1 中国科学院西安光学精密机械研究所先进光学仪器研究室，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
为了实现激光远场焦斑的高精度测量，提出一种基于多步相位恢复的激光远场焦斑测量方法。理论推导了基于多步相位恢复的激光远场焦斑重构模型，其中为了解决焦斑计算中出现的欠采样问题，引入了线性调频z变换(CZT)技术，相较于传统的快速傅里叶变换(FFT)补零计算，此方法避免了计算冗余。同时，提出一种基于多步相位恢复的激光远场焦斑重构算法，并仿真分析了扫描步长和探测位置数对所提方法收敛性的影响，确定了最佳扫描步长和探测位置数。为了验证所提方法的有效性，搭建了基于纯相位型液晶空间光调制器(SLM)的实验验证装置，实验结果和理论值的相关系数为0.9976。同时，所提方法与传统长焦距透镜成像法相比，测量精度更高，可为激光远场焦斑高精度测量提供一种技术手段。
测量 激光 远场焦斑 相位恢复 线性调频z变换
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
为了降低光强探测器面响应非均匀性对高能激光惯性约束聚变(ICF)装置近场参数测量的影响，提出了一种高能激光近场参数测量中的光强探测器面响应非均匀性校正方法。理论方面推导了基于高能激光近场空域评价因子的多点线性定标校正模型，并设计及搭建了高均匀性线性输出的光强探测器面响应非均匀性自动校正装置。为了验证所提方法的有效性，对某型号科学级CCD的面响应非均匀性进行校正，探测器面响应调制度由1.42降至1.08，对比度由0.014降至0.004，相比两点定标方法，采用文中所提方法校正后光强探测器的均匀性大幅提高。结果表明，该方法可为高能激光ICF装置参数测量中的光强探测器面响应均匀性校正提供一种有效的技术手段。
测量 面响应非均匀性 调制度 对比度 measurement non-uniformity of surface response modulation degree contrast 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210215
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
在光场相机的各种应用中,光场的解码和重构都是必不可少的环节。光场相机的结构参数和装配误差的标定对于光场的解码和重构精度至关重要。鉴于此,提出基于光学检测原理的光场相机标定方法,标定过程分为有主镜标定和无主镜标定两部分。结构参数的标定是在有主镜情形下完成的,利用微透镜对主镜出瞳成像的关系构建结构参数标定模型,标定过程中采用均匀光照明主镜光瞳来获得标定图像。装配误差的标定是在无主镜情形下完成的,利用微透镜对无穷远物点的成像特性构建装配误差标定模型,标定过程中采用准直光直接照射微透镜阵列来获得标定图像。采用所提方法对自装配的光场相机进行标定实验,实验结果验证标定模型的正确性和标定方法的可行性。
测量 计算成像 光场相机 结构参数 装配误差 标定 光学检测 中国激光
2021, 48(20): 2004001
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种基于数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device, DMD)的高功率激光远场焦斑大动态测量方法。采用DMD对焦斑主瓣和旁瓣区域进行分离, 用两路CCD分别测量, 通过图像拼接实现两路测量结果的融合, 获得大动态焦斑数据。DMD由数字信号控制, 通过改变控制信号模板, 可以快速适应不同形态焦斑的测量。具体分析了DMD焦斑分割原理及DMD控制信号模板的获取, 说明了焦斑重构时所需的图像校正和对准方法, 实验验证了新方法的可行性。结果表明: 文中方法的测量动态范围可以达到3 000: 1以上。
远场焦斑测量 数字微镜器件 大动态 投影变换 far-field focal spot measurement digital micro-mirror device high dynamic range projective transformation 红外与激光工程
2018, 47(12): 1217001
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
在全内反射边缘照明的基础上, 利用DKDP晶体的双折射特性, 解决了区分DKDP晶体自身前后表面损伤的问题。紫外光入射到11 mm厚的DKDP晶体会分解为o光和e光, 并在出射面产生254.738 μm(理论值)的偏离量。这个偏离量导致DKDP晶体后表面损伤在CCD上成双像(一个是o光成像, 另一个是e光成像), 可以用偏振片对双像进行调制; DKDP晶体前表面损伤在CCD上只有单像, 不受偏振调制影响。通过偏振调制, 可以避免重复提取同一个损伤信息, 提高损伤识别精度。实验证明: 该方法可以区分厚度为11 mm的DKDP晶体前后表面损伤。
DKDP晶体 双折射 偏振 损伤检测 前后表面 DKDP crystal birefringence polarization damage inspection front or rear surface 红外与激光工程
2017, 46(8): 0817001
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
研制了多功能、高精度的激光参数精密诊断系统, 整个诊断系统由基频光诊断模块、三倍频光诊断模块、在线损伤检测模块、开放式频率转换组件以及相应的辅助单元组成, 在系统控制软件调度下自动完成频率转换组件前后的光束近场、远场、能量、波前和脉冲波形等激光参数的精密测量以及数据采集、储存和处理, 为激光装置负载能力提升和相关关键单元技术的研究提供准确可靠的数据。
激光诊断 脉冲能量 近场 远场 高功率激光 laser diagnostics pulse energy near field far field high power laser 红外与激光工程
2016, 45(12): 1217008
中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
径向剪切干涉仪所采集到的干涉图并不直接反映原始待测波面信息，为了获得原始待测波面信息，波面重构是必要的。推导了波面重构的迭代算法，并用Matlab分别对径向剪切中不同迭代次数、不同剪切比的波面重构迭代算法进行了数值模拟，得出以下结论：合适的剪切比可以简化迭代运算，提高运算速度；与小畸变波面重构相比，残差波面PV值达到相同精度时，大畸变波面重构需要更多的迭代次数。待测波面的PV值大于10λ时，剪切比应在0.7以上，PV值大于6λ小于10λ，剪切比在0.5~0.7之间，PV值小于6λ，剪切比小于0.5。
径向剪切干涉 干涉测量 数值模拟 radial shearing interference interferometry numerical simulation 红外与激光工程
2016, 45(3): 0317001
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
介绍了大口径高通量实验平台的常规激光参数测量系统。整个测量系统包括预放参数测量模块、反转器参数测量模块和主放参数测量模块。在系统控制软件调度下自动完成光束预放、反转器、主放位置的光束近场、远场、能量、波前等激光参数的常规测量以及数据的采集、储存和处理，为装置稳定运行提供准确可靠的数据。
测量 脉冲能量 近场 远场 高功率激光 光学学报
2013, 33(s1): s112003
中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119
为了有效抑制CCD测量噪声带给激光对比度分布测量的影响，基于对比度测量模型，利用CCD测量噪声的先验知识及其输出观测值，给出了CCD噪声的校正方法。与现有计算方法的比较表明，该方法可以有效抑制CCD测量噪声带给测量的影响，其扩展不确定度从0.6%降低至0.3%，降低了测量不确定度，提高了测量的置信度。
测量噪声 近场对比度 不确定度 CCD CCD measurement noise near field contrast uncertainty
