1 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
2 陕西科技大学电子信息与人工智能学院，陕西 西安 710021
3 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
为提高传输系统的信道容量、编码效率以及解码的可靠性，本文提出了一种基于轨道角动量（OAM）模态和径向模态的复合涡旋光束编码方法。使用5位二进制序列对两束光［一束是具有固定径向模态和OAM模态的拉盖尔-高斯（LG）涡旋光束，另一束是具有4种径向模态（p=0，1，2，3）和8种相同间隔OAM模态（l=±3，±5，±7，±9）的LG涡旋光束］叠加产生的32组不同类型的复合涡旋光束光强分布图进行编码。将32组复合涡旋光束依据本文提出的映射关系转换成32组单束LG涡旋光束，依次照射在提出的x、y轴方向周期渐变光栅上，通过光栅的远场衍射光斑可成功检测出发射单束LG涡旋光束的参数p和l，且不受OAM模态和径向模态增加的影响，最终可实现正确解码。
物理光学 复合涡旋光束 轨道角动量 径向模态 周期渐变光栅 远场衍射光斑 光学学报
2023, 43(11): 1126001
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一, 检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度, 传统的检测算法如灰度质心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足。鉴于此, 提出了一种高精度光斑中心定位算法, 该算法不仅能定位光斑中心还能拟合出圆半径。用计算机生成的光斑和实验生成的光斑对该算法进行验证, 并与其他传统算法进行比较, 结果表明, 该算法的误差小于0.5像素且比其他经典算法更精确。
光斑圆心定位 迭代运算 衍射光斑 误差分析 light spot center location iterative method diffractive light spot error analysis
西南科技大学 制造过程测试技术教育部重点实验室，四川 绵阳 621010
为实现无衍射光斑作为直线基准在复杂噪声背景下精确定中，提出了一种基于相关因子的无衍射光斑图像定中算法。该算法先根据光强重心理论计算光斑中心的大致位置，再将光斑图像转换成极坐标系下的灰度图，并生成角频率与光斑图像空间频率相同的离散周期正弦信号，求解其相位角并对各径向上的相位信息作均方差评价，计算出极坐标系下理想光斑中心与实际光斑中心的相关因子，从而达到定中无衍射光斑中心的目的。在模拟噪声环境下，对比该算法与其他常规算法，其结果表明：该算法抗背景噪声干扰能力强、计算耗时短，具有稳定的亚像素定中精度。
光斑定中 圆环滤波 无衍射光斑 亚像素 图像处理 spot centering ring filtering non-diffracting spot sub-pixel image processing
华中科技大学 机械科学与工程学院, 武汉 430074
为了实现无衍射光斑作为直线基准在复杂噪声背景下仍能快速精确定中的目的, 采用相位扫描的方法来获得极坐标系下的无衍射光斑相位角随极角的振荡起伏, 对无衍射光斑在环向上的相位与标准正弦条纹的相位对比获得其偏离量, 通过多次迭代便实现了无衍射光斑的定中, 并进行了理论分析与测试实验。结果表明, 该算法具有良好的抗噪能力、较低的计算时耗和亚像素级的定中精度。
图像处理 信号处理 衍射 相位扫描 无衍射光斑 image processing signal processing diffraction phase scanning non-diffraction spot
哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所，黑龙江 哈尔滨 150001
为了提高相关函数拟合极值法在二维位相板衍射光斑亚像素定位中的计算效率，对相关函数拟合极值法中的模板大小、拟合窗口大小及相关函数3种影响因素进行了分析。分析过程以仿真图像检验法为理论基础，即用数学仿真图像验证算法和程序的可靠性和精度。分析结果表明，3种影响因素均对计算效率产生较大影响，整像素搜索时模板和拟合窗口大小的选取对定位精度影响最大。同理，对二维位相板衍射光斑亚像素定位实验中的搜索模板和拟合窗口大小进行了优化设计，最佳模板大小为51 pixel×51 pixel，最佳拟合窗口大小为3 pixel×3 pixel，与选用恰好包含整个衍射光斑时的模板(131 pixel×131 pixel)相比，整个定位过程的计算时间缩短了40%，在不损失定位精度的同时有效提高了计算效率。
衍射光斑 计算效率 亚像素定位 相关函数 拟合窗口 diffraction spot computational efficiency sub-pixel location correlation function fitting window 光学 精密工程
2009, 17(10): 2392
1 深圳大学,信息工程学院,新技术中心,广东,深圳,518060
2 中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
3 中国科学院研究生院,北京,100039
本文提出了一种有效的微透镜阵列填充因子快速检测方法.文章从光的标量衍射理论出发,分析了连续浮雕微透镜阵列的衍射光斑分布与透镜子口径、透镜矢高之间的关系,推导出了微透镜阵列远场衍射光斑的理论模型,用该模型对不同填充因子的微透镜阵列为例进行计算机模拟分析,并且搭建了实验装置来获得实际的衍射光斑.结果表明,模拟光强分布与实际衍射光斑相当接近,在此基础上给出了微透镜衍射光斑分布与填充因子之间的半定量关系,为微透镜阵列的快速检测提供了一种有效手段.这种方法可以实现微透镜阵列的准确、简单、低成本的填充因子检测,极大地提高了生产效率,满足了实际测试的要求.
微透镜阵列 衍射光斑 快速检测
中国科学技术大学选键化学开放实验室/物理系,安徽,合肥,230026
介绍了用锥镜法和取高级衍射光斑法来实现空心光阱的实验方法。用实验定性地证明了空心光阱轴向捕获力高于实心光阱。用图像分析法比较了空心光阱与实心光阱近中心横向光阱刚度(光焦点附近小范围内的光阱横向刚性程度),表明同等条件下空心光阱的近中心横向光阱刚度弱于实心光阱。用流体力学法测量光阱的逃逸阱力随光功率的变化,表明同等条件下空心光阱的逃逸阱力大于实心光阱,因此空心光阱操纵微粒具有更高的稳定性。同时指出了空心光阱具有更低的热损伤,在低倍物镜下空心光阱具有更高的实用价值,以及空心光阱适于更加高精度的实验操作。
激光物理 空心光阱 角锥透镜 高级衍射光斑法 轴向捕获 横向捕获 逃逸阱力
中国工程物理研究院高温度高密度等离子体物理国家重点实验室,四川,绵阳,621900
介绍了两种不同的波前重构算法及基本原理,并给出了实用的重构算法公式.通过用哈特曼小孔阵列板代替传统的哈特曼-沙克传感器的方法,对“星光II”1012W高功率激光器的波前相位进行了测量和重构,并对两种算法重构的相位进行了比较,得到了一致而令人满意的结果.
波前测量 重构算法 衍射光斑 高功率激光器 wavefront measurement reconstruct algorithm diffraction opticalspot high power laser
1 国防科技大学应用物理系,长沙 410073
2 中国工程物理研究院核物理与化学研究所,成都 610003
介绍一种对“星光II”1012 W高功率激光器的波前相位进行重构测量的研究方法。 实验中, 对高功率激光束经过孔阵列相位传感器在像纸上烧蚀成的光斑阵列进行图像处理, 测定各光斑光强中心及相对位移, 再由理论分析得到实用的迭代算法公式, 重构出高功率激光束波前。 此方法用计算机软件实现了常规哈特曼-沙克(Hartmann-Shack)传感器中子透镜阵列的子光束聚焦过程, 可直接测量高功率大光束直径激光束的波前。 文中给出了这种重构波前方法的基本原理和实用的重构公式。 利用此方法在“星光ⅠⅠ”高功率激光器上进行了重构波前实验, 最大可测激光束直径为φ200 mm, 波前重构分辨率约为λ/5。
高功率激光 波前重构 图像处理 衍射光斑
在液体表面形成的一维正弦形表面波,作为一种理想的反射式光栅,称之液体表面波光栅.本文通过它对激光束的衍射,研究液体表面与界面的物理特性.
表面波光栅 衍射光斑
