1 南京航空航天大学航天学院，江苏 南京 210001
2 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室，江苏 南京 210001
3 中国空间技术研究院遥感卫星总体部，北京 100098
将偏振特性结合到强度信息中可有效提高天基系统对海面背景下空中目标的探测与识别性能，尤其是对于红外隐身目标。针对红外偏振特性、最优探测波段不明的问题，建立了基于天基平台的空中目标红外偏振辐射模型，分析了近红外到长波红外目标的偏振特性。采用偏振度作为评价指标，分析了目标辐射温度、飞行高度和天基探测俯仰角在红外波段中的偏振辐射规律。实验结果表明：对于不同飞行高度、辐射温度的目标而言，目标与海面背景的红外偏振特性在9 μm处差异显著，该波长可作为偏振探测的最佳波段；在最佳探测波段，相较于水平偏振而言，目标和背景的差异主要体现在垂直偏振分量上；当天基平台俯仰角为大角度掠地状态时，目标与背景的偏振度差值更大，有利于提高探测性能。
测量 偏振成像 红外特性 海面背景 天基探测 偏振度 光学学报
2023, 43(12): 1212006
1 浙江舜宇光学有限公司，浙江 余姚 315400
2 浙江大学 光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
3 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工信部重点实验室，江苏 南京 211106
4 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 211106
5 苏州大学 光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
计算全息图被广泛应用于高精度离轴非球面面形检测，为提升低反射率材料检测过程中的条纹对比度，提出了一种混合型计算全息图，对准区域使用反射型全息图，基于衍射效率模型给出了最佳对比度对应的膜层反射率，主区域使用位相型全息图实现衍射效率的提升，从而提升检测区域的条纹对比度。通过多步半导体工艺实现混合全息图的加工，并对某微晶材料离轴非球面进行检测，实验结果表明：该混合型计算全息图可以获得清晰的条纹对比度，最终检测精度优于0.02λ （λ=632.8 nm），该混合型计算全息图可广泛应用于低反射率非球面检测。
计算全息图 低反射率 衍射效率 条纹对比度 CGH low reflectivity diffraction efficiency fringe contrast 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220547
1 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 211106
2 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工信部重点实验室，江苏 南京 211106
3 浙江舜宇光学有限公司，浙江 余姚 315400
工业镜头元件口径小、数量多、精度要求高，将自由曲面用在镜头凸面上会导致面形复杂、偏离量大，对表面面形检测提出了很高的挑战。提出了基于计算全息板（Computer-Generated-Hologram, CGH）的干涉检测方法，并利用Zemax对光路进行优化设计，建立了镜头装夹误差对检测结果的影响分析模型，提出了镜头高精度干涉检测方案，并结合实验验证了分析模型和检测方案的可靠性。实验结果表明：利用CGH可实现凸自由曲面工业镜头的全口径干涉检测，检测结果为0.57 μm PV（满足镜头检测需求），并结合轮廓仪对比验证了干涉测量的可靠性。
干涉检测 凸自由曲面 工业镜头 计算全息板 interferometric testing freeform surface industrial lens CGH 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220456
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 210016
2 南京航空航天大学航天学院, 江苏 南京 210016
为了进一步提高高光谱图像的分类精度,提出一种基于局部高斯混合特征提取的分类(LGMFEC)方法。LGMFEC方法首先基于高光谱图像的空间结构为每个样本构建局部邻域集合,然后从局部邻域集合中提取高斯混合特征来充分表征空间-光谱信息及相关变化信息,最后将局部高斯混合特征融入包含黎曼核函数的支持向量机(SVM)分类器中,从而完成分类任务。三组通用高光谱数据集的实验结果表明,LGMFEC方法的分类性能在较大程度上优于几种先进的分类方法,尤其在训练样本较少的情况下的优势更为明显。
图像处理 高光谱图像 分类 特征提取 高斯混合模型
1 南京航空航天大学航天学院, 江苏 南京 210001
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
分离式终端光学系统(FOA)的光学元件多,输出能量高,鬼像分布复杂,给FOA的鬼像分析带来很大的挑战。利用Zemax结合自主研发软件Ghost对分离式FOA的鬼像分布进行优化设计,建立针对真空窗口和屏蔽片的角度及其与聚焦透镜的间距对FOA中鬼像分布影响的分析模型,经仿真计算得到两种适合于分离式FOA的鬼像分布方案,对比其优缺点,最终确定合理的分离式FOA鬼像分布设计方案。
光学设计 终端光学系统 分离式 鬼像分析 高功率激光装置 中国激光
2019, 46(11): 1101002
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了分析大口径融石英光栅反射衍射导致的受激布里渊散射(SBS)损伤, 建立了光栅的设计分析模型, 计算了光栅从1到6级次的反射衍射角、焦距及效率; 根据SBS原理分析了未施加相位调制和施加相位调制下融石英光栅反射衍射的SBS增益及强度, 并结合工程实例验证了该分析结果的可靠性。实验结果表明：在未施加相位调制时, 融石英光栅反射衍射的SBS强度大, 元件损伤严重, 寿命短; 施加相位调制后, 光栅反射衍射的SBS增益大幅降低, SBS强度小于融石英的损伤阈值, 元件寿命得以显著延长。在实际的高功率激光系统中, 必须施加相位调制以抑制光栅反射衍射的SBS损伤。
光栅 受激布里渊散射损伤 融石英 反射衍射 大口径
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了解决激光惯性约束聚变系统中屏蔽罩引起的杂散光问题, 建立了屏蔽罩的三维蜂窝结构模型, 提出了屏蔽罩的杂散光分析方法, 分析了屏蔽罩的蜂窝曲率与两蜂窝中心间距对杂散光的影响。结果表明：激光通过屏蔽罩反射, 始终存在反射光光强最强区域; 不同角度的反射光强度峰谷值和光反射回原光束的总能量随着屏蔽罩蜂窝直径和蜂窝间距的增大而增大。基于此, 在设计屏蔽罩时, 应严格控制蜂窝直径与蜂窝间距, 使终端光学系统避开反射光最强区域, 使得散射光相对均匀地分布到立体空间中。
几何光学 屏蔽罩 杂散光分析 三维蜂窝结构 惯性约束聚变
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了解决非球面及自由曲面的高精度检测问题，基于二元光学计算机全息图(CGH)模型基础，分析了该模型下相位型CGH 各项误差对CGH 检测精度的影响，同时结合工程实例，针对口径为846 mm×630 mm 的自由曲面，设计了相应的相位型CGH，并实验验证了该设计的可行性。结果显示：在设计时应先将相位型CGH 的各个衍射级次进行分离；改变CGH 到干涉仪焦点距离以减小刻画畸变同时保证CGH 尺寸；再将基板误差检测出来，并代入设计结果进行补偿标定；最后在编码时将占空比选择为0.5，刻蚀深度选择在0.3λ 减小占空比误差、相位函数误差和振幅误差。
全息 计算全息图 高精度 自由曲面 误差分析 光学检测
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室， 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了标定利用补偿器检测非球面的精度，提出采用倾斜计算全息法（CGH）校验补偿器，并将补偿器精度提高。介绍补偿器检测离轴非球面基本原理，同时结合工程实例，设计补偿器检测860 mm×600 mm 的离轴高次非球面，通过加工与装配，仿真分析出装配后的补偿器精度为2.91 nm [均方根(RMS)值]。设计了利用倾斜式的计算全息板检测该补偿器的实验，并分析出利用该CGH 校验补偿器的精度为1.79 nm(RMS 值)。结果表明，受限于补偿器光学元件加工和组装精度，其检测精度未知，通过对补偿器误差进行检测与标定，可以确定利用该补偿器检测非球面的可行性并将其精度提高。
测量 计算全息法 补偿器 离轴非球面 光学检测 精度分析
