《 激光杂志》 2003 年第 24 卷第 1 期
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LASER JOURNAL( Vol .
24.
No .
1.
2003)
菲涅尔波带片的设计与制作
张
1
斌
王
2
鸣
2
聂守平
2
谈苏庆
( 1 南昌大学 机电学院, 江西 南昌 330029)
2
( 南京师范大学, 物理科学与 技术学院, 光电技术江苏省重点实验室, 南京 210097)
提要 :
一种有效的实验用波带片的制作方法, 详细说明了波带片的设计与制作过程以及各步骤的注意事项, 并由实验给出了测试结果 。
关键词 :
波带片, 设计制作
The design and facture of fresnel zone plate
Zhang Bin1 Wang Ming2 Nie Shouping2 Tan Suqing 2
( 1Department of Machine and Electri city, Nanchang University, Nanchang, 330029 )
( 2Department of Physics, Nanjing Normal University, Nanjing, 210097)
Abstract:
A method, which can be used to manufacture the Fresnel zone plate ef fectively, is introduced .
The process of design and facture i s explained in detai l including the noti ce in every step .
The accuracy of this kind of zone plate is proved by the experiment .
Keyword:
zone plate ;
f acture .
1
引言
菲涅尔波带片是一种重要的光学元件, 它能使
点光源成一实像 , 故波带片具有 类拟透镜成像 的
功用 。 此外它又具有普通透镜无法比拟的优点 :
长
焦距的普通物镜的设计 、加工都是相当麻烦的, 但长
焦距的波带片的制作比光学玻璃冷加工省事 ;
由于
波带片可以起到两个作用 —透镜和分光器, 所以一
些较为复杂的光学仪器可以使用 波带片以达到微
型 、在线检测的目的 。如今, 菲涅尔波带片已经在远
程光通信 、测距 、红外和紫外线成像 、全息照相术等
方面获得了重要应用 。
波带片有多种制作方法, 较为常用的有电子束
直写法〔1〕 , 这种技术通过在铬版玻璃上除去相间的
波带部分的铬膜, 一次性将波带片直接刻出 。 更为
〔2〕
精密的方法是采用同步辐射光刻技术 , 制作无底
衬自立式( Freestanding) 波带 板, 其特点是采用扇形
条来支撑波带环, 这样的支撑结构对波带片的透射
函数调制的影响可以忽略, 通常采用金( Au) 为制作
材料 。上述两种方法虽然精度高, 但实现技术复杂,
成本高 。 因此, 技术易于实现 、成本低廉的照相法就
成为制作实验用波带片合适的选择 。
2
波带片的设计与制作
波带片是在基板上由一组半径为
ρ
r
( 1)
k = kλ
的同心圆构成的明暗相间 的环带 。 其 中 k 为正整
数, λ为光的波长, r 为焦距 。 各菲涅尔半波带的半
径正比于序数 k 的平方根 。照相法〔3〕 制作波带片的
思路如下 :
先在图纸上画出半径正比于序数 k 的平
方根的一组同心圆, 把相间的波带涂黑, 然后用照相
机拍摄在底片上, 该底片即为波带片 。 下面我们将
采用这种方法制作实验用的波带片, 波带片参数 :
直
径 d 为 10mm, 焦距 r 分别为 150mm 和 200mm 。
2.
1 分析计算
首先要计算摄影系统的分辨率能否达到要求 。
为此编制软件计 算波带 片半径 ( 如图 1) 。 软件 由
VC 实现, 弹出对话框要求输入焦距和直径, 软件根
据式( 1) 计算出波带数及各波带半径 。 以 150mm 焦
距波带片为例, 经计算, 波带总数为 263, 最小带间
距为 0 .
009508mm 。 所以摄影物镜和感 光底片的分
辨率 NL 、NP 应至少 达到 1/ 0 .
009508 =105 .
17( 线/
mm) 。 由摄影物镜分辨率公式〔4〕
NL =1475D/ f′=1475/ F ( 线 / mm ) ( 2)
在普通光圈数( F 数) 的条件下, NL 可以达到要
求 。 而感光底片的分辨率一般在 300( 线/mm) 左右,
也肯定满足要求 。 所以, 制作所需波带片此方法可
行。
2.
2 绘制波带让片
考虑到图形精度, 我们使用 AutoCAD 软件将其
绘制在 0 号图纸上 。AutoCAD 中的 AutoLISP 语言〔5〕
可以实现 定义新 的 AutoCAD 命令 、实 现参 数化 绘
图, 是对 AutoCAD 进行二次开发的强有力工具 。 我
们采用 AutoLISP 编程画出同心圆环, 再间隔填充的
方法绘制波带片 。
程序中, 我们 采用 氦氖 激光 器发 出的 光波 长
6328 埃, 按比例放大 80 倍绘图 。由于所画同心圆具
有一定的线宽, 随着波带越来越密, 波带半径差越来
越小, 线宽产生的影响也逐渐增大 。这将造成图纸
上靠近边缘的黑带宽度明显比白带宽度大, 精度降
低 。 所以, 绘图时要特别注意的技术要点是 ;
在程序
运行前将画笔的宽度设为最细, 颜色设为无色 。 这
样可以将线宽的影响降为最小, 误差控制在 5 %以
内 。 然后间隔填充黑色, 得到如图( 3) 所示的图样,
用高分辨率绘图仪出图 。
2.
3 拍摄波带片
2002 年 8 月 10 日收稿
《 激光杂志》 2003 年第 24 卷第 1 期
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拍摄波带片最理想的设备是箱式照相机, 将波
带片成像在光谱干板上 。 由于箱式照相机调节物距
和像距都很方便准确, 干板分辨率高, 所以这样拍摄
的结果精度高, 效果好 。 如果条件不允许, 也可以使
用普通的调焦照相机 。 本实验使用的是奥林巴斯 is
-300 型可变焦照相机 。将图纸平展固定在白色背
景上, 估算像距, 调整拍摄距离( 物距) , 使所绘波带
片缩小 80 倍成像在底片上 。由于确定的物距和像
距都有误差, 就需要我们不断在小范围内前后变换
拍摄点或微调焦距, 以便调整成像比例 。 在进行反
复多组拍摄之后, 冲洗胶片, 选择底片上尺寸最精确
( 10mm) 的波带片作为制作成品 。
用 CCD 摄像机拍摄成像屏得到图( 4) 。由此可 见,
波带片具有足够高的精度 。 由于用这种方法制作的
波带片具有成本低 、易于加工等优点, 在对精度要求
不高的原理性实验中可以得到应用 。
3
参 考文 献
〔1〕
实验验证与结论
搭建光路, 以氦氖激光器为光源, 经过扩束 、准
直后使 平行光通 过孔 径 10mm 的 光阑 。 将 焦距为
200mm 的波带片放在光阑后, 用屏接受聚焦后的像 。
前后调整像距, 使聚焦像 点最小, 测得实际焦距为
198 .
4mm 。 相对误差 σ= 198 .
4 -200 /200 =0 .
8 %。
〔2〕
〔3〕
〔4〕
〔5〕
全奉先, 辛企明 .
波 带板法检 测非球面 技术 .光学技 术, 1998, 5
( 3) :
34 ～ 37
杨向东, 滕浩 .
一种新型 Fresnel 波带板 .
原子能科学技术, 1999 .
33( 1) :
76 ～ 79
姚启钧 .
光学教程 .
北京 :
高等教育出版社 .
1989, 10
李继陶, 陈祯培等 .
应用光学 .
成都 :
四川大学出版社 .
1995 .
9
李涛等 .
学用 Auto CAD2000 .
北京 :
清华大学出版社 .
2000, 4
·激光医学与医学·
CO 2 激光配合外用化疗中药坐浴治疗尖锐湿疣
李自强
马梅兰
( 天祝县藏医院, 甘肃, 天祝县
1
一般资料
患者女, 年龄 48 岁, 已 患精 神分 裂症, 整 个外 阴被 尖锐
湿疣覆盖, 外观外阴因湿疣而 形成畸 形, 嗦 口罗 丢下的 湿疣表
面呈灰黑色呈地毯样, 厚 度 0 .
5 -0.
75mm, 是 一例 严重 的病
例。
2
治疗方法
患者仰卧, 局部常规消毒后, 用 1%利多卡因局部浸润麻
醉, 用 CO2 激光对准疣体表面先碳化 止血, 因疣体厚度 大, 不
易一次性碳化到疣的基底部, 所以表面 疣碳化后 再从疣的边
缘处一点一点边切割边 止血 、残 余部 分再汽 化, 整个 手术过
程用了 5 个小 时才结 束, 术后创 面平整 光滑, 外阴形 态恢复
正常 。
3
733200)
术后处理
首先用了 15 天的抗感染 、抗病毒的 药物, 术后第 二天创
面用 5fu 外涂一遍, 约 15 分 钟后 用凉开 水冲 洗创面, 然 后用
中药 坐浴, 中药配方 :
苍术 20g, 黄柏 20g, 黄连 20g, 苦参 30g,
板兰根 30g, 大青叶 30g, 菊花 30g , 川 椒 30g, 地肤 子 30g, 蛇床
子 30g , 桔矾 30g 一剂药加水 5000 毫 升, 煎药后 30 分钟 以后
过滤, 药汤内加 入 少量 食盐 约 38 克, 白 酒 200, 待 药 物 水温
45°时坐浴, 要求整个创面必须浸 泡在药汤 内, 30 分钟 以后残
汤留下注意冷 藏, 一剂药坐 2 天, 每天 2 次, 用 此方法 治疗很
多尖 锐湿疣疗效非常满意, 复发的 很少 。 CO2 激光治 疗切割
时注意不要损 伤真皮, 从疣 状基 底部切 除, 只能 损伤一 点表
皮, 这样术后也不易留下瘢痕, 而且创面恢复 也快, 再配合中
药抗 病毒 、抗感染药物能彻底破坏了异 性蛋白及疣 细胞的生
长环 境, 所以术后一般都很少复发 。