Optica 誌によると、HUST は自由形式ビーム変調の分野で画期的な進歩を遂げました。
Optica は、華中科技大学 (HUST) 光電子情報学部の Ma Donglin 准教授のグループによる研究論文「Sculpting Optical Fields into Caustic Patterns based on Freeform Optics」をオンラインで公開しました。 " 研究論文。
光場のエネルギー伝達の操作は光学研究における重要なテーマであり、レーザー微細加工、光ピンセット、光学マイクロイメージング、照明工学、その他の分野で幅広い用途があります。 散乱現象は、自然界や日常生活の中に存在する、光エネルギー伝達を調節する自然なプロセスです。例えば、流れる水に太陽光が照射されると、水底に波紋のような模様が形成されたり（図1a）、とげ状のパターンが形成されたりします。光の下で水の入ったガラス内の光点 (図 1b) など。 これらの現象は、日常生活における一般的な光学面と媒体が光に集束効果をもたらし、鮮明で安定したスポット パターンを形成することを示しています。
図 (a) 全単射マッピングに基づく自由曲面光学設計。 (b) 自由形状光学素子 (FOE) の新しい機能を可能にするコースティクス パターンの設計。
図1. デフォーカス現象に基づく光エネルギー伝達の変調
近年、光学設計の分野において、自由曲面光学素子の研究が盛んに行われている。自由曲面光学素子は、高い変調精度と高いエネルギー効率という利点があり、巨視的なサイズでのビーム変調の問題に適している。 しかし、既存の設計メカニズムは主に光のターゲット位置の座標や自由曲面点群を解く偏微分方程式に基づいており、非点収差の出現や光束の変調問題に対処できません。三次元空間での転移は十分に研究されていません。
Ma Donglin チームは、従来の自由形状光制御設計の制限を打ち破る自由形状光学 (フリーフォーム オプティクス) 設計スキームを提案しました。規定の配光を達成するために完全な光ビームを使用する単一平面を必要とせず、入射光とターゲットの交差を突破しました。ダブルショット間のマッピング関係は、入射光の光エネルギーを介して正確に焦点を合わせて調整し、あらゆる形状のシャープな乱視光スポットを実現します（図1c）。 この方法は、単純な 3 次元曲線に光を集中させることで、所定の空間軌道に沿ってピーク ライト フィールド強度を伝播することもでき、自由曲面要素をより広範囲の光変調アプリケーションに適用できると期待されます。
このような自由曲面要素のパフォーマンスを検証するために、チームは全単射マッピングに基づく設計手法との比較を実行しました。 空間光変調器に投影することにより、4 つの異なるサイズのスポット分布がそれぞれ生成されました。 その結果、散乱ベースの設計は従来の設計と比較してより鮮明なパターンを形成できることがわかりました。
図 2. 設計結果と従来の手法との比較
研究チームはまた、ランバーシアン点光源発光の変調や3次元空間でのビーム整形など、デフォーカスベースの設計の他の可能性も検証しました。設計結果の一部を図3および図4に示します。
図 3. 拡散焦点パターンを実現する自由曲面照明要素
図4. 配光分布の被写界深度の拡大
華中科技大学光電子情報学部の博士課程学生 Shili Wei 氏が論文の筆頭著者、Donglin Ma 准教授が責任著者、博士課程の学生 Yitong Li 氏が共著者です。 この研究は、中国国家自然科学財団と深セン自然科学財団から資金提供を受けました。
長江デルタ G60 レーザー アライアンスの事務局によると、馬東林氏は 2010 年に中国奨学会 (CSC) から資金提供を受け、同大学の光工学部で理学修士号と理学博士号を取得することを目指していました。米国の 3 つの主要な光学センターの 1 つであるアリゾナ州。 博士課程時代 その間、照明工学、自由曲面光学設計、関連光学系開発、光学試験の研究に専念し、多くの研究プロジェクトを達成し、いくつかの学術論文や学会論文を発表または発表し、成果を上げました。彼の関連研究は Laser Focus World やその他のメディアで公表されており、CGH 干渉法、パノラマ内視鏡システム、顕微鏡、光学テスト システムを開発しました。 内視鏡システム、顕微鏡、三次元測定器など各種光学システム。 博士号取得後 学位を取得した後、2016 年に中国にフルタイムで帰国し、現在は華中科技大学の光学電子情報学部で准教授として働いています。 この期間中、彼は中国の第 13 次 5 か年計画の主要プロジェクトである「大型 ({6}} メートル) 光学赤外線望遠鏡」の科学委員会の技術顧問を務め、光学赤外線望遠鏡の評価を担当しました。一方ではプロジェクトの予備作業で望遠鏡の設計を担当し、他方では華中科技大学（HUST）のコンペでは望遠鏡の概念設計を主に担当しました。 大型光学赤外線望遠鏡をベースにした望遠鏡の設計は、米国の著名な科学技術雑誌サイエンスに掲載され、有識者をはじめとする国内メディアからも大きな注目を集めています。 私の学術研究は華中科技大学のアカデミックスタイルの要件に従っており、真剣に「論文」を2本執筆し、1本は学術雑誌に掲載し、30本以上の学術論文を発表し、多数の発明特許を申請しています。 もう1つは祖国で書かれており、国家および地方レベルの垂直プロジェクト、軍の垂直プロジェクト、民間の港湾などを数多く手がけており、重要な成果を達成した国家および地方の垂直プロジェクト、軍事垂直プロジェクトおよび民間の水平プロジェクトなどに取り組んでいます。社会的影響。
現在、彼は主に科学研究業務の 3 つの側面を担当しています。第一に、主要科学装置「南天分光測量望遠鏡」の確立と建設を推進すること、また中核となる主要技術研究業務、総建設予算を推進することです。プロジェクトは約12億に達すると予想されます。 第二に、膜システムの安定性、新型レーザー、レーザープロジェクトの研究作業など、レーザー特別サブトピックの軍事863プロジェクトの研究作業を主導すること。 第二に、彼は主に、膜システムの安定性、新しいレーザー照明システム、ナトリウムガイドスターレーザー送信機などを含む、レーザーに関する863プロジェクトの一連のサブトピックの研究を担当しています。第三に、彼は主に天琴プロジェクトの中核装置である天琴望遠鏡の研究開発を担当。
