北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
四波前横向剪切干涉（QWLSI）是一种精度高、动态范围大、分辨率高、抗干扰能力强的瞬态波前检测技术。本文结合国内外相关研究工作，重点阐述了本课题组在分束器件设计、多方向横向剪切干涉图处理、测量误差校准等QWLSI的关键技术研究方面取得的进展。以关键技术研究为基础，本课题组开发了QWLSI的原理装置，其绝对测量精度（RMS）达到0.0038λ（2.4 nm，λ=635 nm），重复测量精度（RMS）达到0.0004λ（0.25 nm，λ=635 nm）。QWLSI与商品化的夏克-哈特曼波前传感器的对比实验结果表明，两种仪器对含有第4~36项单项Zernike像差入射波前的测量结果基本一致。
光学检测 剪切干涉 衍射光栅 相位提取 波前重建 误差校准 光学学报
2023, 43(15): 1512001
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
Mueller矩阵因可以定量地提供组织样品的完整偏振信息，已被广泛地应用于癌症的病理诊断中。现有的Mueller成像偏振检测仪器丢失了样品的绝对相位信息，而相对的相位信息不能反映待测相位的变化规律，故需要开发嵌入式偏振光波前绝对相位检测仪器。搭建了一款嵌入式相位传感的Stokes-Mueller偏振仪，将研发的四波横向剪切干涉仪集成在偏振仪中，不仅实现了生物样品偏振信息的提取，还实现了样品相位信息和折射率的实时测量。以肺癌组织切片为研究对象，通过对退偏参数和折射率值的比较准确地实现了对正常区域和癌变区域的识别。所提技术丰富了偏振仪的测量功能，通过测量绝对相位实现了样品折射率的测量，进而能够为癌症诊断领域提供一种更全面的辅助手段。
测量 偏振 Mueller矩阵 相位测量 折射率 定量
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
四孔振幅调制波前传感器（FHAM-WS）在夏克-哈特曼传感器（SHS）的各个子孔径内引入振幅调制，实现了子孔径内波前斜率和曲率的测量。FHAM-WS的精密装调对于实现高精度的波前传感至关重要。利用标量衍射理论分析了FHAM-WS中的微透镜阵列装调误差在各个子孔径内引入的波前斜率和曲率测量误差。以该误差为输入，利用斜率和曲率混合波前重构技术，获得了微透镜阵列装调误差在整个波面测量结果中引入的像差。仿真分析了FHAM-WS中微透镜阵列的焦面偏移误差、倾斜误差在波面测量结果中引入的各类像差的灵敏度，建立了FHAM-WS的装调技术方案。利用FHAM-WS的零检验实验验证了所提方法的有效性，实验结果表明经过所提方法装调校准后，FHAM-WS的绝对测量精度能达到0.005λ（均方根，波长为λ=635 nm）。
传感器 标量衍射理论 装调技术 斜率和曲率 波前重构 光学学报
2022, 42(23): 2328001
1 海军航空大学岸防兵学院，山东烟台 264001
2 中国人民解放军 95668部队，云南昆明 650000
针对 Faster R-CNN算法中对于红外舰船目标特征提取不充分、容易出现重复检测的问题，提出了一种基于改进 Faster R-CNN的红外舰船目标检测算法。首先通过在主干网络 VGG-16中依次引出三段卷积后的 3个特征图，将其进行特征拼接形成多尺度特征图，得到具有更丰富语义信息的特征向量；其次基于数据集进行 Anchor的改进，重新设置 Anchor boxes的个数与尺寸；最后优化改进后 Faster R-CNN的损失函数，提高检测算法的整体性能。通过对测试数据集进行分析实验，结果表明改进后的检测算法平均精确度达到 83.98%，较之于原 Faster R-CNN，精确度提升了 3.95%。
深度学习 目标检测 舰船目标 红外图像 deep learning, target detection, ship target, infr Faster R-CNN
1 海军航空大学岸防兵学院, 山东 烟台 264000
2 中国人民解放军95668部队, 昆明 650000
针对YOLO V3算法中对于小目标检测精度不高、容易出现漏检误检的问题, 提出了一种基于改进YOLO V3的舰船目标检测算法。首先,通过在YOLO V3原网络结构基础上额外从主干网络引出一个输出尺度, 将其与上一个输出尺度中的特征信息进行特征拼接, 得到具有更丰富语义信息的特征向量; 其次,基于数据集进行聚类改进, 改进度量距离公式、重新设置anchor box的个数与相应参数; 最后, 优化改进YOLO V3的损失函数, 提高模型的整体性能。对测试数据集进行分析实验, 结果表明改进后的检测算法平均精确度达到83.98%, 较之于原YOLO V3, 平均精确度提升了6.72%。
深度学习 目标检测 舰船目标 小目标 deep learning target detection ship target small target YOLO V3 YOLO V3
1 北京工业大学信息学部光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
2 中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种基于集成光波导沟槽耦合器的超紧凑折射率传感器。该结构包括入射波导、反射波导及透射波导,亚微米宽的沟槽位于入射波导与反射波导的交汇处。入射波导中的导波光在沟槽侧壁发生受抑全内反射,使得一部分光经消逝场耦合进入透射波导,另一部分光被反射进入反射波导。透射光强度取决于消逝场耦合效率,而后者依赖于沟槽填充物的折射率,这意味着这种集成光波导沟槽耦合结构可作为微纳传感器用于实时探测液体折射率或溶液浓度。以氮化铝脊型波导为例,对这种新型折射率传感器进行仿真设计和仿真验证,经过结构优化,其折射率灵敏度可达207.05 %/RIU。
集成光学 沟槽耦合器 受抑全内反射 折射率传感 光学学报
2020, 40(24): 2413001
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System of Ministry of Education of China, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Polarization aberration of hyper-numerical-aperture projection optics should be measured accurately in order to control it exactly and ensure favorable imaging performance. A hybrid calibration method combining the Fourier analysis method and the eigenvalue calibration method is proposed. A wide-view-angle Mueller polarimeter (WMP) is exemplified to demonstrate the capability of the proposed calibration method, which can calibrate the polarimeter and determine the error budget of polarizing elements in the polarimeter. In addition, an experimental setup and a WMP are developed in-house to implement the hybrid calibration method.
polarimetric imaging measurement calibration Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 081202
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
为满足45 nm及其以下节点光刻技术对照明系统的需求,将深紫外光刻照明系统的光束整形单元所采用的微反射镜阵列(MMA)作为关键器件,以实现满足光源-掩模联合优化(SMO)技术需求的任意照明光源。根据MMA结构参数和加工制造调整特性,分析MMA角度误差类型。在此基础上,利用蒙特卡罗公差分析法模拟实际加工制造调整的过程,通过分析微反射镜角度误差对曝光结果的影响,制定了满足曝光要求的角度公差。结果显示,当MMA在正交方向上的角度调整公差和加工角度公差分别在(±0.04°,±0.06°)、(±0.04°,±0.04°)范围内时,系统曝光得到的特征尺寸误差(CDE)在98.1%的置信概率下小于0.33 nm。
光学设计 公差分析 微反射镜阵列 深紫外光刻
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
高分辨率需求牵引极紫外光刻(EUVL)投影物镜向高数值孔径(NA)、自由曲面设计形式发展。传统的非球面EUVL物镜设计难以在高数值孔径下兼顾校正像差的需求, 往往造成遮拦, 破坏成像对比度。提出了一种高NA无遮拦自由曲面EUVL物镜设计方法。依据物镜形态参数判别引入自由曲面的最佳位置, 能够有效校正系统像差, 在不影响成像性能的情况下增大系统NA。应用该方法设计了一套高NA自由曲面EUVL投影物镜(PO)。与初始非球面物镜相比, 通过增加四面自由曲面, 将物镜数值孔径从0.3增大至0.35, 波像差均方根(RMS)值从1 nm减小至0.4 nm, 整个系统光路无遮拦。设计结果表明: 该方法有效提高了自由曲面EUVL物镜设计效率, 在不产生遮拦的情况下, 不但增大了系统NA且减小了系统波像差, 提高了物镜整体性能。
物镜系统设计 几何光学设计 自由曲面 极紫外 lens system design geometric optical design freeform surface extreme ultraviolet 红外与激光工程
2019, 48(8): 0814002
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Photoelectron Imaging Technology and System of the Ministry of Education, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
We have proposed and developed a design method of a freeform surfaces (FFSs) based hyper-numerical-aperture deep ultraviolet (DUV) projection objective (PO) with low aberration. With an aspheric initial configuration, lens-form parameters were used to determine the best position to remove elements and insert FFSs. The designed FFSs PO reduced two elements without increasing the total thickness of the glass materials. Compared with aspheric initial configuration, the wavefront error of the FFSs PO decreased from 0.006λ to 0.005λ, the distortion reduced from 1 to 0.5 nm, and the aspheric departure decreased from 1.7 to 1.35 mm. The results show that the design method of the FFSs PO is efficient and has improved the imaging performance of PO. The design method of FFSs PO provides potential solutions for DUV lithography with low aberrations at 10–5 nm nodes.
080.2740 Geometric optical design 080.2468 First-order optics 120.4820 Optical systems Chinese Optics Letters
2018, 16(3): 030801
