Σύμφωνα με το περιοδικό Optica, το HUST έχει κάνει μια σημαντική ανακάλυψη στον τομέα της διαμόρφωσης δέσμης ελεύθερης μορφής.
Η Optica δημοσίευσε διαδικτυακά την ερευνητική εργασία "Sculpting Optical Fields into Caustic Patterns based on Freeform Optics" από την ομάδα του αναπληρωτή καθηγητή Ma Donglin στη Σχολή Οπτοηλεκτρονικών Πληροφοριών του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong (HUST). " ερευνητική εργασία.
Ο χειρισμός της μεταφοράς ενέργειας των οπτικών πεδίων είναι ένα σημαντικό θέμα στην έρευνα της οπτικής και έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στη μικρομηχανική με λέιζερ, τα οπτικά τσιμπιδάκια, την οπτική μικροαπεικόνιση, τη μηχανική φωτισμού και άλλα πεδία. Το φαινόμενο σκέδασης είναι μια φυσική διαδικασία ρύθμισης της μεταφοράς ενέργειας του φωτός που υπάρχει στη φύση και την καθημερινή ζωή, όπως η ακτινοβολία του ρέοντος νερού στο ηλιακό φως που σχηματίζει ένα μοτίβο κυματισμού στον πυθμένα του νερού (Εικ. 1α) και ο σχηματισμός ενός αιχμηρού φωτεινό σημείο μέσα σε ένα ποτήρι νερό κάτω από το φως (Εικ. 1β) και ούτω καθεξής. Αυτά τα φαινόμενα δείχνουν ότι οι κοινές οπτικές επιφάνειες και τα μέσα στη ζωή έχουν μια επίδραση εστίασης στο φως, σχηματίζοντας αιχμηρά και σταθερά μοτίβα κηλίδων.
Εικ. (α) Σχεδιασμός οπτικών ελεύθερων μορφών με βάση τη διπλή χαρτογράφηση. (β) Σχεδιασμός καυστικών μοτίβων που επιτρέπουν νέες λειτουργίες οπτικών στοιχείων ελεύθερης μορφής (FOEs).
Εικόνα 1. Διαμόρφωση της μετάδοσης οπτικής ενέργειας με βάση το φαινόμενο απομάκρυνσης
Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει μια ραγδαία έρευνα στον τομέα του οπτικού σχεδιασμού σε ελεύθερα οπτικά στοιχεία, τα οποία έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής ακρίβειας διαμόρφωσης και της υψηλής ενεργειακής απόδοσης και είναι κατάλληλα για το πρόβλημα της διαμόρφωσης δέσμης σε μακροσκοπικά μεγέθη. Ωστόσο, οι υπάρχοντες μηχανισμοί σχεδιασμού βασίζονται κυρίως σε μερικές διαφορικές εξισώσεις για την επίλυση των συντεταγμένων της φωτεινής θέσης στόχου ή του νέφους επιφανειακών σημείων ελεύθερης μορφής, που δεν είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν την εμφάνιση αστιγματισμού και το πρόβλημα διαμόρφωσης της φωτεινής ροής μεταφορά σε τρισδιάστατο χώρο δεν έχει μελετηθεί καλά.
Η ομάδα Ma Donglin πρότεινε ένα σχέδιο σχεδίασης οπτικών ελεύθερων μορφών (ελεύθερης μορφής οπτική), σπάζοντας τους παραδοσιακούς περιορισμούς σχεδιασμού ρύθμισης φωτός ελεύθερης μορφής, δεν απαιτεί πλέον ένα μόνο επίπεδο που χρησιμοποιεί μια πλήρη δέσμη φωτός για την επίτευξη της προδιαγραφόμενης κατανομής φωτός και διασχίζει τη διασταύρωση προσπίπτοντος φωτός και στόχου μεταξύ της σχέσης χαρτογράφησης διπλής λήψης, μέσω της προσπίπτουσας φωτεινής ενέργειας για την ακριβή εστίαση και ρύθμιση, και για την επίτευξη οποιασδήποτε μορφής αιχμηρού αστιγματικού φωτεινού σημείου (Εικ. 1γ). Η μέθοδος μπορεί επίσης να διαδώσει την ένταση του κορυφαίου πεδίου φωτός κατά μήκος μιας προδιαγεγραμμένης χωρικής τροχιάς εστιάζοντας το φως σε μια απλή τρισδιάστατη καμπύλη, η οποία αναμένεται να εφαρμόσει στοιχεία επιφάνειας ελεύθερης μορφής σε ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών διαμόρφωσης φωτός.
Για να επικυρώσει την απόδοση τέτοιων επιφανειακών στοιχείων ελεύθερης μορφής, η ομάδα πραγματοποίησε μια σύγκριση με μια μέθοδο σχεδιασμού που βασίζεται στη χαρτογράφηση bijection. Με την προβολή σε έναν χωρικό διαμορφωτή φωτός, δημιουργήθηκαν τέσσερα διαφορετικά μεγέθη κατανομών κηλίδων, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η σχεδίαση με βάση τη σκέδαση ήταν σε θέση να σχηματίσει πιο ευκρινή μοτίβα σε σύγκριση με τη συμβατική σχεδίαση.
Εικόνα 2. Σύγκριση αποτελεσμάτων σχεδιασμού με παραδοσιακές μεθόδους
Η ερευνητική ομάδα επαλήθευσε επίσης άλλες δυνατότητες του σχεδιασμού με βάση την αποεστίαση, όπως τη διαμόρφωση της φωτεινότητας της φωτεινής πηγής Lambertian σημείου και τη διαμόρφωση δέσμης σε τρισδιάστατο χώρο, και μερικά από τα αποτελέσματα του σχεδιασμού φαίνονται στα Σχήματα 3 και 4.
Εικόνα 3. Στοιχείο φωτισμού επιφάνειας ελεύθερης μορφής που πραγματοποιεί ένα διάχυτο μοτίβο εστίασης
Εικόνα 4. Επέκταση του βάθους πεδίου κατανομής φωτός
Ο Shili Wei, διδακτορικός φοιτητής της Σχολής Οπτοηλεκτρονικών Πληροφοριών του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας του Huazhong, είναι ο πρώτος συγγραφέας του εγγράφου, ο αναπληρωτής καθηγητής Donglin Ma είναι ο αντίστοιχος συγγραφέας και ο διδακτορικός φοιτητής Yitong Li είναι συν-συγγραφέας. Το έργο χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας και το Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών Shenzhen.
Σύμφωνα με τη γραμματεία του Yangtze River Delta G60 Laser Alliance, ο Donglin Ma έλαβε χρηματοδότηση από το China Scholarship Council (CSC) το 2010 για να συνεχίσει μεταπτυχιακό στην Οπτική Μηχανική και Διδάκτωρ Επιστημών στο Κολλέγιο Οπτικών Επιστημών του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, ένα από τα τρία μεγάλα οπτικά κέντρα στις Ηνωμένες Πολιτείες. Κατά τη διάρκεια του διδακτορικού του. την περίοδο, αφιερώθηκε στην έρευνα της μηχανικής φωτισμού, του οπτικού σχεδιασμού ελεύθερης μορφής, της ανάπτυξης σχετικών οπτικών συστημάτων και των οπτικών δοκιμών, και πέτυχε καρποφόρα αποτελέσματα, ολοκλήρωσε μια σειρά από ερευνητικά έργα, δημοσίευσε ή παρουσίασε αρκετές ακαδημαϊκές εργασίες και εργασίες συνεδρίων και Η σχετική εργασία του έχει δημοσιοποιηθεί από το Laser Focus World και άλλα μέσα ενημέρωσης και έχει αναπτύξει την συμβολομετρία CGH, το ενδοσκοπικό σύστημα πανοράματος, το μικροσκόπιο και το σύστημα οπτικών δοκιμών. ενδοσκοπικό σύστημα, μικροσκόπιο, τρισδιάστατο όργανο μέτρησης και πολλά άλλα οπτικά συστήματα. Μετά την απόκτηση του διδακτορικού του. πτυχίο, επέστρεψε στην Κίνα με πλήρες ωράριο το 2016 και επί του παρόντος εργάζεται ως αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Οπτικής και Ηλεκτρονικών Πληροφοριών του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, υπηρέτησε ως τεχνικός σύμβουλος στην Επιστημονική Επιτροπή του "Μεγάλου ({6}}μετρικού) Οπτικού Υπέρυθρου Τηλεσκοπίου", ενός μεγάλου έργου στο 13ο Πενταετές Σχέδιο της Κίνας, όπου ήταν υπεύθυνος για την αξιολόγηση του οπτικού σχεδιασμός του τηλεσκοπίου στις προκαταρκτικές εργασίες του έργου αφενός, και ήταν ο κύριος υπεύθυνος του εννοιολογικού σχεδιασμού του τηλεσκοπίου στον διαγωνισμό του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong (HUST) από την άλλη. Ο σχεδιασμός του τηλεσκοπίου που βασίζεται σε μεγάλο οπτικό υπέρυθρο τηλεσκόπιο έχει αναφερθεί από το Science, ένα διάσημο αμερικανικό περιοδικό επιστήμης και τεχνολογίας, και έχει επίσης προσελκύσει μεγάλη προσοχή από τα εγχώρια μέσα ενημέρωσης, συμπεριλαμβανομένων των διανοουμένων. Το ακαδημαϊκό μου ερευνητικό έργο που τηρεί τις απαιτήσεις ακαδημαϊκού στυλ του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong, γράφω σοβαρά δύο "έγγραφα", το ένα στα ακαδημαϊκά περιοδικά, έχει δημοσιεύσει περισσότερες από 30 ακαδημαϊκές εργασίες, που έχουν υποβάλει αίτηση για μια σειρά ευρεσιτεχνιών εφευρέσεων. το άλλο είναι γραμμένο στη μητέρα πατρίδα, ανέλαβε μια σειρά από κάθετα έργα σε εθνικό και επαρχιακό επίπεδο, στρατιωτικό κάθετο και πολιτικό λιμάνι Έχει αναλάβει μια σειρά από εθνικά και επαρχιακά κάθετα έργα, στρατιωτικά κάθετα και πολιτικά οριζόντια έργα κ.λπ., τα οποία έχουν επιτύχει σημαντικά κοινωνικό αντίκτυπο.
Επί του παρόντος, είναι κυρίως υπεύθυνος για τρεις πτυχές του επιστημονικού ερευνητικού έργου: πρώτον, για την προώθηση της εγκατάστασης και κατασκευής της μεγάλης επιστημονικής συσκευής "Nantian Spectroscopic Survey Telescope", καθώς και για το βασικό ερευνητικό έργο τεχνολογίας, τον συνολικό προϋπολογισμό κατασκευής του το έργο αναμένεται να ανέλθει σε περίπου 1,2 δις. δεύτερον, να αναλάβει ηγετικό ρόλο στην ανάληψη των ερευνητικών εργασιών του στρατιωτικού έργου 863 των ειδικών επιμέρους θεμάτων λέιζερ, συμπεριλαμβανομένης της σταθερότητας του συστήματος μεμβράνης, των νέων τύπων λέιζερ και της ερευνητικής εργασίας του έργου λέιζερ. Δεύτερον, είναι κυρίως υπεύθυνος για την έρευνα μιας σειράς επιμέρους θεμάτων του έργου 863 σχετικά με το λέιζερ, συμπεριλαμβανομένης της ευστάθειας του συστήματος μεμβράνης, του νέου συστήματος φωτισμού με λέιζερ, του πομπού λέιζερ με αστέρι νατρίου, κ.λπ. Τρίτον, είναι κυρίως υπεύθυνος για την έρευνα και την ανάπτυξη του τηλεσκοπίου Tianqin, το οποίο είναι η βασική συσκευή του έργου Tianqin.
