光学工程前沿报告1 潘运
光学工程前沿之来自量子世界的新技术
潘运（MF1415003)
（南京大学光通信中心江苏南京 210008）
摘要：本文是听完全国光电技术与系统学术会议中量子技术的邀请报告后，自己的一些感想和总结。郭光灿院士首先介绍了量子世界的与经典世界的一些不同的特点，用来引起大家对量子学的兴趣，然后着重介绍了量子密码和量子计算这两方面的量子学的应用，这两项应用着重体现了量子学巨大的发展前景，最后鼓励大家投身与科学研究的事业中来，体现了郭院士不仅自己专心搞研究而且期望拉起一个研究队伍的科研理念。本篇报告着重介绍量子光学的一些基础性知识，并且对会议中量子学的应用做一些介绍。
关键词：量子光学，量子信息技术，量子世界
Abstract:This article is after listening to the National Optoelectronic Technology and Systems Conference invited the report quantum technology, some of their own feelings and summary. Academician Guangcan Guo first introduced the quantum world with some of the different characteristics of the classical world, to arouse interest in quantum science, and then focuses on the quantum cryptography and quantum computing applications of quantum science in these two areas, which focuses on two applications quantum Theory reflects strong growth prospects, and finally to encourage everyone to join the cause of scientific research in the past, reflecting the professor Guo concentrate not only their own research and expect to pull out of a research team of research ideas. This chapter report highlights some of the basic quantum optics knowledge, and for meeting the application of quantum science to do some introduction.
Keywords: Quantum Optics，Quantum information technology，Quantum World
1.引言
量子世界具有经典世界所不具有的特点，对于常年生活在宏观世界中的人来说，这种微观的量子世界的特点可能会然人感到怪异。但是正是由于量
子世界所具有的这种宏观经典世界所不具有的特点，所以对于量子学的研究必然能对经典世界的科学发展起到跨时代的推动作用。
2012年诺贝尔物理学奖颁发给了阿罗什（法）和瓦恩兰（美），用以表彰他们在实验方法上的基础性突破，这项突破使得单量子操作和单量子测量成为可能。
其中阿罗什提出了单光子腔囚禁光子【1】方案，如图1-1所示。利用高品质的腔将单个光子囚禁在光腔中，在腔中放入单个原子与光子发生相互作用，通过光腔来调控囚禁光子与环境的作用。
图1-1
而瓦兰恩提出了单离子阱囚禁单点离子方案，如图1-2所示。把囚禁离子的两个近简并基态作为一个两能级量子体系，将整个系统冷却到接近声子的基态，用激光来操控离子内态。
图1-2
由于经典世界是一个确定性的世界，而量子世界则是一个概率性的世界，所以经典世界里的理论大多拿到量子世界是行不通的。这就需要人来建立和
研究量子世界的理论并进行实验验证，而在量子世界里的发现应用到经典世界来时，由于量子世界的特殊性这些应用的理论基础必然是与经典世界不同的，因而这些技术也就更容易比现在的技术更有优势和更好的发展前景。如量子学可能带来的新技术：量子通信，量子计算机，量子模拟，量子度量学等。
2.量子学简介
量子世界的“怪异性”有一些具体的体现：
1. 在经典世界里我们可以在空间定域里清楚而准确的描述一个物体的位置信息，而在量子世界里我们没有办法给出一个粒子的确定时空信息，我们只能对该粒子的位置信息给出一个可能的概率分布。
2. 在经典世界中物体从一个位置运动到另一个位置必然有一条确定的运动轨迹，而且这个轨迹是可以通过一定得方法得到的，而在量子世界里粒子从一个位置到另一个位置的这个过程会有无数条可能的运动轨迹，我们不可能测得这个粒子是怎样运动到另一个位置的，但是我们可以得到这个粒子各种动作的可能的概率。
3. 对于经典世界中分开之后的两个物体，他们之间将会没有关联，可以各自确定他们的状态，而对于纠缠量子，他们之间互相关联，虽然没办法测得他们的状态，但是由于他们之间幽灵般的相互作用，可以得到他们状态间的关系。
总之，量子世界的粒子不再遵从经典力学，而是量子力学。
()()t x H dt
t x d i ,,
ψψ= 量子力学处理的是不可观测量()t x , ψ，2ψ是几率。反应自然界的基本规律是概率性。
量子纠缠
【2】【3】（EPR 效应）如图1-3，量子纠缠态：()
↓↑-↑↓=21AB ψ
图1-3
量子具有不可克隆性，不存在物理过程中可精确地复制任意量子态。这是量子密码安全行的基础，是量子信息提取不可逾越的障碍。如图1-4：
图1-4
量子调控是量子学应用的基础。量子调控要求能制备量子体系的量子态，操控其量子态的演化，测量量子体系的信息。量子体系是从单个粒子到多个粒子最终到宏观的量子物质的一个完整体系，只有能做到量子调控才能调控宏观量子物质。
量子纠缠有着大量妙用。如量子隐形传态，在1993年的一篇开创性论文“经由经典的EPR通道传送位置量子态”中，提出了一种方法可以将某个粒子的未知量子态（未知量子比特）传送给远处的另一个粒子，是该粒子处在这个未知的量子态上，洱源县的粒子不被传送，这就是所谓的“量子隐形传态”。
这种量子传态的基本原理是：通过两个互相纠缠的量子，其中一个量子用来测量原物的部分信息（经典信息），而另一个量子依靠纠缠保留了该原物未被提取的信息（量子信息）。然后接受者在获得这两种信息后，就可以制造出原物量子太的精确复制。这个隐形传态的过程有一下的特点：
1.原物始终留在发送者处，被传送的仅仅是原物的量子态，而且，发送者对这个量
子态始终一无所知；
2.接受者是将别的物质单元(如粒子)制备成为与原物完全相同的量子态，他对这个量子态也始终一无所知；
3.原物的量子态在测量时已被破坏掉——不违背“量子不可克隆定理”；
4.未知量子态(量子比特)的这种传送，需要经典信道传送经典信息(即发送者的测量结果)，传送速度不可能超过光速——不违背相对论的原理。
5. 量子信道的容量具有不可加性。
量子纠缠作为一种量子资源，在量子密码，量子通信网络，量子计算，量子调控，量子模拟，量子纠缠网络等领域发挥着重要作用。
3.量子密码
信息安全是一场永无休止的博弈，在信息时代到来的今天，信息的大容量传输和信息价值量巨大，使得信息安全的问题越来越受到人们的关注。而有效保护通信安全的最通用的手段就是为信息加密。信息的加密技术从传统的虎符，“天书”等加密手段，到今天的DES，AES等编码加密手段。
在传统的密码学中，密钥的传递是一个不容忽视的问题，对于 one time pad 的密码是一次一密，用与明文等长的二进制密钥与明文异或得密文，再用相同密钥异或恢复明文。每个密钥使用一次后即销毁。而对于RSA密码，基于大数因子分解的难题，保证从公开密钥推导出私有密钥需耗费极巨大的资源。这两种方法中其中如非对称密码RSA和对称密码DES等都具有计算安全性，即理论上可破译，但血药耗费极大的时间和资源。而另一类如one time pad则具有无条件安全性，无论窃听者能力多强大，原理上都是不可破解的。
而随着量子学的发展，量子计算机已经不再遥远，一旦量子计算机研制成功，现有的基于大数分解的RSA密钥将无密可保！这就要求我们要使用one time pad，而one time pad的安全密钥由于是一次一密分发十分困难，这就要求我们使用量子密码。
总之：为了应对强大的量子计算机，我们需要无条件安全的一次一密加密方案；为了解决一次一密中密钥分发的困难，我们需要借助量子力学的力量！
利用信息载体（例如光子等粒子）的量子特性，以量子态作为符号描述的密码称为量子密码。研究量子密码的学科被称为量子密码学，是密码学的一个分支。
量子密码学体系包含了量子保密、量子认证、量子安全协议、量子密码分析等研究方向。
量子密码的安全性由量子力学【4】的物理原理保障。
测量塌缩理论：除非该量子态本身即为测量算符的本征态，否则对量子态进行测量会导致“波包塌缩”，即测量将会改变最初的量子态。这一定律即为测量塌缩理论。
不确定原理：不能同时精确测量两个非对易物理量
不可克隆原理：无法对一个未知的量子态进行精确的复制。
单个光子不可再分：不存在半个光子！
量子密码采用量子比特元取代经典比特元。经典比特只有0,1两种状态,例如对应着晶体管的电流导通和截止两种状态。由于态叠加原理，量子比特不仅可以处在0,1两种状态，还可以处在0,1的叠加状态,例如对应着电子自旋状态、光子的偏振状态。
测量塌缩理论即不确定原理保证了每种编码方法对应一组测量。选对了测量，能精确的恢复信息；选择了错误的测量，则信息被完全毁坏。1984年，Bennett 与 Brassard联合提出了世界上第一个量子密码协议：BB84协议。
当有窃听者存在是误码率会达到25%，无窃听者时为0。当误码率超过了阈值，就表示信道中间存在窃听者。此时警报响起，停止密钥分发，已分发密钥丢弃不用。
量子密钥分配【5】的理论安全性已得到了严格的数学证明：理论上能够证明，量子密码不仅能抵抗经典的截取重发攻击，即使在量子攻击下也是安全的！
实现BB84协议的技术困难：
1.单光子源：理想的单光子源制备非常困难，因此常用较易制备的弱相
干光源来代替
2.单光子探测器
3.信道干扰
4.设备的非理想特性
5.身份认证，密钥存储等技术的改良配合
量子密码技术有巨大的应用价值和前景，实际系统的安全性应受到重视，量
子密码的大规模应用仍然任重道远。
4.量子计算
后摩尔时代的来临与量子计算产生具有必然性。20世纪高科技最重要的标志之一是电子计算机，其核心器件是半导体芯片（处理器—CPU），它是由大量晶体管集成起来的，利用每个晶体管的电流导通和截止作为信息处理单元1和0（为比特）。晶体管、芯片（集成电路）、计算机的发明奠定了人类信息社会的基础和核心技术。这些划时代的革命也荣获了1956年、2000年两度诺贝尔奖。芯片几十年来一直沿着著名的摩尔定律发展：即芯片的集成度越来越高，而其中每个晶体管的尺寸越来越小。
目前摩尔定律正逼近其物理极限！当芯片随着摩尔定律的发展，其中每个晶体管越来越小，容纳的电子数目也随之越来越少。由于量子效应的影响，人们将达到按照传统方法操控芯片的物理极限！由于量子效应的出现，经典计算机的摩尔时代必将告终，人类文明社会的持续发展必然要依仗着新一代信息技术的出现！量子计算将成为后摩尔时代具有标志性的新技术，它是量子物理与计算机科学相融合的新兴交叉学科。基于量子力学特性，量子计算不但能突破现有芯片的物理极限，还可以实现经典计算机所无法做到的强大计算功能！
量子计算相比经典计算的本质区别与天然优势。与量子密码通信一样，量子计算的量子比特也不仅只有0和1这两个状态，还可以处在0和1的叠加状态。以比特(0或1)作为信息处理单元, 称为经典计算。以量子比特作为信息处理单元, 称为量子计算。
量子计算机具有强大的并行计算能力。一个经典的处理器可以处理0或1一个数，而一个量子处理器可以同时处理0和1两个数，而对于两个经典处理器可以处理00，01，10，或11中任意一个数，两个量子处理器却可以同时处理这四个数。由于量子力学的叠加原理，量子计算拥有指数增长的天然的并行优势！因此，量子处理器的处理数据能力是经典的2N 倍，且随N 指数增长。
在经典力学系统中，一个比特的状态是唯一的，而量子力学允许量子比特是同一时刻两个状态的叠加，这是量子计算的基本性质。
参考文献：
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2.李传峰，许金时，郭光灿量子纠缠与关联动力学实验研究第十四届全国量子光学学
术报告会报告摘要集2010-08-05
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文摘要集2008-07-01
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2012-08-04
5.桂有珍，莫小范，韩正甫，郭光灿1550nm淡漠光纤中的量子密钥的分配第十一届
全国量子光学学术报告会论文集2004-06-30
扬大工程光学课程设计20140412
工程光学课程设计 班级 学号 姓名 一、目的 了解光学系统外形尺寸计算在光学系统设计中的作用，学习和掌握外形尺寸计算的内容和一般方法。根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程称为光学系统的外形尺寸计算。光学系统的外形尺寸计算要确定的结构内容包括系统的组成、各光组元的焦距、各光组元的相对位置和横向尺寸。 外形尺寸计算基本要求： 第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径和位置； 第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构的布局； 第三，成像质量、视场、孔径的权重。 二、要求 对题中所涉及的光学系统 ⑴按照工作原理正确作出光路图并能正确描述； ⑵完整叙述及列举计算的过程，步骤要详细不能省略中间中程； ⑶完成设计报告 三、内容 （一）只包括物镜和目镜的望远系统 计算一个镜筒长L=f1′+f2′=200+（学号最后两位）mm，放大率Γ= -24+（学号最后一位），视场角2ω=1°40′的刻普勒望远镜的外形尺寸。 1、求物镜和目镜的焦距；
图1只包括物镜和目镜的望远系统结构图 2、求物镜的通光孔径D1。可根据望远系统的有效放大率求出D1。 3、求出瞳直径D1’； 4、视场光阑的直径D3； 5、目镜的视场角2ω′； 6、求出瞳距lz′； 7、求目镜的口径D2； 8、目镜的视度调节（目镜相对视场光阑的移动量x）； 9、选取物镜和目镜的结构。 （二）带有棱镜转像系统的望远镜 双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为： 1、望远镜的放大率Γ＝8倍； 2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）； 3、望远镜的视场角2ω＝10°； 4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕； 5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。 6、lz′=8～10mm 要求计算棱镜转像望远镜的各类尺寸
【精选】未来机械工程的发展趋势(精)文件-精选
未来机械工程的发展趋势 21世纪以前，科学与技术着重于认识自然世界，不断提高人类生存能力；21 世纪科技将更多地着眼于认识人类自身，不断提高人的生命质量。 在21世纪里，就制造业来讲，发明和发展了汽车、机床、机器人、飞机、火箭、芯片、计算机、电视机等成千上万的机电产品，极大地改变了人类的生产方 式和生活方式 展望未来，21世纪将更加伟大、更加辉煌。制造业将出现更多意想不到的奇迹。生产的汽车不仅会跑，可能还会飞；制造的飞机将更快、更安全；高速列车 和磁悬浮列车将飞驰在祖国的原野；智能仪器装备和智能机器人将按照人们的要 求高效率、高质量地制造产品；微型机器人将能进入血管清理“垃圾”、修补心脏；人们可用分子组装技术组装出理想性能的微器件；掌上工具可能是计算机、可视电话、电视、音响和网络的集成，等等。 未来机械工程科学发展的总趋势将是交叉、综合化；柔性、集成化；智能、数 字化；精密、微型化；高效、清洁化。智能机器人及仪器设备、微型机电系统、 高效柔性、智能自动化制造技术将日趋成熟，并被市场所接受；可重构制造系统 的理论与技术和适合我国的制造模式将得到完善和发展；在机构学、摩擦学、仿生机械和仿生制造等领域我国将进入世界先进行列；我国科学家问鼎诺贝尔奖将不是天方夜谭。制造业在制造科学技术的武装下将全面现代化，国家由于制造业 创造的财富而更加昌盛繁荣。人民的生活将更加富裕潇洒。 信息科学、材料科学、生命科学、纳米科学、管理科学和制造科学将是改变 21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界。与以上领域交叉 发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等是21世纪机械工程科学的重要前沿。 半个世纪以来, 我国的机械工程科学得到了很大的发展，我们已经建立了较完 善的学科体系，在学科前沿、技术创新和工程应用诸方面取得了突出成就。
机械工程技术发展前沿报告
学校代码： 学号： 机械工程技术 发展前沿报告 报告作者： 学科：机械工程 报告提交日期: 2015年1月20日
目录 1并联机构机器人 (1) 2 汽车缓速器 (3) 3 机械工程中的工程力学 (5) 4 工程中的动力学及控制问题 (7) 结束语 (9)
1并联机构机器人 并联机构（Parallel Mechanism，简称PM），可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机器人和传统工业用串联机器人在哲学上呈对立统一的关系，和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点： （1）无累积误差，精度较高； （2）驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好； （3）结构紧凑，刚度高，承载能力大； （4）完全对称的并联机构具有较好的各向同性； （5）工作空间较小； 根据这些特点，并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。军事领域中的潜艇、坦克驾驶运动模拟器，下一代战斗机的矢量喷管、潜艇及空间飞行器的对接装置、姿态控制器等；生物医学工程中的细胞操作机器人、可实现细胞的注射和分割；微外科手术机器人；大型射电天文望远镜的姿态调整装置；混联装备等，如SMT公司的Tricept混联机械手模块是基于并联机构单元的模块化设计的成功典范。 1931年，Gwinnett在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置（图1）；1940年，Pollard在其专利中提出了一种空间工业并联机构，用于汽车的喷漆（图2）；之后，Gough在1962年发明了一种基于并联机构的六自由度轮胎检测装置（图3）；三年后，Stewart首次对Gough发明的这种机构进行了机构学意义上的研究，并将其推广应用为飞行模拟器的运动产生装置，这种机构也是目前应用最广的并联机构，被称为Gough-Stewart机构或Stewart机构（图4）。
工程光学课程设计
工程光学课程设计 设计名称：工程光学课程设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： XXX教务处制 20 13 年12 月
工程光学课程设计评分表 最后成绩的以优（90~100）、良（80~89）、中（70~79）、及格（60~69）和不及格（少于60分）五级给出。
第1章引言 1.1 简单介绍 对于实际的光学系统来说，它的成像往往是非完善成像，对于怎样来判断一个光学系统的性能的优劣，是光学设计中遇到的一个重要问题.在当前计算机辅助科研、教学的迅猛发展过程中，计算机辅助光学系统设计已成为光学设计不可缺少的一种重要手段.其中，由美国焦点软件公司所发展出的光学设计ZEMAX，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是可以运算Sequential及Non-Sequential的软件.其主要特色有分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG等，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 但是，这里必须强调一点的是，ZEMAX软件只是一个光学设计辅助软件，也就是说，该软件不能教你怎么去进行光学设计，而只是能对你设计的光学系统进行性能的优化以达最佳成像质量所以，在应用本教程进行光学辅助设计之前，您最好先学习一下光学设计的有关知识：首先是几何光学基础，几何光学是光学设计的基础，要做光学设计必须懂得各种光学仪器成像原理，外形尺寸计算方法，了解各种典型光学系统的设计方法和设计过程.实际光学系统大多由球面和平面构成。记住共轴球面系统光轴截面内光路计算的三角公式，了解公式中各参数的几何意义是必要的，具体公式可参考有关光学书籍，在此就不一一介绍了。对于平面零件有平面反射镜和棱镜，它们的主要作用多为改变光路方向，使倒像成为正像，或把白光分解为各种波长的单色光.在光学系统中造成光能损失的原因有三点：透射面的反射损失、反射面的吸收损失和光学材料内部的吸收损失。其次是像差理论知识，对于一个光学系统，一般存在7种几何像差，他们分别是球差、彗差、像散、场曲、畸变和位置色差以及倍率色差.另外，还必须了解一点材料的选择和公差的分配方面的知识，以及一些光学工艺的知识，包括切割，粗磨，精磨，抛光和磨边，最后还有镀膜和胶合等。
精选-机械工程前沿论文
机械工程前沿研究与优化设计 摘要: 本论文指出了现代机械工程科学前沿的显著特征：一方面，它与信息技术、材料科学、生命科学和管理科学相交叉；另一方面，它在创造性地解决机械工程关键科学问题的过程中得到发展。机械优化设计为机械设计提供了一种重要的科学设计方法,使得在解决复杂设计问题时,能从众多的设计方案中寻到尽可能完美的或最适宜的设计方案，这是现代科学技术发展的必然结果。简述了遗传算法和蚁群算法的基本概要，并列举了其目前的应用现状。关键词: 机械工程学科前沿优化设计遗传算法蚁群算法 机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 机械工程学科包含以下几个方面机械制造及其自动化机械电子工程机械设计及理论 车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 1 机械工程的发展趋势 机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航天、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的交叉科学。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
工程光学课程设计.
实习报告 实习名称：工程光学课程设计院系名称：电气与信息工程专业班级：测控12-1 学生姓名：张佳文 学号：20120461 指导教师：李静
黑龙江工程学院教务处制2014 年 2 月
工程光学课程设计任务书
目录 1摘要 ...................................................................... 错误！未定义书签。2物镜设计方案 . (1) 3物镜设计与相关参数 (2) 3.1物镜的数值孔径 (2) 3.2物镜的分辨率 (3) 3.3物镜的放大倍数 (4) 3.4物镜的鉴别能力 (4) 3.5设计要求参数确定 (4) 4 显微镜物镜光学系统仿真过程 (5) 4.1选择初始结构并设置参数 (5) 4.2自动优化 (5) 4.3物镜的光线像差(R AY A BERRATION)分析 (6) 4.4物镜的波像均方差(OPD)分析 (7) 4.5物镜的光学传递函数(MTF)分析 (8) 4.6物镜的几何点列图(Stop Diagrams)分析 (10) 4.7仿真参数分析 (11) 5心得体会 (11) 6参考文献 (12)
1摘要 ZEMAX是Focus Software 公司推出的一个综合性光学设计软件。这一软件集成了包括光学系统建模、光线追迹计算、像差分析、优化、公差分析等诸多功能，并通过直观的用户界面，为光学系统设计者提供了一个方便快捷的设计工具。十几年来，研发人员对软件不断开发和完善，每年都对软件进行更新，赋予ZEMAX更为强大的功能，因而被广泛用在透镜设计、照明、激光束传播、光纤和其他光学技术领域中。 ZEMAX采用序列和非序列两种模式模拟折射、反射、衍射的光线追迹。序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计，如照相系统、望远系统、显微系统等。这一模式下，ZEMAX 以面作为对象来构建一个光学系统模型，每一表面的位置由它相对于前一表面的坐标来确定。光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，追迹速度很快。许多复杂的棱镜系统、照明系统、微反射镜、导光管、非成像系统或复杂形状的物体则需采用非序列模式来进行系统建模。这种模式下，ZEMAX以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹，可按任意顺序入射到任意一组物体上，也可以重复入射到同一物体上，直到被物体拦截。与序列模式相比，非序列光线追迹能够对光线传播进行更为细节的分析。但此模式下，由于分析的光线多，计算速度较慢。 ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其它软件不同的是ZEMAX 的CAD 转文件程序都是双向的，如IGES 、STEP 、SAT 等格式都可转入及转出。而且ZEMAX可仿真Sequential 和Non-Sequential 的成像系统和非成像系统。 ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户光学设计程界面中。而且工作界面简单，快捷，很方便的就能找到我们想哟实现的功能，ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。 2物镜设计方案 消色差物镜(Achromatic)是较常见的一种物镜，由若干组曲面半径不同的一正一负胶合透镜组成，只能矫正光谱线中红光和蓝光的轴向色差。同时校正了轴上点球差和近轴点慧差，这种物镜不能消除二级光谱，只校正黄、绿波区的球差、色差，未消除剩余色差和其他波区的球差、色差，并且像场弯曲仍很大，也就是说，只能得到视场中间范围清晰的像。使用时宜以黄绿光作照明光源，或在光程中插入黄绿色滤光片。此类物镜结构简单，经济实用，常和福根目镜、校正目镜配合使用，被广泛地应用在中、低倍显微镜上。在黑白照相时，可采用绿色滤色片减少残余的轴向色差，获得对比度好的相片。消色差通常由两个分离的双胶组合透镜组成，这类物镜也称为里斯特物镜，它的倍率一般在6×至30×
机械前沿讲座总结
机械工程前沿讲座课程总结 一、飞秒激光与纳米技术 众所周知，组成物质的分子和原子，每时每刻都在快速地运动，这是微观物质重要的基本属性。飞秒激光产生后，人类能够在原子和电子的层面上观察到它们超快运动的过程并加以利用。在高强度飞秒激光的作用下，气态、液态、固态物质会在瞬息间变成等离子体。高功率飞秒激光与电子束碰撞，能够产生X射线飞秒激光、射线激光以及正负电子对。此外，利用飞秒激光能够有效地加速电子，使加速器的规模得到上千倍的压缩。高功率飞秒激光与物质相互作用，能够产生足够数量的中子，实现激光受控核聚变的快速点火。 通过对飞秒的研究，除了揭示自然科学的奥妙之外，还促进了新型“飞秒激光”技术的应用和发展。飞秒激光是一种周期可以用飞秒计算的超强超短脉冲激光。它的出现为人类提供了前所未有的全新实验手段与物理条件，有着十分广阔的应用前景。根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。 飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域，并开创了一些全新的研究领域，如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。飞秒脉冲激光与纳米显微术的结合，使人们可以研究半导体的纳米结构（量子线、量子点和纳米晶体）中的载流子动力学。在生物学方面，人们正在利用飞秒激光技术所提供的差异吸收光谱、泵浦/探测技术，研究光合作用反应中心的传能、转能与电荷分离过程。超短脉冲激光还被应用于信息的传输、处理与存贮方面。 由于飞秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病变早期诊断、医学成像和生物活体检测、外科医疗及超小型卫星的制造上都有其独特的优点和不可替代的作用。飞秒激光甚至可用于基因疗法，德国科学家用它在老鼠的细胞内进行试验，现已取得显著的成果。美国加州一家公司研制的飞秒激光视力矫正系统，现已完成了2万次手术，为患者带来了福音。有的科学家发现，利用超短脉冲激光能去掉牙的一小块，而不影响周围的物质。一种无痛、且可保护周围健康珐琅质的超短激光牙科术，正在人们的期望中出现。 高功率飞秒激光还可以将大气击穿，从而制造放电通道，实现人工引雷。避免飞机、火箭、发电厂因天然雷击而造成的灾难性破坏。飞秒激光用于切割易碎的聚合物，不致改变其重要的生物化学特性。在汽车制造和重型设备加工中，利用飞秒激光可以更好地加工发动机喷油嘴。 所以我们相信，随着超短脉冲激光技术的进一步发展以及具有高可靠性的商用飞秒激光器的进一步完善，飞秒激光一定会在更多领域获得更为广泛的应用。 所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 纳米科技是学习纳米尺度下的现象以及物质的掌控，尤其是现存科技在纳米时的延伸。纳米科技的世界为原子、分子、高分子、量子点和高分子集合，并且被表面效应所掌控，如范德瓦耳斯力、氢键、电荷、离子键、共价键、疏水性、亲水性和量子穿隧效应等，而惯性和湍流等巨观效应则小得可以被忽略掉。举个例子，当表面积对体积的比例剧烈地增大时，开起了如催化学等以表面为主的科学新的可能性。 纳米技术已成功用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及
光学课程设计大纲
《光学软件课程设计》教学大纲 适用专业：光电、通信工程、电子信息工程专业 （学分：1学分，学时：20学时） 一、课程的性质和任务 光学软件课程设计是在学习工程光学，光学等基础课程的基础上，基于光学软件进行光学系统的设计，让学生了解光学设计中的主要环节，掌握光学系统的设计、开发的基本方法，以便今后从事光学仪器的设计、研发工作。 通过光学软件课程设计,以求达到如下目的： 1）要求综合运用工程光学课程中所学到的理论知识，独立完成一个设计课题。 2）通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 3）培养学生严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程的教学内容 题目1：双高斯物镜的优化设计 设计一组双高斯物镜镜头，镜头的技术指标要求如下： 1、焦距：f’=40mm； 2、相对孔径D/f’不小于1/2 ； 3、视场 5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)； 6、成像质量，MTF 轴上>35% @100 lp/mm，轴外0.707 >25%@100 lp/mm。 7、校正球差、色差、场曲、像散。 在满足前面要求的前提下，尽可能减少镜头的片数，在相同的结构情况下，MTF值越高越好。 题目2：摄影物镜的优化设计 镜头的技术指标要求如下 1、焦距：f’=12mm； 2、相对孔径D/f’不小于1/2.8； 3、图像传感器为1/2.5英寸的CCD，成像面大小为4.29mm×5.76mm； 4、后工作距>6mm
5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)； 6、成像质量，MTF 轴上>40% @100 lp/mm，轴外0.707 >35%@100 lp/mm。 7、最大畸变<1% 在满足前面要求的前提下，尽可能减少镜头的片数，在相同的结构情况下，MTF值越高越好。 三、课程的教学基本要求 1)要独立完成设计任务，通过课程设计，锻炼自己综合运用所学知识的能力，并 初步掌握镜头优化设计的方法和步骤。 2)学会查阅资料和手册,根据我们的设计目标，选择合适的初始结构。 3)ZEMAX是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、 分析、公差以及报表集中在一起，学生可以运用是ZEMAX进行镜头的优化设计，并对设计的镜头系统进行像质评价。 4)学会进行镜头优化设计及像差分析，并得出像质评价报告。 5)能够写出完整的课程设计总结报告。 四、课程的学时分配 教学内容进度 布置任务，仿真软件介绍第一周 学习ZEMAX像差控制和优化方法第一周 查询资料，确定初始结构，并进行优化设计第二周 验收设计结果第三周 验收课程设计报告第四周 五、实践性教学环节（含实验、设计、实习等）的内容安排及要求 （1）设计报告需包含：设计要求、初始结构选择与分析、像差校正、评价函数的设置、优化方法的选择、像差结果分析与评价报告、总结与体会、参考文献和辅助软件。 ①说明设计题目及要求。 ②对题目进行剖析并选择合适的初始结构。 ③对初始结构的像差结果进行分析，与我们设计目标进行比较。 ④根据选择的初始结构，进行像差控制和优化设计 ⑤对设计优化结果给出像质评价报告并与我们的设计目标进行比较。 ⑥写出自己在仿真的过程中遇到的问题、如何排除故障以及仿真结果。
机械工程前沿讲座
机械工程前沿 近年来，机械工程学科在各大领域内取得了一系列突破性进展和原创性成果，为繁荣的经济建设提供了大量的理论方法和实践经验，对世界产生了重要的影响。 ， 对 ?前机械工程前沿技术以及机械工程领域的发展现状，综述了其重要进展和成果，并对 国机械工程的发展趋势进行了展望。 机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 机械工程学科包含以下几个方面：机械制造及其自动化机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航 、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的交叉科学。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
机械工程学科前沿论文(轧机方向)
机械工程学科前沿 内容名称：轧机方向 院系：机械学院 班级：研1402班 姓名：李启宇 学号： S2******* 授课教师：王建梅 时间： 2015.7.6 太原科技大学
一、我国无缝钢管技术装备现状 热轧无缝钢管设备从1953年在鞍钢建成投产φ140mm自动轧管机组以来，我国陆续开发、研制、设计、制造和建成投产了一大批小型（φ50mm~100mm）穿孔机和自动、三辊、连轧、圆盘（狄塞尔）等轧管机组，随后又引进并建成投产了一批顶管、周期（大中型）、大型自动、扩管、三辊等类型的轧管机组（含二手设备），之后又引进了一批先进的三辊、精密和连轧管机组等（含软件技术和部分设备）。1999年前拥有的生产供冷拔、冷轧用的热轧无缝毛管、荒管的设备，计有5大类111 台（套），主要是穿孔机、≤φ90mm自动轧管机组和少量三辊、盘轧管和挤压管机组。现有的（含在建的）热轧成品无缝钢管机组。 由双老师的讲课内容我得知，国现有（包括在建）的热轧成品的轧管机组计有10大类39套，即连轧管、自动轧管、周期轧管、热扩管、精密轧管、圆盘轧管、三辊轧管、顶管、挤压管和行星轧管机组。可以说我国目前在世界上拥有的热轧管机组的种类和规格最齐全。 20世纪30年代后期，在上海建有螺丝式拉拔管机，40年代开始建有链式拉拔管机（LG-0.5-120)，50年代开始建有二辊三辊冷轧管机（LG-30~200；LD-8~180），60年代开始建有旋压管机（可生产的钢管规格最薄壁厚为0.07mm，最大直径为700 mm），80年代开始建有液压冷拔管机（最大为4000KN），80
年代开始引进先进、快速、高效、大直径冷轧管机，如KPW25VMR、SK75V-MRCK、XIIT-450等。据不完全统计，我国现有的各种冷轧管机987台，其中国产二辊327台、多辊617台，引进43台冷拔管机估计有千条链以上，也可算是种类、规格齐全。 其装备特点为：1一种规格的轴承管用一种规格的管坯，一套加热制度，一套穿孔工具和轧制工艺、一套冷轧管工具、工艺和一套球化热处理制度以及一套检查检测仪器、制度和规范。2用冷轧孔型保证成品管的尺寸精度，用轧制（热和冷）和热处理工艺、制度及检查检测保证成品管性能和质量。 我国无缝钢管设备设计、制造，按照过去的体制规定：主机设备（包括电气配套设备）由国家钢铁设计研究院（如北京、重庆、包头钢铁设计研究总院）提出设计任务书，交由国家专业设备制造厂（如太原重型机械厂、太原矿山机器厂等）进行设备设计和制造；辅助机械设备（包括电气配套设备）由冶金设计院设计，交机械制造厂制造。分工明确，力量（研究、开发）集中。 现在已发展到所有有关设计单位和设备制造单位互相渗透、互相替代或相互联合，同时钢管生产厂也向设备设计和设备制造发展，成立了一些设计院所、设备制造公司或联合公司。现在无缝钢管设备设计、制造单位之多，难以统计。国家大的钢铁设计研究和设备制造单位在与小的分散的设计制造单位的竞争中，没有形成专业相对集中的设计、制造集团，力量分散，
机械工程前沿专题讲座心得体会
机械工程前沿专题讲座心得体会 听了机械工程前沿专题讲座后感触还是蛮大的，机械工程这个领域的技术发展的真是快。从小到一粒纽扣上的字到航空领域中设备无不与机械工程有关。同时使我的视野一下子开阔了很多。了解了数控机床的应用，知道了激光的形成及用途。机器人--特别是对自重构的机器人印象最深，机器人能变形，以前一直以为只是在动画片里才有的。也深刻地体会到了加工技术对工业发展的重要性，没有这些先进的加工技术就不可能生产出高质量,高精度,高难度的产品。也就不可能制造出先进的设备。 其实在我平时的工作中也经常会直接或间接的接触到这些机械工程技术。只不过不太注意或是因为这方面知识的缺乏而根本不知道。就如在工作中用到的一些金属工具，通常上面都标有字，图标等。之前我一直认为是用特殊的工艺打印在上面的，从没想到是用激光刻出来的。还有我们单位有一个靠四个装在一起的吸盆来搬运纸箱的机器。以前没有多想过，只知道是一个机器而已。现在想想应该是一个简单的机器人手，而且是运用了四连杆机构的原理，它能够视物体的远近高低在操作员的控制下调节位置。这或许跟我从事电器维修的工作有关吧，平时没有太关注机械方面。但我想既然我选择了机电一体化这一专业，而且当今的电气或仪表跟机械已经是息息相关的了，两者几乎是不可能分开的。我坚信，有了机械方面的知识对我的电气维修是非常有帮助的。使我考虑问题时更全面，更深入。因此在今后的工作中我会不断的学习以弥补在这方面知识的缺乏，落后，在平时的工作中多观察，多思考来适应不断发展的科学技术。 总之，这次的讲座对我来说是有收获的。不仅使我知道了当今机械工程发展状况和前景，更重要的是对我个人的鞭策，意识到我现在所学到的知识只是冰山一角。只有不断的学习，充实自己才不至于被当今这个高速发展的社会抛弃。
光学设计
大连民族学院 工程光学课程设计（论文）平行光管物镜设计 学院（系）：物理与材料工程学院 专业：光电子技术科学 学生姓名：任增鑫 学号：2010053216 指导教师：芦永军 完成日期：2013-11-18 大连民族学院
摘要 平行光管是通过它取得来自无限远的光束，此光束谓之平行光。是装校调整光学仪器的重要工具，也是光学量度仪器中的重要组成部分，配用不同的分划板，连同测微目镜头，或显微镜系统，则可以测定透镜组的焦距，鉴别率，及其他成像质量。将附配的调整式平面反光镜固定于被检运动直的工件上，用附配于光管的高斯自准目镜头，通过光管上的高斯目镜观察，可以进行运动工件的直线性检验。在实际成像过程中，物体成的像应该与设计的光学系统一致，达到设计要求的放大倍数。所以，可以通过近轴光学公式计算出理想成像的位置和大小，近似地代表实际光学系统中所要求成的像的位置和大小。近轴光学公式对于工程光学设计有着重要的意义和作用，根据近轴光学公式的性质，它只能适用于近轴区域，但是实际使用的光学仪器，无论是成像物体的大小，或者由一物点发出的成像光束都要超出近轴区域。平行光管物镜物镜采用双胶合结构。双胶合结构能够很好的校正几种初级像差，而且结构简单，所以大多用此结构进行设计。 关键词：平行光管物镜；微小角度；近轴光学公式；双胶合结构
目录 摘要...........................................................................................I 设计要求： (2) 第一章绪论 (2) 第二章Zmeax光学设计软件简介 (3) 第三章平行光管物镜参数的手工计算 (5) 第四章课程设计结果Zmeax验证 (7) 致谢 (9)
单透镜——应用光学课程设计报告
广东海洋大学 《工程光学》课程设计 题目：单透镜设计 姓名：李力飞 学号：201211911114 学院：理学院 班级：电科1121 指导老师：陈劲民
广东海洋大学 一.设计目的 查阅光学设计软件ZEMAX资料，初步了解ZEMAX在光学系统设计中实现建模、分析的功能；对上学期《应用光学》课程作一扼要系统的复习。根据设计要求，运用ZEMAX进行辅助设计按要求给出设计结果及撰写设计报告和个人心得总结。 二.设计要求 入瞳直径:30mm 曲率半径:75,-85mm 厚度5mm 材质为BK7玻璃 光源为可见光(F,d,C) 视场角为0°、7°、10° 三.设计思路 直接将要求作为初始结构参数，输入 ZEMAX，并得出初始结果 选取透镜两面半径，焦距作为变量进 行优化 对第一次优化结果进行像质评价，针对 不同像差用对应的评价函数优化，直到 像差符合要求 1
李力飞 四.设计过程 1）入瞳设置 入瞳直径为30mm 2）视场设置 视场角为0度，7度，10度 2
广东海洋大学 3）波长设置 波长为F光（0.486），D光（0.587），C光（0.656）单位：um 4）透镜参数设置 OBJ 和IMA分别为物面，像面。物面厚度（Thickness）为无穷远，即物距为无穷远。 1.在光阑面（STO）后插入一个新的面2，作为透镜的第二个面。 2.透镜第一面，第二面半径分别为75mm和-85mm。 3.由公式f’=nR1R2/(n-1)[n(R2-R1)+(n-1)d],得出透镜焦距f’=78mm，并将f’作为第二面厚度；透镜厚度d=5mm作为第一面厚度。（BK7玻璃折射率：1.5168） 3
机械工程学科前沿技术综述说课讲解
机械工程学术前沿技术综述 摘要：最近几年，我国机械工程学科在各大领域内取得了一系列突破性进展和原创性成果，为繁荣的经济建设提供了大量的理论方法和实践经验，对世界产生了重要的影响。本文针对当前机械工程领域的发展现状，综述了其重要进展和成果，并对我国机械工程的发展趋势进行了展望。 关键词：机械工程，学术，前沿，综述 1 引论 总的来说，机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科，它以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 我国机械工程学科包含以下几个方面机械制造及其自动化机械电子工程机械设计及理论车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，无不需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械；研制和提供用以生产各种产品的机械；研制和提供从事各种服务的机械；研制和提供家庭和个人生活中应用的机械；研制和提供各种机械武器。 传统机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势：一方面，高技术领域如光电子、微纳系统、航空航天、生物医学、重大工程等的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域；另一方面，随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外，还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的
工程光学课程设计双胶合透镜的镜片
工程光学课程设计双胶合透镜的镜片
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工程光学课程设计 姓名： 班级： 学号：
设计题目一 设计一个望远镜系统，如图所示。D/f ’=1/4,f ’=100,光阑在物镜上，视场为2° 20 一 计算过程 1 求棱镜的尺寸跟象差： 通光口径D=100/4=25mm 像方孔径角u ’=y/f ’=0.5×25/100=0.125 视场角u ’p =tan2°=0.035 取直角屋脊棱镜的玻璃材质为k9玻璃，其等价玻璃板光路长 L=p ·Dm=1.732Dm D m1=D0+d(2u ’p –D0/f) ≈21.4 D m2=p p pfu pD nf fd u d D f D n '0'002)2(-++-≈17.75 Dm 取二者中较大的，即Dm=21.4mm 。 光路长度L=p*Dm ≈37.06mm 求棱镜的初级像差系数 S Ⅰ=L ·(1－n 2) ·u ’4/n 3 =－0.00337, S Ⅱ=L ·(1－n 2) ·u ’3·u ’p /n 3 =－0.000943, S Ⅲ=L ·(1－n 2) ·u ’2·u ’2p /n 3=－0.000264 其中n=1.5163，L=37.06，u ’=0.125，u ’p =0.035 棱镜的初级色差为C Ⅰ=d ·(1－n)·u 21/vn 2≈－0.00203 C Ⅱ=d ·(1－n)·u ’p ·u ’/vn 2≈－0.000567。 其中 d=L=37.06, u 1= u ’=0.125 2根据对物镜像差的要求，可以求得P ∞,W ∞, C Ⅰ。 直角屋脊棱镜的像差由物镜补偿 S Ⅰ=y ·P ∞=0.00337 P ∞= S Ⅰ/y ≈0.00027 S Ⅱ=y p ·P ∞+j ·W ∞ j=y ’·n ’·u ’p －n ’·u ’·y ’p =0.4365 所以W ∞= S Ⅱ/j=0.002158 3可求得P,W, C Ⅰ的归化值 y ψ=12.5*0.01=0.125则P ∞= P ∞/（y ψ）3=0.13824 W ∞= W ∞/（y ψ）2=0.13811， C Ⅰ= C Ⅰ/y 2ψ=0.001299。 4求得P 0值，选择冕牌在前 P 0= P ∞－0.85（W ∞－0.1）2≈0.137。 由P 0=0.137，C Ⅰ=0.0013查P 0表，找出合适的双胶合透镜的玻璃组合。选择的玻璃种类是BaK7和ZF3
工程光学课程设计任务书
《工程光学》课程设计题目 课题1：几何光学综合性实验 一、实验目的 1．综合了解工程光学（几何光学部分）的主要内容和典型光路。 2．用给定光学元件设计并搭建典型光学系统。 3．以像差理论为依据，实现简单系统的光学装调。 4．设计并使用常用的光学方法进行光学系统参数的测量。 二、实验用仪器和设备 根据实验任务和自行设计的实验步骤，从实验室仪器清单中选择。 三、实验内容 1．光学系统的搭建 I．远摄型光组 1）光组特点：焦距长于镜筒筒长。 2）组成和光路 3）参数 4）实验要求： 根据焦距要求，自选正负透镜，计算间隔，在光学实验台上搭建光路并验 证。 II．反远距型光组 1）光组特点：焦距很短，工作距较长。 2）组成和光路
3）参数 4）实验要求： 根据焦距和工作距要求，自选正负透镜，计算间隔，在光学实验台上搭建 光路并验证。 III．照相系统 1）组成和光路 2）参数 3）实验要求： 在光学实验台上搭建光路，对确定目标成像，验证光阑位置、大小变化对 成像的影响。 IV．望远系统 1）组成和光路
2）参数 V．显微系统 1）组成和光路：分别将光阑置于物镜框上或物镜的一次实像面上构成物方远心光路。 2）参数 VI．照明系统 1）临界照明
参数： 2）坷拉照明 参数： 2．光学参数的测量 利用光学方法，测定典型光学系统的参数。 1）放大镜（焦距，放大率与观察条件的关系） 2）显微物镜（焦距、NA、垂轴放大率） 3）望远镜（焦距、视场角、分辨率） 4）照相物镜（焦距、视场角、相对孔径） 3．像差的性质和调整 配置可调整多片光学镜组，通过调整隔圈、对中等关系修正像差。 4．平面和平面系统的性质 配置半导体激光器可直接观察平面系统的成像性质，或将平面元件置于成像光路中，观察其性质。平面元件可包括： 一次反射直角棱镜、二次反射棱镜、道威棱镜、直角屋脊棱镜、立方角锥棱镜、分光棱镜、分色棱镜、折射棱镜、光楔
机械工程前沿--机械微型化和大型化
机械工程前沿--机械微型化和大型化 一、引沿 随着社会和科学技术的发展，微型化和大型化是机械领域的发展趋势之一。 微型化是21世纪科技发展的总趋势之一。这种趋势在上一世纪的最后几十年电子技术的发展中已得到充分体现;微电子领域的迅猛发展在信息与通讯科技发展中的影响已超出多数人的想象。在以电话和电报为主要通讯手段的上世纪80年代,人们很难想象到同时具有照相、录像、录音、放音功能的手机会普及到当前的广泛程度。在生产系统中，传统的生产系统中,即使最终产品的尺寸很小,制造设备与其所加工、装配的零件尺寸相比还是很大。比如手表、照相机零件一般长几毫米、重几毫克,使用的设备达几米,生产线达几十米。而设备及车间的动力和材料消耗近似地与其体积成正比,因此配置与其所加工零件尺寸不相称的大机床和厂房,浪费了能源、空间和资源。再者,由于航空航天、电子、医疗等行业和部门,有许多微小零件采用传统机床无法加工或加工困难,尤其在空间狭小、微重力、真空等特殊环境下,必须由小型或微型设备来实现。 大型化也是机械领域一重要的发展趋势。大型化就意味着技术的提高和适应条件的提升，为保证施工的方便与快捷。随着经济的快速发展，全球化的到来，贸易量的激增，要求机械设备具有很大的工作能力和工作效率。大型化的机械设备具有很大的工作量，很好工作效率，能够节约很多的时间和人力资源。 二、机械微型化 2.1 微型机械概述 微型机械乏指尺寸范围为毫米、微米或纳米级，集微机构、微传感器、微驱动器、微执行器和微控制器为一体的的微型机电系统(MEMS)。中国在近十年期间，通过微齿轮、微泵、微电机、微马达、微型飞机和微型陀螺等研究，在MEMS领域取得了突出进展。提出和发展了由于尺度效应而产生的微机械学。MEMS技术已开始在我国的社会生产中发挥作用，如微操作机器人已开始用于生物工程中的细胞分裂、显微手术和生物芯片的制造工艺；微传感器已民开始用于飞行器的加速度、压力等参数的实时测量；纳米薄膜润滑技术已应用于火箭和计算机硬盘的制造工艺。 随着纳米技术的悄然崛起，纳米产品迅速出现在人类的各个领域。所谓纳米技术是指在0.1～100纳米尺度范围内，研究电子、原子和分子内在规律和特征，并用于制造各种物质的一门崭新的综合性科学技术。其中1纳米等于10亿分之一米。当物质被“粉碎”到纳米级细小并制成“纳米材料”，不仅光、电、热、磁性发生变化，而且具有辐射、吸收、催化、吸附等许多新特性，可彻底改变目前的产业结构。 据预测，进入纳米时代后，世界上将会出现1微米以下的机器设备。有关资料介绍，日本已用极微小的部件制成了直径只有1～2毫米的静电发电机，其体积只有常规机器的万分之一。还有能够转动的机床以及直径仅 5.5毫米的“尺蠖”。在我国也已有微直升飞机、微马达、微泵、微喷器、微传感器等一系列纳米微机电系统元器件问世。由于纳米技术导致产品微型化，使所需资源减少，不
机械学科前沿技术
《机械学科前沿技术》 ——综述报告 《机械学科前沿技术》综述报告 摘要：机械学科前沿技术学科综合性强，技术要求高；能够促进国民经济的发展，提升中国制造业的技术水平，促进中国从制造大
国到制造强国的转型，提升在国际上的竞争力；在计算机辅助的基础上，制造技术便捷民众的生产与生活，提高国家的国防能力，同时可以帮助人类向更远的外太空和更深的海洋系统进行探索；符合现代科技的发展潮流。在工业4.0的背景下，人类的活动对机械前沿技术提出了更高的要求：需要更高的智能化、集成化、微型化，能够在更加极端的环境背景正常运行。今日之世界以非昨日之世界，在人类已经有能力毁灭地球的前提下，利用前沿技术提升制造业已经成为时代发展主流。中国虽已经是今非昔比，但高新技术空白区依然较大，我们肩负着复兴中华民族的伟大中国梦，任重而道远！ 那么什么是先进制造技术？先进制造技术是在传统制造技术上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。它包括现代设计方法、先进制造工艺、制造自动化技术、现代生产管理技术和先进制造生产模式及系统。人类进入21世纪以来，以信息技术为代表的高新技术不断发展，市场需求逐渐个性化和多样化，制造业面临着新的机遇和挑战，其发展的重要特征是全球化、网络化、虚拟化。为了适应经济全球化，适应高新技术发展的需求，适应愈加激烈的市场竞争环境，未来先进制造技术发展的总趋势是精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏捷化、绿色化、集成化以及创新管理的方向发展。