Potrivit revistei Optica, HUST a făcut o descoperire în domeniul modulării fasciculului cu formă liberă.
Optica a publicat online lucrarea de cercetare „Sculpting Optical Fields into Caustic Patterns based on Freeform Optics” de grupul profesorului asociat Ma Donglin de la Scoala de Informatii Optoelectronice a Universitatii de Stiinta si Tehnologie Huazhong (HUST). " lucrare de cercetare.
Manipularea transferului de energie al câmpurilor optice este un subiect important în cercetarea optică și are o gamă largă de aplicații în microprelucrare cu laser, pensete optice, microimagini optice, ingineria iluminării și alte domenii. Fenomenul de împrăștiere este un proces natural de reglare a transferului de energie luminoasă care există în natură și viața de zi cu zi, cum ar fi iradierea cu lumina solară a apei care curge formează un model asemănător ondulației pe fundul apei (Fig. 1a) și formarea unui țep. punct luminos în interiorul unui pahar cu apă sub lumină (Fig. 1b) și așa mai departe. Aceste fenomene arată că suprafețele și mediile optice comune în viață au un efect de focalizare asupra luminii, formând modele de puncte ascuțite și stabile.
Fig. (a) Proiectare optică cu formă liberă bazată pe cartografiere bijectivă. (b) Proiectarea modelelor caustice care permit noi funcții ale elementelor optice cu formă liberă (FOE).
Fig. 1. Modularea transmisiei energiei optice pe baza fenomenului de defocalizare
În ultimii ani, a existat o cercetare în plină expansiune în domeniul proiectării optice asupra elementelor optice cu formă liberă, care au avantajele unei precizii ridicate de modulare și eficiență energetică ridicată și sunt potrivite pentru problema modulării fasciculului la dimensiuni macroscopice. Cu toate acestea, mecanismele de proiectare existente se bazează în principal pe ecuații diferențiale parțiale pentru a rezolva coordonatele poziției țintei luminii sau norului de puncte de suprafață în formă liberă, care nu sunt în măsură să facă față apariției astigmatismului și problemei de modulare a fluxului de lumină. transferul în spațiul tridimensional nu este bine studiat.
Echipa Ma Donglin a propus o schemă de proiectare a opticii cu formă liberă (optică cu formă liberă), rupând limitele tradiționale de proiectare a reglementării luminii cu formă liberă, nu mai necesită un singur plan folosind un fascicul de lumină complet pentru a obține distribuția luminoasă prescrisă și străpunge lumina incidentă și intersecția țintă. între relația de cartografiere dublă shot, prin energia luminii luminii incidente pentru a focaliza și regla cu precizie și pentru a obține orice formă de punct de lumină astigmatic ascuțit (Fig. 1c). Metoda poate propaga, de asemenea, intensitatea maximă a câmpului luminos de-a lungul unei traiectorii spațiale prescrise, concentrând lumina pe o curbă tridimensională simplă, care este de așteptat să aplice elemente de suprafață cu formă liberă la o gamă mai largă de aplicații de modulare a luminii.
Pentru a valida performanța unor astfel de elemente de suprafață cu formă liberă, echipa a efectuat o comparație cu o metodă de proiectare bazată pe cartografierea bijecției. Prin proiectarea la un modulator spațial de lumină, au fost generate patru dimensiuni diferite ale distribuțiilor spotului. Rezultatele au arătat că designul bazat pe împrăștiere a fost capabil să formeze modele mai clare în comparație cu designul convențional.
Figura 2. Comparația rezultatelor de proiectare cu metodele tradiționale
Echipa de cercetare a verificat, de asemenea, alte potențiale ale designului bazat pe defocalizare, cum ar fi modularea luminiscenței sursei de lumină punctuală Lambertiană și modelarea fasciculului în spațiul tridimensional, iar unele dintre rezultatele proiectării sunt prezentate în figurile 3 și 4.
Figura 3. Element de iluminare a suprafeței cu formă liberă care realizează un model de focalizare difuză
Figura 4. Extinderea adâncimii câmpului de distribuție a luminii
Shili Wei, doctorand la Școala de Informații Optoelectronice a Universității de Știință și Tehnologie Huazhong, este primul autor al lucrării, profesorul asociat Donglin Ma este autorul corespunzător, iar studentul doctorand Yitong Li este co-autor. Lucrarea a fost finanțată de Fundația Națională pentru Științe Naturale din China și Fundația pentru Științe Naturale din Shenzhen.
Potrivit secretariatului Alianței Laser G60 din Delta râului Yangtze, Donglin Ma a primit finanțare de la Consiliul de Burse din China (CSC) în 2010 pentru a urma un Master în Inginerie Optică și un Doctor în Științe la Colegiul de Științe Optice din cadrul Universității din Arizona, unul dintre cele trei centre optice majore din Statele Unite. În timpul doctoratului său. Perioada, s-a dedicat cercetării ingineriei iluminării, proiectării optice cu formă liberă, dezvoltării sistemelor optice aferente și testării optice și a obținut rezultate fructuoase, a realizat o serie de proiecte de cercetare, a publicat sau a prezentat mai multe lucrări academice și lucrări la conferințe și munca sa conexă a fost raportată public de Laser Focus World și alte mass-media și a dezvoltat interferometria CGH, sistemul endoscopic panorama, microscopul și sistemul de testare optic. sistem de endoscopie, microscop, instrument de măsurare 3D și multe alte sisteme optice. După obținerea doctoratului. diplomă, s-a întors în China cu normă întreagă în 2016 și în prezent lucrează ca profesor asociat la Școala de Optică și Informații Electronice a Universității de Știință și Tehnologie Huazhong. În această perioadă, el a servit ca consilier tehnic al Comitetului științific al „Telescopului optic cu infraroșu mare (12-metru), un proiect major în cel de-al 13-lea plan cincinal al Chinei, unde a fost responsabil de evaluarea sistemelor optice. proiectarea telescopului în lucrările preliminare ale proiectului, pe de o parte, și a fost principalul responsabil de proiectarea conceptuală a telescopului în competiția Universității de Știință și Tehnologie Huazhong (HUST), pe de altă parte. Designul telescopului bazat pe telescopul optic cu infraroșu mare a fost raportat de Science, o renumită revistă americană de știință și tehnologie și a atras, de asemenea, o mare atenție din partea presei interne, inclusiv a intelectualilor. Munca mea de cercetare academică care aderă la cerințele de stil academic al Universității Huazhong de Știință și Tehnologie, scrie în serios două "lucrări", una în reviste academice, a publicat mai mult de 30 de lucrări academice, aplicate pentru o serie de brevete de invenție; celălalt este scris în patrie, a întreprins o serie de proiecte verticale la nivel național și provincial, verticală militară și portul civil. A întreprins o serie de proiecte verticale naționale și provinciale, proiecte verticale militare și civile orizontale etc., care au realizat importante impact social.
În prezent, el este responsabil în principal pentru trei aspecte ale activității de cercetare științifică: în primul rând, pentru a promova înființarea și construcția dispozitivului științific major „Nantian Spectroscopic Survey Telescope”, precum și activitatea de cercetare a tehnologiei cheie de bază, bugetul total de construcție al proiectul este de așteptat să atingă aproximativ 1,2 miliarde; în al doilea rând, să preia conducerea în desfășurarea activității de cercetare a proiectului militar 863 a subsubiectelor speciale laser, inclusiv stabilitatea sistemului de membrană, noi tipuri de lasere și activitatea de cercetare a proiectului laser. În al doilea rând, el este responsabil în principal pentru cercetarea unei serii de sub-teme ale proiectului 863 privind laserul, inclusiv stabilitatea sistemului de membrană, noul sistem de iluminare cu laser, transmițătorul laser cu stea cu ghid de sodiu etc. În al treilea rând, el este în principal responsabil pentru cercetarea și dezvoltarea telescopului Tianqin, care este dispozitivul de bază al Proiectului Tianqin.
