1 哈尔滨工业大学光电子信息科学与技术系，黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
毛细管放电极紫外激光是一种小型化的纳秒极紫外激光光源。相比自由电子激光和同步辐射等短波长光源，该光源具有运行成本低、单脉冲能量高和机时充足等显著优势。随着毛细管放电极紫外激光光源的发展，其输出已提高至深度饱和区，并且实现了重复频率输出、多波长输出等多样化输出方式。小型化的灵活性和优质的输出参数使其逐渐成为进行极紫外激光应用研究的理想光源。本文介绍了自1994年毛细管放电极紫外激光成功输出至今，该光源在微纳结构加工、物质成分检测、生物科学以及高分辨成像等领域的前沿应用。在微纳加工方面，极短的波长和极小的能量衰减深度使得该光源能够在纳米量程内进行材料的刻蚀。同时，较长的激光脉宽增加了极紫外激光诱导自组织微纳结构的可能性。在物质成分检测方面，极紫外激光的高能量光子能够以单光子电离材料表面，结合飞行时间质谱仪测量纳米尺度范围内的材料成分，便可实现超高分辨的物质组成分布检测。在生物科学领域，极紫外激光能够实现对微观生物样本的三维成分扫描，获得更多的表征信息。在高分辨成像方面，基于极紫外激光的短波长和良好的相干性，以Gabor同轴等方法进行高分辨成像能达到接近照明光水平的成像分辨率。已有的应用成果表明，毛细管放电极紫外激光是探索微观世界、制造微观结构的有力工具。在人类对短波长光源需求日益增长的今天，毛细管放电极紫外激光将有更多的机会展现它的应用价值和优势。
激光技术 极紫外激光 毛细管放电 激光微纳加工 高分辨成像 质谱检测
浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
主要综述高分辨血管成像技术及其在生物医学领域中的应用，侧重评述适用于高分辨血管图像的定量表征方法。血管图像定量表征主要包括3个步骤：图像预处理、血管图像重建及定量特征获取、定量参数的统计学分析。同时，对每个步骤中所涉及的算法流程、准确性评估及后续算法的优化方向进行详尽的阐述。此外，探讨多种血管和血流参数所反映的生物学信息在临床上的参考意义，并结合具体的疾病场景，介绍多参数分析模型在区分不同疾病发展阶段方面的能力。本文的阐述不仅体现了高分辨血管成像技术及定量表征方法的潜在价值，也展示了它们在推进生物医学基础研究和临床诊断等方面的光明前景。
医学和生物成像 高分辨成像 血管造影 层析成像图像处理 定量表征 参数分析 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211026
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
如何解决大视场和高分辨率之间的矛盾成为了众多科技人员的研究重心之一。基于此，提出一种动态小凹成像系统，在传统的小凹成像系统的基础上，引入方孔液晶透镜对视场中的感兴趣区域进行扫描，实现了在除感兴趣区域外其余区域低分辨率的条件下，在特定视场内的高分辨率成像。制作了方孔液晶透镜，并且对其实际孔径的特性进行了测量与分析。搭建了基于方孔液晶透镜的成像系统，通过此系统实现了动态小凹成像，并用调制传递函数（MTF）测试卡ISO12233对感兴趣区域与其余区域的低分辨率进行了测试。
成像系统 动态小凹成像 方孔液晶透镜 高分辨率成像 光学学报
2023, 43(19): 1911001
1 北京理工大学光电学院 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
2 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
随着天文观测对空间分辨率性能需求不断提升,迫切需要发展十米级、百米级甚至公里级光学合成孔径的望远镜。传统光学共位相的合成孔径成像技术面临着高精度相位技术的挑战,难以将长基线的合成孔径成像拓展到光学波段。强度干涉的测量方法对相位相对不敏感,为长基线的光学合成孔径提供了可能的技术方案。分别梳理了恒星强度干涉仪、星体散斑干涉仪的发展历程和关键科学问题,并分析了空间强度自关联合成孔径望远镜的技术特点和发展潜力。通过总结三种技术方案的特点,可为我国发展长基线光学合成孔径成像系统提供参考。
合成孔径 高分辨率成像 强度干涉 散斑干涉 关联成像 synthetic aperture high resolution imaging intensity interference speckle interference correlated imaging
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 月球与深空探测重点实验室，北京100101
由于太阳高度角和地面景物反射率等条件的变化，天问一号火星环绕器光学成像载荷在轨工作期间入瞳辐亮度变化范围很大，为了达到最佳的成像效果，需要光学成像载荷具备在轨自适应调整增益的能力。太阳高度角是设置时间延时积分电荷耦合器件积分级数的重要参数之一，积分级数是调整增益需要调整的主要参数。针对在轨工作期间太阳高度角实时变化、星历表文件较大等问题，本文提出一种基于傅里叶拟合的火星环绕器星下点太阳高度角在轨实时计算方法。首先，基于最小二乘原理采用8阶傅里叶逼近对火星惯性坐标系下太阳矢量的x，y，z坐标进行拟合，获得以时间作为变量的拟合方程。其次，根据制导、导航与控制系统发送的轨道参数获得火星惯性坐标系下环绕器的实时坐标。最后，基于夹角余弦公式即可在轨实时计算星下点太阳高度角。实验结果表明，在协调世界时2021-01-01 00：00：00至2024-01-01 00：00：00期间，采用本文方法获得的星下点太阳高度角实时计算结果最大绝对误差小于0.3°。满足天问一号高分辨率相机时间延时积分电荷耦合器件积分级数设置对太阳高度角计算结果的精度要求。基于该方法，天问一号高分辨率相机获取的火星影像细节丰富，亮度、对比度合理。
火星环绕器 天问一号 高分辨率相机 太阳高度角 傅里叶拟合 Mars orbiter Tianwen-1 high-resolution imaging camera solar elevation angle fourier fitting 
Author Affiliations
Abstract
1 Advanced Photonics Center, School of Electronic Science & Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China
2 Department of Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
3 Department of Electrical, Computer, and Biomedical Engineering, Ryerson University, Toronto, Ontario M5B 2K3, Canada
4 Division of Neurosurgery, Sunnybrook Health Sciences Centre, Toronto, Ontario M4N 3M5, Canada
5 Division of Neurosurgery, Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, Ontario M5T 1P5, Canada
In this Letter, we present B-scan-sectioned dynamic micro-optical coherence tomography (BD-MOCT) for high-quality sub-cellular dynamic contrast imaging. Dynamic micro-optical coherence tomography (D-MOCT) is a functional optical coherence tomography (OCT) technique performed on high-resolution (micron level) OCT systems; hundreds of consecutive B-scans need to be acquired for dynamic signal extraction, which requires relatively long data acquisition time. Bulk motions occurring during data acquisition (even at the micron level) may degrade the quality of the obtained dynamic contrast images. In BD-MOCT, each full B-scan is divided into several sub-B-scans, and each sub-B-scan repeats multiple times before the sample beam moves to the next sub-B-scan. After all of the sub-B-scans for a full B-scan are completely acquired, we stitch all of the sub-B-scans into the same number of full B-scans. In this way, the time interval between two consecutive stitched B-scans could be reduced multiple times for bulk-motion suppression. The performed scanning protocol modulates the scanning sequences of fast scanning and repeat scanning for improving the dynamic contrast image quality, while the total data acquisition time remains almost the same.
optical coherence tomography high-resolution imaging dynamic imaging bulk-motion suppression Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021102
基于压缩感知(CS)的多输入多输出(MIMO)雷达成像方法具有分辨率高的优点,但在实际应用中存在着运算复杂的问题,无法满足运动目标成像对时效性的要求。针对这个问题,提出了一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)和快速迭代软阈值算法(FISTA)的MIMO雷达目标三维高分辨成像的新方法。该方法利用NUFFT对FISTA中的矩阵-向量乘法进行高精度近似,能够在保证高分辨率成像的同时,缩短成像时间,减小对系统内存的需求。仿真实验验证了所提方法的有效性及其相比现有典型方法的优越性。
MIMO雷达 三维高分辨成像 压缩感知 快速迭代软阈值算法 非均匀快速傅里叶变换 MIMO radar 3D high-resolution imaging compressive sensing FISTA NUFFT
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
为了使小口径相机具有与大口径相机同等的分辨能力,提出一种基于像素编码的高分辨成像技术。为了降低图像高、低频信息的混叠,提出基于以系统点扩展函数为运算核的像素编码算法。首先在空间域中直接构建系统的编码矩阵;然后采用求逆的方法实现对输出图像的解码,以达到提高图像质量的目的;最后利用焦距为100 mm和像元尺寸为9 μm的成像系统在F数分别为11(F11)和25(F25)下进行室内实验验证,采用像素编码算法对F25系统所成的鉴别率板像进行校正,校正后的调制传递函数值(0.18)与F11系统(0.24)相当,图像对比度得到提高,验证像素编码算法的合理性和可行性,使得小口径相机具备高分辨率的成像能力成为可能。
成像系统 高分辨成像 大F数 像素编码 调制传递函数 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811027
1 江南大学 理学院，江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122
影响大口径地基自适应光学望远镜成像的因素很多，为获得近衍射极限的高分辨力成像效果，需要对系统的关键参数进行优化。本文分析了影响地基光学望远镜成像的误差源，建立合理的误差评价模型。并利用仿真的方法对该模型进行了验证，并对湍流条件、望远镜口径、采样频率、变形镜驱动器间距、导星等关键参数进行了优化分析。与仿真结果对比表明：误差模型预测精度在较好的观测条件下能达到30 nm以内。该模型也为自适应光学系统在生物显微成像、眼底成像、激光大气通信等领域的应用提供了参考。
自适应光学 高分辨成像 波前探测 变形镜 误差分析 adaptive optics high resolution imaging wavefront detection deformable mirror error budge
