I følge magasinet Optica har HUST fått et gjennombrudd innen strålemodulering i fri form.
Optica publiserte online forskningsartikkelen "Sculpting Optical Fields into Caustic Patterns based on Freeform Optics" av førsteamanuensis Ma Donglins gruppe ved School of Optoelectronic Information ved Huazhong University of Science and Technology (HUST). "forskningsoppgave.
Manipulering av energioverføring av optiske felt er et viktig tema innen optikkforskning, og har et bredt spekter av bruksområder innen lasermikromaskinering, optisk pinsett, optisk mikroavbildning, belysningsteknikk og andre felt. Spredningsfenomen er en naturlig prosess for regulering av lysenergioverføring som finnes i naturen og dagliglivet, slik som sollysbestråling av rennende vann danner et krusningslignende mønster på bunnen av vannet (fig. 1a), og dannelsen av en piggete. lys flekk inne i et glass vann under lyset (fig. 1b), og så videre. Disse fenomenene viser at vanlige optiske overflater og medier i livet har en fokuserende effekt på lys, og danner skarpe og stabile flekkmønstre.
Fig. (a) Bijective-mapping-basert friformoptikkdesign. (b) Design av kaustiske mønstre som muliggjør nye funksjoner av optiske elementer med fri form (FOE).
Fig. 1. Modulering av optisk energioverføring basert på defokuseringsfenomenet
De siste årene har det vært en blomstrende forskning innen optisk design på friformede optiske elementer, som har fordelene med høy modulasjonsnøyaktighet og høy energieffektivitet, og er egnet for problemet med strålemodulasjon ved makroskopiske størrelser. Imidlertid er de eksisterende designmekanismene hovedsakelig basert på partielle differensialligninger for å løse koordinatene til lysmålposisjonen eller overflatepunktskyen i fri form, som ikke er i stand til å håndtere fremveksten av astigmatisme, og modulasjonsproblemet med lysfluksen overføring i tredimensjonalt rom er ikke godt studert.
Ma Donglin-teamet foreslo et designskjema for friformoptikk (friformsoptikk), som bryter de tradisjonelle designbegrensningene for friformslysregulering, krever ikke lenger et enkelt plan som bruker en komplett lysstråle for å oppnå den foreskrevne lysfordelingen, og bryte gjennom det innfallende lyset og målskjæringspunktet mellom kartleggingsforholdet med doble skudd, gjennom den innfallende lysenergien for nøyaktig fokus og regulering, og for å oppnå enhver form for skarp astigmatisk lysflekk (fig. 1c). Metoden kan også forplante topplysfeltintensiteten langs en foreskrevet romlig bane ved å fokusere lyset på en enkel tredimensjonal kurve, som forventes å bruke friformede overflateelementer til et bredere spekter av lysmodulasjonsapplikasjoner.
For å validere ytelsen til slike friformede overflateelementer, utførte teamet en sammenligning med en designmetode basert på bijeksjonskartlegging. Ved å projisere til en romlig lysmodulator ble det generert henholdsvis fire forskjellige størrelser av punktfordelinger. Resultatene viste at det spredningsbaserte designet var i stand til å danne skarpere mønstre sammenlignet med det konvensjonelle designet.
Figur 2. Sammenligning av designresultater med tradisjonelle metoder
Forskerteamet verifiserte også andre potensialer ved den defokuseringsbaserte designen, for eksempel modulering av Lambertian punktlyskildeluminescens og stråleforming i tredimensjonalt rom, og noen av designresultatene er vist i figur 3 og 4.
Figur 3. Overflatebelysningselement med fri form som realiserer et diffust fokusmønster
Figur 4. Utvidelse av dybdeskarphet for lysfordeling
Shili Wei, en PhD-student ved School of Optoelectronic Information ved Huazhong University of Science and Technology, er den første forfatteren av artikkelen, førsteamanuensis Donglin Ma er den tilsvarende forfatteren, og PhD-student Yitong Li er medforfatter. Arbeidet ble finansiert av National Natural Science Foundation of China og Shenzhen Natural Science Foundation.
I følge sekretariatet til Yangtze River Delta G60 Laser Alliance, mottok Donglin Ma midler fra China Scholarship Council (CSC) i 2010 for å forfølge en Master of Science in Optical Engineering og en Doctor of Science ved College of Optical Science ved universitetet i Arizona, et av de tre store optiske sentrene i USA. Under sin Ph.D. periode, viet han seg til forskningen innen belysningsteknikk, friforms optisk design, relatert optisk systemutvikling og optisk testing, og oppnådde fruktbare resultater, fullførte en rekke forskningsprosjekter, publiserte eller presenterte flere akademiske artikler og konferanseartikler, og hans relaterte arbeid har blitt offentlig rapportert av Laser Focus World og andre medier, og han har utviklet CGH interferometri, panorama endoskopisk system, mikroskop og optisk testsystem. endoskopisystem, mikroskop, 3D-måleinstrument og mange andre optiske systemer. Etter å ha oppnådd sin Ph.D. grad, returnerte han til Kina på heltid i 2016, og jobber for tiden som førsteamanuensis ved School of Optics and Electronic Information ved Huazhong University of Science and Technology. I løpet av denne perioden fungerte han som teknisk rådgiver for den vitenskapelige komiteen for "Large (12-meter) Optical Infrared Telescope", et stort prosjekt i Kinas 13. femårsplan, hvor han var ansvarlig for å evaluere det optiske design av teleskopet i det foreløpige arbeidet med prosjektet på den ene siden, og var hovedansvarlig for den konseptuelle utformingen av teleskopet i konkurransen til Huazhong University of Science and Technology (HUST) på den andre siden. Utformingen av teleskopet basert på et stort optisk infrarødt teleskop er rapportert av Science, et kjent amerikansk vitenskaps- og teknologimagasin, og har også tiltrukket seg stor oppmerksomhet fra innenlandske medier, inkludert intellektuelle. Mitt akademiske forskningsarbeid i henhold til Huazhong University of Science and Technologys akademiske stilkrav, seriøst skrive to "papirer", en i akademiske tidsskrifter, har publisert mer enn 30 akademiske artikler, søkt om en rekke oppfinnelsespatenter; den andre er skrevet i moderlandet, gjennomførte en rekke vertikale prosjekter på nasjonalt og provinsielt nivå, militær vertikal og sivil havn. Han har gjennomført en rekke nasjonale og provinsielle vertikale prosjekter, militære vertikale og sivile horisontale prosjekter, etc., som har oppnådd viktige sosial innvirkning.
For tiden er han hovedsakelig ansvarlig for tre aspekter av vitenskapelig forskningsarbeid: For det første å fremme etableringen og byggingen av det store vitenskapelige apparatet "Nantian Spectroscopic Survey Telescope", samt kjernenøklene teknologiforskningsarbeid, det totale byggebudsjettet på prosjektet forventes å nå rundt 1,2 milliarder kroner; for det andre å ta ledelsen i å gjennomføre forskningsarbeidet til det militære 863-prosjektet for laserspesielle underemner, inkludert membransystemstabilitet, nye typer lasere og forskningsarbeidet til laserprosjektet. For det andre er han hovedansvarlig for forskningen i en rekke underemner av 863-prosjektet om laser, inkludert membransystemstabilitet, nytt laserlyssystem, natriumguidestjernelasersender, osv. For det tredje er han hovedsakelig ansvarlig for forskning og utvikling av Tianqin-teleskopet, som er kjerneenheten i Tianqin-prosjektet.
