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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编：张学军，曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位：中国科学院
  • 主办单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    • 中国仪器仪表学会
  • 出版周期：半月刊
  • 电话：0431-86176855
  • 邮箱：gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址：长春市东南湖大路3888号
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Volume 33 期 8，2025 2025年33卷第8期

  • 现代应用光学

    “高阶矢量Bessel涡旋光束研究取得新进展，为光学捕获、成像、通信等领域应用提供新思路。”

    王徐坚, 郝晨君, 李昊翔, 朱科, 高秀敏, 庄松林

    DOI：10.37188/OPE.20253308.1169
    摘要：高阶矢量Bessel涡旋光由于具有无衍射、自愈性以及在其横截面上同时具有各向异性的涡旋偏振分布和螺旋形相位，在信息传输、成像、抗干扰、粒子操控等领域有巨大应用潜力。本文基于模式提取原理和光笔技术，取代传统基于双光束分别调制产生高阶矢量Bessel涡旋光束的方法，仿真计算并实验验证基于单一入射光束提取产生高阶矢量Bessel涡旋光束，对其在自由空间内的传输特性和自愈特性进行了研究。此外，以拓扑数和涡旋光阶数分别取0，1，2为例，对比分析了两者对矢量Bessel涡旋光传输特性和自愈特性的影响。数值模拟和光学实验结果均表明，光束传输过程中，涡旋光阶数和拓扑数的高低不影响其保持中心区域光强不发散的无衍射状态；在遇到阻碍对传播造成破坏后，拓扑数越小的光束，进行自愈所需时间越短。对光学捕获、光学成像、光学通信等领域的应用研究有重要的潜在意义。  
    关键词：高阶矢量Bessel涡旋光;无衍射特性;自愈特性   
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    更新时间：2025-06-25
    “在光学镜头中心偏差测量领域，专家提出了全视场外差干涉测量方法，实现了高精度测量，为提高测量精度提供新方案。”

    杨永康, 刘安琪, 张文喜, 伍洲

    DOI：10.37188/OPE.20253308.1179
    摘要：为了满足对光学镜头的中心偏差测量精度需求越来越高的要求，本文提出了基于全视场外差干涉的中心偏差测量方法。该方法采用了实际透镜光轴作为测量基准，通过测量被测透镜的反射光束与参考光束产生的干涉条纹获取波前并进行Zernike多项式拟合，然后将Zernike倾斜项系数转换为被测透镜的中心偏差，实现了对中心偏差的高精度测量，解决了对外部旋转台的依赖。基于外差干涉和中心偏差检测原理，分析了激光强度波动和外差频率波动对波前和中心偏差测量结果的影响，结果表明，测量误差与激光强度波动和外差频率波动正相关，且受到被测镜曲率，中心偏差影响。搭建了基于外差干涉的中心偏测量系统，实现了中心偏差的高精度测量，并与仿真结果进行了对比。仿真结果表明该系统的测量精度不低于0.06″，并通过实验验证了仿真结果。研究结果表明与传统的自准直法中心偏测量方法相比，外差干涉的测量方法可以实现更高的测量精度。  
    关键词：外差干涉;干涉测量;中心偏差;装调设备   
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    更新时间：2025-06-25
    “在光通信领域，研究者设计了一种二信道滤波系统，能精准耦合不同波长的光信号至下载波导，为光路集成设计提供理论基础。”

    刘杰, 卢辉东, 赵俊, 董杰, 胡延梅, 温建蓉, 邢琪, 李鹏辉

    DOI：10.37188/OPE.20253308.1190
    摘要：根据耦合模理论和线缺陷波导、点缺陷谐振腔的控光特性，在二维四方晶格光子晶体中设计了一种由主波导、两个下载波导、两个谐振腔和两个反射腔组成的二信道滤波系统。基于平面波展开法计算了完整光子晶体、线缺陷波导的能带结构，分析了点缺陷谐振腔的模态分布。基于时域有限差分法研究了滤波系统的传输特性，分析了反射壁、反射腔到谐振腔所在参考平面的距离取值呈线性变化时对系统下载效率的影响，并给出透射率峰值随它们的变化规律。根据计算结果指导滤波系统的仿真设计，模拟结果表明：该滤波系统能够把波长为λ1=1 561.2 nm，λ2=1 570.5 nm的光信号较为精准地耦合到各自下载波导中，对应的透射率分别为98.9%，97.2%，半峰全宽分别为3.3 nm，3.5 nm，品质因子分别为473，449，波长间隔为Δλ=9.3 nm。该滤波系统的尺寸为20.88 μm×22.04 μm，设计结构简单，工作波长容易调节，有利于大规模集成，可以为光通信领域光路集成设计提供一定的理论基础和思路。  
    关键词：耦合模理论;波导;点缺陷谐振腔;平面波展开法;时域有限差分法;滤波器   
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    更新时间：2025-06-25

  • 微纳技术与精密机械

    “在流体力学领域，研究人员探究了翼型攻角对无阀压电泵性能的影响，发现攻角增大会导致泵性能降低，为泵设计提供新思路。”

    邝铭, 熊健, 王璐, 黄亚冬, 黄俊, 张思尧

    DOI：10.37188/OPE.20253308.1202
    摘要：本研究旨在探究翼型攻角变化对翼型挡体无阀压电泵输出性能的影响。通过将对称型和非对称型翼型置于流管内，设计了不同攻角（0°，5°，10°和15°）的翼型挡体无阀压电泵，并进行了输出流量和背压的试验测试。同时，利用COMSOL软件对含翼型挡体的流管进行了内流场模拟仿真，分析了涡旋结构和能量耗散特性。试验结果表明，美国国家航空咨询委员会（National Advisory Committee for Aeronautics，NACA）0015型翼型挡体无阀压电泵在攻角为0°时输出性能最佳，最大流量达到235.56 ml/min，最大背压为842.8 Pa。随着攻角的增大，压电泵的输出性能逐渐降低。流场仿真结果显示，流体反向流过翼型时，流场涡旋尺度大于正向流动时的涡旋，且NACA63-412翼型周围的涡旋更为密集且尺度更大。随着攻角的增大，流场的涡流结构呈现聚集、增多的趋势，涡流强度也随之增大，导致能量耗散加剧。研究表明，翼型攻角对压电泵的输出性能有显著影响，攻角增大会加剧流场能量耗散，从而降低泵的输出性能。本研究为高性能无阀压电泵的设计和优化提供了新的思路和理论依据。  
    关键词：压电泵;翼型挡体;能量耗散;涡识别   
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    更新时间：2025-06-25
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