长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
我国鼻内窥镜受加工, 装调等因素的影响, 内窥镜在实际使用时的分辨率及像差情况要明显差于设计水平, 论文经过公差分析, 得出偏心公差对结果影响巨大, 基于以上问题, 文章在设计的一款视场角为80°, 入瞳直径为0.2mm的鼻窦物镜基础上, 模拟装调误差, 提出在不改变装调后鼻窦物镜机械结构的前提下, 在物镜保护玻璃前方加入掩膜相位板补偿装调误差导致的成像质量下降; 从设计结果可知, 添加掩膜相位板后系统传函图从在空间频率30lp/mm等于0提升到170lp/mm大于0.2; 用N3鉴别率板检测系统分辨率, 物方可分辨18组左右, 物方分辨率为15μm。由此可知在补偿掩膜相位板的设计中, 在不改变原设计基础上, 可明显提高像质。
鼻窦物镜 偏心误差 掩膜相位板 像质分析 nose sinus objective lens eccentricity error phase plate image quality analysis
1 山东建筑大学理学院，山东 济南 250101
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室，上海 201800
设计了一种周期型正交二元相位板，其具有周期型矩形调制单元，各单元的相位调制量为或。该相位板的空间频谱具有中心直流分量为0的特点，分别对该频谱中心区域的4个一级频谱点和8个二级频谱点进行相位调制，可得到正方阵列光斑和正方阵列涡旋。阵列涡旋中各涡旋光束的拓扑荷数，在空间交错分布。由于两个正方阵列光场在垂直传播方向的横向周期恰好重合，且两个光场沿光轴方向的波数不同，因此叠加之后可以形成强度分布随传输距离旋转的正方阵列螺旋，阵列中存在两种具有相反螺旋方向的螺旋光束，同样在空间呈交错分布。此外，讨论了产生最佳螺旋光束的相位板设计条件，并给出理想情况下系统的能量利用率，所得实验结果验证了该方法的可行性。
物理光学 阵列涡旋 阵列螺旋 多光束干涉 二元相位板 相位调制 光学学报
2023, 43(14): 1426001
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050011
2 桂林电子科技大学信息与通信学院，广西 桂林 541004
短波红外波段具备全天时、全天候成像的优良潜力，借助焦平面探测阵列在现代社会发挥着日益重要的作用。为了解决短波红外成像系统的离焦问题以提升平台适用性，将波前编码技术引入短波红外波段。针对无法配置调焦机构的轻小型短波红外成像系统，在光瞳位置放置三次方型相位板扩展景深。将相位板参数转换为径向坐标系数，利用调制传递函数一致性和图像可恢复性优化该系数。利用640 pixel×512 pixel的短波红外图像仿真波前编码成像性能，通过Lucy-Richardson经典算法还原中间模糊图像。光学设计和图像仿真结果表明，波前编码系统至少在±20倍景深范围内能够有效降低系统对离焦的敏感性，复原图像峰值信噪比最高可达38.5038 dB。
成像系统 短波红外 波前编码 景深 三次相位板 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1011005
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
光学相干层析成像（OCT）的图像质量会受到散斑噪声的影响，限制了OCT在临床诊断中的应用。叠加取平均是一种降噪的常用方法，作为相干噪声，散斑降噪的关键在于降低用于叠加的图像之间的散斑相关度。提出了一种基于纯随机相位板的散斑去相关OCT系统（PSD-OCT）。利用纯随机相位板调制样品光的波前相位以实现散斑去相关，从而为采用叠加取平均降低OCT 图像噪声的方法提供低相关数据。成像实验证明了纯随机相位板能够降低散斑相关度，提升叠加图像的散斑信噪比，使得生物样品的精细结构更为清晰明显。与传统OCT的相关叠加相比，PSD-OCT的去相关叠加可以大幅降低散斑噪声从而增强OCT图像的视觉可见性，且无需搭建复杂系统，具有广泛的生物医学成像应用前景。
成像系统 成像系统噪声 光学相干层析 散斑 随机相位板 波前调制
光学 精密工程
2022, 30(17): 2088
1 长春电子科技学院, 长春 130000
2 长春理工大学, 长春 130000
设计了一种相位板, 用来拓展初始光学结构的景深。对于波前编码光学成像系统的设计提出了几个需要考虑的事项及设计需求, 并根据这些事项结合选定的基本参数, 利用Zemax设计了一个光学系统的初始结构并优化。该初始结构是一个物距为4 m、F数为3、有效焦距为50 mm的像质良好的成像物镜。添加选择的三次相位板, 其面型为扩展多项式。通过设置复杂的评价函数, 将相位板的三次项系数作为变量, 然后将相位板优化, 得到其参数。最后通过传统光学系统和添加相位板的光学系统的各种数值对比, 分析得出该设计的景深能够实现从4 m拓展到2.5 m至8 m。
1 华中科技大学 网络空间安全学院, 武汉 430074
2 华中科技大学 工程实践创新中心, 武汉 430074
为了满足现代**装备中的侦查需求, 提出了一种新型的红外共形成像光学系统, 在消除光学头罩引入的复杂像差过程中, 采用一对轴向移动的相位板来实现像差动态校正。给出了一个红外共形成像光学系统设计实例, 其工作谱段为3.7μm~4.8μm, 焦距为40mm, 长径比为1.0, 瞬时视场为2°, 扫描视场为±15°。结果表明, 在奈奎斯特频率17lp/mm处, 各个扫描视场的调制传递函数均大于0.6, 系统的光学传递函数接近衍射极限, 各个扫描视场的弥散斑都小于30μm, 适用于像元尺寸为30μm×30μm的中红外制冷型焦平面阵列探测器。该研究对于促进新型成像光学装备在**领域中的进一步的发展、应用是有帮助的。
成像系统 相位板 像差校正 共形光学系统 中波红外 imaging systems phase plate aberration correction conformal optics system mid-wave infrared
提出了一种基于相位板旋转排布的束匀滑方案，通过在激光集束中以旋转方式排布具有旋转非对称性的相位板，为集束中各子光光束提供不同的空间相位调制，进而利用存在一定波长差的子光束在靶面的动态干涉，使得焦斑内部散斑在多方向、多维度快速扫动，从而达到在皮秒时间尺度内改善焦斑均匀性的目的。以2×2集束为例，通过建立基于相位板旋转排布的束匀滑方案物理模型，分析了相位板参数、排布方式、激光束相位畸变参数以及空间偏差对束匀滑效果的影响。结果表明，在基于相位板旋转排布的束匀滑方案中，仅需同时加工多套参数相同的相位板，即可降低相位板的设计、加工难度。此外，该方案的束匀滑效果受激光束相位畸变、相位板排布方式以及空间偏差的影响较小。
激光光学 惯性约束聚变 相位板旋转排布 束匀滑 加工难度
1 江苏信息职业技术学院 电子信息工程学院, 江苏 无锡 214000
2 扬州大学 a.物理科学与技术学院
3 中国科学院 上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
4 扬州大学 b.信息工程学院, 江苏 扬州 225002
针对传统阶梯型高阶螺旋相位板在光纤端面上制作难度大和使用过程中容易损坏的问题, 文章提出了一种在光纤端面上制作平面型螺旋相位板的设计方案。这种相位板在不同方位角上高度相同, 通过控制不同方位角处的折射率可获得不同的拓扑荷数。文章使用菲涅尔衍射理论对该方案产生的涡旋电场分布及光强分布进行了详细的理论分析, 同时采用时域有限差分方法对基模高斯光束通过具有不同拓扑荷数的平面型螺旋相位板后在光纤中的传播过程进行了仿真验证。仿真结果表明, 该种光纤端面平面型相位板对于高阶和低阶模式都能产生高质量的涡旋光束, 有效克服了传统阶梯型螺旋相位板存在的不足。
涡旋光束 光纤端面 平面型螺旋相位板 折射率 拓扑荷数 vortex beam fiber end face flat spiral phase plate refractive index topological charge
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201074
