Secondo la rivista Optica, HUST ha fatto un passo avanti nel campo della modulazione del raggio a forma libera.
Optica ha pubblicato online il documento di ricerca "Sculpting Optical Fields into Caustic Patterns based on Freeform Optics" del gruppo del Professore Associato Ma Donglin presso la School of Optoelectronic Information dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong (HUST). "documento di ricerca.
La manipolazione del trasferimento di energia dei campi ottici è un argomento importante nella ricerca ottica e ha un'ampia gamma di applicazioni nella microlavorazione laser, nelle pinzette ottiche, nel microimaging ottico, nell'ingegneria dell'illuminazione e in altri campi. Il fenomeno della diffusione è un processo naturale di regolazione del trasferimento di energia luminosa che esiste in natura e nella vita quotidiana, ad esempio l'irradiazione solare dell'acqua corrente forma un disegno a forma di increspatura sul fondo dell'acqua (Fig. 1a) e la formazione di una struttura appuntita punto luminoso all'interno di un bicchiere d'acqua sotto la luce (Fig. 1b), e così via. Questi fenomeni mostrano che le superfici e i mezzi ottici comuni nella vita hanno un effetto di focalizzazione sulla luce, formando schemi di punti nitidi e stabili.
Fig. (a) Progettazione di ottiche a forma libera basate sulla mappatura biiettiva. (b) Progettazione di modelli caustici che consentano nuove funzioni di elementi ottici a forma libera (FOE).
Fig. 1. Modulazione della trasmissione di energia ottica basata sul fenomeno della defocalizzazione
Negli ultimi anni si è assistito a un boom della ricerca nel campo della progettazione ottica su elementi ottici a forma libera, che presentano i vantaggi di un'elevata precisione di modulazione e di un'elevata efficienza energetica e sono adatti al problema della modulazione del fascio a dimensioni macroscopiche. Tuttavia, i meccanismi di progettazione esistenti si basano principalmente su equazioni differenziali parziali per risolvere le coordinate della posizione del bersaglio luminoso o della nuvola di punti di superficie a forma libera, che non sono in grado di affrontare l'emergere dell'astigmatismo e il problema della modulazione del flusso luminoso il trasferimento nello spazio tridimensionale non è ben studiato.
Il team di Ma Donglin ha proposto uno schema di progettazione con ottica a forma libera (ottica a forma libera), rompendo i tradizionali limiti di progettazione della regolazione della luce a forma libera, non richiedendo più un singolo piano che utilizza un raggio di luce completo per ottenere la distribuzione della luce prescritta e sfondare la luce incidente e l'intersezione del bersaglio tra la relazione di mappatura del doppio scatto, attraverso l'energia luminosa della luce incidente per mettere a fuoco e regolare con precisione e per ottenere qualsiasi forma di punto luminoso astigmatico nitido (Fig. 1c). Il metodo può anche propagare l’intensità di picco del campo luminoso lungo una traiettoria spaziale prescritta focalizzando la luce su una semplice curva tridimensionale, che dovrebbe applicare elementi di superficie a forma libera a una gamma più ampia di applicazioni di modulazione della luce.
Per convalidare le prestazioni di tali elementi di superficie a forma libera, il team ha effettuato un confronto con un metodo di progettazione basato sulla mappatura biiettiva. Proiettando su un modulatore di luce spaziale, sono state generate rispettivamente quattro diverse dimensioni di distribuzioni spot. I risultati hanno mostrato che il design basato sullo scattering era in grado di formare modelli più nitidi rispetto al design convenzionale.
Figura 2. Confronto dei risultati della progettazione con i metodi tradizionali
Il gruppo di ricerca ha inoltre verificato altre potenzialità della progettazione basata sulla defocalizzazione, come la modulazione della luminescenza della sorgente luminosa puntiforme lambertiana e la modellazione del fascio nello spazio tridimensionale, e alcuni dei risultati della progettazione sono mostrati nelle Figure 3 e 4.
Figura 3. Elemento di illuminazione superficiale a forma libera che realizza uno schema di messa a fuoco diffuso
Figura 4. Estensione della profondità di campo della distribuzione della luce
Shili Wei, uno studente di dottorato presso la Scuola di informazione optoelettronica dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong, è il primo autore dell'articolo, il professore associato Donglin Ma è l'autore corrispondente e lo studente di dottorato Yitong Li è il coautore. Il lavoro è stato finanziato dalla National Natural Science Foundation of China e dalla Shenzhen Natural Science Foundation.
Secondo il segretariato della Yangtze River Delta G60 Laser Alliance, Donglin Ma ha ricevuto finanziamenti dal China Scholarship Council (CSC) nel 2010 per conseguire un Master of Science in Ingegneria Ottica e un Dottorato in Scienze presso il College of Optical Science dell'Università dell'Arizona, uno dei tre maggiori centri ottici degli Stati Uniti. Durante il suo dottorato di ricerca periodo, si dedicò alla ricerca sull'ingegneria dell'illuminazione, sulla progettazione ottica a forma libera, sullo sviluppo di sistemi ottici correlati e sui test ottici, ottenendo risultati fruttuosi, realizzando una serie di progetti di ricerca, pubblicando o presentando numerosi articoli accademici e atti di conferenze, e il suo lavoro correlato è stato riportato pubblicamente da Laser Focus World e altri media e ha sviluppato l'interferometria CGH, il sistema endoscopico panoramico, il microscopio e il sistema di test ottico. sistema endoscopico, microscopio, strumento di misura 3D e molti altri sistemi ottici. Dopo aver conseguito il dottorato di ricerca. laureato, è tornato in Cina a tempo pieno nel 2016 e attualmente lavora come professore associato presso la Scuola di Ottica e Informazioni Elettroniche dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong. Durante questo periodo, ha lavorato come consulente tecnico per il comitato scientifico del "Telescopio ottico a infrarossi di grandi dimensioni (12- metri)", un importante progetto del 13° piano quinquennale della Cina, dove era responsabile della valutazione del sistema ottico progettazione del telescopio nei lavori preliminari del progetto da un lato, e dall'altro è stato il principale responsabile della progettazione concettuale del telescopio nel concorso dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong (HUST). Il progetto del telescopio basato su un grande telescopio ottico a infrarossi è stato riportato da Science, una famosa rivista americana di scienza e tecnologia, e ha attirato grande attenzione anche da parte dei media nazionali, compresi gli intellettuali. Il mio lavoro di ricerca accademica aderendo ai requisiti di stile accademico dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong, scrive seriamente due "articoli", uno su riviste accademiche, ha pubblicato più di 30 articoli accademici e ha richiesto una serie di brevetti di invenzione; l'altro è scritto nella madrepatria, ha intrapreso una serie di progetti verticali a livello nazionale e provinciale, porto militare verticale e civile Ha intrapreso una serie di progetti verticali nazionali e provinciali, progetti militari verticali e civili orizzontali, ecc., che hanno ottenuto importanti risultati impatto sociale.
Attualmente, è principalmente responsabile di tre aspetti del lavoro di ricerca scientifica: in primo luogo, promuovere la creazione e la costruzione del principale dispositivo scientifico "Nantian Spectroscopic Survey Telescope", nonché il lavoro di ricerca tecnologica chiave, il budget totale di costruzione di si prevede che il progetto raggiunga circa 1,2 miliardi; in secondo luogo, assumere la guida nell'intraprendere il lavoro di ricerca del progetto militare 863 sugli argomenti secondari speciali del laser, tra cui la stabilità del sistema a membrana, i nuovi tipi di laser e il lavoro di ricerca del progetto laser. In secondo luogo, è principalmente responsabile della ricerca di una serie di sottoargomenti del progetto 863 sul laser, tra cui la stabilità del sistema a membrana, il nuovo sistema di illuminazione laser, il trasmettitore laser della stella guida al sodio, ecc. In terzo luogo, è principalmente responsabile della ricerca e dello sviluppo del telescopio Tianqin, che è il dispositivo principale del Progetto Tianqin.
