马旺 1,2千佳 1王思颖 1马睿 1[ ... ]姚保利 1,2,**
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明,可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微(SIM)技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性,继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速成像的优点。其高时空分辨率和三维光切片能力非常适合活体细胞或组织的观测,受到生物医学和光学界的持续关注。快速产生高对比度、高频率的结构光场并进行快速相移和旋转调控是SIM的核心技术。近年来基于数字微镜器件(DMD)调制的SIM(DMD-SIM)发展迅速,它利用DMD高刷新率、高光通量、偏振不敏感的优势,克服了传统器件如物理光栅和液晶空间光调制器在调控速度上的缺点。本综述首先介绍了SIM超分辨和光切片的基本原理,然后着重阐述了DMD-SIM通过光投影和光干涉产生结构光照明及调控光场的方法,对当前的DMD-SIM研究进展进行了归纳评述,总结了DMD-SIM的优缺点,最后对DMD-SIM面临的挑战和发展趋势进行了展望。
光学显微 结构光照明显微 超分辨 光切片 数字微镜器件 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618001
栗星 1,2†柏晨 1,2,*†李润泽 1彭彤 1[ ... ]姚保利 1,2,**
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
3 Laboratory of Applied Computational Imaging,Centre Énergie Matériaux Télécommunications,Institut National de la Recherche Scientifique,Université du Québec,Québec J3X1P7,Canada
高速成像技术在物理、化学、生物医学、材料科学及工业等众多领域扮演着十分重要的角色。受电荷存储和读取速度的限制,基于电子成像器件的数码相机成像速度难以进一步提高。近年来,随着成像新技术的发展,超高速和极高速光学成像的性能已得到显著提升,具备更高的时间分辨率、空间分辨率及更大的序列深度等。介绍高速成像技术的发展历程,根据成像方式,将近年来具有代表性的新型超高速和极高速光学成像技术分为直接成像和编码计算成像两个类别。分别介绍和讨论各种新型超高速和极高速光学成像技术的概念和原理,并比较各自的优缺点。最后,对这一领域的发展趋势和前景进行展望。本文旨在帮助研究者系统了解超高速和极高速光学成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用,为该领域科学研究提供参考。
高速成像 超高速成像 极高速成像 时间分辨率 空间分辨率 序列深度 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211020
谢贤峰 1,2千佳 1李星 1党诗沛 1[ ... ]姚保利 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
光切片图像的质量与使用的重构算法直接相关,传统的均方根算法虽然简洁,但在原始图像信噪比和条纹对比度不高时重构效果不佳,得到的三维重建结果并不理想。针对该问题,提出一种去背景和去卷积相结合的光切片方法。与传统均方根算法相比,该方法能有效减少残留条纹,提高微小细节的可见性。实验搭建了一套基于数字微镜器件的结构照明显微系统,以小鼠肾脏细胞、牛肺动脉内皮细胞等为样品进行了光切片实验。实验结果表明,该方法能获得更好的光切片和三维成像效果。
结构光照明显微镜 光切片 三维显微成像 图像重构 标准差 Structured illumination microscopy Optical sectioning Three-dimensional optical microscopy Image reconstruction Standard deviation 
光子学报
2023, 52(11): 1110004
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学滨江学院, 江苏 无锡 214000
2 南京航空航天大学机电学院, 南京 210000
为了解决四旋翼飞行器轨迹跟踪中状态量收敛速度慢、易发散等问题, 提出了一种双环混合有限时间控制策略。根据Newton-Euler方程推导出四旋翼的动力学模型, 再根据时间尺度原理将其分为内外两个控制环。外环采用有限时间控制策略来加快三轴位置量与偏航角的收敛速度; 内环采用快速非奇异终端滑模控制技术来实现姿态角的快速收敛。搭建了四旋翼的虚拟样机, 在三维仿真环境下模拟其轨迹跟踪控制效果。由仿真结果可知: 与其他两种常见的控制器相比, 所设计的控制器的控制精度、鲁棒性以及跟踪效果均最好, 并且能较好地满足四旋翼轨迹跟踪控制的需求。
四旋翼飞行器 有限时间控制 终端滑模控制 轨迹跟踪 虚拟样机 quadrotor aircraft finite time control terminal sliding mode control trajectory tracking virtual prototype 
电光与控制
2021, 28(11): 21
Chen Bai 1†Tong Peng 1,2†Junwei Min 1Runze Li 1[ ... ]Baoli Yao 1,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
2 Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
3 Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266200, China
Dual-wavelength in-line digital holography (DIDH) is one of the popular methods for quantitative phase imaging of objects with non-contact and high-accuracy features. Two technical challenges in the reconstruction of these objects include suppressing the amplified noise and the twin-image that respectively originate from the phase difference and the phase-conjugated wavefronts. In contrast to the conventional methods, the deep learning network has become a powerful tool for estimating phase information in DIDH with the assistance of noise suppressing or twin-image removing ability. However, most of the current deep learning-based methods rely on supervised learning and training instances, thereby resulting in weakness when it comes to applying this training to practical imaging settings. In this paper, a new DIDH network (DIDH-Net) is proposed, which encapsulates the prior image information and the physical imaging process in an untrained deep neural network. The DIDH-Net can effectively suppress the amplified noise and the twin-image of the DIDH simultaneously by automatically adjusting the weights of the network. The obtained results demonstrate that the proposed method with robust phase reconstruction is well suited to improve the imaging performance of DIDH.
Photonics Research
2021, 9(12): 12002501
作者单位
摘要
1 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 湖北 武汉430081
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
本文提出了一种测量固体材料高温热膨胀系数的新方法(激光位移法), 该方法在样品两端装置高精度激光位移传感器, 利用激光作用在样品端面后散射返回, 经过光学传输与变换进入传感器, 从而实时测量固态材料在长度方向上随温度变化的位移, 得到固态材料随温度引起的长度变化, 测量精度达到1 μm。利用该方法, 对金属铝棒、耐火材料和硼硅酸盐玻璃进行了测试验证, 将结果与按照国标GB/T 7320-2018测量的热膨胀系数进行比较, 结果表明其准确度和重复性较好, 证明了这种方法的可行性。相对于传统方法, 该测量方法无需接触样品, 结构简单, 操作简便, 误差引入因素少, 具有高精度、免维护, 可重复性好和抗干扰能力强的优势。
热膨胀系数 激光位移法 国标 传感器 thermal expansion coefficient laser displacement method national standard sensor 
应用激光
2020, 40(4): 751
于湘华 1刘超 1,2柏晨 1杨延龙 1[ ... ]姚保利 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
生物医学研究的发展对光学显微成像的性能,如空间分辨率、成像速度、多维度信息、成像质量等提出了更高的要求。光片荧光显微采用一个薄片光从侧面激发样品,在正交方向探测成像,具有快速三维层析成像和对样品光漂白和光毒性小的优点,是活体生物样品长时间显微观测的理想工具。本文介绍了光片荧光显微成像技术的基本原理及其主要特点;综述了光片荧光显微面临的主要技术问题,以及为解决这些问题而发展出的新原理、新思路和新方法;例举了光片荧光显微成像技术在细胞生物学、发育生物学和神经科学等领域的应用;讨论了该技术的发展趋势及前景。该研究旨在帮助研究者系统了解光片荧光显微成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用,为该领域科学研究提供参考。
显微 荧光显微 光片照明 三维成像 生物医学成像 
激光与光电子学进展
2020, 57(10): 100001
作者单位
摘要
1 常州工学院 机电工程学院,江苏 常州 213002
2 南京航空航天大学 机电学院,江苏 南京 210016
提出了利用单目视觉与激光测距仪混合的航天器间相对位置和姿态参数测量的解析算法。首先利用四元数测量算法,采用5个非共面特征光点和单目视觉获取航天器间相对位置和姿态参数的解析解,并对解析解进行修正;然后,将上述6D位姿参数与激光测距仪获取的1D距离进行融合,以进一步对6D位姿参数进行修正。最后,通过计算实例对该算法进行数学仿真,仿真结果表明:该算法保证了在相机标定和特征光点提取及匹配较大误差下的位姿参数的估计精度,能够满足航天器相对位姿确定精度和实时计算要求。
航天器 交会对接 姿态估计 单目视觉 激光测距仪 数据融合 spacecraft rendezvous and docking attitude estimation monocular vision laser rangefinder data fusion 
红外与激光工程
2015, 44(5): 1616
常丽萍 1,*郭淑琴 1范薇 2徐红 1[ ... ]陈柏 2
作者单位
摘要
1 浙江工业大学 信息工程学院,浙江 杭州 310023
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室,上海 201800
从实验上研究了掺镱(Yb)双包层光纤放大器中单频脉冲信号放大时,受激布里渊散射(SBS)引起的脉冲畸变现象。实验中采用的单频双包层光纤放大器光纤长度14 m,内包层直径130 μm,纤芯模场直径6.5 μm,在单频脉宽200 ns脉冲放大,且峰值功率3.3 W时观察到后向SBS脉冲,脉宽明显小于输入信号脉宽,分析了受激布里渊散射引起放大脉冲波形畸变的随机特性和功率特性,并采用自由光谱范围30 GHz的法布里-珀罗(F-P)扫描干涉仪验证了SBS频移。
非线性光学 单频脉冲放大 受激布里渊散射 波形畸变 
光学学报
2010, 30(4): 1112
Author Affiliations
Abstract
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海201800
By employing a simple model of describing three-level lasers, we have theoretically investigated the effect of photon lifetime on the output dynamics of Er-doped distributed feedback fibre lasers. And based on the theoretical analysis we have proposed a promising method to suppress self-pulsing behaviour in the fibre lasers.
photon lifetime self-pulsing Er-doped fibre distributed feedback laser 
Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2008, 6(1): 33

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