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高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计
1
作者
黄战华
高懿冰
+3 位作者
伍圆军
潘成
芦畅泰
张尹馨
《应用光学》
CAS
北大核心
2024年第1期54-62,78,共10页
随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐...
随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐晕现象也导致视场(field of view,FOV)边缘处光学效率低、照度不均匀,这对AR光学系统设计造成了挑战。为了解决上述问题,该文基于增加计算得到的非球面场镜,设计了一种照度均匀性高、边缘视场光学效率较高的衍射光栅波导准直投影镜头。对场镜理论进行详细分析,从而确定焦距区间,最终求解其面型参数,设计出照度相对均匀的镜头。设计的新型准直投影镜头对角线FOV为41.2°,F#为1.87,调制传递函数在125 lp/mm处大于0.5。仿真结果表明,系统照度均匀性相对提高了14%,边缘FOV的光学效率相对提高了15%,具有良好的成像性能,该镜头可应用于超小型AR衍射光栅波导头戴显示系统中。
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关键词
准直投影镜头
光学效率
衍射光栅波导
光学设计
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职称材料
大能量全固态再生放大器研究进展
被引量:
2
2
作者
伍圆军
高妍琦
+4 位作者
华怡林
谢庆南
郑权
马伟新
隋展
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第11期72-82,共11页
在固体激光脉冲放大器中,再生放大器具有增益高、光束质量好以及结构简单等优点,得到了广泛的关注和应用。经过几十年的不断发展,再生放大器已经能够实现数百mJ脉冲能量以及数kW均值功率的稳定输出。增益材料特性、腔型结构、泵浦能力...
在固体激光脉冲放大器中,再生放大器具有增益高、光束质量好以及结构简单等优点,得到了广泛的关注和应用。经过几十年的不断发展,再生放大器已经能够实现数百mJ脉冲能量以及数kW均值功率的稳定输出。增益材料特性、腔型结构、泵浦能力、热效应、元器件性能等诸多方面都会影响再生放大器的输出特性,其中增益材料特性是最根本的因素。由于特性不同,基于不同增益材料体系的再生放大器在结构和功能上都会有较大的差异。基于不同的材料体系,介绍了各类体系下的再生放大器在发展过程中遇到的关键共性问题,以及几类典型的再生放大器及其特点。讨论了再生放大器未来的发展趋势。
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关键词
激光
激光放大器
再生放大器
激光谐振腔
薄片激光器
下载PDF
职称材料
光栅波导增强现实显示系统误差像质分析与实验
3
作者
黄战华
芦畅泰
+1 位作者
潘成
伍圆军
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2023年第9期147-154,共8页
光栅波导显示系统在生产加工和装调过程中,由于微纳加工设备的系统误差、累计误差和人为装调误差会影响系统成像质量产生重像、模糊等问题。为了解决上述问题,设计了一种一维扩瞳光栅波导并采用光线追迹仿真方法,分析了光栅波导平行度...
光栅波导显示系统在生产加工和装调过程中,由于微纳加工设备的系统误差、累计误差和人为装调误差会影响系统成像质量产生重像、模糊等问题。为了解决上述问题,设计了一种一维扩瞳光栅波导并采用光线追迹仿真方法,分析了光栅波导平行度误差、光栅周期误差、系统装调误差对成像质量的影响。实验加工并装调测试了光栅波导的成像质量,通过控制波导平整度在0.3′以内,光栅周期公差在0.2 nm以内,制造了一维出瞳扩展光栅波导,准直装调后达到了30×12°视场角,实现了良好的增强现实显示效果和清晰的成像质量,对实际的量产制造具有指导意义。
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关键词
光栅
增强现实显示
波导光栅
杂散光
误差分析
原文传递
增强现实显示的偏振不敏感光栅波导研究
4
作者
申苜弘
杨磊
+2 位作者
黄战华
潘成
伍圆军
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2022年第20期169-175,共7页
一般的光栅波导式头戴显示器因偏振敏感不能同时使用横电(TE)偏振光和横磁(TM)偏振光进行成像显示。为解决该问题,基于遗传算法与严格耦合波分析法提出了一种偏振不敏感光栅的设计方法。制作了偏振不敏感的光栅波导,进行了光栅波导的衍...
一般的光栅波导式头戴显示器因偏振敏感不能同时使用横电(TE)偏振光和横磁(TM)偏振光进行成像显示。为解决该问题,基于遗传算法与严格耦合波分析法提出了一种偏振不敏感光栅的设计方法。制作了偏振不敏感的光栅波导,进行了光栅波导的衍射效率测量实验。该光栅工作波长为532 nm。耦入光栅对TE偏振光的平均衍射效率从6.1%提高到了21.0%,对TM偏振光的平均衍射效率从13.7%提高到了40.5%,对非偏振光的平均衍射效率从9.9%提高到了30.7%。耦出光栅对TE偏振光的平均衍射效率从3.1%提高到了12.1%,对TM偏振光的平均衍射效率从0.8%提高到了10.7%,对非偏振光的平均衍射效率从1.9%提高到了11.4%。搭建了显示系统样机,测试表明显示效果清晰明亮。实现了30°×22°的大视场角,验证了偏振不敏感光栅波导设计方法和非偏振图像源在增强现实领域的可用性,为波导型增强现实系统的研究与发展提供一定的指导作用。
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关键词
增强现实显示
波导光栅
偏振不敏感光栅
衍射效率
原文传递
题名
高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计
1
作者
黄战华
高懿冰
伍圆军
潘成
芦畅泰
张尹馨
机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室
天津大学四川创新研究院
出处
《应用光学》
CAS
北大核心
2024年第1期54-62,78,共10页
文摘
随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐晕现象也导致视场(field of view,FOV)边缘处光学效率低、照度不均匀,这对AR光学系统设计造成了挑战。为了解决上述问题,该文基于增加计算得到的非球面场镜,设计了一种照度均匀性高、边缘视场光学效率较高的衍射光栅波导准直投影镜头。对场镜理论进行详细分析,从而确定焦距区间,最终求解其面型参数,设计出照度相对均匀的镜头。设计的新型准直投影镜头对角线FOV为41.2°,F#为1.87,调制传递函数在125 lp/mm处大于0.5。仿真结果表明,系统照度均匀性相对提高了14%,边缘FOV的光学效率相对提高了15%,具有良好的成像性能,该镜头可应用于超小型AR衍射光栅波导头戴显示系统中。
关键词
准直投影镜头
光学效率
衍射光栅波导
光学设计
Keywords
collimating lens
optical efficiency
diffraction grating waveguide
optical design
分类号
TN202 [电子电信—物理电子学]
下载PDF
职称材料
题名
大能量全固态再生放大器研究进展
被引量:
2
2
作者
伍圆军
高妍琦
华怡林
谢庆南
郑权
马伟新
隋展
机构
中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所
出处
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第11期72-82,共11页
基金
科学挑战计划项目(TZ2016005)
国家自然科学基金项目(11604317,11604318,11804321)。
文摘
在固体激光脉冲放大器中,再生放大器具有增益高、光束质量好以及结构简单等优点,得到了广泛的关注和应用。经过几十年的不断发展,再生放大器已经能够实现数百mJ脉冲能量以及数kW均值功率的稳定输出。增益材料特性、腔型结构、泵浦能力、热效应、元器件性能等诸多方面都会影响再生放大器的输出特性,其中增益材料特性是最根本的因素。由于特性不同,基于不同增益材料体系的再生放大器在结构和功能上都会有较大的差异。基于不同的材料体系,介绍了各类体系下的再生放大器在发展过程中遇到的关键共性问题,以及几类典型的再生放大器及其特点。讨论了再生放大器未来的发展趋势。
关键词
激光
激光放大器
再生放大器
激光谐振腔
薄片激光器
Keywords
laser
laser amplifier
regenerative amplifier
laser cavity
thin-disk laser
分类号
TN248.1 [电子电信—物理电子学]
下载PDF
职称材料
题名
光栅波导增强现实显示系统误差像质分析与实验
3
作者
黄战华
芦畅泰
潘成
伍圆军
机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室
天津大学四川创新研究院
出处
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2023年第9期147-154,共8页
文摘
光栅波导显示系统在生产加工和装调过程中,由于微纳加工设备的系统误差、累计误差和人为装调误差会影响系统成像质量产生重像、模糊等问题。为了解决上述问题,设计了一种一维扩瞳光栅波导并采用光线追迹仿真方法,分析了光栅波导平行度误差、光栅周期误差、系统装调误差对成像质量的影响。实验加工并装调测试了光栅波导的成像质量,通过控制波导平整度在0.3′以内,光栅周期公差在0.2 nm以内,制造了一维出瞳扩展光栅波导,准直装调后达到了30×12°视场角,实现了良好的增强现实显示效果和清晰的成像质量,对实际的量产制造具有指导意义。
关键词
光栅
增强现实显示
波导光栅
杂散光
误差分析
Keywords
gratings
augmented reality display
waveguide grating
stray light
error analysis
分类号
O436.1 [机械工程—光学工程]
原文传递
题名
增强现实显示的偏振不敏感光栅波导研究
4
作者
申苜弘
杨磊
黄战华
潘成
伍圆军
机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室
天津大学四川创新研究院
出处
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2022年第20期169-175,共7页
基金
国家自然科学基金(61475113)。
文摘
一般的光栅波导式头戴显示器因偏振敏感不能同时使用横电(TE)偏振光和横磁(TM)偏振光进行成像显示。为解决该问题,基于遗传算法与严格耦合波分析法提出了一种偏振不敏感光栅的设计方法。制作了偏振不敏感的光栅波导,进行了光栅波导的衍射效率测量实验。该光栅工作波长为532 nm。耦入光栅对TE偏振光的平均衍射效率从6.1%提高到了21.0%,对TM偏振光的平均衍射效率从13.7%提高到了40.5%,对非偏振光的平均衍射效率从9.9%提高到了30.7%。耦出光栅对TE偏振光的平均衍射效率从3.1%提高到了12.1%,对TM偏振光的平均衍射效率从0.8%提高到了10.7%,对非偏振光的平均衍射效率从1.9%提高到了11.4%。搭建了显示系统样机,测试表明显示效果清晰明亮。实现了30°×22°的大视场角,验证了偏振不敏感光栅波导设计方法和非偏振图像源在增强现实领域的可用性,为波导型增强现实系统的研究与发展提供一定的指导作用。
关键词
增强现实显示
波导光栅
偏振不敏感光栅
衍射效率
Keywords
augmented reality display
waveguide grating
polarization insensitive grating
diffraction efficiency
分类号
O436.1 [机械工程—光学工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计
黄战华
高懿冰
伍圆军
潘成
芦畅泰
张尹馨
《应用光学》
CAS
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
大能量全固态再生放大器研究进展
伍圆军
高妍琦
华怡林
谢庆南
郑权
马伟新
隋展
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
2
下载PDF
职称材料
3
光栅波导增强现实显示系统误差像质分析与实验
黄战华
芦畅泰
潘成
伍圆军
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2023
0
原文传递
4
增强现实显示的偏振不敏感光栅波导研究
申苜弘
杨磊
黄战华
潘成
伍圆军
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2022
0
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