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摘要

为了提高合成孔径成像算法在医学超声内镜系统中的计算效率, 提出一种在图形处理器(GPU)上并行实现的合成孔径成像方法。首先介绍了合成孔径算法的基本原理和图像重构过程; 然后对该算法进行并行化处理分析; 最后采用CUDA编程模式单指令多线程(SIMT)的灵活架构, 实现了基于GPU的内镜超声合成孔径成像算法。对多组散射点仿真成像实验进行对比分析, 并采用自行搭建的超声内镜实验系统对铁丝、肿囊假体及猪皮组织进行成像实验验证。实验结果表明, 所提方法在保证成像结果和成像质量不变的前提下, 大幅度提高了计算效率, 在计算数据规模为1.47 GB(5305×581×64×8 byte)时, 获得了50.93倍的最大加速比。

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010342

摘要

针对基于特征相似性的图像质量评价方法(FSIM)在检测图像阶跃边缘时存在的局限性, 提出一种将FSIM与对阶跃边缘敏感的对称相位一致性(SPC)相结合, 并利用各向同性Sobel算子计算梯度幅值的新方法--对称特征相似度(SFSIM)。该方法利用SPC通过相位相邻像素响应的符号确定对称相位的特性和更加准确的各向同性Sobel算子加权系数, 能够很好地检测和定位尖锐的图像边缘特征。对不同失真类型的图像进行仿真实验, 结果表明, 在保留原始方法优良性能的基础上, SFSIM对比较尖锐的图像边缘特征和高斯模糊图像具有更高的敏感性。

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010269

摘要

峰值定位在处理光纤布拉格光栅(FBG)反射信号的过程中至关重要。针对FBG反射信号的特点, 为了解决峰值定位过程中峰值重叠的问题, 提出一种适用于FBG反射信号的寻峰方法。采用基于连续小波变换的脊线寻峰算法, 研究了连续小波变换中小波系数与FBG反射信号的对应关系, 将脊线寻峰算法进行了改进并运用于峰值重叠FBG反射信号的峰值定位。实验结果表明, 改进的小波脊线寻峰算法可以有效解决FBG反射信号的波峰重叠问题, 减小了寻峰误差, 提高了峰值定位的精确度。

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013257

摘要

基于原子发射双谱线测温原理, 提出了基于硅光电倍增管的光电测温系统, 介绍了该测温装置的结构及测温原理。基于原子光谱数据库选择Al I 690.6 nm和Al I 708.5 nm作为测温时的温标谱线, 通过光电测温计测量铝在纯氧中燃烧时的温度, 并将其与热电偶测量的温度进行对比。结果表明, 两种方法测得温度的平均相对误差为1.5%, 证明了基于原子发射双谱线测温技术的可行性。

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07135

摘要

近年来, 混沌激光已广泛应用于保密通信、高速随机数生成、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪、光纤传感和测距等方面。与离散器件构成的装置不同, 集成芯片具有尺寸较小、功耗较低、稳定性较好和适用于大批量生产等优点。结合混沌应用和集成芯片的优势, 光子集成的混沌半导体激光器应运而生。将光子集成混沌半导体激光器分为五类, 并分别介绍了国内外相关机构在集成结构、集成区域的尺寸、集成构成的特点及集成混沌激光器的应用等方面的研究进展。另外, 设计并介绍了一种新型的面向蝶形封装的混沌外腔半导体激光器。

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053190

摘要

合成孔径激光雷达(SAL)能够突破激光的衍射限制, 满足对远距离目标和场景进行高精度实时成像的需求。从SAL理论和实验进展两方面, 详细总结分析了SAL的国内外发展现状。在此基础上, 总结和分析了实现SAL实际应用, 还需深入研究的几个关键技术: 激光光源、发射信号波形、探测体制、激光传输特性和目标反射特性、成像算法和运动补偿等, 为进行SAL的深入研究和实用化奠定基础。

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0184207

摘要

弹道导弹和巡航导弹是高技术战争中的主要威胁, 对弹道导弹最有效的防御是助推段拦截。首先总结了美国机载激光计划失败的原因和经验教训, 然后评述和分析了无人机载激光武器反导的概念、优势、研究计划和现状, 以及存在的问题和面临的挑战。最后, 讨论和分析了用于助推段拦截的二极管抽运碱金属激光器和相干合成光纤激光器的原理、特点、最新进展和技术挑战。

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075248

摘要

全芯片多参数联合优化是光刻分辨率增强技术的重要发展方向。提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的光源掩模投影物镜联合优化(SMPO)方法。将由像素表征的光源、由离散余弦变换基表征的掩模及由泽尼克系数表征的投影物镜编码为粒子, 以图形误差作为评价函数, 通过不断迭代更新粒子, 实现光源掩模投影物镜联合优化。在标称条件和工艺条件下, 采用含有交叉门的复杂掩模图形对所提方法的仿真验证表明, 图形误差分别降低了94.2%和93.8%, 有效提高了光刻成像质量。与基于遗传算法的SMPO方法相比, 该方法具有更快的收敛速度。此外, 该方法具有优化自由度高和优化后掩模可制造性强的优点。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(10):1022001
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010289

摘要

光谱偏振成像技术可同步测量目标的空间信息、光谱成分和偏振特性分量, 在天文物理研究、大气成分的探测和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。偏振信息的同步获取通常牺牲光谱成像的空间分辨率, 为避免光谱成像空间分辨率的降低, 提出基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法。利用双矩形干涉器实现双通道剪切干涉, 两个通道分别进行高分辨率干涉光谱成像以及基于微偏振阵列的光谱偏振成像。分析了双通道剪切干涉以及基于微偏振阵列调制的傅里叶变换光谱偏振成像原理, 论述了光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法。搭建了实验装置, 对实际场景目标进行光谱偏振成像实验, 获得了目标的高空间分辨率光谱图像和偏振分量信息。研究表明, 该高光谱偏振成像技术可同步进行偏振成像测量和高分辨率光谱成像测量。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(10):1011002
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0124170

摘要

设计了一种太赫兹量子阱光电探测器(THz-QWP), 并利用该器件研究了多体效应。通过表征和分析器件的光电流谱, 发现多体效应改变了器件的峰值响应频率, 并且引起了双响应峰现象, 从而验证了多体效应能加深有效势阱深度并增大基带与第一激发能级态之间的间距。因此, 在THz-QWP的结构设计中, 考虑多体效应具有重要意义。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(10):1004001
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01354

摘要

针对序列长脉冲激光, 提出了衡量序列长脉冲激光热晕效应强度的热畸变参数, 建立了序列长脉冲激光热晕效应的数值仿真模型, 并进行了实验验证。对比分析后发现实验结果与仿真结果在光斑形态和大小方面具有较好的一致性,从而验证了序列长脉冲激光热晕效应的数学物理模型及仿真算法的可靠性。在此基础上, 通过改变大气参数及发射系统参数进行大量的数值仿真, 得出由序列长脉冲激光热晕效应引起的光斑扩展与热畸变参数的定量关系, 即序列长脉冲激光热晕效应的定标规律。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(10):1001001
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0563

摘要

水体是合成孔径雷达(SAR)图像解译的一类重要内容。针对含水体的SAR图像的成像特点, 给出了一种基于轮廓的配准方法。首先, 提出了融合观测图像局部统计信息的自适应权马尔科夫随机场 (MRF)分割模型, 以分割SAR图像水体目标并提取其精确轮廓。然后, 提出了轮廓匹配的非均匀高斯混合模型(GMM), 该模型能融合轮廓上点的位置信息和以轮廓点为中心的窗口的灰度相似性信息。最后, 对含水体目标的SAR图像进行配准实验。结果显示所提出的MRF分割模型能精确地定位目标边缘并保持图像的细节, 轮廓匹配的非均匀GMM对噪声、外点及局部变形具有稳健性, 能较好地实现含水体目标的SAR图像配准。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(09):0928001
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053921

摘要

提出一种基于一维光栅函数进行纯相位编码的方法, 该方法以双相位全息编码技术为基础, 将复振幅图像编码成纯相位图, 并将编码得到的相位图直接加载到相位型空间光调制器上进行光学重建。在重建过程中, 用一个有低通滤波器的4-f系统选择衍射级次, 并选用一级衍射分量进行重建。一维光栅函数编码可以提高一级衍射分量所能获得的能量。因为没有相位元件零级信息的影响, 重建图像的质量得到了提升。数值模拟和实验结果证明, 该方法可以有效重构编码复杂物体的振幅和相位, 该方法得到的一级衍射能量比二维棋盘格函数编码得到的一级衍射能量高。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(09):0909001
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0102968

摘要

针对基于高阶正交幅度调制(QAM)的大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统, 提出了一种基于时域和频域卡尔曼滤波(KF)联合估计的相位噪声补偿算法。所提算法在发射端插入时域训练符号和导频序列, 在接收端基于训练符号进行频域卡尔曼滤波后得到信道估计值, 进行时域扩展卡尔曼滤波(EKF)后得到相位噪声粗略估计值。时域相位噪声估计值为复数值, 为获得较好的补偿效果, 根据导频序列数目将每个OFDM符号分割为若干个亚符号。在导频序列处进行时域EKF, 通过在每个亚符号最后一个导频处进行线性插值, 得到每个采样点的相位噪声粗略估计值。对粗略相位噪声补偿后的频域数据进行预判决, 并对时域相位噪声进行精细补偿。采用所提算法对传输速率为50 Gbit·s-1 、传输距离为100 km的CO-OFDM系统进行了数值模拟, 结果表明所提算法与其他方法相比取得了较好的补偿效果。对于激光器线宽为1 MHz(16QAM)和800 kHz(32QAM) 的CO-OFDM系统, 误码率可达前向纠错上限。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(09):0906002
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022794

摘要

介绍了一种硅探测器宽动态范围线性测量系统, 系统以光通量叠加为基础, 通过时间逻辑控制LED点亮、熄灭和采集数据, 在2.2×10-6~0.57 A 的LED注入电流调节范围内, 标定了硅探测器响应电流在3.92×10-11~10-2 A范围内近9个量级的线性。实验结果表明, 硅探测器在9个量级的动态范围内测量时探测器非线性引入的误差可达0.23%, 通过非线性修正因子对其测量值进行修正很有必要, 并给出了非线性修正因子, 其数值范围为1~1.0023。分析了测量结果的测量不确定度, 列出影响系统测量精度的因素, 并定量分析了LED光源的光谱漂移对系统测量精度的影响。给出了线性测量系统的相对合成不确定度, 硅探测器响应电流范围分别为39.2 pA~0.326 nA、0.326~81.6 nA、81.6 nA~20.4 μA、20.4 μA~10.2 mA时的测量不确定度分别为0.269%、0.0116%、0.00536%和0.00320%。结果表明该系统可以用于高精度硅探测器的宽动态范围响应线性定标。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(09):0904001
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029279

摘要

二极管抽运的全固态锁模Yb激光器能够在1 μm附近输出高平均功率窄脉冲宽度的飞秒激光, 在超快非线性频率变换、飞秒光学频率梳、超快光谱学等领域具有重要应用。利用被动锁模技术和克尔透镜锁模技术, 人们在一系列新型Yb掺杂激光介质中实现了飞秒锁模激光运转。介绍了近年来在二极管抽运全固态飞秒Yb激光器的研究进展, 并展望了进一步提高输出功率和缩短脉冲宽度的技术途径及发展前景。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(09):0900001
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166522

摘要

捕获、跟踪、瞄准系统精跟踪探测器在不同噪声下对精跟踪系统进行光斑位置定位的影响不同。分析了探测器条状噪声的来源, 理论推导了条状噪声对质心算法的影响。采用阈值质心算法对含有条状噪声和椒盐噪声的图像进行光斑定位, 仿真分析了不同阈值、不同光斑图像信噪比下X轴和Y轴的光斑定位偏差, 对比了X轴和Y轴的光斑定位精度。仿真结果表明, 沿Y轴方向延伸的条状噪声使得X轴光斑定位精度优于Y轴。实验分别测试了不同系统配置、不同干扰幅度下精跟踪系统X轴和Y轴的跟踪精度。实验结果表明, 对于两个正交轴对称的精跟踪系统, X轴的跟踪精度优于Y轴, 从而验证了条状噪声的存在使得X轴的光斑定位精度优于Y轴的结论, 实验结果和仿真分析结果相符。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(09):0906008
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038304

摘要

基于主振荡功率放大结构, 采用特殊取向Nd∶YAG激光放大器, 获得高脉冲能量、高光束质量的激光输出。激光放大结构包含种子源、预放大级和主放大级三部分。在主放大级中, 采用串联放置的激光二极管侧面抽运Nd∶YAG棒状放大模块对种子光进行放大。为了获得高光束质量的输出光束, 对不同切割方向Nd∶YAG晶体棒的热退偏损耗进行了模拟。根据模拟结果, 放大模块选择[100]切割方向的Nd∶YAG晶体棒作为增益介质。在重复频率为200 Hz、脉宽为25 ns、脉冲能量为40 μJ、光束质量接近衍射极限的种子光注入条件下, 获得了425 mJ脉冲能量输出, 输出光光束质量因子为1.37, 功率稳定度为0.81%。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(09):0901004
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022317

摘要

衍射波前质量是衡量刻划光栅性能的重要指标之一, 光栅刻划机若存在阿贝误差, 将直接影响刻线位置精度, 从而影响光栅的波前质量。建立了刻划机阿贝误差与光栅衍射波前质量的物理模型, 并分析了该误差对波前质量的影响。针对该误差设计了一种基于双频激光干涉测量的阿贝误差测量光路, 测量了刻划机的阿贝误差, 根据物理模型对其导致的光栅衍射波前误差作了仿真分析, 并提出了基于双层工作台结构的误差控制校正方法。对两块尺寸为80 mm×100 mm、刻线密度为79 groove/mm的中阶梯光栅进行了阿贝误差校正前后的对比刻划实验。结果表明, 通过对阿贝误差的测量和校正, 光栅闪耀级次为-36级的衍射波前误差由0.529λ降低至0.159λ(λ=632.8 nm), 有效地降低了阿贝误差对光栅衍射波前质量的影响。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(09):0904001
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037338

摘要

比较了高通量密度下损伤点分别位于上游介质的前后表面时热像的位置及峰值光强的区别。讨论了热像交替排布的现象及峰值光强随损伤点尺寸的变化规律。针对上游光学元件中的损伤点是诱发后续光路中热像的主要因素, 提出了以损伤点经一定传输距离后引起的衍射环图像为分析对象的热像预判技术。该技术运用高信噪比的梯度方向匹配算法来获取衍射环图像的特征信息, 进而反演出衍射距离和损伤点尺寸。利用液晶空间光调制器产生的单个等效损伤点的衍射图像证明了该方法的有效性; 并采用光学元件上实际存在的损伤点所引起的衍射环图像分析了该算法反演多个损伤点时抑制噪声干扰的能力及其空间分辨率。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(09):0901006
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032232

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摘要

针对机器人视觉系统外参数标定的问题,提出了基于单目视觉ORB-SLAM的差分GPS辅助相机外参数标定方法。分析了单目视觉ORB-SLAM和GPS(Global Position System)定位数据之间的相似关系,建立了相机外参数标定的非线性最小二乘模型。基于随机采样一致性(RANSAC),通过三点法求得模型的初始解。设计了Levenberg-Marquardt(LM)迭代算法求解出最优解,从而得到了最优的相机相对位置和姿态参数。最后,对提出的方法进行仿真和跑车试验验证。结果表明: 在试验半径为50 m时,所设计标定方法的姿态标定精度可达0.1°,位置标定精度可达0.2%。该方法标定过程简单实用,不需要外界环境的先验信息和人工干预,具有很高的精度和显著的应用价值。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2252
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0032

摘要

针对传统光轴角测量系统中人为因素干扰导致的重复性能降低等不足,设计一种基于图像处理技术与高精度电控转台相结合的自动测量方案。分析了照明光斑光强分布特性,提出了一种基于图像区域分割的最优非线性加权的特征点提取算法。该方法根据光强与灰度的线性关系,将光强量化到3个区间。然后分析灰度因素在特征点定位中的影响; 针对不同区间应用局部最优加权法则以实现局部最优化处理。最后,利用光轴偏转角与特征点在像面上位移的对应关系,计算得到光轴角测量值。开展了光斑特征点重复性实验并分析了光轴角检测精度,结果表明: 该系统在不同光强、不同角度条件下重复性好,测角精度优于60.18″。与激光光源的光轴角测量实验对比,该算法在光斑光强分布不均的条件下仍能完成稳定且精确的光轴角测量。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2244
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0035

摘要

针对用光学遥感技术探测复杂场景下的目标时,真实环境下的目标、背景反射以及大气气溶胶辐射之间具有相当大的互干扰性,本文研究了偏振场景目标的建模与仿真技术。介绍了偏振场景仿真的光学理论与偏振模型基础,对Priest-Germer模型进行了数值仿真与分析。基于Priest-Germer模型,开发了偏振视景目标探测仿真软件,给出仿真软件的设计思想和软件框架。介绍了偏振双向分布反射函数模型,给出其偏振形式的Stokes表达式并进行数值仿真分析。给出了两种目标模型分别赋予两种不同表面材质时在440nm和600nm波长辐照条件下的4组偏振仿真实验及偏振图像的灰度直方图,并进行比较和分析,结果表明: 基于Priest-Germer模型的偏振仿真软件对目标、辐照波长、材质具有较高的敏感性,能够提供较好的分辨和识别能力。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2233
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0034

摘要

为了解决机器人室内定位时的绑架问题和相似物体的干扰,设计了一种具有图像内容匹配功能的视觉系统,从而使机器人能有效提取关键帧序列构建室内全局地图并实现自主定位。考虑影响图像内容匹配的主要干扰是机器人视角和位移造成的图像畸变,本文通过对室内物体的图像畸变建模与特征分析,设计了一种图像内容匹配方法。该方法以图像重叠区提取、基于子块分解匹配的重叠区重建两部分为核心,可将待匹配的两帧图像畸变调整为一致后再进行内容匹配并准确解算它们的相似度。其能有效利用各个房间内不同的景物和布局信息来消除相似物体的影响,从机器人学习环境时采集的视频中提取空间间距大且重叠相连的关键帧序列建立整栋建筑内部的全局导航地图。机器人工作时,实时视觉的图像内容与地图关键帧序列匹配,提取出与每个时刻视觉图像最相似的关键帧对机器人实施定位。在由3个房间和2条走廊组成的实验区进行了实验测试,结果表明: 机器人可有效消除相似物体的干扰,绑架发生时仍可通过与全局地图匹配实施准确自主定位,匹配准确率≥93%,定位精度误差(RMSE)<0.5 m。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2221
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0031

摘要

针对雾、霾等强散射环境下相机拍摄图像严重退化的问题,提出了一种降低雾霾环境对图像质量影响的图像去雾重构方法。基于雾天偏振成像模型,分别估计图像每个区域的重构参数,获取全局最优的重构参数。利用偏振滤波的方法估计雾天大气散射光的偏振度分布,利用自适应亮通道方法计算无穷远处大气散射光的强度分布,从而重构出去雾图像。最后,利用偏振度的纹理信息对重构图像进行增强。该方法考虑了图像中不同位置大气杂散光参数的不一致性,对图像每一区域的重构参数分别运算, 从而获得全局最优的重构参数图像。该方法还不要求图像必须包含天空区域,并且具有对灰度图像的处理效果较好的优点。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2212
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0035

摘要

星载差分吸收光谱仪中的科学级帧转移型电荷耦合器件(CCD)通常使用四行像元合并(4-Binning)方法提升载荷的信噪比,但该方法仅能工作在目标光强较弱的环境。为使载荷适应目标光线较强的环境,设计了数字像元合并方法(4-AVR)来提升载荷的探测能力。考虑相对常规的4-Binning方法,4-AVR方法会产生CCD信号衰减现象,故对这一现象进行了理论分析,得到由于CCD读出速率导致的信号衰减系数为0.699。在实验室搭建了测试装置,验证了上述结果,结果表明,4-AVR方法下获取的CCD像素值相对于4-Binning方法获取的像素值的衰减系数为0.698,从而证实了理论分析的正确性。实验显示,使用这一系数可完成对4-AVR方式下获取的像素值的校正,从而实现两种方法的无差别化。将校正方法作为载荷一级数据处理的一部分,进行了大气痕量气体的反演测试。结果表明数字像元合并方法可保证大气痕量气体的反演精度,进一步验证了数字像元合并方法的可靠性。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2204
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0010

摘要

为了提高多手持终端对卫星脉冲机动轨道的实时确定精度,并降低定轨精度对滤波初值的敏感性,提出一种五阶强跟踪球面单形-径向容积卡尔曼滤波(5-STSSRCKF)方法。采用n维正则单形变换群和矩匹配法推导五阶球面单形-径向容积准则,并将该准则嵌入强跟踪滤波(STF)框架。利用STF的等价表示计算次优渐消因子,实现了在滤波稳定时在线实时调整增益矩阵,克服了残差增大时增益矩阵仍保持极小值的缺点,提高了对系统突变状态的跟踪能力。进行了仿真实验,结果表明,当滤波初值误差增大时,已有方法的定轨精度降低为1 798.199 m,而提出的5-STSSRCKF的定轨精度可以维持在8.688 m; 当卫星进行脉冲机动时,已有方法不具备对机动轨道状态的跟踪能力,而5-STSSRCKF的定轨精度仍然维持在8.976 m。实验显示,5-STSSRCKF对滤波初值不敏感,并且对卫星脉冲机动轨道的实时确定精度更高。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2195
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007

摘要

将引导滤波与提升小波相结合提出了一种多尺度引导滤波方法,以实现在平滑图像细节的同时保持图像边缘不模糊。该方法通过提升小波法对将图像进行多尺度分解,即将信号分解成一个低频子带和多个高频子带。在提升小波重构过程中,利用引导滤波平滑每个尺度的低频信息并保持其边缘不模糊。最后,针对滤波后残余的细节,对提升小波重构后的平滑图像再次进行引导滤波,以便进一步平滑图像细节。将多尺度引导滤波应用于暗通道去雾先验理论并进行了主、客观评价。结果显示: 多尺度引导滤波能够深层次平滑图像细节,保持边缘完整性,从整体上提高了图像的对比对和视觉效果,有效恢复了场景信息并保留场景的边缘信息。另外,该方法改善了客观评价指标,其对比度增强系数指标平均提升了0.1以上,场景结构相似度平均提升了1以上, 而LOE(Lightness Order Error)参数降低了10以上,满足了去雾应用的视觉需求。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2182
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0014

摘要

针对双激光位移传感器测量大型壳段厚度过程中噪声对检测精度的影响,提出利用变分模态分解来实现对厚度信号的自适应去噪,利用相邻固有模态函数之间的离散Hellinger距离来获取最佳的模态数。该方法将变分模态分解算法引入到激光信号的自适应滤波过程中,分析并改进了变分模态分解算法的过分解、欠分解以及能量泄露的问题。然后,对改进的变分模态分解与希伯特振动分解和自适应噪声总体集合经验模态分解进行性能对比,提出了固有模态函数的相对瞬时能量概率的概念。最后,结合离散Hellinger概率分布距离理论判断固有模态之间的信噪分界点,实现了对信号的重构及滤波处理。仿真和实验结果表明,该方法对壳段厚度信号处理的信噪比为39.27 dB,比自适应噪声总体集合经验模态分解方法提高了10 dB,具有良好的自适应性,无需先验条件便能快速有效地识别并分离激光信号中的噪声成分。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2173
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008

摘要

为了修正精密转台中由圆光栅安装偏心、倾斜等引起的角分度误差,提出一种基于稀疏分解的角分度误差补偿方法。首先,分析了圆光栅安装偏心、倾斜等对精密转台角分度误差的影响。然后,根据圆光栅测角误差中不同阶次误差项的特性,结合稀疏分解思想与谐波分析建立了角分度误差补偿模型,对转台的角分度误差进行补偿。最后,搭建试验平台,采用提出的角分度误差补偿模型对精密转台角分度误差进行修正,验证该方法的有效性。试验结果表明: 该方法能够将角分度精度提高2个数量级,对角分度误差最大值为90.85"的转台进行误差补偿后,能够使角定位误差的最大值减小到0.64"。采用该方法进行误差补偿后,能够显著提高角度定位精度,结果满足精密转台角位移的高精度测试要求。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2165
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008

摘要

太阳能收集是解决无线传感器网络能量受限的有效手段。针对传统采用光伏电池收集太阳能的方法易受环境与光照时间限制、吸收波段窄等问题,提出了一种耦合对称U形缝隙的多谐振纳米天线阵列用于太阳能收集。该天线的单元结构是在银介质基板上刻蚀4个对称的U形缝隙,U形缝隙附近产生的表面等离激元相互耦合,使其在宽波段内产生多个谐振点,从而提高宽波段的平均吸收率。利用时域有限差分方法分析了多谐振U形缝隙纳米天线阵列的吸收特性。仿真结果表明,天线阵列在400~870 nm,960~1 100 nm两个波段内吸收率较高,并出现多个吸收峰,吸收峰值最大可以达到99%。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2155
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007

摘要

本文提出一种重复控制与积分正反馈相结合的控制方法, 以抑制磁轴承系统功耗。首先建立了磁轴承系统的数学模型,分析了由重力、转子不平衡和位移传感器噪声引起的电流噪声的频率特性,分析发现其可分为直流和多谐波两大类; 其次推导了用于消除直流电流的控制器需满足的条件,在此基础上,设计了一种电流积分正反馈算法。通过调节转子的悬浮位置,利用混合磁轴承中永磁体产生的磁力抵消重力,抑制电流的直流分量,采用根轨迹方法确定保证闭环系统稳定的参数取值范围; 然后提出一种嵌入式重复控制方法抑制转子不平衡和位移传感器引起的多谐波电流噪声,采用重构谱理论判定系统的稳定性。最后以磁悬浮控制力矩陀螺为测试平台,对所提出的控制算法进行仿真和实验研究。结果表明: 采用该算法后,电流的直流分量基本被抑制,谐波分量的峰峰值减小了88.3%,功耗减小了7W,验证了该算法的有效性。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2149
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007

摘要

为实现光机结构、集成电路等领域中大行程及高精度的位移控制,利用较为适用的非共振式尺蠖型压电直线电机,基于高压功率运算放大器,设计了非共振式压电直线电机的精密复合放大驱动电路,通过理论分析及实验得到的伯德图验证了驱动电路的分辨率和幅频特性。以现场可编程门阵列(FPGA)为核心处理器,以光栅尺为反馈元件,通过分析非共振式压电直线电机的多种运行模式,根据直线电机的运行时序,设计完成了开环大范围整步运行模式与闭环小范围单步运行模式相结合的控制策略,在单步运行模式中分别设计完成了PID控制算法及PID与压电陶瓷迟滞逆模型前馈相结合的复合控制算法。实验结果表明,该控制策略能够实现大行程内的精密位移控制,复合控制算法具有比PID更加优越的控制效果,能够在21 mm大行程内实现1.5 nm的闭环定位控制精度,直线电机的最大驱动力可达300N,满足大行程高精度位移控制的应用需求。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2139
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007

摘要

针对目前微透镜设计与加工中存在的问题,本文提出了一种大尺寸、高填充率的微透镜阵列设计与加工方法,并成功应用于基于手机屏幕的三维集成成像显示系统。根据焦面模式下的集成成像原理,建立了透镜阵列参数与集成成像显示关键参数的关系,并设计了高填充率透镜阵列的孔径与焦距。采用超精密铣削方法加工出金属母板,通过纳米压印和图形转移复制的方法,在涂有UV固化胶的PET透明膜上得到了高填充率的微透镜阵列膜,并将其应用于基于手机显示屏的集成成像系统。测试结果表明,在5.7英寸全高清手机屏幕上,直接覆盖孔径为0.526 mm、焦距为2 mm、填充率为100%的透镜阵列,可以实现立体图像出屏距离达4 cm、视场角为12.5°的集成成像显示效果。系统的设计与透镜阵列的制作完全满足集成成像要求,裸眼观看立体图像清晰、逼真,系统集成度高,使用方便。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2130
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007

摘要

为了满足航天关键件的加工精度要求,需要设计并制造满足设计要求的纳米级精度的竖直液体静压滑台。本文针对滑台结构、关键部件及公差设计方法展开了研究。首先,根据高精度竖直滑台的设计要求,采用不等流量的滑块结构及控制方法整体设计滑台结构。设计时,将所有液压油管路均设置在滑块中,以减小油压损耗,且使得滑台结构紧凑。接着,为使圆孔加工时圆度误差不受导轨刚度的影响,采用等导轨刚度的设计方法,同时给出了该方法下油膜厚度、刚度、压力的计算方法。文中还证明了上下油腔不等承载面积法能够降低竖直滑台由于倾覆力矩产生的倾角误差,提高导轨运动精度。在此基础上,提出了基于不等流量结构的几何精度设计方法,计算并证明了不等流量的结构和控制方法可以降低导轨和滑块极高的制造等级要求和制造成本。最后,根据上述设计方法设计并制造了数控纳米曲面磨床竖直滑台,并测试了该磨床竖直Z滑台的运动精度。结果显示采用不等流量结构的滑台制造公差要求由IT1降低到IT3。Z滑台精度测试结果为: 定位误差为±80nm,重复定位误差为48nm。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2121
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007

摘要

快速倾斜镜是星间激光通信终端精瞄系统的核心部件,其驱动装置为压电陶瓷执行器,而压电陶瓷具有迟滞特性,其严重影响了快速倾斜镜的定位精度,进而对星间通信链路的稳定性造成不利影响。为解决这一问题,本文设计了一种改进Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型对压电陶瓷执行器进行建模。在此基础上,提出了压电陶瓷执行器前馈线性化方法,以对迟滞特性进行前馈逆补偿。接着,提出了一种结合改进的 P-I模型与增量式PID算法的复合控制算法,并在DSP中实现了该复合控制算法。最后,在试验平台上对该算法进行了验证。结果显示: 当分别对系统输入10Hz和100Hz减幅正弦、等幅正弦曲线时,模型误差在0.59%以内,在输入同频100 Hz以下的减幅正弦曲线时,传统PID算法的最大误差为59.31 μrad,而该复合算法的最大误差为14.22 μrad。实验数据表明,本文复合控制方法的动态跟踪性能明显优于传统PID方法,改进Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型可以精确描述压电陶瓷的迟滞特性。本文设计的复合控制方法满足实际应用对快速倾斜镜的要求。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2113
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007

摘要

超声辅助磨削是一种套料芯棒加工方法,而硬脆材料在超声辅助磨削加工过程中的去除模式主要为脆性断裂,这将导致加工出的芯棒直径与砂轮内径之间存在尺寸误差。针对上述问题,通过分析超声辅助磨削加工中砂轮表面金刚石磨粒的运动轨迹,运用压痕断裂力学理论建立了超声辅助磨削芯棒的直径预测模型。该模型考虑了脆性材料断裂时产生的侧位裂纹扩展对芯棒直径的影响。通过对K9光学玻璃材料进行超声辅助套料试验对模型进行了标定和验证,接着研究了进给速度和转速对芯棒直径误差的影响规律。通过对比研究发现,模型计算结果与试验结果吻合较好,误差小于5%,验证了模型的有效性。试验结果表明,采用适当的低转速和大进给速度可以有效降低超声辅助磨削芯棒直径的尺寸误差。本文所建模型可为超声辅助磨削套料芯棒的砂轮选择提供理论指导。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2106
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007

摘要

针对广角极光成像仪整机Z向冲击试验后探测器损坏的问题,提出在镜头组件与头部框架间设置隔振器的解决方法。首先,确定隔振方案为被动局部隔振; 然后,从材料、刚度和安装方式等方面完成金属橡胶隔振器的设计。接着,运用有限元方法对结构进行模态分析和冲击载荷响应仿真分析。最后,对广角极光成像仪整机产品进行了力学实验,实验结果与仿真分析结果一致。实验结果显示: 安装隔振器后,探测器位置测点的正弦振动加速度响应最大降低了26.2%,随机振动加速度响应最大降低了72%,冲击加速度响应最大降低了48%,说明该隔振器具有显著的减振效果。在实验完成后对产品进行检测,发现产品并无异常,说明结构设计满足要求。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2098
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009

摘要

针对慢走丝线切割加工(WEDM-LS)时因温度高、切缝窄等因素造成的加工过程难以监测的问题,利用声发射检测技术对占空比可调脉冲的慢走丝线切割加工过程进行在线监测。首先利用小波包能谱算法将AE信号分解到8个独立的频段上: 分别为W1~W8,且频率依次降低; 然后提取各频段上的能量特征,研究其与加工工件表面粗糙度值之间的相关性。试验结果表明: W8频段的能量与表面粗糙度值之间具有较高的相关性,该频段的能量与脉冲放电能量均随着脉冲信号占空比的增大而增大,且加工表面粗糙度值也随之逐渐增大。最后通过回归分析得到了反应材料表面粗糙度值与W8频段能量占比关系的数学预测模型,该模型的预测结果与实际测得的表面粗糙度值误差仅为3.51%。说明该模型具有较高的预测精度,可用于加工表面粗糙度的在线监测。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2090
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007

摘要

本文基于微流控技术研制了面向航天医学应用的体液预处理芯片及仪器,以便对航天员体液进行医学检测。体液预处理芯片集成了驱动液体和控制流路的微泵微阀,通过控制微泵微阀可实现从进样、不同功能的预处理到输出样品整个过程的自动操作。此外在常规样品预处理功能的基础上,还集成了排气泡功能,使预处理芯片能够在太空微重力环境下对有气泡的体液进行体液预处理。预处理仪集微泵微阀驱动机构和芯片液面位置检测机构于一体,能够实现多种体液预处理模式,且与芯片间无需任何管路及电连接,方便芯片更换。利用有限元仿真软件对预处理仪进行了航天环境下的各项力学分析,包括模态分析、加速度过载分析、正弦扫描分析及随机振动分析,得到了预处理仪机械结构在不同载荷条件下的应力分布,结果显示最大应力值为57.37 MPa,经过校核得知满足航天环境强度要求。最后,基于制作的排气混合预处理芯片进行了预处理实验,结果表明芯片的排气和混合效果良好。

PDF全文光学 精密工程 | 2017,25(08):2083
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007

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摘要

作为无人机的“头脑”和“眼睛”,光电载荷在无人机系统中起着举足轻重的作用,且往往也是无人机系统中造价较高的部分。美国MQ-1“捕食者”多用途无人机中的MTSA 光电载荷几乎和无人机平台本身的价格一样,“全球鹰”无人机的RQ-4 BLOCK10综合传感器系统的造价占无人机总成本的33%,BLOCK20 综合传感器系统造价占总成本的比重将上升到54%。作为无人机系统的重要组成部分,光电载荷的发展也是无人机系统发展的重要一环。

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    014861059

    摘要

    自激光器问世以来,空间激光通信在全世界备受重视,美国、欧洲、俄罗斯、日本等起步较早,至今已有四十多年时间。空间激光通信的技术内涵是以激光为载波,在空间实现语音、图像、数据等信息无线传输的通信方式。具有通信速率高、信息容量大、抗干扰能力强、抗截获能力强、安全保密性好、体积小重量轻等优点,工作时要求通信时信道无遮挡、可通视。

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      013391440

      摘要

      红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件,是探测、识别和分析物体红外信息的关键,探测器的性能直接决定了热成像系统的最终性能。红外焦平面探测器可分为制冷型和非制冷型两大类。制冷型红外焦平面探测器的优势在于灵敏度高,能够分辨更细微的温度差别,探测距离远,但是其结构复杂且成本高昂,主要应用于高端军事装备;非制冷红外焦平面探测器无需制冷装置,能够在室温状态下工作,具有启动快、功耗低、体积小、重量轻、寿命长、成本低等诸多优点。非制冷红外焦平面探测器虽然在灵敏度上与制冷器件有一定差距,但经过近十余年的发展,其在性价比上已经明显优于制冷型探测器,具有更加广阔的应用前景。

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        01097469

        摘要

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          010561244

          摘要

          表面等离激元是一种存在金属与介质界面的电磁模式, 具有亚波长传播和局域场增强的特性, 因而受到人们的青睐, 作为在微纳尺度下进行光子操纵和集成的优良载体。随着人们对表面等离激元认识的不断深入和对微纳光子器件应用需求的增加, 如何在近场范围内精确调控等离激元波的传播并实现特定的场强分布成为人们关注的热点。综述人们通过微纳结构对等离激元波进行操控所发展的新原理和新方法, 以及对波束性质和近场分布调控的研究进展; 重点介绍包括艾里波束、无衍射准直波束、角向贝塞尔波束在内的各类特殊等离激元波束的基本特性, 产生与调控的实现, 以及近年来拓展的近场全息技术; 并进一步探讨表面等离激元光场调控在新型微纳光子学器件中的可能应用。

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          08611917

          摘要

          到2018年,普通发光二极管(LED)的普及率将达到80%。基于LED的可见光通信(VLC)技术有望为高速VLC的实现提供新方案。国内外研究者们分别对先进调制、编码/均衡、复用技术及材料/芯片等进行了研究,以扩展调制带宽、提高传输速率和增加传输距离。对载波幅相调制、自适应比特功率加载的正交频分复用调制、硬件/软件预均衡、后均衡等技术以及新型光学材料的原理和性能等国际研究热点进行了分析与讨论,对最新的研究进展进行了总结,从而为未来VLC的研究提供一定的参考。

          PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0300001
          分享:
          04861055

          摘要

          A non-adiabatic microfiber coupler is fabricated by flame brushing technique and then theoretically and experimentally analyzed. The effective length of the microfiber coupler is determined by simulation, and a low-noise laser is demonstrated using various lengths of erbium-doped fiber (EDF) when incorporated in a laser setup. At 18.6-mW input pump power, the maximum output power of 20 \mu W and the lowest lasing threshold of 3.8 mW are obtained with a 90-cm-long EDF.

            PDF全文Chinese Optics Letters | 2014,12(02):021403
            分享:
            04712414

            摘要

            激光是一种受激辐射相干光源,其形成是在一定条件下,光电磁场和激光工作物质相互作用,以及光学谐振的选模作用的结果,是清洁、环保的新型能源。激光加工技术具有具有传统加工方法无可比拟的优点。围绕激光加工的特点,人们相继研究并开发出一些具有工业应用前景的激光表面处理技术,大体分为激光表面硬化、激光表面熔敷、激光表面合金化、激光冲击硬化和激光非晶化。激光再制造技术以激光熔覆及合金化、现代先进制造、快速原形制造等为技术基础[5]。本文将其关系梳理如图1。

              分享:
              0403298

              摘要

              用平行三维有限元时域方法研究了亚波长直径二氧化硅线和硅基波导间的耦合。传统的对接耦合在1300-1750nm光进入二氧化硅基底的硅线波导后,有40%的透过率,并对轴向失准有良好的鲁棒性。在二氧化硅线和二维硅光子晶体条形波导间的反向耦合可产生慢光。在50晶格常数的耦合距离内,通过色散带控制,实现了82%的传输率。群速度估计为真空光速的1/35。

              分享:
              03603358

              摘要

              在2016年全球经济不景气、中国经济也受之影响的背景下,我国激光加工产业逆势上扬,取得了良好的发展态势。2014年,中国地区的激光器装机量首次超过欧洲,占据了全球总量的约30%。2016年,中国地区的激光器装机量稳步增长,占据了全球总量的约40%。已有超过65万台激光焊接、打孔、打标等中小功率的激光加工设备正服务于全国的各行各业。

                分享:
                0276192

                摘要

                We report on the generation of Q-switched and Q-switched mode-locked (QML) pulses in an erbium-doped fiber ring laser by using a polyvinyl alcohol (PVA) -based gold nanorod (GNR) saturable absorber (SA). The PVAbased GNR SA has a modulation depth of -4.8% and a non-saturable loss of -26.9% at 1.5 μm. A Q-switched pulse train with a repetition rate varying from 18.70 to 39.85 kHz and a QML pulse train with an envelope repetition rate tuning from 20.31 to 31.50 kHz are obtained. Moreover, the lasing wavelengths of the Q-switched pulses can be flexibly tuned by introducing a narrow bandwidth, tunable filter into the laser cavity. The results demonstrate that the GNRs exhibit good optical performance and can find a wide range of applications in the field of laser technology.

                  PDF全文Chinese Optics Letters | 2015,13(08):081401
                  分享:
                  02351539

                  摘要

                  近年来, 基于相关滤波的目标跟踪算法因其具有很好的跟踪精度和明显的速度优势, 引起了研究人员的极大关注。提出一种基于自适应特征选择的多尺度相关滤波跟踪算法。首先, 提取三种互补特征, 通过相关滤波响应图评估各特征的跟踪性能, 自适应选择最优特征进行位置跟踪; 其次, 预设响应图阈值作为位置相关滤波模型更新的判断条件, 优化模型更新方式; 最后, 引入尺度相关滤波跟踪器, 进一步提高了算法的尺度适应性和跟踪精度。实验部分将该算法和近年来流行的相关滤波及非相关滤波类跟踪算法进行了对比, 结果表明, 该算法在精度上优于其他算法, 同时具有53.12 frame/s的实时跟踪速度。

                  PDF全文光学学报 | 2017,37(05):0515001
                  分享:
                  0192633

                  摘要

                  合成孔径激光雷达(SAL)能够突破激光的衍射限制, 满足对远距离目标和场景进行高精度实时成像的需求。从SAL理论和实验进展两方面, 详细总结分析了SAL的国内外发展现状。在此基础上, 总结和分析了实现SAL实际应用, 还需深入研究的几个关键技术: 激光光源、发射信号波形、探测体制、激光传输特性和目标反射特性、成像算法和运动补偿等, 为进行SAL的深入研究和实用化奠定基础。

                  分享:
                  0184207

                  摘要

                  We demonstrate an ultralow-noise single-photon detection system based on a sensitive photomultiplier tube (PMT) with precise temperature control, which can capture fast single photons with intervals around 10 ns. By improvement of the electromagnetic shielding and introduction of the self-differencing method, the dark counts (DCs) are cut down to ~1%. We further develop an ultra-stable PMT cooling subsystem and observe that the DC goes down by a factor of 3.9 each time the temperature drops 10°C. At ?20°C it is reduced 400 times with respect to the room temperature (25°C), that is, it becomes only 2 counts per second, which is on par with the superconducting nanowire detectors. Meanwhile, despite a 50% loss, the detection efficiency is still 13%. Our detector is available for ultra-precise single-photon detection in environments with strong electromagnetic disturbances.

                    PDF全文Chinese Optics Letters | 2017,15(10):100301
                    分享:
                    0174309

                    摘要

                    In order to improve the frequency and precision of radiometric calibration, the automated vicarious calibration system (AVCS) is developed and deployed at the Dunhuang test site to perform vicarious calibration without the in situ manned measurements. The surface and atmospheric parameters are automatically collected by AVCS. An absolute radiometric calibration approach based on AVCS is proposed. Six successful calibrations of the Aqua Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) are conducted. The results are in good agreement with the on-board calibration system with all the relative differences less than 4%. It enables us to monitor the change of a sensor over long time scales.

                      PDF全文Chinese Optics Letters | 2017,15(10):100101
                      分享:
                      0138313

                      摘要

                      针对复杂背景下红外图像中低信噪比弱小目标实时检测问题,提出一种基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法。该算法将红外目标检测转化为模式分类问题,在离线训练阶段,利用二维高斯模型构造红外小目标训练集,在此基础上训练得到对目标背景具有区分能力的相关滤波器,在线检测阶段,利用滤波器对图像分块进行滤波操作,目标和背景的滤波响应有着显著的差异,最后生成整幅图像的滤波响应置信图以此来判断图像中是否包含目标及其具体位置。在单帧单目标图像、序列图像多目标检测实验结果表明,与经典检测算法相比,所提方法不仅具有更高检测性能,有效降低了虚警概率,而且具有较好的实时性,适用于复杂背景条件下弱小目标的实时检测。

                      PDF全文光学学报 | 2016,36(05):0512001
                      分享:
                      01351155

                      摘要

                      光谱偏振成像技术可同步测量目标的空间信息、光谱成分和偏振特性分量, 在天文物理研究、大气成分的探测和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。偏振信息的同步获取通常牺牲光谱成像的空间分辨率, 为避免光谱成像空间分辨率的降低, 提出基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法。利用双矩形干涉器实现双通道剪切干涉, 两个通道分别进行高分辨率干涉光谱成像以及基于微偏振阵列的光谱偏振成像。分析了双通道剪切干涉以及基于微偏振阵列调制的傅里叶变换光谱偏振成像原理, 论述了光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法。搭建了实验装置, 对实际场景目标进行光谱偏振成像实验, 获得了目标的高空间分辨率光谱图像和偏振分量信息。研究表明, 该高光谱偏振成像技术可同步进行偏振成像测量和高分辨率光谱成像测量。

                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(10):1011002
                      分享:
                      0124170

                      摘要

                      全芯片多参数联合优化是光刻分辨率增强技术的重要发展方向。提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的光源掩模投影物镜联合优化(SMPO)方法。将由像素表征的光源、由离散余弦变换基表征的掩模及由泽尼克系数表征的投影物镜编码为粒子, 以图形误差作为评价函数, 通过不断迭代更新粒子, 实现光源掩模投影物镜联合优化。在标称条件和工艺条件下, 采用含有交叉门的复杂掩模图形对所提方法的仿真验证表明, 图形误差分别降低了94.2%和93.8%, 有效提高了光刻成像质量。与基于遗传算法的SMPO方法相比, 该方法具有更快的收敛速度。此外, 该方法具有优化自由度高和优化后掩模可制造性强的优点。

                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(10):1022001
                      分享:
                      010289

                      摘要

                      弹道导弹和巡航导弹是高技术战争中的主要威胁, 对弹道导弹最有效的防御是助推段拦截。首先总结了美国机载激光计划失败的原因和经验教训, 然后评述和分析了无人机载激光武器反导的概念、优势、研究计划和现状, 以及存在的问题和面临的挑战。最后, 讨论和分析了用于助推段拦截的二极管抽运碱金属激光器和相干合成光纤激光器的原理、特点、最新进展和技术挑战。

                      分享:
                      075248

                      摘要

                      近年来, 混沌激光已广泛应用于保密通信、高速随机数生成、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪、光纤传感和测距等方面。与离散器件构成的装置不同, 集成芯片具有尺寸较小、功耗较低、稳定性较好和适用于大批量生产等优点。结合混沌应用和集成芯片的优势, 光子集成的混沌半导体激光器应运而生。将光子集成混沌半导体激光器分为五类, 并分别介绍了国内外相关机构在集成结构、集成区域的尺寸、集成构成的特点及集成混沌激光器的应用等方面的研究进展。另外, 设计并介绍了一种新型的面向蝶形封装的混沌外腔半导体激光器。

                      分享:
                      053190

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                      摘要

                      通过单个自由曲面反射器的反射, 令光源发出的能量重新分布, 在特定照明面上实现所需照明, 从而简化了投影设备中的照明系统, 使设备的进一步小型化成为可能。根据给出的光源辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布, 可得到一组偏微分方程, 数值差分求解直接得到自由曲面反射器。光源采用发光面积1 mm×1 mm朗伯体发光的LED, 视角为120°, 照明面为4∶3的均匀矩形光斑。设计了两种自由曲面反射器, 并用软件对得到的曲面进行了照明模拟, 模拟得到的照明均匀性接近90%。两种反射器在光轴方向上的投影尺寸均小于25 mm, 垂直光轴方向上投影长度均小于22 mm, 照明系统总长均小于40 mm, 结构紧凑, 适用于小型LED投影设备。

                      PDF全文光学学报 | 2007,27(03):540-544
                      分享:
                      035417379

                      摘要

                      光子晶体光纤(PCF),又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MF),是一种单一介质,并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,从1996年世界上制造出第一根光子晶体光纤以来,它便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点。介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况,重点评述了光子晶体光纤非线性光学方面的研究及其潜在的应用。

                      PDF全文中国激光 | 2006,33(01):57-66
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                      1235030246

                      摘要

                      高分辨力空间相机的光学系统决定相机的外形尺寸和布局,为了相机的小型化、轻量化和结构稳定,针对某一种光学设计指标要求,分析比较多种光学系统结构是有必要的。本文针对在太阳同步轨道上用TDI CCD 推扫方式成像的高分辨力可见光相机,在设轨道高度为500 km,地面像元分辨力达到 0.5 m的情况下,用CODE V软件分析研究了6种可能的相机光学系统结构,得到了不同相对孔径和不同视场角的光学设计结果,并给出了可供参考的6种光学系统设计数据。指出在实际工程应用时,应根据不同的地面覆盖宽度的需求确定光学系统视场角,然后根据不同的视场角选定能满足这个视场角要求且尺寸最小的光学系统结构形式。

                      PDF全文光学 精密工程 | 2008,16(11):2164-2172
                      分享:
                      0905772

                      摘要

                      飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。

                      PDF全文中国激光 | 2007,34(05):595-622
                      分享:
                      0150918544

                      摘要

                      将相位检测面形术(PMP)用于大尺度、 高精度三维面形测量中。 采用文中提出的双向高度坐标校正法, 可以得到精确的物面三维坐标。 提出了一种新的基于洪水算法的图像拼接法, 采用此方法可以按最佳的途径将各子区域的高度分布合成整个物面的高度分布。

                      PDF全文光学学报 | 2000,20(06):792-796
                      分享:
                      0022784

                      摘要

                      以GaN基功率型发光二极管(LED)为代表的半导体照明光源, 具有其他传统光源无法比拟的诸多优点, 被公认为21世纪最有价值的新型光源。充分发挥功率型LED的优势, 利用非成像光学进行面向实际应用的功率型LED封装光学系统设计, 以高端半导体照明光源的制造为突破点, 带动整个半导体照明产业的快速进步, 已成为半导体照明技术发展的战略选择。回顾了非成像光学的历史、研究进展以及在半导体照明中的应用, 并通过设计实例, 介绍了面向功率型LED光线耦合、二维给定光分布以及三维给定光分布问题的非成像光学系统设计原理与解决方案。

                      PDF全文中国激光 | 2008,35(07):963-971
                      分享:
                      035917713

                      摘要

                      综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作。围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题, 比较了各类激光器的优缺点。总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段, 指出减小激光器热效应可能的技术途径。

                      PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1605-1618
                      分享:
                      0133921981

                      摘要

                      综述了用于下一代移动通信的光纤毫米波副载波通信技术(ROF)的研究进展。介绍了系统的基本构想和涉及的关键技术。着重介绍几种毫米波副载波光发射器以及有关光学技术的新进展,包括外调制器方法、射频上转换法、光学外差法、毫米波调制光脉冲发生器等;简要介绍了ROF接收技术、系统技术和有关应用的研究动向。

                      PDF全文中国激光 | 2006,33(04):481-488
                      分享:
                      020721243

                      摘要

                      采用两个中心波长约976 nm准直输出的高功率半导体激光模块为抽运源,通过空间滤波和非球面透镜耦合技术,双端抽运长度为21 m的大模场面积国产掺镱双包层光纤,获得了714.5 W的高功率连续激光输出。采用反向抽运,当入纤抽运功率为760 W时,激光输出功率达到501 W;采用双端抽运,当入纤抽运功率为1137 W时,获得了714.5 W的高功率连续输出,光光转换效率为62.8%,斜率效率为67%。

                      PDF全文光学学报 | 2006,26(07):1119-1120
                      分享:
                      023826129

                      摘要

                      提出一种在数字加权滤波和调制度分析基础上形成可靠性控制模板,并按可靠度排序进行位相展开的新方法。该法用于傅里叶变换轮廓术中,可以兼顾所求位相精度和位相展开的可靠度,适合复杂物体面形的测量。给出了傅里叶变换轮廓术对复杂物体面形测量的应用实例。

                      PDF全文光学学报 | 1998,18(09):1228-1233
                      分享:
                      084126251

                      摘要

                      综述了现有的3类激光光束质量评价方法, 即近场质量、远场质量和传输质量。主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数β因子、斯特列尔比、环围能量比以及M2因子等。讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。提出了采用M2因子矩阵以表述光束的像散特性, 给出了M2因子的不变量。

                      PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1643-1653
                      分享:
                      03688914

                      摘要

                      可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析,这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经被用于大气痕量气体监测以及工业控制。在对空气中的痕量气体进行检测中,由于气体浓度较低,需要和长吸收光程技术相结合。将可调谐二极管激光吸收光谱与经过108次反射后达到27 m光程的多次反射池相结合研制了用于地面环境空气中甲烷含量监测的便携式吸收光谱仪,并结合了用于微弱信号检测的二次谐波检测技术,从而达到了体积分数低于1×10-7的检测限,并利用不同体积分数的甲烷气体对系统进行了测试,得到了很好的测试结果。

                      PDF全文光学学报 | 2006,26(01):67-70
                      分享:
                      012017518

                      摘要

                      激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术.检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度,传统的检测算法如重心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足.基于圆拟合的激光光斑中心检测算法是根据最小二乘原理用圆来逼近激光光斑轮廓,该算法除了可以检测光斑中心外,还可以检测光斑半径,达到亚像素级的定位精度,具有很快的计算速度,可适用于实时的光学测量.

                      PDF全文红外与激光工程 | 2002,31(03):275-279
                      分享:
                      01169513

                      摘要

                      研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性, 指出传统的高反膜只是光子晶体的一个特例, 从而从光子晶体的角度对多层膜系的设计提出了一条新的思路, 同时研究了材料的介电常数以及结构与高反带带宽之间的关系。 最后通过在多层膜中引入掺杂(中间一层被另一种介质所代替), 得到第一能隙中掺杂模式的频率与掺杂材料的介电常数之间的对应关系, 由此提出一种精确测量介质介电常数的方法。

                      PDF全文光学学报 | 2000,20(06):728-734
                      分享:
                      0024935

                      摘要

                      讨论了由无窗硅光电二极管构成的反射式陷阱探测器的设计方案和工作原理,通过实验测试证明它具有良好的线性、空间响应均匀性、偏振非敏感性和稳定性。在可见波段的7个激光波长上(488nm~786nm),通过低温辐射计标定了陷阱探测器的绝对光谱响应率,不确定度小于0.035%,比现有的标准辐射源的精度提高了约2个量级,证明其可以作为高精度的绝对光谱响应率标准探测器。

                      PDF全文光学学报 | 2001,21(06):749-752
                      分享:
                      07017616

                      摘要

                      光电跟踪和测量设备用于测量飞行器在空中的飞行轨迹,作为飞行器飞行性能的评价.随着现代技术的发展,对飞行器性能提出愈来愈高的要求,从而也对跟踪和测量飞行器飞行轨迹的光电跟踪和测量设备提出了相应的技术进步要求,特别是对其测量精度指标.如何做好和完善误差分析、误差分配和误差综合,成为研制更高性能的光电跟踪测量设备总体设计中的一个重要问题,贯穿从可行性论证、方案论证、方案设计、设计、制造、装调、直到试验等整个研制过程.就这一类设备中最为复杂的机载光电跟踪测量设备的目标定位误差(即3轴上的测量误差),通过建立从被测目标到地面中心测量站9个坐标系,进行31次线性变换,构造35个变量的统一测量方程;进行测量误差因素的分析和分配,以及用蒙特卡洛法来分析和计算系统的目标定位误差.

                      PDF全文光学 精密工程 | 2005,13(02):105-116
                      分享:
                      007120

                      摘要

                      调制传递函数(MTF)是描述光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标。在成像系统满足线性和空间不变性的条件下,对于含有点、狭缝和边缘等不同特征的图像,可以使用相应的方法计算得到成像系统的MTF。采用了倾斜刃边法来计算得到成像系统的MTF,分析了成像器件和算法步骤对计算结果产生的影响,进行了相应的校正,提高了计算结果的准确性。运用MTF补偿(MTFC)技术,分别使用了镜头MTF的设计值、测量值和计算值对实际拍摄得到的图像进行了复原。通过对以上3种复原图进行对比,实验结果证明了MTF计算值的可靠性和用于降质图像复原时的有效性。

                      PDF全文光学学报 | 2010,30(10):2891-2897
                      分享:
                      01615845

                      摘要

                      对几台国内外典型的星载高光谱成像仪所采用的光学系统结构进行了分析,阐述了棱镜色散、光栅色散、傅里叶变换3种主流高光谱成像仪分光方式的结构原理和优缺点。根据宽波段、小型化的研究目标,设计了一个全反射式高光谱成像仪光学系统。该系统由离轴非球面三反射镜望远成像系统和两个Offner凸光栅光谱成像系统组成,通过改变两个光谱成像系统的变倍比来实现两种探测器的匹配。给出的该系统的详细设计结果显示,光学系统128个谱段的调制传递函数均达到0.6以上,畸变<0.44%,谱线弯曲<0.03%。实验结果表明,选定的全反射式光学系统满足小型化星载高光谱成像仪的技术要求,有效降低了仪器的体积和质量,通过加大光学系统的相对孔径弥补了光栅衍射效率低的缺点。

                      PDF全文光学 精密工程 | 2009,17(11):2629-2637
                      分享:
                      0514364

                      摘要

                      随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器,采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力,验证了随机并行梯度下降算法的收敛性;讨论了算法增益系数、随机扰动幅度与收敛速度的关系,并指出通过算法增益系数的自适应调整可以改进算法的收敛速度。

                      PDF全文光学学报 | 2007,27(08):1355-1360
                      分享:
                      0776741

                      摘要

                      卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值, 国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端, 全文的第一部分即“链路和终端技术”综述了卫星激光通信的国外进展, 介绍了终端的关键技术, 讨论了终端设计思想。第二部分(另文)将讨论和介绍卫星激光通信终端地面检测和验证技术。

                      PDF全文中国激光 | 2007,34(01):3-20
                      分享:
                      0117427254

                      查看更多

                      摘要

                      提出一种基于一维光栅函数进行纯相位编码的方法, 该方法以双相位全息编码技术为基础, 将复振幅图像编码成纯相位图, 并将编码得到的相位图直接加载到相位型空间光调制器上进行光学重建。在重建过程中, 用一个有低通滤波器的4-f系统选择衍射级次, 并选用一级衍射分量进行重建。一维光栅函数编码可以提高一级衍射分量所能获得的能量。因为没有相位元件零级信息的影响, 重建图像的质量得到了提升。数值模拟和实验结果证明, 该方法可以有效重构编码复杂物体的振幅和相位, 该方法得到的一级衍射能量比二维棋盘格函数编码得到的一级衍射能量高。

                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(09):0909001
                      分享:
                      0102968

                      摘要

                      水体是合成孔径雷达(SAR)图像解译的一类重要内容。针对含水体的SAR图像的成像特点, 给出了一种基于轮廓的配准方法。首先, 提出了融合观测图像局部统计信息的自适应权马尔科夫随机场 (MRF)分割模型, 以分割SAR图像水体目标并提取其精确轮廓。然后, 提出了轮廓匹配的非均匀高斯混合模型(GMM), 该模型能融合轮廓上点的位置信息和以轮廓点为中心的窗口的灰度相似性信息。最后, 对含水体目标的SAR图像进行配准实验。结果显示所提出的MRF分割模型能精确地定位目标边缘并保持图像的细节, 轮廓匹配的非均匀GMM对噪声、外点及局部变形具有稳健性, 能较好地实现含水体目标的SAR图像配准。

                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(09):0928001
                      分享:
                      053921

                      摘要

                      在介绍捕获、跟踪、瞄准(ATP)精跟踪子系统结构、控制原理及控制算法的基础上, 通过搭建半物理模型来分析不同分辨率数模转换器对应的跟踪性能, 分别对同一位置光束与加入扰动后的光束进行跟踪对比实验。结合精跟踪控制系统的信号传输, 分析不同分辨率的数模转换器对ATP系统跟踪精度的影响。实验结果表明, 数模转换器的分辨率越高, ATP系统的跟踪性能就越好; 使用14位数模转换器时, 继续增加分辨率, ATP系统的跟踪精度没有得到显著提升。对跟踪后的光斑质心信号进行频谱分量统计,得出干扰抑制带宽之外的频段内数模转换器的分辨率与对应的频谱分量成正比, 因此需要进一步提高精跟踪系统的干扰抑制带宽来实现更高精度的跟踪。

                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(08):0806004
                      分享:
                      036825

                      摘要

                      针对基于高阶正交幅度调制(QAM)的大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统, 提出了一种基于时域和频域卡尔曼滤波(KF)联合估计的相位噪声补偿算法。所提算法在发射端插入时域训练符号和导频序列, 在接收端基于训练符号进行频域卡尔曼滤波后得到信道估计值, 进行时域扩展卡尔曼滤波(EKF)后得到相位噪声粗略估计值。时域相位噪声估计值为复数值, 为获得较好的补偿效果, 根据导频序列数目将每个OFDM符号分割为若干个亚符号。在导频序列处进行时域EKF, 通过在每个亚符号最后一个导频处进行线性插值, 得到每个采样点的相位噪声粗略估计值。对粗略相位噪声补偿后的频域数据进行预判决, 并对时域相位噪声进行精细补偿。采用所提算法对传输速率为50 Gbit·s-1 、传输距离为100 km的CO-OFDM系统进行了数值模拟, 结果表明所提算法与其他方法相比取得了较好的补偿效果。对于激光器线宽为1 MHz(16QAM)和800 kHz(32QAM) 的CO-OFDM系统, 误码率可达前向纠错上限。

                      PDF全文HTML全文 光学学报 | 2017,37(09):0906002
                      分享:
                      022794

                      摘要

                      为实现机械手指的复合式触觉传感, 以光纤布拉格光栅(FBG)为传感元件, 将压力传感器和温度传感器封装在同一聚合物传感单元中。分析了压力传感器受目标物体温度扰动的特性, 同时利用逆传播神经网络对FBG触觉传感信号进行处理, 实现了对传感单元表面正向压力的准确识别。仿真与实验结果表明, 该方法进一步消除了目标物体温度对应变传感器的影响, 减小了应变传感器的不确定性误差, 提高了压力测量结果的稳定性和测量精度, 补偿后压力传感器的温度漂移率仅为1.2×10-4 nm/℃。将补偿研究应用于机械手指FBG触觉传感阵列, 可以有效抑制温度对应变传感的干扰, 使得柔性机械手指触滑测量系统具有更加广阔的应用前景。

                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(08):0806001
                      分享:
                      027774

                      摘要

                      随着水下光通信、传感和激光雷达等领域的快速发展, 深入研究海洋湍流对光束传输特性的影响具有重要的意义。采用数值模拟方法研究了慧差光束通过海洋湍流的传输特性。研究结果表明海洋湍流会导致光束慧形分布消失; 慧差光束的质心位置与最大光强位置不重合; 相比于以最大光强位置为中心、以光束质心位置为中心时计算得到的束宽要小, 但其受海洋湍流影响更大; 以能量Strehl比作为评价参数时, 慧差越严重, 则光束能量集中度受海洋湍流影响越小; 以β参数作为评价参数时, 当慧差系数取某特定值时, 光束能量集中度受海洋湍流的影响最大, 在实际应用中应该避免这种情况。能量Strehl比与β参数的物理含义不同, 分别表示按照给定桶半径内所含能量定义的能量集中度(能量Strehl比)与给定桶中功率百分比定义的能量集中度(β参数), 两者受海洋湍流的影响是不同的, 这在实际应用中应当特别注意。

                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(08):0805003
                      分享:
                      023735

                      摘要

                      二极管抽运的全固态锁模Yb激光器能够在1 μm附近输出高平均功率窄脉冲宽度的飞秒激光, 在超快非线性频率变换、飞秒光学频率梳、超快光谱学等领域具有重要应用。利用被动锁模技术和克尔透镜锁模技术, 人们在一系列新型Yb掺杂激光介质中实现了飞秒锁模激光运转。介绍了近年来在二极管抽运全固态飞秒Yb激光器的研究进展, 并展望了进一步提高输出功率和缩短脉冲宽度的技术途径及发展前景。

                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(09):0900001
                      分享:
                      166522

                      摘要

                      空间碎片的存在对在轨运行航天器的安全构成严重的威胁, 同时空间碎片的不断产生对有限的轨道资源也将构成严重威胁。采用激光测距技术可实现空间碎片的实时高精度定轨, 从而可有效规避其对航天器的撞击。为了开展高精度小尺寸空间碎片激光测距, 研制了可快速平稳跟踪400 km以上空间目标的53 cm双筒望远镜, 然后结合低功率高重频亚纳秒激光器和单光子探测技术, 在该望远镜上研究和实现了空间碎片激光测距技术。结合激光测距方程, 分析研究系统的空间碎片探测能力, 当碎片距离为1 000 km时, 能探测到回波光子的碎片最小尺寸约为478.5 cm。实际观测表明: 该激光测距系统具有探测米级空间碎片(约1 000 km远)的能力。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0729001
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                      00511

                      摘要

                      训练模型复杂且训练集庞大导致深度学习的发展受到严重阻碍。使用Google最新开源的TensorFlow软件平台搭建了用于视频目标跟踪的深度学习模型。介绍了深度学习的原理和TensorFlow的平台特性, 提出了使用TensorFlow软件平台设计的深度学习模型框架结构, 并使用VOT2015标准数据集中的数据设计了相应的实验。经实验验证, 该模型具有较高的计算效率和识别精度, 并可便捷地调整网络结构, 快速找到最优化模型, 很好地完成视频目标识别跟踪任务。

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                      017496

                      摘要

                      如何在复杂背景和低信杂比条件下准确检测到小目标对于精确制导武器的发展和红外预警等具有重要意义。为了在复杂背景条件下提高图像信杂比并有效地检测出小目标, 提出一种基于中心域与邻域灰度对比度的红外小目标检测方法。通过计算输入图像的对比度图和显著度图, 提高了目标对比度同时抑制背景杂波; 在此基础上自适应设定阈值分离出小目标。实验结果表明: 与传统LCM(Local Contrast Measure)方法相比, 所提出的方法能够取得更高的检测率和较低的虚警率, 尤其是对于复杂背景下的弱小目标检测, 相对于对比算法, 优势更明显。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0726002
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                      00492

                      摘要

                      实时微型多光谱成像方法能够在零机械运动下, 单次曝光同时获取目标对应于几个不同特征波段的多幅二维空间光谱图像, 具有效率高、体积小、抗震等优点。具有高光密度值的二维点阵式窄带微滤片(简称微滤片)是用于活体荧光成像的实时微型多光谱荧光成像技术的核心部件。首先对微滤片进行优化设计及关键参数的确定, 其次研制了既具有二维空间分辨、又有高光学密度值的微滤片。实测结果显示所研制微滤片基本周期单元具有52 ?滋m×52 ?滋m空间分辨率、透过带带宽为24 nm、光密度值高达4、不同光波段通道之间图像信号串扰微弱。该二维点阵式窄带微滤片的成功研制为实时微型多光谱荧光成像技术的应用扫清了障碍, 对医疗活体光学病理诊断及使用多荧光探针来探索生命过程的研究有重要意义。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0720004
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                      00490

                      摘要

                      基于融合多幅低动态图像来获取高动态图像的过程中, 传统方法中低动态图像获取时对曝光时间选取的策略简单, 使拍摄的多幅图像信息冗余较多, 严重影响融合效率。提出了一种基于局部信息熵最大准则的多曝光控制方法。讨论了低动态场景图像信息熵与曝光时间的关系, 得出了低动态范围场景的图像信息熵随曝光时间的增加呈现先增加后减小的规律, 并在某个曝光时间处信息熵最大。对于高动态场景, 首先, 利用图像平均灰度响应与曝光时间的近似线性关系确定场景的曝光时间范围; 然后, 根据图像直方图将高动态场景分成若干个低动态范围场景区域; 最后, 以信息熵最大为优化目标, 设计一维搜索算法, 搜索各个低动态范围区域的最优曝光时间, 直到所有区域都搜索到最优曝光时间。此方法将场景的局部信息熵与曝光时间联系起来, 能针对不同的区域进行曝光时间优化, 目的性强, 有效地避免了传统曝光控制中的缺点, 实验证明: 用该方法获取的图像进行融合获得了良好的效果。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0726001
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                      00490

                      摘要

                      面向工业、国防及重大科学研究领域超大电流在线计量的迫切需求, 提出基于光纤电流传感器量程自扩展特性实现超大电流计量标准的量值传递。基于微分琼斯矩阵方法, 建立了光纤敏感环路的数学模型, 揭示了线性双折射对传感器量程自扩展特性的影响机理, 并证明了采用椭圆双折射光纤的电流传感器具有良好的量程自扩展能力, 可通过光纤圈数对Faraday效应的比例放大作用, 利用小电流实现传感器在超大电流下的等效校准。研制了干涉式数字闭环柔性光纤电流传感器, 可在不断开载流母线的情况下直接形成敏感环路, 实现在线计量。样机性能测试结果表明: 在直流等效10 ~210 kA范围内, 样机的测量准确度优于±0.1%; 在工频额定等效25 kA条件下, 样机的比差准确度满足IEC60044-8 0.2 S级要求; 样机的带宽大于10 kHz。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0722001
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                      00486

                      摘要

                      纳米金属颗粒及其与金属膜的耦合结构具有比单元结构更优越的物理性质。为了给实验研究纳米银立方体和银膜耦合结构在传感中的应用提供理论依据, 运用FDTD方法数值分析了纳米银立方体与银膜耦合体系在波长为514.5 nm的激光激发下的电场性质。结果表明, 耦合结构的电场分布与纳米银立方体的大小、及其与银膜间的介质层厚度有关; 纳米银立方体与银膜耦合结构局域电场比纳米银立方体的局域电场强; 当其间没有介质层时, 局域电场主要分布在纳米银立方体的上表面顶点; 当有介质层时, 局域电场会有部分转向高折射率介质层中。因此, 可根据需要, 通过调控纳米银立方体的大小及其与银膜间的介质厚度来获得理想的局域电场。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0720003
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                      00480

                      摘要

                      为满足氦(He)激光雷达系统的探测指标, 实现200~1000 km大气中He原子密度的测量, 对He密度探测激光雷达系统的参数和性能进行设计(主要包括激光发射部分、光学接收部分、数据采集和控制部分), 对比在不同亚稳态He密度、不同积分时间、不同距离分辨条件下系统接收光子数与距离的关系, 其中亚稳态He的密度对信号强度的影响最大。用较低高度的瑞利散射信号标定共振荧光信号, 获得相对数密度曲线和信噪比(SNR)曲线。仿真结果显示, 在积分时间为30 min, 距离分辨为50 km, 亚稳态He原子[He(23S)]密度最低的情况下, 在250~530 km高度范围内, 相对误差小于2%, SNR大于40。结果证明系统设计的参数可以满足高层大气He原子密度的探测要求, 对将来系统的实现有一定参考价值。

                      PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(09):0910001
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                      036478

                      摘要

                      研究了基于微波光子技术的相控阵雷达天线现场校准技术。介绍了微波光子技术进行相控阵天线现场校准的基本原理, 通过利用架设在相控阵天线阵面上的光学探针中的电光晶体的泡克尔斯效应, 使得自探针反射的光学信号携带有天线单元的近场辐射信息, 在将其进行光电转换后采用外差相干检测的方法来获得信号中所携带的天线单元的幅相信息, 便可实现对天线阵面天线单元辐射场信息的快速检测, 实验验证系统的电场幅度和相位测量精度可以分别达到0.3 dB和2°, 同时该方法对被测天线单元具有侵入性低、抗干扰能力强、体积小等优点, 满足相控阵天线现场校准的实际需要, 具有很强的工程实用价值。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0717005
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                      00470

                      摘要

                      利用熔融淬冷法制备了Ge20As20Se15Te45硫系玻璃, 测试结果表明该玻璃在中红外波段具有良好的红外透过特性和极高的非线性, 采用Z-扫描技术测试其中红外三阶非线性系数高达n2=6.72×10-18 m2/W @ 4 μm。以此材料为基质, 设计了两种工作在中红外波段的硫系玻璃光纤光栅光开关。利用分布时域传递矩阵法(TD-TMM)和非线性耦合方程模拟计算了光栅光开关的反射谱和波长偏移特性。研究结果表明, 通过调节输入光强可以灵活调节光纤光栅的中心波长向短波或长波方向移动, 进而可以获得光开关。在调制深度为1×10-3的均匀硫系光纤光栅, 获得光开关的功率阈值约为1.6 GW/cm2, 当引入相移光栅后, 调制深度可以降低为3×10-4, 并且其光开关的功率阈值也降低到210 MW/cm2。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0720002
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                      00469

                      摘要

                      作为揭示物质在强磁场、强引力场中的行为方式以及天体辐射偏振产生原因的重要手段, X射线偏振探测在近40年来一直是高能天体物理的研究热点。小型软X射线天文偏振探测望远镜采用抛物面聚焦方式将X射线会聚至探测器处, 通过在反射镜表面镀制多层膜实现高反射率和能量分辨。文中对小型天文偏振望远镜抛物面的两种空间布局方式, 即中心环绕旋转式镜面布局和交叉对称式镜面布局进行了理论分析, 构建了综合集光面积和制作难度的优化模型, 基于多元约束方式进行了参数优化。结果显示, 在系统口径受限、探测器有一定尺寸的实际应用环境中, 参数优化后的交叉对称式镜面布局方案较常规中心环绕式设计更有优势, 既能获得较大的集光面积, 又能兼顾镜面加工的可行性。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0718002
                      分享:
                      00468

                      摘要

                      对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题, 而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号, 利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成, 以流水线方式运行, 能够实时输出目标的光谱信息, 具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点, 为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0720001
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                      00464

                      摘要

                      像素匹配是在线三维测量中的关键技术之一, 提出了基于归一化等相面的在线三维测量像素匹配方法。仅投一帧正弦光栅条纹到在线运动的物体上, 由CCD再依次移动相同步距时刻同步采集受物体调制的变形条纹图。利用FTP方法预测物体不同位置的相位信息并进行归一化, 再以二值化等相面协助像素匹配, 不仅实现了物体在各帧条纹图中的像素坐标一一对应, 而且归一化减少了由于物体运动产生的不同位置相位展开起始点不一致导致的不同位置相位展开的差异性而引入的误差, 同时节省了像素匹配计算量。对最大高度为8 mm的peaks函数型物体的模拟结果表明: 均方差为0.021 mm, 像素匹配时间上, 该方法较直接用FTP方法预测得到的相位为模板进行像素匹配缩短了近2倍, 同是实物测量也验证了该方法的有效性和可行性。所提方法不仅可以保证在线三维测量的精度, 而且有效地提高了测量速度。

                      PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(07):0717004
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                      00464

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                      摘要

                      导弹助推段有高温、大面积的尾焰,根据尾焰光谱特征,可准确识别导弹。将其用到天基预警系统,能够使导弹防御系统趋于完善,但光谱信息数据量庞大,从获取光谱信息到识别光谱信息需要耗费大量时间。基于此,寻找能够代表导弹尾焰光谱的特征光谱,并使用模糊算法对特征光谱数据处理,达到准确、快速识别的目的。分析可知,特征光谱图比全波段红外图信噪比高,且模糊算法的实时性和准确性优于光谱角测度(SAM)

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):023002
                      分享:
                      0 0 11

                      摘要

                      本文针对目前三维点云关键点配准与识别过程中的寻找匹配对不理想、存在大量误匹配对、严重影响配准与识别准确率的问题,提出了一种新颖的关键点误匹配剔除方法。首先,在关键点检测阶段,基于边缘点及其邻域点大多分布在同侧的特性,提出了一种边缘点检测算法,并基于该算法剔除掉处于边缘的关键点,以提高关键点的可重复性和可匹配性,降低关键点特征匹配的误匹配率;然后,在关键点特征匹配阶段,对经由最近

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021003
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                      0 0 9

                      摘要

                      现有的大多寿命预测模型在处理光电产品试验数据时存在耗时长、精度低等问题。为了短时间内准确地预测光电产品的寿命,利用两参数威布尔函数拟合多组应力下的亮度衰减数据获得加速寿命,通过拟合优度检验参数确定Power函数来外推常规寿命,从而构建了一种新型的光电产品寿命预测模型,即加速寿命外推模型。将该模型应用于真空荧光显示屏(VFD)寿命的快速预测,开展了四组恒定应力加速退化试验,实现了模型精度

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):022301
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                      0 0 10

                      摘要

                      针对相关滤波跟踪算法在遮挡及目标尺度变化等情况下容易跟踪失败的问题,提出一种基于在线检测和尺度自适应相关滤波跟踪算法。首先,相关滤波跟踪器融合方向梯度直方图特征、颜色属性特征和光照不变特征进行目标定位;然后,通过局部稀疏模型的重构残差进行遮挡判别,如果发生遮挡则进行在线SVM检测并实现目标重定位;最后,进行 “由粗至精”的尺度估计,通过尺度预估计和牛顿法得到目标的精确尺度。此外,本

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021502
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                      摘要

                      为了实现毫秒级分辨力光栅式角位移的测量,本文从光学的角度出发,对光栅的设计、制作形成及空间滤波方法进行了实验研究。依据马赫-曾德尔干涉法原理完成了多光束全息光栅的设计;同时对矩形光栅和所制作的多光束干涉全息光栅进行了相应的空间滤波成像处理;最后选取平行光和点光源等两种光源进行检测,并利用面阵CCD和线阵CCD对光栅的衍射信息采集,分别从条纹质量、透过率函数和频谱三个方面对空间滤波成像

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):020501
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                      摘要

                      量子存储可以将短脉冲光信号和原子自旋波的量子态相互映射,是实现量子中继和量子网络的重要基础。其中,短脉冲光信号正交分量的测量需要快速响应的平衡零拍探测器。因此,快速响应平衡零拍探测器的研制是发展连续变量量子存储的关键。我们改进了连续的平衡零拍探测器,得到了可以实时测量短脉冲光信号正交分量的快速响应平衡零拍探测器。利用无电容电路,以及高量子效率、低结电容的光电二极管滨松S3883,使

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):022701
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                      摘要

                      手臂静脉识别系统中,从图像中提取的静脉线质量对最终的识别效果有着至关重要的影响。本文提出了一种基于贝叶斯理论检测血管边界的手臂静脉线跟踪方法。首先自动选取种子点,避免人工干预。跟踪血管时,将血管结构分为三类:正常型、分支型和交叉型。每次迭代时综合考虑血管的横向和纵向特性。短距离内血管近似为直线,可利用多尺度直线模板对图像滤波,得到像素点的直线强度。同时使用高斯模型拟合横截面的灰

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021503
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                      摘要

                      研制了基于微通道板(microchannel plate, MCP)选通技术的电子飞行时间(time of flight, TOF)测量系统。系统中,栅极和MCP间有一50 cm的漂移区。阴极上加载直流电压,阳极栅网接地,阴极上产生的光电子获得能量向MCP运动,调节MCP选通脉冲延时,使得电子和选通脉冲到达MCP的时间同步,从而产生动态图像。利用高速示波器测量光电子的产生时间和选通脉冲之间的时间差,即可获得电子在50 cm漂移区的TOF。当阴

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):020402
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                      摘要

                      研制了三通道微通道板(microchannel plate, MCP)门控X射线分幅相机,MCP微带阴极宽度8 mm,相邻两阴极间隔2.8 mm,由幅值为-1.9 kV,宽度为210 ps的门控脉冲进行驱动。采用光纤传光束法测量了相机的触发晃动。由光纤的动态图像可得相机的触发晃动约为94 ps,与高速示波器测得的90 ps晃动基本一致。此外,测得相机的时间分辨率约为100 ps。

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):020401
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                      摘要

                      本文结合人眼-镜片联合模型提出了一种实际观察状态下测量自由曲面镜片波前像差的方法。不同于焦度计及现有的哈特曼-夏克波前像差传感器测量眼镜片后表面波前像差的方法,本文阐述了一种实际观察状态下眼镜片顶球面上的波前像差测量方法的原理,以及基于该原理设计、研制了相应的测量装置,并使用该测量装置自动扫描测量得到眼镜片顶球面上的波前像差和配戴者屈光度参数。实验结果验证了该测量装量可以实现模拟

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021201
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                      摘要

                      以(NH4)6H2W12O40?xH2O为钨源,以Pluronic F127为配位聚合物配置前驱体溶液,采用旋涂法在FTO导电玻璃上制备WO3薄膜,研究配位聚合物含量对聚合物前驱体法制备的WO3薄膜电致变色性能的影响。采用XRD研究WO3的晶型结构,采用显微镜分析WO3薄膜的表面形貌,借助标准三电极体系进行循环伏安法和双电位阶跃计时电流法等电化学测试,进一步分析配位聚合物含量对WO3薄膜电致变色性能影响的机理。研究表明:制备的氧

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021602
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                      摘要

                      光致漂移速率是用来衡量光致漂移效应大小的重要参数,对于光致漂移的研究具有重要意义。本文利用强碰撞模型描述光致漂移过程中锂原子与缓冲气体的碰撞作用,考虑了超精细结构和能级简并对光致漂移过程的影响,建立速率方程来表示不同速度的锂原子在各能级上的布居,从而获得锂原子的漂移速率。同时利用该方法研究激发光波长、激发光功率密度、缓冲气体压强、缓冲气体种类、气体温度等各项参数对锂的光致漂移速

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):020201
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                      摘要

                      为了实现对现有硬质内窥镜的性能改进,增加其有效视场,便于手持操作,同时节约成本。首先,分析了国内外硬质内窥镜的发展现状以及存在的主要问题,对比相关产品提出了设计要求。接着,提出了一种30°视向角硬质内窥镜的设计方法。然后,在分析目前市场上各类硬质内窥镜转向系统结构的基础上,提出了使用全反射棱镜设计30°视向角内窥镜的方法。最后,结合相应标准对设计结果进行了公差分析与像质评价。设计结果

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):022202
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                      摘要

                      采用有限体积方法,研究了矩形微通道直角弯道流场及压力损失系数,主要分析通道尺寸、冷却液流速、冷却液浓度等因素对局部流场和压力损失系数的影响规律。结果表明:压力损失系数随流道宽度a的增大先略微下降后逐渐上升,随流道高度b的增大而逐渐减小,随流道间距e先下降后略微上升;弯道宽度c会引起弯道局部流场和压力损失系数的变化;液流流速越大,压力损失系数越小;冷却液浓度越大,压力损失系数越大。

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021401
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                      摘要

                      基于电磁场的矢量波函数展开方法和不同坐标系中矢量波函数转化关系得到了圆对称矢量贝塞尔涡旋波束的圆柱矢量波函数展开系数,结合电磁场边界条件获得了圆对称矢量贝塞尔涡旋波束以任意方向照射均匀单轴各向异性介质层的反射场、透射场和内部场的展开系数,数值计算了沿波束传播方向横截面上的入射、反射和透射总电场强度分布以及 平面内传播路径方向的总电场强度分布。结果表明:圆对称贝塞尔涡旋波束入射单

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):022601
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                      摘要

                      本文提出了一种基于石墨烯的工作在太赫兹频段的频率可重构贴片天线,以聚酰亚胺为衬底,不需要加载电子开关,通过调节静电场偏置,动态的调控天线的谐振频率点并保持辐射性能不变。本文研究了石墨烯的主要特性,并且提出了天线的等效电路模型来计算该结构的输入阻抗,所提出的模型包括用作辐射贴片和传输线的石墨烯片、聚酰亚胺衬底以及地平面上的硅层,理论解释了频率可调谐的原因。所设计的石墨烯天线在太赫

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021601
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                      摘要

                      目前,掌纹掌脉识别技术的研究主要针对静态图像,其在注册和认证过程中通常会对认证姿势进行一定的约束以获取更为清晰的手掌图像,从而影响了此类系统的亲和性。对此,本文搭建了一种新型的基于视频的掌纹掌脉识别系统,首先采用了新的注册和识别方式,即系统通过获取手掌的运动视频来代替传统采集方式所获取的静态图像,使得认证时手掌无需刻意停留,只需横扫而过,有效地增强了认证的亲和性;其次,提出了将

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021504
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                      摘要

                      波前像差可以很好地反映光学系统的性能,波前检测结果通常用一组Zernike多项式线性组合表示。透射式光学系统波前需要在特定波长下检测,由于检测仪器的限制,只有少数波长波前可以准确检测。本文提出一种新的思路,通过分析波前Zernike系数与波长的函数关系,间接反映波前随波长变化规律,从而实现任意波长波前的检测。利用Zemax对光学系统建模,采集光学系统在不同波长时波前Zernike系数,通过Matlab曲线拟合

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021202
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                      摘要

                      复杂和多光照场景下的光照估计是颜色恒常性计算的难点和热点。本文提出一种对数域中基于实例学习的光照估计方法。通过分析光照对图像色度的影响,提取对数色度直方图作为光照一致性特征,在实例学习框架下,根据特征相似的已知光照实例估计目标场景光照。算法分割原始图像为多个光照均匀场景,分区域估计局部光照,并融合得到整幅图像的全局光照信息。在多组单光照和多光照数据集上的实验结果表明,相较于其他

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):023301
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                      摘要

                      本文提出了一种仅基于单个模板的人脸仿射配准方法,比如利用一个人的正脸去配准他的侧脸。首先,为了克服人脸仿射变换而产生的局部形变,引入颜色特征来平衡模板人脸和目标人脸之间的颜色相似性和形状错配率,进而提出了一种基于颜色特征的人脸粗搜索算法。接着,采用人脸粗搜索算法得到的仿射变换作为初始约束,建立上步仿射约束下的人脸形状精确配准算法。在算法的每一步迭代中,利用前一步迭代得到的仿射变

                      PDF全文 光学学报 | 2018,38(02):021004
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