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吴仍茂

性别:男
职称:
单位:光电科学与工程学院
民族:汉族 籍贯:宜黄县 政治面貌:中国共产党党员 行政职务: 参加工作年月:2013-80 学位:工学博士 学历:博士毕业生 毕业院校:浙江大学 通信地址:浙江省杭州市浙大路38号教三418室 通信地址邮编:310027 办公电话:0571-87953979 电子信箱:wrengmao@zju.edu.cn 即时消息:

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浙江大学 光电学院 吴仍茂
Freeform Optics: a rising star in the field of optical design
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个人简介

吴仍茂 

浙江大学“百人计划”特聘研究员,博士研究生导师,欧盟ERCIM学者

美国光学学会非成像光学领域副主席(Vice Chair)

研究方向:自由曲面照明、自由曲面成像、成像系统设计

吴仍茂,20133月于浙江大学获博士学位,后获欧洲ERCIM学者奖于20138月至20147月期间在马德里理工大学非成像光学领域世界著名学者Juan C. Miñano教授(OSA FellowSPIE FellowJoseph Fraunhofer Award/Robert M. Burley PrizeA.E. Conrady Award获得者)和Pablo Benítez教授(SPIE Fellow)的研究小组从事博士后研究工作,其后又于201411月至201611月期间在美国三大光学中心之一的亚利桑那大学光学科学学院从事博士后研究工作。主要研究方向有自由曲面光学、光学成像、半导体照明、激光光束整形等。OpticaOptics LettersOptics ExpressApplied Optics等国际著名光学期刊上发表SCI论文30余篇,发明专利15项。

承担项目

浙江大学“百人”计划人才专项经费   2017年—2020年

工作经历

2017.4 - 至今         浙江大学光电科学与工程学院,浙大“百人”特聘研究员

2014.11 - 2016.12   亚利桑那大学, 光学科学学院,  博士后研究助理

2013.8 - 2014.7       马德里理工大学, CeDInt, 博士后研究助理 

创新成果介绍

1. 自由曲面照明设计的数学模型及应用研究
 数学模型:首次建立了基于理想光源近似的自由曲面照明设计数学模型,该模型是一个带非线性边界条件的椭圆型Monge-Ampère (MA)方程,相比较当前的照明设计,该数学模型(MA方法)具有两点显著优势:(1)可实现任意的照明光分布,实现了当前照明技术不具备的功能,极大拓展了自由曲面照明的应用范围;(2)极大提高了系统的能量利用率(不计菲涅尔损耗,能量利用率高达99.9%)。
 
 MA方法特性分析:基于上述数学模型,详细分析了MA方法在光操控过程中所具有的特性,为MA方法建立了较为完备的数学理论体系,并探讨了如何利用这些特性来解决实际的照明问题。(Rengmao Wu, Pablo Benítez, Yaqin Zhang, and Juan C. Miñano, "Influence of the characteristics of light source and target on the Monge-Ampére equation method in freeform optics design," Optics Letters 39, 634-637 (2014). )

 光刻离轴照明:基于MA方法建立了自由曲面调控激光光束强度和相位分布的数学模型,利用该模型实现了对激光光束强度和相位分布任意的调控,获得了传统激光束整形器件(如衍射光学元件DOEs)所不具备的光束调控功能。针对传统光刻离轴照明系统的不足,我们采用MA方法实现了高能量利用率(能量利用率高达99.9%)、高均匀度、结构紧凑的自由曲面离轴照明系统。

 半导体照明:二次配光是半导体照明产业的一个研究热点和难点,借助MA方法可实现新型、高效节能的LED二次配光系统。采用MA方法设计了一种新型的LED路灯照明,该系统可产生与路面结构(如弯道、直道路面)相匹配的照明模式,充分体现了MA方法的有效性和自由曲面极强的光操控能力。
 
2. 面向扩展光源的自由曲面照明设计及应用研究
  反馈设计方法及其在生物医学中的应用:针对理想光源近似的设计方法的局限性,为实现自由曲面对扩展光源出光的有效操控,我们摒弃了现有的照明优化,根据实际照明和目标照明之间的偏差建立了面向扩展光源照明的反馈设计方法。相比较现有的照明优化,反馈设计不仅显著提高了设计效率,更重要的是反馈设计采用多于照明优化数十倍甚至数百倍的数据点来构建自由曲面,大大提高了曲面对光束的准确操控。我们利用该反馈方法设计了一种用于大视场可变焦腹腔镜的照明系统,相比较现用的腹腔镜照明系统,该大数值孔径的均匀照明系统显著改善了腹腔镜的性能。
 
  3D双自由曲面设计方法及其在半导体照明中的应用:针对反馈设计依赖光线追迹、无法用于多曲面设计的不足,我们首次建立了光束亮度和强度的关系,并在此基础上从二维到三维设计、从单曲面到双曲面,最终建立了三维(3D)双自由曲面直接设计方法,形成相对完备的设计理论。该方法通过数值求解曲面面型,实现了自由曲面对扩展光源出射光束的有效调控,可获得能量利用率极高、结构极为紧凑的照明系统,同时还极大提高了设计效率。设计了一款实现均匀照明的LED自由曲面透镜,透镜口径11.05mm,透镜厚度和光源对角线的比值为2.67,透镜结构极为紧凑,能量利用率高达98.97%。该方法在半导体照明中有着广泛的应用前景。
 
3. 基于B-spline面型的自由曲面成像设计
采用多项式来表征自由曲面,由于改变多项式的任意一个系数都将改变整个曲面,致使自由曲面失去了对光束的局部操控。B-spline曲面具有卓越的局部特性,该特性可让自由曲面实现对光束传播的局部操控,极大提高了自由曲面成像的灵活性。我们创造性地将最佳运输理论用于B-spline自由曲面的成像设计,首次给出了B-spline自由曲面成像设计的数学本质和方法。
 

工作研究领域

自由曲面光学是光学工程技术的最新发展,是先进光学工程领域的前沿代表性技术之一。它改变了经典光学透镜的设计、制备与检测,其设计理论和方法等都是传统光学工程领域所不具备的,自由曲面光学将对传统光学技术产生巨大的变革,推进光学技术的更新换代。本课题组主要致力于自由曲面光学的设计理论研究和应用研究,具体包括:自由曲面照明、自由曲面成像、非成像光学、半导体照明、激光光束整形、成像系统设计。 本课题组长期招聘硕士、博士和博士后,欢迎有相关研究兴趣的同学联系咨询!

联系方式

电话:0571-87953979
电子邮箱:wrengmao@zju.edu.cn