1 福州大学 物理与信息工程学院 平板显示技术国家地方联合工程实验室，福建 福州 350108
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室（闽都创新实验室），福建 福州 350108）
增强现实（AR）近眼显示光学引擎是新型显示光学设计领域的研究热点之一，它将虚拟图像投射到现实物理环境中进行显示，在空间上增强、融合和补充了物理世界。AR 近眼显示光学引擎在光学系统集成化和微型化方面有较高要求，眼镜形态的AR近眼显示光学设备是未来必然发展趋势。光学超表面是一种由亚波长单元结构在二维平面上周期排布而成的人工结构阵列，通过单元结构和电磁波的相互作用实现对光场中振幅、相位和偏振的任意调控，同时具有体积小、效率高、结构紧凑等特点，在近眼显示应用中具有很大潜力。文中在AR光学引擎设计中引入一种传输相位型超表面光波导耦出结构，该超表面单元引入了突变相位，通过对超表面的等相位面调控改变光经过波导耦出的角度，使出射光效率最高达到77%，并实现20°视场角，为AR光波导结构设计提供一种可行方案，有望为下一代人机交互显示平台提供解决方案。
近眼显示 光波导 超表面 传输相位 增强现实 光束偏转 near-eye display optical waveguide metasurface transmission phase augmented reality beam deflection 红外与激光工程
2023, 52(7): 20230342
华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
飞秒激光在微加工过程中衍生的等离子体亮度特征可作为实时反馈的测量信号,因此,研究光斑亮度特征并构造细节信息丰富的高质量亮度变化曲线具有重要意义。首先,针对光斑图像信噪比低、目标区域边缘模糊的情况,采用改进的小波阈值去噪法对光斑图像进行滤波处理,在不改变光斑亮度水平的情况下得到边缘对比度较高的平滑光斑。然后,采用K均值聚类方法分割光斑图像,将表现为噪声的光晕部分分割出去,只保留亮度有效的区域。最后,提取光斑序列图像的亮度变化曲线,用分形与多尺度软阈值滤波相结合的方法对曲线进行处理,得到含有丰富细节信息的高质量亮度变化曲线。用不同功率的光斑图像计算亮度与分形维数,结果表明,光斑亮度和光斑变换的复杂性均随激光加工功率的增大而增大。
超快光学 飞秒激光 等离子体光斑 小波处理 光斑亮度 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2432001
华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
对等离子体光斑的灰度特征进行分析。首先,在HSL彩色空间上对原光斑图像的L分量进行主成分提取并结合掩模处理,得到具有高信噪比的有效灰度图。对处理前后单个光斑图像的平均灰度曲线进行分析,发现原光斑图像的灰度曲线包含许多毛刺,而经处理后的曲线更为平滑。其次,对光斑序列样本图像的灰度特征进行提取,发现光斑序列图像的灰度随飞秒激光束往复烧蚀运动呈周期性变化。然后,采用分形插值与小波变换相结合的方法对光斑序列图像的平均灰度特征曲线进行处理,该方法不仅清晰地保留了平均灰度特征曲线的细节信息,而且使该曲线变得更为平滑。最后,对光斑灰度特征与烧蚀加工功率、加工平台运动之间的相关性进行分析,发现之间存在极强的相关性,这对利用光斑灰度指标调节激光功率和反馈微结构的加工深度提供了有意义的依据。
超快光学 飞秒激光 等离子体光斑 小波处理 光斑灰度 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 183201
