Selon le magazine Optica, HUST a réalisé une percée dans le domaine de la modulation de faisceaux de forme libre.
Optica a publié en ligne le document de recherche « Sculpting Optical Fields into Caustic Patterns based on Freeform Optics » par le groupe du professeur agrégé Ma Donglin à l'École d'information optoélectronique de l'Université des sciences et technologies de Huazhong (HUST). " document de recherche.
La manipulation du transfert d'énergie des champs optiques est un sujet important dans la recherche en optique et présente un large éventail d'applications dans le micro-usinage laser, les pincettes optiques, la micro-imagerie optique, l'ingénierie de l'éclairage et d'autres domaines. Le phénomène de diffusion est un processus naturel de régulation du transfert d'énergie lumineuse qui existe dans la nature et dans la vie quotidienne, tel que l'irradiation solaire de l'eau qui coule forme un motif en forme d'ondulation sur le fond de l'eau (Fig. 1a) et la formation d'un épineux. tache lumineuse dans un verre d'eau sous la lumière (Fig. 1b), et ainsi de suite. Ces phénomènes montrent que les surfaces et supports optiques courants dans la vie ont un effet de focalisation sur la lumière, formant des motifs de points nets et stables.
Fig. (a) Conception d'optiques de forme libre basées sur la cartographie bijective. (b) Conception de modèles caustiques permettant de nouvelles fonctions d'éléments optiques de forme libre (FOE).
Fig. 1. Modulation de la transmission de l'énergie optique basée sur le phénomène de défocalisation
Ces dernières années, il y a eu une recherche en plein essor dans le domaine de la conception optique sur les éléments optiques de forme libre, qui présentent les avantages d'une précision de modulation élevée et d'une efficacité énergétique élevée, et sont adaptés au problème de la modulation du faisceau à des tailles macroscopiques. Cependant, les mécanismes de conception existants sont principalement basés sur des équations aux dérivées partielles pour résoudre les coordonnées de la position de la cible lumineuse ou du nuage de points de surface de forme libre, incapables de gérer l'émergence de l'astigmatisme et le problème de modulation du flux lumineux. le transfert dans l’espace tridimensionnel n’est pas bien étudié.
L'équipe de Ma Donglin a proposé un schéma de conception d'optique de forme libre (optique de forme libre), brisant les limites traditionnelles de conception de la régulation de la lumière de forme libre, ne nécessitant plus un seul plan utilisant un faisceau lumineux complet pour atteindre la distribution de lumière prescrite et franchissant la lumière incidente et l'intersection de la cible. entre la relation de cartographie à double tir, via l'énergie lumineuse incidente pour focaliser et réguler avec précision, et pour obtenir toute forme de point lumineux astigmatique net (Fig. 1c). Le procédé peut également propager l'intensité maximale du champ lumineux le long d'une trajectoire spatiale prescrite en focalisant la lumière sur une simple courbe tridimensionnelle, ce qui devrait appliquer des éléments de surface de forme libre à une gamme plus large d'applications de modulation de la lumière.
Pour valider les performances de ces éléments de surface de forme libre, l'équipe a effectué une comparaison avec une méthode de conception basée sur la cartographie de bijection. En projetant sur un modulateur spatial de lumière, quatre tailles différentes de distributions de spots ont été générées, respectivement. Les résultats ont montré que la conception basée sur la diffusion était capable de former des motifs plus nets que la conception conventionnelle.
Figure 2. Comparaison des résultats de conception avec les méthodes traditionnelles
L’équipe de recherche a également vérifié d’autres potentiels de la conception basée sur la défocalisation, tels que la modulation de la luminescence de la source lumineuse ponctuelle lambertienne et la mise en forme du faisceau dans un espace tridimensionnel, et certains des résultats de la conception sont présentés dans les figures 3 et 4.
Figure 3. Élément d'éclairage de surface de forme libre réalisant un motif de focalisation diffuse
Figure 4. Extension de la profondeur de champ de distribution de la lumière
Shili Wei, doctorant à l'École d'information optoélectronique de l'Université des sciences et technologies de Huazhong, est le premier auteur de l'article, le professeur agrégé Donglin Ma est l'auteur correspondant et le doctorant Yitong Li est le co-auteur. Les travaux ont été financés par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et la Fondation des sciences naturelles de Shenzhen.
Selon le secrétariat de l'Alliance laser G60 du delta du fleuve Yangtze, Donglin Ma a reçu un financement du China Scholarship Council (CSC) en 2010 pour poursuivre une maîtrise ès sciences en ingénierie optique et un doctorat ès sciences au Collège des sciences optiques de l'Université. de l'Arizona, l'un des trois principaux centres optiques des États-Unis. Au cours de son doctorat. période, il s'est consacré à la recherche sur l'ingénierie de l'éclairage, la conception optique de forme libre, le développement de systèmes optiques associés et les tests optiques, et a obtenu des résultats fructueux, réalisé un certain nombre de projets de recherche, publié ou présenté plusieurs articles universitaires et documents de conférence, et ses travaux connexes ont été rendus publics par Laser Focus World et d'autres médias, et il a développé l'interférométrie CGH, le système endoscopique panoramique, le microscope et le système de test optique. système d'endoscopie, microscope, instrument de mesure 3D et bien d'autres systèmes optiques. Après avoir obtenu son doctorat. Après avoir obtenu son diplôme, il est retourné en Chine à temps plein en 2016 et travaille actuellement comme professeur agrégé à l'École d'optique et d'information électronique de l'Université des sciences et technologies de Huazhong. Au cours de cette période, il a été conseiller technique auprès du comité scientifique du « Grand télescope optique infrarouge (12- mètres) », un projet majeur du 13e plan quinquennal chinois, où il était responsable de l'évaluation de la technologie optique. conception du télescope dans les travaux préliminaires du projet d'une part, et a été le principal responsable de la conception du télescope dans le cadre du concours de l'Université des sciences et technologies de Huazhong (HUST) d'autre part. La conception du télescope, basée sur un grand télescope optique infrarouge, a été rapportée par Science, un célèbre magazine scientifique et technologique américain, et a également attiré une grande attention de la part des médias nationaux, y compris des intellectuels. Mon travail de recherche universitaire, adhérant aux exigences de style académique de l'Université des sciences et technologies de Huazhong, j'ai rédigé sérieusement deux « articles », l'un dans des revues universitaires, j'ai publié plus de 30 articles académiques, déposé un certain nombre de brevets d'invention ; l'autre est écrit dans la patrie, a entrepris un certain nombre de projets verticaux aux niveaux national et provincial, verticaux militaires et ports civils. Il a entrepris un certain nombre de projets verticaux nationaux et provinciaux, de projets verticaux militaires et horizontaux civils, etc., qui ont réalisé d'importants impact social.
À l'heure actuelle, il est principalement responsable de trois aspects des travaux de recherche scientifique : premièrement, promouvoir la création et la construction du dispositif scientifique majeur "Nantian Spectroscopique Survey Telescope", ainsi que les travaux de recherche technologiques clés de base, le budget total de construction de le projet devrait atteindre environ 1,2 milliard ; deuxièmement, prendre la tête des travaux de recherche du projet militaire 863 sur les sous-thèmes spéciaux du laser, y compris la stabilité du système membranaire, les nouveaux types de lasers et les travaux de recherche du projet laser. Deuxièmement, il est principalement responsable de la recherche d'une série de sous-thèmes du projet 863 sur le laser, notamment la stabilité du système à membrane, le nouveau système d'éclairage laser, l'émetteur laser en étoile à guide de sodium, etc. Troisièmement, il est principalement responsable de la recherche et du développement du télescope Tianqin, qui est l'appareil central du projet Tianqin.
