Segons la revista Optica, HUST ha fet un gran avenç en el camp de la modulació de feix de forma lliure.
Optica va publicar en línia el document de recerca "Sculpting Optical Fields into Caustic Patterns based on Freeform Optics" del grup del professor associat Ma Donglin a l'Escola d'Informació Optoelectrònica de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong (HUST). " treball de recerca.
La manipulació de la transferència d'energia dels camps òptics és un tema important en la investigació òptica i té una àmplia gamma d'aplicacions en micromecanitzat làser, pinces òptiques, microimatge òptica, enginyeria d'il·luminació i altres camps. El fenomen de dispersió és un procés natural de regulació de la transferència d'energia lluminosa que existeix a la natura i la vida diària, com ara la irradiació de la llum solar de l'aigua que flueix forma un patró semblant a ondulacions al fons de l'aigua (Fig. 1a) i la formació d'un punt punxegut. punt de llum dins d'un got d'aigua sota la llum (Fig. 1b), etc. Aquests fenòmens mostren que les superfícies òptiques i els mitjans habituals a la vida tenen un efecte de focalització sobre la llum, formant patrons de punts nítids i estables.
Fig. (a) Disseny d'òptica de forma lliure basat en mapes bijectius. (b) Disseny de patrons càustics que permeten noves funcions d'elements òptics de forma lliure (FOE).
Fig. 1. Modulació de la transmissió d'energia òptica a partir del fenomen de desenfocament
En els darrers anys, hi ha hagut una investigació en auge en el camp del disseny òptic sobre elements òptics de forma lliure, que tenen els avantatges d'una alta precisió de modulació i una alta eficiència energètica, i són adequats per al problema de la modulació del feix a mides macroscòpiques. Tanmateix, els mecanismes de disseny existents es basen principalment en equacions diferencials parcials per resoldre les coordenades de la posició de l'objectiu de la llum o el núvol de punts de superfície de forma lliure, que no poden fer front a l'aparició de l'astigmatisme i al problema de modulació del flux de llum. la transferència en l'espai tridimensional no està ben estudiada.
L'equip de Ma Donglin va proposar un esquema de disseny d'òptica de forma lliure (òptica de forma lliure), trencant les limitacions tradicionals del disseny de la regulació de la llum de forma lliure, ja no requereix un únic pla amb un feix de llum complet per aconseguir la distribució de la llum prescrita i trencar la llum incident i la intersecció de l'objectiu. entre la relació de mapeig de doble tir, a través de l'energia lluminosa de la llum incident per enfocar i regular amb precisió, i per aconseguir qualsevol forma de punt de llum astigmàtic nítid (Fig. 1c). El mètode també pot propagar la intensitat màxima del camp de llum al llarg d'una trajectòria espacial prescrita centrant la llum en una simple corba tridimensional, que s'espera que apliquen elements de superfície de forma lliure a una gamma més àmplia d'aplicacions de modulació de la llum.
Per validar el rendiment d'aquests elements de superfície de forma lliure, l'equip va realitzar una comparació amb un mètode de disseny basat en el mapeig de bijecció. En projectar-se a un modulador de llum espacial, es van generar quatre mides diferents de distribucions de punts, respectivament. Els resultats van mostrar que el disseny basat en la dispersió era capaç de formar patrons més nítids en comparació amb el disseny convencional.
Figura 2. Comparació dels resultats del disseny amb els mètodes tradicionals
L'equip d'investigació també va verificar altres potencials del disseny basat en el desenfocament, com ara la modulació de la luminescència de la font de llum puntual Lambertiana i la conformació del feix en l'espai tridimensional, i alguns dels resultats del disseny es mostren a les figures 3 i 4.
Figura 3. Element d'il·luminació superficial de forma lliure realitzant un patró d'enfocament difús
Figura 4. Ampliació de la profunditat de camp de distribució de la llum
Shili Wei, estudiant de doctorat a l'Escola d'Informació Optoelectrònica de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong, és el primer autor de l'article, el professor associat Donglin Ma és l'autor corresponent i l'estudiant de doctorat Yitong Li és el coautor. El treball va ser finançat per la National Natural Science Foundation de la Xina i la Shenzhen Natural Science Foundation.
Segons el secretariat de l'Aliança làser G60 del delta del riu Yangtze, Donglin Ma va rebre finançament del Consell de beques de la Xina (CSC) el 2010 per cursar un màster en enginyeria òptica i un doctorat en ciències a la Facultat de Ciències òptiques de la Universitat. d'Arizona, un dels tres grans centres òptics dels Estats Units. Durant el seu doctorat. Durant aquest període, es va dedicar a la investigació de l'enginyeria de la il·luminació, el disseny òptic de forma lliure, el desenvolupament de sistemes òptics relacionats i les proves òptiques, i va aconseguir resultats fructífers, va realitzar diversos projectes de recerca, va publicar o presentar diversos articles acadèmics i conferències, i El seu treball relacionat ha estat informat públicament per Laser Focus World i altres mitjans de comunicació, i ha desenvolupat la interferometria CGH, el sistema endoscòpic panoràmic, el microscopi i el sistema de prova òptica. sistema d'endoscòpia, microscopi, instrument de mesura 3D i molts altres sistemes òptics. Després d'obtenir el seu doctorat. Llicenciat, va tornar a la Xina a temps complet el 2016 i actualment treballa com a professor associat a l'Escola d'Òptica i Informació Electrònica de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong. Durant aquest període, va exercir com a assessor tècnic del Comitè Científic del "Large (12-metre) Optical Infrared Telescope", un projecte important del 13è Pla Quinquennal de la Xina, on va ser responsable d'avaluar l'òptica. disseny del telescopi en els treballs preliminars del projecte d'una banda, i va ser el principal responsable del disseny conceptual del telescopi en el concurs de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong (HUST) per l'altra. El disseny del telescopi basat en un gran telescopi infraroig òptic ha estat informat per Science, una famosa revista nord-americana de ciència i tecnologia, i també ha cridat una gran atenció dels mitjans nacionals, inclosos els intel·lectuals. El meu treball de recerca acadèmica adherint-se als requisits d'estil acadèmic de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong, escriu seriosament dos "articles", un a les revistes acadèmiques, ha publicat més de 30 articles acadèmics, sol·licitats per a una sèrie de patents d'invenció; l'altre està escrit a la pàtria, va emprendre una sèrie de projectes verticals a nivell nacional i provincial, ports verticals militars i civils. Ha dut a terme una sèrie de projectes verticals nacionals i provincials, projectes horitzontals civils i militars, etc., que han aconseguit importants impacte social.
Actualment, és el principal responsable de tres aspectes del treball de recerca científica: en primer lloc, promoure l'establiment i la construcció del principal dispositiu científic "Nantian Spectroscopic Survey Telescope", així com el treball de recerca tecnològic clau bàsic, el pressupost total de construcció de s'espera que el projecte assoleixi uns 1.200 milions; segon, prendre el lideratge en la realització del treball de recerca del projecte militar 863 dels subtemes especials del làser, inclosa l'estabilitat del sistema de membrana, els nous tipus de làsers i el treball de recerca del projecte làser. En segon lloc, és el principal responsable de la investigació d'una sèrie de subtemes del projecte 863 sobre làser, incloent l'estabilitat del sistema de membrana, el nou sistema d'il·luminació làser, el transmissor làser d'estrelles de guia de sodi, etc. En tercer lloc, és principalment responsable de la investigació i desenvolupament del telescopi Tianqin, que és el dispositiu bàsic del projecte Tianqin.
