浙江大学吴仍茂获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种对具有非旋转对称光强分布的光源进行光束调控的自由曲面整形装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115308915B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210926844.3,技术领域涉及:G02B27/09;该发明授权一种对具有非旋转对称光强分布的光源进行光束调控的自由曲面整形装置是由吴仍茂;沈凡琪;杨琳;胡广银;刘映利;李海峰;刘旭设计研发完成,并于2022-08-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种对具有非旋转对称光强分布的光源进行光束调控的自由曲面整形装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种对具有非旋转对称光强分布的光源进行光束调控的自由曲面整形装置。属于非成像光学技术领域。本发明根据照明要求设置系统光路结构,通过数值剪裁自由曲面面形,对具有非旋转对称光强分布的光源进行灵活调控。本发明主要根据斯涅尔定律和能量守恒定律在计算机辅助下,设计出满足目标照明分布的自由曲面透镜。本发明可以在垂轴和倾斜的目标面上对光源的非旋转对称的出光分布进行调控,也可以对非旋转对称光源的出射光强度和波前同时调控。本发明可以只用一个自由曲面透镜将光源出光分布整形为目标辐射度分布。本发明结构简单;整形效果好、能量利用率高;实用性强,应用范围广。本发明设计能保证曲面的连续性,便于加工。
本发明授权一种对具有非旋转对称光强分布的光源进行光束调控的自由曲面整形装置在权利要求书中公布了:1.一种对具有非旋转对称光强分布的光源进行光束调控的自由曲面整形装置,其特征在于包含一个具有非旋转对称光强分布的光源U和一个自由曲面透镜V;光源的光轴和自由曲面透镜的光轴重合,自由曲面透镜包含入射面S1和出射面S2,入射面和出射面不具有旋转对称性;由光源出射的非旋转对称光强分布和相位分布经自由曲面透镜调控后,在预定的目标面上产生预定的辐射照度分布和相位分布;所述的自由曲面透镜采用如下步骤设计得到: 一、设置自由曲面透镜光路结构,具有非旋转对称光强分布的光源发出的光经过自由曲面透镜进行光束整形后在目标照明面上呈现出特定的辐射照度分布和相位分布;其中光路结构中的目标面为三维空间中任意目标平面,目标面上的辐射照度分布和相位分布根据用户需求预先设定; 二、确定发光强度不具有旋转对称性的光源的发光分布,确定其快慢轴的远场发散角θ||和θ⊥; 三、确定虚拟光源,所述虚拟光源具有旋转对称的发光分布,且θinitial⊥=θinitial||=θ⊥; 四、根据步骤三中所述的旋转对称的虚拟光源设计自由曲面透镜初始结构,所述初始结构为非球面; 五、根据最佳运输理论以及折射定律建立步骤三中光源与目标照度之间的能量守恒及变换关系; 六、根据入射光束的波前和目标出射光束的波前建立光程约束条件; 七、根据入射光束非旋转对称的光分布边界和目标光斑边界建立实现入射边界到出射边界变换的边界条件; 八、以步骤三中的虚拟光源为基础,通过数值优化步骤四中的非球面初始结构,并借助迭代运算得到满足照度分布的自由曲面透镜; 九、减小步骤三中虚拟光源的远场发散角,即θinitial⊥保持不变,逐渐减小θinitial||,并进行步骤八,得到基于更新后的虚拟光源光束调控的自由曲面面型; 十、继续减小θinitial||并进行步骤九,直到θinitial||=θ||使虚拟光源的光分布与实际光源的光分布吻合,由此得到实现具有非旋转对称光强分布的光源光束调控所需的自由曲面透镜面型数据。
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