电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室， 河南洛阳471003
采用1 064 nm激光辐照可见光面阵CCD时，在其光敏面上观察到了规则点阵，相邻格点的间距约为99.38 μm。改变激光的入射参数发现，规则点阵的产生与激光的入射能量、束散角和入射角无关，而与激光的波长有关，532，632，670和780 nm激光辐照时均没有观察到规则点阵的出现。更换不同型号的CCD，像元尺寸由3.75 µm增大为5.6 µm，相邻格点的间距却由99.38 μm减小为63.84 µm。改变前置光学系统的F数、焦距和光路结构，相邻格点的间距均保持不变。通过采用高分辨率的折返镜头开展实验，发现点阵中的每个格点与CCD光敏面上的像元一一对应，并且实验测得的格点间距与衍射效应计算的格点间距最大偏差仅为1.18 μm，证明了规则点阵是由于CCD光敏面的二维光栅衍射效应引起的。
激光辐照 规则点阵 可见光面阵CCD F数 laser radiation regular lattice visible array CCD F-number
中国洛阳电子装备试验中心,河南 洛阳 471003
为了研究脉冲激光辐照CMOS相机时拍摄图像产生间断现象的原因, 利用1 064 nm脉冲激光对卷帘快门式CMOS相机进行了辐照实验。在获得的图像中观测到了间断现象, 表现为垂直方向上的亮区和暗区, 计算表明各帧图像中暗区的行数为固定值。根据CMOS图像传感器积分方式和扫描机制, 分析了图像间断现象的形成机理为卷帘快门式CMOS存储的不同时性。理论计算结果与实验结果一致, 并理论分析了完全无暗区图像存在的原因。提出了基于多帧间断图像采用拼接手段获得完整连续图像的方法, 得到的图像与直接拍摄图像基本一致。
脉冲激光 辐照效应 图像传感器 pulse laser CMOS CMOS irradiation effect image sensor 红外与激光工程
2019, 48(3): 0306002
中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
在开展激光对光电成像系统的干扰实验时, 观察到光电探测器上多组圆环条纹并存的现象, 并采用对光学系统拆解、测量、建模重构和光线追迹的方法揭示了每一组圆环条纹的产生机理。首先, 对实验所用的光学系统进行拆解, 测量各个镜片的曲率半径、厚度、通光孔径等几何结构参数, 并采用TRACEPRO光线追迹软件建立了该光学系统的理论模型。基于该光学系统模型, 追迹大量光线经光学系统传输后在光电探测器上的能量分布, 分析每一种能量组分的来源, 发现多组圆环条纹的出现是由于不同激光能量组分的干涉效应而产生的, 并揭示了产生每组圆环条纹的对应能量组分。文中的研究结果可为激光对光电成像系统的干扰效果评估提供技术支撑。
光电成像系统 圆环条纹 光学系统模型 光线追迹法 optoelectric imaging systems circular fringes model of optical system ray tracing method 红外与激光工程
2017, 46(10): 1003004
为了研究不同入射角下的激光干扰效果, 采用逐步调节光轴指向的方法, 对不同入射角下的干扰效果进行了实验研究和理论分析, 取得了不同入射角下激光束在探测器上光斑位置、接收能量和光斑形状的数据。结果表明,光斑位置随入射角的增大而线性移动, 对于本文中的光电成像系统而言, 移动速率为入射角每增加0.1°,光斑偏离探测器中心16个像素; 接收能量随入射角的增大而减小, 对于本文中视场角为8°的光学系统而言, 减小的幅度不超过1%; 不同入射角下的激光光斑形状满足空间平移不变性。这一结果对开展激光干扰光电成像系统试验是有帮助的。
激光技术 空间平移不变性 入射角 光电成像系统 laser technique space shift invariance incident angle electro-optical imaging systems
1 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
基于标量衍射理论建立了光谱色散平滑（SSD)、随机相位板（RPP）和偏振匀滑（PS）联用的光束匀滑方案数值仿真模型。以斑纹对比度和偏振度为主要评价参量，利用该模型研究了径向偏振调制的匀滑及消偏振特性。研究表明，径向偏振调制可以有效降低聚焦光斑斑纹对比度和偏振度。使用半波片拼接方式产生近似径向偏振光时，拼接单元数对匀滑及偏振特性影响较小，8片拼接的匀滑效果已与理想径向偏振光几乎一致。对比分析了径向偏振调制、正交偏振调制和双折射楔三种PS方式，结果表明，由于三种PS方式本质上的一致性，光束的匀滑及偏振特性差别较小。
径向偏振光束 光束匀滑 偏振匀滑 radially polarized beam beam smoothing polarization smoothing 强激光与粒子束
2015, 27(12): 122008
中国洛阳电子装备实验中心, 河南 洛阳 471003
实验研究了光学系统不同F数下的激光干扰效果。测试了暗背景下、无激光干扰时CCD输出图像的噪声灰度和分布概率。通过比较光学系统不同F数下的激光干扰图像和灰度分布，发现各灰度级的像元数随F数的减小近似线性增加，而并非指数或者对数增加。最后基于夫琅禾费衍射理论，仿真了五边形光阑产生的衍射图样，仿真结果表明在F数较大时，激光干扰图像正是光阑的衍射图样。研究结果可为评估光电成像系统在不同F数下的激光干扰效果提供技术支持和理论参考。
成像系统 F数 噪声分布 饱和像元数 激光干扰效果 光学学报
2015, 35(s2): s211001
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
调整相干光束阵列中单元光束的线偏振方向可以得到近似的径向偏振光，但其特性与理想的径向偏振光存在差异。基于Richards-Wolf矢量衍射积分理论，利用数值方法对径向偏振相干光束阵列的深聚焦场进行了分析。研究了实际应用中较为关注的主要参数，即焦面上轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯净度及产生效率。结果表明，与理想径向偏振光不同，径向偏振相干光束阵列的深聚焦场在焦面上会出现角向偏振分量。采用单环排布并使光束紧贴透镜瞳面边缘,可以产生质量更好的轴向偏振场。对于单环排布阵列，增多光束数目对轴向偏振场及总场主瓣宽度、轴向偏振场的纯度影响不大，但可以提高轴向偏振场的生成效率。
物理光学 深聚焦 光束阵列 径向偏振
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
角向偏振光经深聚焦得到的轴对称环状光斑在粒子捕获和高分辨率成像等领域有重要应用，但是实际的深聚焦系统必然存在一些像差。基于Richards-Wolf矢量衍射积分理论，利用数值方法具体分析了五种初级像差对角向偏振光深聚焦场光强分布的影响。结果表明：球差、场曲不会破坏会聚场关于光轴旋转对称的特性，在实际焦面上仍可得到较为紧凑的中空光斑；畸变仅使焦面上的中空光斑位置发生偏移，但不改变其形状；像散会拉长中空光斑；彗差使光强向中空光斑的一边偏移，当彗差系数较大时，光斑中空特性消失。
物理光学 初级像差 深聚焦 角向偏振
