变换光学在广角成像方面的应用研究

论文摘要

视觉是人类感知外界的主要方式。视觉成像从古至今一直被人们所研究和记载。近代以来,随着镜头等器件在设计和制造工艺上的不断发展,成像设备的功能也越来越强大。先进成像设备极大地拓展了人类对世界的认识。近年来,变换光学(Transformation Optics)作为新兴的学科,有望在成像领域发挥巨大作用。变换光学于2006年由英国科学家Pendry等人首次提出,其基础是利用麦克斯韦方程组(Maxwell’sequations)的形式不变性。借助该理论,可以通过设计空间变换关系进而调控光的传播轨迹。自提出以来,基于变换光学设计的新型电磁器件得到了广泛关注。传统镜头主要基于几何光学的折射与反射成像。本文通过将变换光学与镜头设计相结合,创新性地提出了基于变换光学设计广角成像器件的方法,利用变换光学理论计算电磁参数,为镜头等广角成像器件的设计提供了一种新思路。基于本文提出广角成像的方法,能将四周光线汇聚到器件使用者视野之中,理论上能够提供360°超广角景象。相比于传统镜头,本设计无需镜片校准;相比于其他借助计算机等电子器件进行图像拼接的广角成像技术,本设计无需有源设备,理论上能达到实时成像效果。本论文对基于变换光学的广角成像方法进行了数值仿真验证,借助有限元商业软件COMSOL对器件进行建模,把电磁参数代入模型进行功能仿真。仿真包含两部分:利用高斯波模拟光在器件中的传播轨迹和利用光路可逆原理验证其整体性能。通过高斯波仿真,验证了在理想条件下,该器件能改变高斯波传播轨迹,并按照坐标变换关系所设计的路径在其内部传播。根据光路可逆原理,将波源设置在器件内部,通过观察由波源发出的电磁波能否绕开理想导电材料向外辐射出完整柱面波,来验证成像器件在各个角度上将光束汇聚到内侧屏幕的能力。数值仿真结果证明了本论文提出的基于变换光学理论实现广角成像方法的准确性。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邓旸旸

导师: 王华萍

关键词: 变换光学,异向介质,广角成像

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 浙江大学

基金: 国家自然科学基金(编号:11704332,61775193)

分类号: O439;TP391.41

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000150

总页数: 77

文件大小: 5212K

下载量: 51

相关论文文献

• [1].变换光学中的几个数学问题分析及其在隐身毯设计中的应用[J]. 电子与信息学报 2019(06)
• [2].基于变换光学理论的磁能收集器[J]. 物理 2013(12)
• [3].组合式隐身罩的设计[J]. 导航与控制 2015(01)
• [4].恒定电场中的隐形设计[J]. 青海师范大学学报(自然科学版) 2019(04)
• [5].变换光学的物理原理和前沿进展[J]. 量子电子学报 2014(04)
• [6].基于变换光学的宽带波传播方向可控的平反射面[J]. 产业与科技论坛 2012(22)
• [7].一种新的超材料放大装置简化参数设计方法[J]. 激光与光电子学进展 2014(10)
• [8].隐形技术的最新发展[J]. 国防科技 2011(01)
• [9].基于变换光学的旋转黑洞模拟[J]. 厦门大学学报(自然科学版) 2019(06)
• [10].中国科学技术大学朱旗教授应邀来山西师范大学作学术报告[J]. 山西师范大学学报(自然科学版) 2016(02)
• [11].科学新闻[J]. 科学观察 2011(04)
• [12].热斗篷结构调控传输过程的绕流偏角特性[J]. 中国科学院大学学报 2018(02)
• [13].变换光学透镜天线研究进展[J]. 中国光学 2017(02)
• [14].变换物理学——原理与应用[J]. 光学与光电技术 2015(01)
• [15].基于变换光学有限差分探地雷达数值模拟研究[J]. 地球物理学报 2016(06)
• [16].基于变换光学的椭圆形透明聚集器的设计研究[J]. 物理学报 2015(15)
• [17].一种折射率近零超材料的设计、制作和表征[J]. 浙江万里学院学报 2014(01)
• [18].一种有场旋转和集中功能的新型多功能电磁器件的设计与研究[J]. 物理学报 2014(15)
• [19].科技前沿[J]. 大众科学 2013(07)

标签：变换光学论文;  异向介质论文;  广角成像论文;