培訓(xùn)時(shí)間

2018年10月14日-19日（14日?qǐng)?bào)到）

培訓(xùn)地點(diǎn)

中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所內(nèi)(上海市嘉定區(qū)清河路390號(hào))

授課老師

朱健強(qiáng)，中科院上海光機(jī)所研究員, 博士生導(dǎo)師。主要從事神光II激光驅(qū)動(dòng)器的總體光學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相關(guān)檢測(cè)技術(shù)和測(cè)控技術(shù)的研究等，在精密光學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)中具有豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。曾入選人事部百、千、萬(wàn)人才工程;獲中科院青年科學(xué)家二等獎(jiǎng);2002年度上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng);首屆中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)。

黃惠杰，中科院上海光機(jī)所研究員，博士生導(dǎo)師。主要從事光機(jī)電算一體化技術(shù)、儀器與設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)，涉及光散射測(cè)量技術(shù)、光學(xué)生物傳感技術(shù)、光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、光學(xué)光刻技術(shù)和光學(xué)設(shè)計(jì)等。已負(fù)責(zé)完成了國(guó)家自然科學(xué)基金、863計(jì)劃等多個(gè)項(xiàng)目，正在承擔(dān)國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)課題。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文40余篇，申請(qǐng)專(zhuān)利40余項(xiàng)，其中10項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利獲得授權(quán)。

徐文東，中科院上海光機(jī)所研究員，博士生導(dǎo)師。具有豐富的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和鏡頭設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。獨(dú)立或主持設(shè)計(jì)了原子力顯微鏡頭部光學(xué)系統(tǒng)、長(zhǎng)程面形儀的光學(xué)系統(tǒng)、成像板x射線(xiàn)攝影系統(tǒng)中的光學(xué)系統(tǒng)、光刻機(jī)對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)等，三套與SPM配套的CCD觀(guān)察裝置的光學(xué)系統(tǒng)、十套顯微鏡物鏡鏡頭和一套LCD正投式投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)等通用鏡頭和光學(xué)系統(tǒng)。

楊寶喜，高級(jí)工程師，現(xiàn)就職于中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所信息光學(xué)與光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。主要從事精密光學(xué)儀器、光機(jī)電一體化技術(shù)、光刻機(jī)照明技術(shù)方面的研究，目前正參與國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)02專(zhuān)項(xiàng)課題。在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、照明光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)測(cè)量方面具有長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn)，已發(fā)表科技論文多篇，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利二十多項(xiàng)。

王顯鋒，畢業(yè)于長(zhǎng)春理工大學(xué)，在一家知名日企從事光學(xué)設(shè)計(jì)工作十余年，其中將近四年時(shí)間在日本總公司設(shè)計(jì)部從事光學(xué)投影機(jī)引擎的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。目前在小米下屬的一家企業(yè)從事VR產(chǎn)品相關(guān)的研發(fā)工作。 主要結(jié)合設(shè)計(jì)、實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)一些案例，對(duì)光學(xué)投影機(jī)的光學(xué)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行一些講解。包括投影機(jī)的分類(lèi)；投影照明系統(tǒng)中幾種方式的概略模型以及優(yōu)缺點(diǎn)；投影鏡頭的主要分類(lèi)，不同類(lèi)型的特點(diǎn)；投射鏡頭的設(shè)計(jì)中主要注意事項(xiàng)，如：溫度漂移的設(shè)計(jì)模擬，樹(shù)脂非球面的運(yùn)用；投影鏡頭的檢測(cè)方法，非球面透鏡的主要不良內(nèi)容與表現(xiàn)形式等。

授課內(nèi)容大綱

一、 光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和光學(xué)加工 主講：朱健強(qiáng)研究員

本課程的內(nèi)容涵蓋了光機(jī)設(shè)計(jì)的原理、設(shè)計(jì)方法及常規(guī)內(nèi)容。實(shí)例講解各類(lèi)光學(xué)元件加工的工藝環(huán)節(jié)及其相關(guān)測(cè)控技術(shù)，培養(yǎng)光學(xué)工程師所必需掌握的平面、球面、透鏡、棱鏡等光學(xué)加工技術(shù)，非球面加工技術(shù)，特種光學(xué)元件加工技術(shù)，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)等。原理是相同的，結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的，本課程立足工程需求，破除學(xué)習(xí)中的思維障礙，架起傳統(tǒng)教育和實(shí)際工作的橋梁。

二、 光學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例  主講：黃惠杰研究員

1、  光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例。

通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例，加深對(duì)幾何光學(xué)、相差理論及光學(xué)設(shè)計(jì)基本知識(shí)、一般手段的理解，并能初步運(yùn)用。介紹光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的基本使用方法，演示幾種典型光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，重點(diǎn)演示的光學(xué)系統(tǒng)包括單透鏡、雙膠合透鏡、非球面單透鏡、非球面雙膠合透鏡、多重結(jié)構(gòu)激光縮束鏡、實(shí)用的激光擴(kuò)束鏡、非球面檢驗(yàn)光路、高倍顯微物鏡、雙高斯照相物鏡等。

2、  從高溫鏡頭出發(fā)談光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

以用于高溫窯爐工況監(jiān)控的高溫鏡頭作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例，從具體的使用要求出發(fā)，講解光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟，包括需求分析、總體設(shè)計(jì)、部分設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選擇、像質(zhì)評(píng)價(jià)等，同時(shí)對(duì)其中涉及的光學(xué)設(shè)計(jì)方法與概念（如遠(yuǎn)心光路在光學(xué)儀器中的應(yīng)用）用更多的實(shí)例進(jìn)行展開(kāi)分析以求深入理解。最后，還演示了多種高溫鏡頭產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)果與使用效果。

三、 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)  主講：徐文東研究員

1、 光學(xué)系統(tǒng)的基本要求

光學(xué)系統(tǒng)的基本要求；光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)要求；典型規(guī)格

2、 高斯光學(xué)

子午光線(xiàn)光路計(jì)算，近軸光線(xiàn)光路，像差；線(xiàn)性系統(tǒng)，ABCD矩陣；高斯光學(xué)（電子光學(xué)……)理想光學(xué)系統(tǒng)的一般性質(zhì)；波導(dǎo)、光纖、光學(xué)系統(tǒng)、激光之間相干耦合；一些基本公式

3、 初級(jí)像差理論

球差；球差與折射率的關(guān)系；F/2透鏡的球差，實(shí)際光學(xué)追跡；球差；彗差；透鏡曲率對(duì)于球差和彗差的影響；畸變；像散；場(chǎng)曲；光線(xiàn)軌跡圖解；典型橫向像差曲線(xiàn)；光闌和光瞳；漸暈；光程差；波像差，對(duì)稱(chēng)性，Seidel系數(shù)；幾何像差；光闌移動(dòng)使像差系數(shù)變化；物面移動(dòng)使像差系數(shù)變化；球面初級(jí)像差系數(shù)；色差；非球面；非軸對(duì)稱(chēng)光學(xué)系統(tǒng)的像差，柱面系統(tǒng)；軸上色差；倍率色差；SCHOTT光學(xué)玻璃圖、玻璃選擇；光學(xué)玻璃表（SCHOTT）；玻璃的選擇；二級(jí)光譜（表達(dá)式指波像差）；選擇減小二級(jí)光譜的玻璃；相對(duì)部分色散與阿貝數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系；消色差雙膠合透鏡參數(shù)分析：玻璃﹠F#；f/4 球面雙膠合透鏡色球差分析；紅外材料的折射率和透射波段；通常紅外材料的透過(guò)率；通常的紅外光學(xué)材料；折射率-V值 (在3～5μm及8～12μm位置的紅外材料）相互關(guān)系；非球面的使用；非球面在反射系統(tǒng)中的應(yīng)用

4、 光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇；確定結(jié)構(gòu)的步驟；近代照相物鏡；變焦；攝影物鏡；光刻物鏡；顯微物鏡；目鏡；折射系統(tǒng)和反射系統(tǒng)的比較；反射式光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；光學(xué)系統(tǒng)中的雜散光；光學(xué)系統(tǒng)中雜散光的影響；反射式卡塞林系統(tǒng)的雜散光路徑；典型光學(xué)系統(tǒng)的能量傳遞；在可見(jiàn)光范圍，用極坐標(biāo)圖表示的來(lái)自涂黑表面的相對(duì)反射能量分布圖；光學(xué)系統(tǒng)的縮放

5、 像質(zhì)評(píng)價(jià)

衍射效應(yīng)；衍射成像理論；成像質(zhì)量；瑞利判據(jù)；OPD P-V值和波前RMS的關(guān)系；光程差介紹；光程差與面型；焦深；理想光學(xué)系統(tǒng)的PSF；有球差的PSF；有彗差的PSF；像散及彗差，PSF；不同球差的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；不同中心遮攔的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）；典型調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）；方孔時(shí)的MTF；分辨率模擬圖解；做為中心遮攔函數(shù)的MTF；MTF與波前RMS的關(guān)系；各類(lèi)波像差導(dǎo)致的MTF下降

四、 光學(xué)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化控制  主講：楊寶喜高級(jí)工程師

1、 優(yōu)化過(guò)程中的光線(xiàn)約束

介紹基于光線(xiàn)追跡法的幾何像差概念，像差計(jì)算過(guò)程中坐標(biāo)系定義、光線(xiàn)設(shè)置方法、光線(xiàn)參數(shù)計(jì)算，并以單透鏡、離軸反射系統(tǒng)和遠(yuǎn)心系統(tǒng)為例介紹光線(xiàn)設(shè)置方法和優(yōu)化技巧。

2、 變焦距光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)約束

介紹變焦光學(xué)系統(tǒng)原理、分類(lèi)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)化過(guò)程中的光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)控制技巧。

3、 非球面結(jié)構(gòu)參數(shù)的約束

介紹非球面的類(lèi)型，矢高和最佳球面的計(jì)算方法，以及非球面光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化技巧。

4、 像面照度均勻性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)

介紹像面照度概念、影響因素和均勻性計(jì)算方法，并以光刻機(jī)照明系統(tǒng)中一個(gè)中繼鏡為例，介紹在優(yōu)化過(guò)程中如何通過(guò)控制主光線(xiàn)入射角度、視場(chǎng)畸變、光闌像差、像方數(shù)值孔徑NA、透鏡表面光線(xiàn)入射角度、各視場(chǎng)主光線(xiàn)穿過(guò)的玻璃厚度等方式，使其滿(mǎn)足對(duì)像面照度均勻性的要求。

五、 光學(xué)投影機(jī)的光學(xué)設(shè)計(jì) 主講：王顯鋒研發(fā)總監(jiān)

主要結(jié)合設(shè)計(jì)、實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)一些案例，對(duì)光學(xué)投影機(jī)的光學(xué)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行一些講解。包括投影機(jī)的分類(lèi)；投影照明系統(tǒng)中幾種方式的概略模型以及優(yōu)缺點(diǎn)；投影鏡頭的主要分類(lèi)，不同類(lèi)型的特點(diǎn)；投射鏡頭的設(shè)計(jì)中主要注意事項(xiàng)，如：溫度漂移的設(shè)計(jì)模擬，樹(shù)脂非球面的運(yùn)用；投影鏡頭的檢測(cè)方法，非球面透鏡的主要不良內(nèi)容與表現(xiàn)形式等。

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