带结构,说明该内窥OCT系统性能和内窥成像效果良好。本文创新性将OCT内窥技术应用于生殖领域的成像研究,基于输卵管在体高分辨率检测需求对OCT内窥系统进行优化设计,有助于实现输卵管结构与功能的高分辨率在体成像,为进一步揭示输卵管在生殖过程中结构与功能变化及其影响作用提供了新的思路与手段。
曹兆文,许子威,邹快盛[6]（2020）在《蓝光线结构光长距离束宽窄化研究》文中指出针对一种快轴半功率角为23°的商用蓝色单管半导体激光器,设计制作了由直径为1.8 mm的自聚焦透镜、直径2.5 mm的柱透镜以及体布拉格光栅组成的光学系统以产生线结构光.研究结果表明,该方案可以实现在距离系统5.5 m处束宽为0.48 mm、在5.5±0.5 m范围内束宽低于0.60 mm的线结构光输出,可为线结构光测量方案的选择提供新的思路.
曹兆文[7]（2020）在《基于自聚焦透镜的蓝光结构光窄束宽方案实现》文中认为蓝光线结构光由于波长短、能量集中、传输损耗低等优势在三维成像、激光测距等领域有着重要的应用前景。蓝光线结构光系统中通常采用激光器二极管作为光源,其输出的激光发散角一般比较大,同时快轴与慢轴两个方向的发散角不同,因此在其出射的光束通常不能直接使用,利用大数值孔径的自聚焦透镜有着高耦合效率、能量利用率高等优点,可以设计特定自聚焦透镜对激光器二极管的光束进行准直整形。本文针对蓝色单管半导体激光器设计了一套可以产生线结构光的系统,系统主要由三部分组成:单管自聚焦透镜或三自聚焦透镜组用于产生平行或远聚焦光束、柱透镜用于产生线结构光与体布拉格光栅用于减小光束宽度以及滤去杂光。本文对自聚焦透镜的数值孔径、长度等边界条件,体布拉格光栅的波长选择性、角度选择性等参数进行了模拟计算。本文在实验中针对一款快轴半功率角为23°的商用蓝光二极管设计了对应的线结构光系统,最终得到在5.5m处束宽为0.48mm、在5.5±0.5m范围内束宽低于0.60mm的线结构光输出,实验表明系统可以在长距离的一段约0.5m的景深内实现光束宽度更小的结构光束,该方案得到的结果优于传统商用线结构光产品,因此可以为线结构光测量方案的选择提供了新的思路。实验中发现其中布拉格光栅滤去的是大部分的杂散光与角度偏差较大的光束,制约束宽进一步变小的因素应该是在自聚焦透镜的离子交换工艺,当交换出更接近理想折射率分布曲线的自聚焦透镜会使线结构光系统产生束宽更小。
刘钰哲[8]（2020）在《轻小型多光谱成像系统研究》文中进行了进一步梳理目前,多光谱成像技术因其能够同时获取目标的图谱信息而被广泛应用在各种研究领域。对于物候观测领域,要求观测设备的体积小、质量轻,具有宽光谱范围、高质量像质等特点,因此多光谱相机的性能需要不断地被提升。本课题针对多光谱成像系统在获取植被空间及光谱数据中的应用,采取多孔径共探测器的快照式多光谱成像方式,研究了两种轻小型多光谱成像方案。一种方案是基于棱镜分孔径的多光谱成像系统。受仿生复眼视觉启发,提出了基于棱镜的分孔径式成像。首先,从棱镜分孔径的机理、棱镜的色散影响和消色散方式三个方面进行理论分析,验证了棱镜实现分孔径功能的可行性;用光线追迹的方法,建立棱镜的二维模型,计算得到经过棱镜的偏转角近似线性时顶角的角度范围。其次,完成了基于棱镜分孔径的光学系统设计。为实现九个谱段的快照式成像,依据棱镜分孔径原理,计算得到棱镜的结构参数、棱镜与色散补偿镜之间的角度关系。分析物镜的孔径光阑位置对棱镜分孔径方式的影响,选择一款手机镜头作为成像物镜的初始结构,用Zemax光学软件优化设计,得到大视场非球面物镜,根据公差给定的方法和原则进行了光学系统的公差分析,得出了该设计的可行性。最后,将组合棱镜与非球面物镜作为整体,分析系统成像质量,设计消杂光光阑,在Trace Pro仿真软件中对系统进行光线追迹验证,最终设计结果满足九个谱段的探测需求。另一种轻小型多光谱成像方案是通过自聚焦微透镜阵列+滤光片阵列的形式获取各通道的光谱信息。首先,依据自聚焦透镜折射率变化公式,在Zemax中设置梯度透镜面型,完成对子系统的光学设计;将其加工装配,完成工程样机研制并开展了光谱标定,得到了九个通道不同波段的多光谱数据立方体,拟合出了多光谱相机各通道的光谱响应曲线。最后分析对比两种轻小型多光谱成像方案,对设计的不足之处提出有效改进措施。
杨梦柯[9]（2020）在《快速双光子多脑区荧光成像技术的研究》文中认为双光子激光扫描显微技术凭借细胞或亚细胞水平的高分辨率,目前已经被广泛地应用于观察活体哺乳动物的神经元的神经活动。然而随着神经科学研究的不断深入发展,双光子激光扫描技术的局限也开始显现出来,其中最主要的局限就是观察区域仅仅局限于单一较小视场内（<1mm直径）。这是由于以往的神经科学研究往往都专注以单一脑区的研究,然而在哺乳动物的大脑皮层上分布着负责各种不同功能的脑区,此外除皮层外,还有很多位于大脑内部的对生物活动起到极其重要作用的脑区如海马,纹状体等。由于生物活动是一系列复杂的神经活动的共同作用,涉及很多不同脑区的相互协同和作用,于是,能够同时观察多个脑区的神经元活动对了解大脑的神经元作用机制就变得尤为重要。这里我们提出一种新颖的成像技术,该技术允许对在最大为12mm直径的范围内对不同脑区进行同时的钙信号活动记录,每个脑区的单个视场在200μm直径左右,并实现单细胞分辨率的成像质量以及最低10Hz的快速成像速度。同时我们还进一步扩展了该系统的成像范围从原有的平面到三维立体空间。为了进一步展示该技术的可行性,我们研究了一套合理的生物成像实验的相关技术以配合该技术的实施。例如我们展示了对于小鼠在麻醉和清醒不同生理状态下的初级视觉皮层,初级运动皮层以及海马CA1区的神经元活动的同时记录。该技术的特点在于通过设计优化后的自聚焦透镜和低倍空气物镜的配合,可使得在2维平面上的视场扩展提升为在3维空间上的视场扩展。换句话说,该技术可在横向和纵向上对不同区域实现实时成像,以上述例子为例,虽然海马区与皮层脑区在纵向上的距离已经大于1mm,但是应用该技术可以良好地实现同时观测的目的。本文的主要研究内容如下:1.研究搭建了基于两种不用快速扫描方案的快速双光子激光扫描显微镜,并最终将两套快扫系统整合到一台双光子显微镜上。一套系统为基于检流计式振镜和共振式振镜为扫描器的快扫系统,主要包括X扫描振镜（共振式振镜）、Y扫描振镜（检流计振镜）和扫描透镜和镜筒透镜。光束传播过程为:激光从飞秒光源模块发出,到达X/Y扫描振镜位置,被X/Y扫描振镜扫描后进入扫描透镜并聚焦在扫描透镜工作平面,随后经镜筒透镜的准直进入荧光显微物镜并激发荧光物质。最快速度为1000Hz（像素尺寸600×24）,最大扫描为分辨率为4096×4096像素（帧率为6Hz）。另一套为基于双轴声光偏转器的快扫系统,经过对声光晶体色散补偿设计以及提出利用四个换能器提高声光品质系数和衍射效率,该系统最大帧率为10000Hz（像素尺寸250×40）,由于上述系统具有超高的扫描速度相较于振镜扫描系统有着更高的信噪比,最大提高了175%,同时在相同信号水平下,我们研究发现10000Hz速率较低的扫描速率有着更定的荧光光漂白,这可以实现更长时间的神经活动观察。基于以上两种快扫系统的研究,振镜系统尽管扫描速度不如后者,但配合低倍空气物镜可以提供更大的视野范围,所以我们选择使用以检流计式振镜和共振镜的配合为扫描系统作为多脑区双光子显微的扫描器。实验验证表明,可满足多种的生物实验要求。2.研究搭建了快速多脑区双光子激光扫描显微系统,该系统首次采用多根自聚焦透镜与低倍空气物镜结合,首次实现对皮层正上方的三个脑区第二层神经元活动的同时记录。并最终可对空间立体分布的不同脑区进行同时观察。通过不同的空气物镜与自聚焦物镜结合,我们细致分析了不同组合的主要光学参数-分辨率,同时对NA匹配与不匹配下的能量耦合情况进行了仿真。同时为了实现对能量利用的最大化,我们还设计了NA匹配的自聚焦透镜,并从实验与计算上比较了二者的差别。此外除了进一步实现对不同脑区神经元活动的同时观察,我们设计了另一款自聚焦透镜,通过不同自聚焦透镜与低倍空气物镜的配合,实现首次对横向与纵向不同分布位置的三个脑区钙信号记录。3.研究设计了多脑区生物成像实验方法以及相关实验器件的设计。由于该技术的独创性,使得以该系统为主的生物神经成像实验需要有相对应的实验方法,尤其是配合光学系统的小鼠固定装置,以及手术方法。因为不同于传统的开颅手术,为了实现对多个脑区的同时成像,需要在小鼠颅骨上固定特定的固定皿（chamber）,并根据所需要成像的脑区位点,在chamber上提前设计出相应位点,并根据此进行,多个位点的开颅手术。此过程较传统实验更为复杂,为了更好地通过该系统实施实验,我们摸索了相关的手术实验技术和过程,设计制定了相对应的手术实验步骤,确保了实验的成功率与实验质量。该技术结构简单,只需在传统的双光子显微镜上简单地改造,便可成为多脑区的双光子显微镜,这将极大地帮助了神经科学领域的研究人员对于活体哺乳动物的不同脑区的神经元活动的观察和研究,为推动相关研究提供有力的技术手段。
仇轲[10]（2020）在《基于衍射主镜的激光雷达宽视场接收系统》文中认为随着光学技术的发展以及深空探测领域要求的提高,高分辨率、高精度与超远距探测是天基光学观测系统的发展趋势,而大口径望远主镜系统是光学探测系统的核心,一直以来都是国内外研究学者的重点研究对象。传统意义上的单体镜由于系统重量与制造加工等局限性难以满足天基系统的需求。衍射成像技术具有面型精度要求低、轻量化、可制作口径大等特点,成为实现超大口径天基望远镜的未来发展方向。本文以激光雷达大口径接收系统的宽视场接收为目的,进行了基于衍射光学元件的接收系统主镜设计,并进行了激光雷达宽视场接收方案的研究,主要的研究工作如下:从光场相位变换角度出发,研究了光场的线性相位变化、二阶相位变化对输出光束的影响,用相控阵的概念解释了波束展宽的原理。光学相控阵是基于某种效应改变材料的折射率从而达到控制光场相位和光束方向的目的,而衍射光学器件是通过调节相位台阶的相应参数,使其产生高阶相位从而实现宽视场波束接收,二者的本质是相同的。对普通单透镜、透镜组和菲涅尔透镜在不同视场时光束耦合进入光纤中的作用效果进行理论仿真,并对普通透镜视场展宽效果进行实验验证。研究结果表明:光学透镜对于接收视场具有展宽作用。对于激光雷达系统,利用光学相控阵或衍射光学元件对光束进行压缩处理,可以将宽视场光束收入光纤中。分别对平面型和曲面型菲涅尔透镜进行三维建模,并导入ZEMAX软件,设计了平面型菲涅尔主镜和符合整流罩面型的共形菲涅尔主镜,研究了二者对于增大视场的效果。将所设计的平面和曲面菲涅尔主镜与场光学器件相结合,设计了非成像衍射光学接收系统。在1.5°半视场下,经过场镜和浸没透镜的二次聚焦,使光线能够更大限度的收入探测器中,系统同时满足高增益与大视场的要求。
二、自聚焦透镜组合光学系统的光线传输分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、自聚焦透镜组合光学系统的光线传输分析（论文提纲范文）
（1）水导激光可适用性光束聚焦模式对比分析（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 水导激光原理及聚焦特性分析 |
| 2.1 水导激光原理 |
| 2.2 光路系统及扩束准直模块的理论分析 |
| 2.3 光束聚焦模块理论分析 |
| 2.3.1 凸透镜聚焦模式 |
| 2.3.2 自聚焦-球透镜组合模式 |
| 2.3.3 正-负轴棱镜组合模式 |
| 3 仿真分析 |
| 3.1 三种聚焦模式的仿真分析 |
| 3.2 PNAFM下的聚焦光束仿真分析 |
| 4 结论 |
（3）可穿戴式微型变焦活体脑成像系统设计与实现（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 荧光显微成像技术 |
| 1.1.2 活体脑神经元成像技术及成像需要 |
| 1.1.3 项目开发与研究应用意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展 |
| 1.2.1 活体脑成像仪器的发展历程 |
| 1.2.2 微型荧光显微镜的发展现状 |
| 1.3 本文工作 |
| 2 微型宽场荧光显徽镜光路设计 |
| 2.1 荧光显微镜的基本光路原理 |
| 2.2 微型宽场荧光显微镜的光路设计要求 |
| 2.2.1 系统应用场景 |
| 2.2.2 工作波长 |
| 2.2.3 有效分辨率 |
| 2.2.4 重量和尺寸 |
| 2.3 成像光路设计与器件选型 |
| 2.3.1 光学元器件选型 |
| 2.3.2 成像光路Zemax仿真设计 |
| 2.3.3 信号接收器件选型 |
| 2.4 激发光路设计与器件选型 |
| 2.4.1 光学元器件选型 |
| 2.4.2 激发光路Zemax仿真设计 |
| 2.5 设计结果的仿真与参数分析 |
| 2.5.1 调制传递函数 |
| 2.5.2 场曲和畸变 |
| 3 微型宽场荧光显微镜Z轴变焦模块设计 |
| 3.1 Z轴变焦模块的常用方法 |
| 3.1.1 机械位移式 |
| 3.1.2 镜头位移式 |
| 3.1.3 光学变焦式 |
| 3.2 Z轴变焦模块器件选型与测试 |
| 3.2.1 变焦模块器件选型 |
| 3.2.2 液体变焦透镜参数测试 |
| 3.3 Z轴变焦模块光路仿真设计 |
| 3.3.1 液体变焦透镜Zemax仿真 |
| 3.3.2 Z轴变焦成像光路Zemax仿真优化设计 |
| 3.3.3 Z轴变焦激发光路Zemax仿真优化设计 |
| 3.4 Z轴变焦模块光路参数测试与分析 |
| 3.4.1 Z轴变焦光路变焦范围仿真测试 |
| 3.4.2 Z轴变焦光路参数仿真测试 |
| 4 微型宽场荧光显微镜机械结构设计 |
| 4.1 主体机械结构设计与建模 |
| 4.1.1 微型显微镜机械结构设计要求 |
| 4.1.2 主体光路固定模块及成像物镜模块 |
| 4.1.3 信号收集模块 |
| 4.2 结构优化改进测试安装结构设计 |
| 4.2.1 模型结构优化及改进设计 |
| 4.2.2 测试安装结构设计 |
| 4.3 可穿戴式安装结构设计与建模 |
| 4.3.1 系统安装底座与透镜转接结构 |
| 4.3.2 可穿戴安装结构的优化与改进 |
| 5 微型变焦活体脑成像系统搭建与实验验证 |
| 5.1 系统加工制作与搭建 |
| 5.1.1 微型宽场荧光显微镜加工制作 |
| 5.1.2 基于Zemax光学设计的公差分析 |
| 5.1.3 可穿戴式安装结构加工制作与装配搭建 |
| 5.1.4 系统电路部件控制 |
| 5.2 系统光学参数测试 |
| 5.2.1 有效分辨率 |
| 5.2.2 放大率 |
| 5.2.3 有效变焦范围 |
| 5.2.4 系统稳定性 |
| 5.3 系统离体样本实验成像 |
| 5.3.1 离体样本制备 |
| 5.3.2 脑片样本成像 |
| 5.3.3 离体样本变焦成像实验 |
| 5.4 系统活体动物实验成像 |
| 5.4.1 活体动物实验方案与材料准备 |
| 5.4.2 活体动物成像实验 |
| 6 系统不足与性能优化方向 |
| 6.1 系统不足与优化思路 |
| 6.1.1 激发照明光路 |
| 6.1.2 CMOS采样分辨率 |
| 6.1.3 CMOS控制电路 |
| 6.1.4 控制电路集成化 |
| 6.1.5 变焦透镜优化和功能完善 |
| 6.1.6 系统加工与组装优化 |
| 6.2 照明(激发)光路优化 |
| 6.2.1 柯勒照明原理 |
| 6.2.2 柯勒照明光路镜组设计仿真结果 |
| 6.2.3 柯勒照明的应用方案与仿真尝试 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录: 一项授权发明专利 |
| 作者简历 |
| 在读期间参与项目 |
| 在读期间专利成果 |
| 在读期间获得奖项与荣誉 |
（4）基于双折射滤波全固态连续单频激光技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 全固态单频激光技术总结和研究现状 |
| 1.2.1 微腔法 |
| 1.2.2 短程吸收法 |
| 1.2.3 单向环行腔法 |
| 1.2.4 扭摆模法 |
| 1.2.5 F-P标准具法 |
| 1.2.6 耦合腔法 |
| 1.2.7 体布拉格光栅选频法 |
| 1.2.8 双折射滤波法 |
| 1.3 本论文主要工作 |
| 2 全固态连续激光器和双折射滤波器理论研究 |
| 2.1 空间烧孔效应引起多模振荡的分析 |
| 2.1.1 烧孔效应对反转粒子分布的影响 |
| 2.1.2 烧孔效应对增益的影响 |
| 2.2 自由运转激光器基频光单频运转条件 |
| 2.2.1 激光晶体掺杂浓度和长度对多模阈值的影响 |
| 2.2.2 谐振腔长对多模阈值的影响 |
| 2.3 双折射滤波器的理论研究 |
| 2.3.1 双折射滤波器理论 |
| 2.3.2 两种双折射滤波方案的比较 |
| 2.4 模式匹配分析 |
| 2.4.1 泵浦光优化 |
| 2.4.2 振荡光优化 |
| 2.5 谐振腔分析 |
| 2.5.1 谐振腔的计算方法 |
| 2.5.2 谐振腔中损耗分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 LD端面泵浦耦合系统研究 |
| 3.1 宽发射面激光二极管光束特性分析 |
| 3.1.1 模式分析 |
| 3.1.2 像散特性 |
| 3.1.3 电流温度功率特性 |
| 3.2 LD端面泵浦耦合方法 |
| 3.3 基于圆柱透镜和自聚焦透镜组合的耦合系统 |
| 3.3.1 光束整形原理 |
| 3.3.2 ZEMAX软件仿真与实验验证 |
| 3.4 基于非球面镜和棱镜组合的耦合系统 |
| 3.4.1 光束整形原理 |
| 3.4.2 ZEMAX软件模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于楔形Nd:YVO_4/YVO_4双折射滤波的单频激光研究 |
| 4.1 Nd:YVO_4激光晶体特性 |
| 4.1.1 Nd:YVO_4晶体切割方式 |
| 4.1.2 楔型Nd:YVO_4晶体的选偏分析 |
| 4.2 LD端面泵浦Nd:YVO_4激光器多模阈值实验研究 |
| 4.2.1 实验方案 |
| 4.2.2 实验结果和分析 |
| 4.3 楔形Nd:YVO_4/YVO_4双折射滤波理论分析 |
| 4.3.1 楔形Nd:YVO_4/YVO_4双折射滤波器设计 |
| 4.3.2 滤波损耗分析 |
| 4.4 楔形Nd:YVO_4/YVO_4 单频激光实验研究 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于楔形Nd:YVO_4/KTP双折射滤波的单频绿光研究 |
| 5.1 倍频晶体KTP工作原理 |
| 5.1.1 倍频原理 |
| 5.1.2 相位匹配 |
| 5.2 腔内倍频绿光单纵模运转条件 |
| 5.2.1 倍频激光器中非线性损耗 |
| 5.2.2 影响倍频激光单频运转因素的分析 |
| 5.3 楔形Nd:YVO_4/KTP单纵模激光器设计 |
| 5.3.1 谐振腔设计 |
| 5.3.2 楔形Nd:YVO_4/KTP双折射滤波分析 |
| 5.4 楔形Nd:YVO_4/KTP单频激光实验研究 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 实验结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（5）适用于输卵管的内窥式光学相干层析成像系统优化设计与成像研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 OCT内窥镜的发展过程 |
| 1.2.2 OCT对输卵管的成像应用 |
| 1.3 论文创新点及主要研究内容 |
| 1.3.1 论文创新点 |
| 1.3.2 论文主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 OCT内窥系统成像理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 OCT内窥成像原理 |
| 2.2.1 OCT成像的特点 |
| 2.2.2 OCT系统的结构 |
| 2.2.3 OCT的信号重建 |
| 2.3 OCT内窥镜分类 |
| 2.4 光学设计理论 |
| 2.4.1 几何光学定律 |
| 2.4.2 小角度近似 |
| 2.4.3 近轴光学理论 |
| 2.4.4 光学传输矩阵 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 OCT内窥探头的优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光学传输矩阵计算 |
| 3.2.1 GRIN透镜的矩阵计算 |
| 3.2.2 探头光学传输矩阵的计算 |
| 3.3 ZEMAX模拟仿真 |
| 3.3.1 ZEMAX设计 |
| 3.3.2 ZEMAX仿真结果像差分析 |
| 3.4 内窥探头测试 |
| 3.4.1 测试实验原理 |
| 3.4.2 测试实验方案 |
| 3.4.3 测试实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 扫描控制系统的优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硬件系统设计 |
| 4.2.1 电机 |
| 4.2.2 光纤滑环 |
| 4.2.3 集成平台 |
| 4.3 软件系统设计 |
| 4.3.1 软件介绍 |
| 4.3.2 时序控制 |
| 4.3.3 比例积分微分控制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 内窥OCT成像实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 内窥OCT系统介绍 |
| 5.2.1 光源 |
| 5.2.2 耦合器 |
| 5.2.3 参考臂与样品臂 |
| 5.2.4 光谱仪 |
| 5.2.5 图像采集卡 |
| 5.3 信号处理 |
| 5.3.1 傅里叶变换 |
| 5.3.2 插值 |
| 5.3.3 色散校对 |
| 5.3.4 减本底 |
| 5.4 系统性能测试 |
| 5.4.1 OCT信号优化 |
| 5.4.2 轴向分辨率 |
| 5.4.3 最大成像深度 |
| 5.4.4 灵敏度衰减测试 |
| 5.5 内窥OCT系统成像结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（6）蓝光线结构光长距离束宽窄化研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 理论分析 |
| 1.1 自聚焦透镜中的光束传输 |
| 1.2 体布拉格光栅的角度选择性 |
| 2 线结构光产生方案设计 |
| 3 实验与测量 |
| 3.1 影响光束宽度的因素 |
| 3.2 光束宽度测量 |
| 4 结论 |
（7）基于自聚焦透镜的蓝光结构光窄束宽方案实现（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 第二章 激光器二极管准直器件中光束传输特性 |
| 2.1 激光器二极管与准直器件设计 |
| 2.2 普通柱透镜对激光器二极管光束整形 |
| 2.3 自聚焦透镜光线追迹分析 |
| 2.3.1 光线方程与泰勒级次分析法 |
| 2.3.2 适用于径向变折射率介质的光线向量分析法 |
| 2.4 共轴光学系统的矩阵分析 |
| 2.4.1 线性光学元件的矩阵 |
| 2.4.2 高斯光束场分布与复参量的ABCD法则 |
| 2.5 本章小节 |
| 第三章 线结构光光学系统参数计算 |
| 3.1 系统设计 |
| 3.1.1 单自聚焦透镜线结构光产生方案 |
| 3.1.2 自聚焦透镜组合方案 |
| 3.2 边界条件计算 |
| 3.3 体布拉格光栅在结构光系统中的应用 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 器件制作与器件参数测量 |
| 4.1 预处理工艺 |
| 4.1.1 中心折射率测量 |
| 4.1.2 拉丝工艺与丝径测量 |
| 4.2 自聚焦透镜的离子交换工艺与折射率分布测量 |
| 4.2.1 离子交换工艺 |
| 4.2.2 折射率分布测量 |
| 4.3 后处理工艺与自聚焦透镜参数测量 |
| 4.3.1 光学冷加工 |
| 4.3.2 聚焦常数测量 |
| 4.3.3 自聚焦透镜数值孔径的测量 |
| 4.4 线结构光系统搭建实验 |
| 4.4.1 方案与设计 |
| 4.4.2 实验搭建与测量 |
| 4.5 影响线结构光宽度的因素 |
| 4.6 本章小节 |
| 第五章 结论与总结 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 论文中不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间公开发表的论文 |
| 致谢 |
（8）轻小型多光谱成像系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 光谱成像技术原理和分类 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 轻小型分孔径多光谱成像系统原理 |
| 2.1 分孔径光谱成像系统结构原理 |
| 2.2 基于棱镜分孔径成像原理 |
| 2.2.1 棱镜的分孔径机理 |
| 2.2.2 棱镜色散及影响分析 |
| 2.2.3 棱镜的分孔径光线模型 |
| 2.3 基于分孔径原理的多光谱系统 |
| 2.3.1 系统组成 |
| 2.3.2 微镜头阵列镜头 |
| 2.3.3 基于棱镜分孔径的多光谱镜头 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于棱镜分孔径的多光谱成像系统设计及仿真 |
| 3.1 系统优化分解 |
| 3.1.1 探测器选型 |
| 3.1.2 成像物镜设计指标 |
| 3.2 棱镜结构设计 |
| 3.2.1 分孔径棱镜结构 |
| 3.2.2 消色差棱镜 |
| 3.3 大视场多光谱成像物镜设计 |
| 3.3.1 结构形式 |
| 3.3.2 非球面物镜设计及优化 |
| 3.3.3 镜头成像性能 |
| 3.3.4 非球面物镜光学系统公差分析 |
| 3.4 系统成像分析 |
| 3.4.1 像质分析 |
| 3.4.2 杂散光分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于自聚焦透镜阵列分孔径的多光谱系统设计及测试 |
| 4.1 系统指标分析 |
| 4.2 基于自聚焦透镜的多光谱成像系统工程技术研究 |
| 4.2.1 自聚焦透镜简介 |
| 4.2.2 光学系统设计 |
| 4.2.3 工程样机研制 |
| 4.3 基于自聚焦透镜的多光谱成像系统定标与测试 |
| 4.3.1 实验室定标 |
| 4.3.2 基于自聚焦透镜分孔径的多光谱成像系统测试 |
| 4.3.3 测试结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 不足和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）快速双光子多脑区荧光成像技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究技术及应用背景 |
| 1.1.2 双光子荧光显微技术 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 基于双光子荧光技术实现多脑区成像的国内外技术发展现状 |
| 1.3 论文研究目的内容和安排 |
| 第二章 基于共振镜式扫描双光子成像系统设计与搭建 |
| 2.1 双光子荧光显微成像系统概述与原理 |
| 2.2 光学系统设计 |
| 2.2.1 光学系统设计思路与方案 |
| 2.2.2 各部分器件指标与选型 |
| 2.3 机械结构设计 |
| 2.3.1 扫描箱的结构设计 |
| 2.3.2 显微镜镜体、基座和探测模块的结构设计 |
| 2.3.3 扫描箱与显微镜的连接方式 |
| 2.3.4 样本电动平移台的结构设计 |
| 2.3.5 显微镜遮光外罩和引导光路外罩结构设计 |
| 2.4 电控与软件系统设计 |
| 2.4.1 组成原理 |
| 2.4.2 软件设计总方案 |
| 2.4.3 数据格式转换软件设计 |
| 2.5 实验测试 |
| 2.5.1 成像速度测试 |
| 2.5.2 生物组织成像测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于声光偏转器式扫描双光子成像系统设计与搭建 |
| 3.1 基于声光偏转器的双光子荧光显微系统概述与原理 |
| 3.2 基于声光偏转器的双光子系统的设计与搭建 |
| 3.3 基于声光偏转器的双光子荧光显微镜实验测试 |
| 3.4 超高成像速率(10kHz)对生物成像质量的影响的研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 快速双光子多脑区荧光成像系统的设计与搭建 |
| 4.1 快速双光子多脑区荧光成像系统概述 |
| 4.2 快速双光子多脑区荧光成像系统的研制 |
| 4.3 快速双光子多脑区荧光成像系统成像范围在空间上的三维扩展 |
| 4.4 快速双光子多脑区荧光成像系统的时空分辨率和串扰的测量 |
| 4.4.1 快速双光子多脑区荧光成像系统的时空分辨率的测量 |
| 4.4.2 快速双光子多脑区荧光成像系统串扰的测量 |
| 4.5 快速双光子多脑区荧光显微系统的优化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于快速双光子荧光多脑区成像系统的神经生物学成像实验 |
| 5.1 神经生物实验的材料准备 |
| 5.1.1 实验动物 |
| 5.1.2 实验仪器和试剂材料 |
| 5.1.3 实验所需试剂的配置 |
| 5.1.4 玻璃微电极的拉制 |
| 5.2 小鼠病毒注射 |
| 5.3 神经生物学成像实验 |
| 5.3.1 动物手术 |
| 5.3.2 快速双光子多脑区荧光形态学成像结果 |
| 5.3.3 初级运动皮层,初级视觉皮层和海马CA1 区在小鼠麻醉和清醒状态下的同时成像及钙信号数据处理。 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要工作 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）基于衍射主镜的激光雷达宽视场接收系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 大口径空间望远镜研究现状 |
| 1.2.1 分块可展开系统 |
| 1.2.2 稀疏孔径成像技术 |
| 1.2.3 分次发射与在轨装配 |
| 1.2.4 膜基衍射光学成像系统 |
| 1.3 衍射光学国内外研究现状 |
| 1.3.1 衍射光学国外研究现状 |
| 1.3.2 衍射光学国内研究现状 |
| 1.4 论文的结构和主要内容 |
| 第二章 激光雷达接收视场研究 |
| 2.1 增大接收视场的传统结构 |
| 2.2 光场叠加原理 |
| 2.3 相位变换对光束的影响 |
| 2.3.1 线性相位变化对输出光束的影响 |
| 2.3.2 二阶相位变化对输出光束的影响 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 光学元件的视场变换 |
| 3.1 普通透镜对视场的变换作用 |
| 3.1.1 光纤最大接收角计算 |
| 3.1.2 透镜的接收视场仿真 |
| 3.1.3 透镜扩宽视场实验研究 |
| 3.2 菲涅尔透镜简介 |
| 3.2.1 衍射光学元件 |
| 3.2.2 菲涅尔波带片 |
| 3.2.3 平面菲涅尔透镜 |
| 3.2.4 曲面菲涅尔透镜 |
| 3.3 菲涅尔透镜设计 |
| 3.3.1 平面菲涅尔透镜设计 |
| 3.3.2 曲面菲涅尔透镜设计 |
| 3.4 菲涅尔透镜对视场的变换作用 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 衍射光学系统设计 |
| 4.1 非成像衍射光学系统基本概念 |
| 4.1.1 非成像光学理论 |
| 4.1.2 光学增益 |
| 4.1.3 场镜 |
| 4.1.4 浸没透镜 |
| 4.2 衍射光学系统的设计方案 |
| 4.2.1 菲涅尔透镜+场镜 |
| 4.2.2 菲涅尔透镜+浸没透镜 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本论文研究成果 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、自聚焦透镜组合光学系统的光线传输分析（论文参考文献）
- [1]水导激光可适用性光束聚焦模式对比分析[J]. 梁恩,黄宇星,焦辉,张光辉,周辽,黄平,常朝正,龙芋宏. 激光与光电子学进展, 2021(17)
- [2]微型化傅里叶光场显微成像技术[D]. 苏新淇. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]可穿戴式微型变焦活体脑成像系统设计与实现[D]. 武泽楠. 浙江大学, 2021(09)
- [4]基于双折射滤波全固态连续单频激光技术的研究[D]. 高志红. 北京交通大学, 2020
- [5]适用于输卵管的内窥式光学相干层析成像系统优化设计与成像研究[D]. 刘宇熙. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]蓝光线结构光长距离束宽窄化研究[J]. 曹兆文,许子威,邹快盛. 光子学报, 2020(08)
- [7]基于自聚焦透镜的蓝光结构光窄束宽方案实现[D]. 曹兆文. 苏州大学, 2020(02)
- [8]轻小型多光谱成像系统研究[D]. 刘钰哲. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [9]快速双光子多脑区荧光成像技术的研究[D]. 杨梦柯. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [10]基于衍射主镜的激光雷达宽视场接收系统[D]. 仇轲. 西安电子科技大学, 2020(05)