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摘要

针对较厚的组织,普遍采用的自适应光学技术由于其单次校正视场范围有限,空间光调制器或可变形镜的刷新率有限,难以满足大视场范围波前畸变的快速校正,进而难以满足大视场高速成像的需求。结合共轭型自适应光学系统和相干光自适应校正技术,提出了一种并行的波前畸变校正算法,该算法可以在不增加空间光调制器等刷新次数的前提下,通过并行测量多个导引星的波前畸变,实现大视场范围内像差的一次性校正,为生物组织深处的高速、高分辨成像提供一种可行的参考方案。仿真结果表明:在采用9个导引星时,针对5层随机相位屏构成的薄散射介质,该算法单次校正的有效视场约为传统算法的4.7倍;对于120 μm厚的小鼠大脑组织切片样本,单次校正的有效视场约为传统算法的4.6倍。所提算法可以通过增加导引星的数量来进一步增大一次校正的视场范围,并且不会显著增加校正时间,在活体生物样本的大视场成像中具有广阔的应用前景。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1207001
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00102

摘要

设计了蓝光二极管抽运掺镨氟化钇锂(Pr∶YLF)腔内倍频 348.9 nm紫外激光器。激光器采用Z型折叠腔结构,利用45°合光片将抽运功率为1.4 W的444 nm蓝光和抽运功率为1.5 W的469 nm蓝光进行激光二极管合光,并将其作为抽运源,抽运长度为5 mm、掺杂浓度(质量分数)为0.5%的Pr∶YLF晶体。将I类相位匹配的三硼酸锂作为倍频晶体,通过优化谐振腔镜膜系和腔型设计,在抽运功率最大时,获得了最大输出功率为132.2 mW、中心波长为348.9 nm的连续紫外光输出,抽运光到紫外光的光-光转换效率约为4.5%。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1201003
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00102

摘要

报道了一种基于玻璃分相技术制备大尺寸(直径为3 mm,长度为270 mm)掺镱(Yb3+)石英玻璃芯棒,进而制备大芯径(纤芯直径为80 μm,外包层直径为400 μm)掺Yb3+双包层光纤的新技术。实验测试了光纤的折射率剖面、Yb3+吸收谱以及背景损耗,并演示了其激光性能。结果表明:该光纤的纤芯折射率分布均匀,数值孔径约为0.065;Yb3+的掺杂浓度(质量分数)为1.22%,在976 nm处的吸收系数为6.5 dB/m,在793 nm处的背景损耗为0.03 dB/m;基于主控振荡器的功率放大器结构,光纤在976 nm半导体激光器抽运下实现了1080 nm激光输出,光纤长度为2.5 m,斜率效率达到78%,最大激光输出功率为300 W。玻璃分相技术为制备大尺寸、高均匀性有源石英玻璃芯棒提供了新的技术路径,在制备大芯径高掺杂光纤及具有复杂纤芯结构的有源光纤方面具有巨大潜力。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1201005
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0078

摘要

设计了一种新型高功率直接液冷固体薄片激光器,由数十至数百片透射薄片密集堆叠构成分布式增益系统,使特种激光冷却液在增益介质间的平板微流道内流动以实现薄片直接冷却,有效解决了传统高功率固体激光器中增益介质焊接于热沉引入的热致应力、焊接面变形等问题。对该激光器的腔内损耗、腔内像差等参数进行了优化设计。分析了影响光-光转换效率的关键因素,根据像差特点给出了光束质量控制方法。将20片薄片以特别角度密集堆叠构成增益模块,利用两个增益模块在稳腔和非稳腔中均实现了功率大于9 kW的准连续波(QCW)偏振激光输出,且这一实验室光源的体积小于0.4 m3。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1201004
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0062

摘要

为满足高精度、大尺寸、高动态的测量需求,提出一种基于光学频率梳方法的绝对测量方案。采用级联相位调制器和强度调制器的电光调制方法生成平坦的光学频率梳,可以实现频率的直接溯源,成本低且易于复现。实现了对数学模型的建立及生成质量的评估,并且将其应用于改进的多波长测距系统中。该系统实现了对传统的多波长测量系统的简化,通过解算出合成波长的相位信息实现了对绝对距离的测量以及对测量过程中噪声和不确定度的分析。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1204002
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0075

摘要

利用激光选区熔化(SLM)工艺成形TiB2/S136复合材料,研究了激光体能量密度η对SLM成形试样致密度、微观组织及力学性能的影响。采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、透射电镜等研究成形试样物相成分、表面形貌及微观组织。结果表明:当η过低时,粉末熔化不完全,形成大量残余孔隙;而当η过高时,受热应力影响,成形试样存在微裂纹。当η=66.7 J/mm3时,成形试样表面缺陷少,致密度高达97.3%,存在细化的、分布均匀的等轴晶,其平均显微硬度高达742.4 HV0.1,平均摩擦系数和磨损率分别为0.5593和0.272×10-4 mm3·N-1·m-1,耐磨性能优异,抗拉强度达到1051.3 MPa,延伸率为5.84%,塑性较好。因此,SLM成形TiB2/S136复合材料的最佳η为66.7 J/mm3,η过高或过低,均会严重影响TiB2/S136复合材料的致密度及力学性能,该研究为SLM成形高性能模具钢材料提供了有益的理论和工艺借鉴。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1202010
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0038

摘要

报道了一种采用ZnWO4单晶作为拉曼晶体的2294 nm拉曼激光器。使用激光二极管端面抽运Tm∶YLF晶体产生1899 nm的基频光,采用内腔抽运ZnWO4晶体,得到了2294 nm的一阶斯托克斯激光输出,最大功率为173 mW,最短脉宽为2.280 ns,最高峰值功率为25.292 kW,从实验上证实了ZnWO4作为红外拉曼晶体的可行性。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1201001
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0041

摘要

设计了基于无自旋交换弛豫(SERF)的高灵敏度非低温铷原子磁力仪,其灵敏度在15 Hz处达到了6 fT/Hz。利用此SERF磁力仪,在屏蔽筒内测量了人脑视觉皮层在睁眼和闭眼状态下的磁场差异。该SERF磁力仪采用抽运-探测双光模式,与单光配置相比,双光SERF磁力仪可以实现更高的灵敏度,并且不需要额外的磁场调制,因此省略了采集系统中复杂的锁相放大器。这种装置更有利于实现小型化的全头脑磁图传感器阵列。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(12):1204006
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0040

摘要

人体呼出气体中CO2和水汽的浓度变化与身体状况密切相关,因此对其浓度进行检测具有重要意义。提出一种基于2.73 μm分布反馈式激光器的呼出气体检测装置,选取3659.402 cm-1和3659.934 cm-1处的谱线,利用波长调制光谱技术分别对人体呼出气体中的CO2和水汽同时进行测量。结果表明:利用二次谐波信号对气体浓度进行定标,当CO2和水汽的体积分数分别小于35%和2.3%时,线性度分别达到0.99945和0.99679;对呼吸循环过程中CO2和水汽的浓度进行实时测量,积分时间为0.92 s时,探测灵敏度分别为4.33×10-3和1.37×10-4;在采集时间为56.8 s时,CO2的探测精度为0.12%,在最佳积分时间为17 min时,CO2的探测极限可达到1.49×10-4。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1230001
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0992

摘要

与传统的激光测高技术相比,单光子激光测高技术具有数据量大、质量轻、测距精度高等优势,是激光测高技术的发展趋势。建立数学模型对单光子激光测高特性进行研究,用数值计算估计了单光子激光测高的性能,并建立了地物模型,用蒙特卡罗方法进行了仿真,提出了测高数据的滤波方法和一种利用遥感图像优化高程信息的算法。结果表明:在正午阳光背景最强烈的条件下,典型地物模型单光子激光测高的均方根误差为6.1 cm,用算法优化后的误差为2.6 cm。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1228001
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0350

摘要

在大尺寸板状构件成像方面,计算机分层成像(CL)系统具有独特优势。提出并研究了相对平行直线扫描计算机分层成像(PTCL)系统,应用三维解析重建(FDK)算法对该系统进行了图像重建。受制于探测器尺寸,该系统只能采集物体感兴趣区域投影,因此引入基于图像全变差最小化的同时代数迭代重建(SART+TV)算法对物体进行成像。数值仿真实验和实际实验研究表明,FDK和本文算法均能实现系统图像重建,相比于FDK算法,本文算法能从截断的感兴趣区域获得高质量的重建图像。从而验证了系统的可行性。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1211002
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013114

摘要

标称网格计算将地球给定区域投影变换成标称图像,是静止轨道卫星图像定位与配准的关键技术。分析了以风云四号(FY-4A)、Himawari-8、MTG、Electro-L等卫星为代表的气象卫星协调组(CGMS)规范和以GOES-R为代表的两种标称网格定义,对两种标称网格的计算过程进行了详细推导,并总结了CGMS规范和GOES-R标称网格的异同。结果表明,CGMS规范沿用了自旋卫星扫描成像方式,GOES-R标称网格基于“先南北后东西”双扫描镜高级基线成像仪(ABI)真实入射光路设计。两种标称网格都是在卫星空间直角坐标系中定义的,尽管计算方法不同,但可相互转换。进一步以FY-4A卫星观测数据为例,给出了由CGMS规范标称图像计算GOES-R标称图像的详细过程,变换后的图像与由GOES-R方式计算的海岸线套合得很好。FY-4A先进静止轨道成像仪的扫描角和步进角与GOES-R的相比,两者差分别为10-16 μrad和10-17 μrad数量级,表明GOES-R标称网格是从ABI的光机结构出发定义的。为方便用户使用,并保证与全球规范的一致性,FY-4A L1产品目前采用国际上普遍接受的CGMS LRIT/HRIT全球规范中定义的标准投影。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1211001
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09100

摘要

提出一种新颖的温度和应变双参数同时测量的光纤传感器。该传感器由空芯光纤和光纤布拉格光栅级联而成。空芯光纤通过反谐振机理将光限制在空气纤芯内传输,满足谐振条件的光泄露出空气芯,在传输光谱上表现为周期性损耗峰。由于空芯光纤和光纤布拉格光栅的物理机理不同,对外界温度、应变的响应存在差异,利用耦合矩阵则可以精确地实现温度和应变双参数的同时测量。实验结果表明,在1550 nm波长附近,空芯光纤和光纤布拉格光栅对应的温度灵敏度分别为24.55 pm/℃和12.76 pm/℃,应变灵敏度分别为-0.70 pm/με和1.02 pm/με,该级联结构的传感器制作简单且具有较高的测量精度。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1206007
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01276

摘要

提出了一种内嵌矩形金属块纳米圆盘结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用。该结构具有窄带宽高品质因子的滤波性能,可通过多腔耦合形成多通道波分复用器。采用时域有限差分方法讨论有无内嵌矩形金属块和金属块的横纵向宽度及耦合距离对强透射现象的影响,并根据其透射特性实现多通道波分复用器。研究发现,当圆盘谐振器内嵌矩形金属块后,滤波器具有较好的强透射现象,其半峰全宽显著降低,品质因子增加;通过耦合多个内嵌矩形金属块圆盘谐振器构建的等离子多通道波分复用器,可实现双通道及三通道解复用功能,各信道共振波长可通过谐振腔内嵌的金属块参数来调整,传输效率可达到70%,最小插入损耗为1.549 dB,平均工作范围为189 nm,且不存在相邻信道串扰。这说明该结构具有较好的解复用分频特性。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1206006
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02100

摘要

研究了一种侧面均匀发光聚合物光纤(POF)的制备方法,采用激光打标技术在POF侧面制作变栅距(VLS)光栅型散射点,建立了激光打标VLS散射点模型,该模型由深度很浅的表面凹坑和纤芯内分布着散射颗粒的散射区组成。理论推导出散射点相对散射光功率和VLS栅距的计算公式,分析了散射点的散射光功率随凹坑深度和颗粒密度的变化规律,以及不同散射点凹坑深度和不同POF侧面发光相对出射度下VLS栅距的分布规律。结果表明散射点凹坑深度的微小变化(微米量级)对散射点的散射光功率和VLS栅距的影响很大。当散射颗粒密度N<105 mm-3时,散射点散射光功率变化不大;但是当N>105 mm-3时,散射光功率变化明显。理论计算了不同散射点凹坑深度和不同相对出射度的VLS栅距分布曲线,并且通过实验验证了理论结果的正确性。通过调节激光打标功率,实验得到了亮度均匀度高于90%的侧面发光POF。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1206001
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0646

摘要

采用波导布拉格光栅(WBG)微扰的傅里叶变换和流守恒定律求解耦合模方程,得到WBG相位响应的解析解。通过对该相位响应的解析解进行微分,建立了WBG时延谱的半解析型通解。基于该时延谱通解,仿真分析了均匀和线性啁啾WBG的时延谱,并与用其他方法得到的时延谱及其实测谱进行对比分析,以验证时延谱通解的分析精度和效率。对比结果表明,基于该时延谱通解的分析结果在整个反射带内与用其他方法得到的时延谱计算值及实测值一致。该时延谱通解可用于快速、精确分析任意复杂WBG的时延谱,对有解析型和离散型傅里叶变换的WBG分别具有O(N),O(N1b N)的线性复杂度(N是计算点数)。该方法可为分析、设计和应用WBG的相位和时延特性提供通用的基础理论和解析化方法。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1205001
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0243

摘要

原子通量是影响原子光刻技术制备纳米光栅质量的主要因素之一。应用原子炉管喷发量的理论模型,利用理论与实验相结合的方法,对比研究了三类典型原子炉管构型下的原子通量水平,并基于最优原子炉管构型将研制的铬纳米光栅峰谷高度提升到100 nm,使光栅质量得到进一步优化。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2018,38(12):1202001
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0158

摘要

为了提升稀疏采样环境下的图像重建质量,针对广义全变分模型重建图像时不能充分利用图像本身结构自相似性信息的不足,建立了一个非局部约束下的改进广义全变分图像重建模型。该模型引入了变化域非局部自相似性作为图像重建的先验信息,同时在八邻域空间计算多方向的广义全变分正则化约束,从而更好地保护了图像的结构特征,进一步地,使用增广拉格朗日理论对模型进行去约束化、求解,提出了基于改进广义全变分的图像重建算法。仿真实验结果表明,所提出的重建模型和图像重建算法可以有效地去除图像中的伪影和噪声,满足稀疏采样情形下对图像重建质量的要求。与其他重建算法进行比较可知,本文算法所重建的图像不论是主观视觉效果,还是各个客观评价指标均有不同程度的改善和提高。

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0207404

摘要

基于光学原理的三维扫描技术通过光学系统对物体空间外形进行扫描,获取物体的三维信息,具有非接触性、高精度和高分辨率等优点。目前,工作距在1 m内的结构光三维扫描重建精度可达0.01 mm量级,点云数量可达百万量级。而采用纹理重建技术能进一步呈现扫描物体的色彩、材质等信息,提高了重建物体的真实感。由于相机误差和光照环境等因素影响,在纹理映射后纹理图像中容易产生接缝、模糊和重影等现象。通过建立相机模型,推导三维空间点和二维图像间的映射关系,归纳造成纹理残留处理痕迹的原因;分类介绍不同策略下消除纹理重建中残留处理痕迹的方法,总结其研究成果在纹理重建中的作用;针对纹理重建中尚存在的不足,对彩色三维扫描的纹理重建方法的发展方向进行了展望。

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0299724

摘要

讨论了国内外提高抗激光损伤性能的技术方法,指出不同方法的优势。主要从微观组织、材料体系、涂层制备方法、损伤阈值、反射率和吸收率等几个角度展开论述。综述了不同材料制备的涂层提高抗激光损伤性能的研究进展,从微观组织、组织颗粒、新研究方法方面展望未来的研究方向:研究颗粒直径对抗激光损伤性能的影响,并将MATLAB、ANSYS等软件应用到提高抗激光损伤性能研究领域。

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0166379

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摘要

设计了一种具有类电磁诱导透明(EIT)效应的高Q值太赫兹超材料。该结构单元由上下平行的双金属线及中间垂直的单金属线组成。分别对单金属线、双金属线及组合结构进行仿真,分析了组合结构中金属线的位置和尺寸对透射率及品质因数Q的影响。结果表明,随着单金属线的水平移动产生了类EIT效应,透射率和Q值随着偏移距离的增大而发生变化,通过调整结构和尺寸可以实现不同Q值。通过优化,当偏移距离为8 μm 时,在0.73 THz 附近得到一个3 dB带宽约为11.56 GHz的透明窗,相应的Q值为63.09,其透射率为0.50。最后,对谐振器的传感特性进行了测量,其折射率灵敏度为60.69 GHz/RIU,FOM值为5.25/RIU,具有优异的传感特性。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180298
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0034

摘要

针对光束法对初始值依赖性大以及双目相机模型的特点,在ORB-SLAM2算法基础提出了一种三阶段局部双目光束法平差算法。在帧间位姿跟踪阶段,为降低累积误差对匀速模型下3D-2D匹配的影响,引入环形匹配机制进一步剔除误匹配,并将关键帧地图点与当前帧3D-2D投影匹配;在跟踪局部地图阶段插入关键帧时,增加双目相机基距参数优化环节;在局部地图优化阶段,将最近的两关键帧间的普通帧也作为局部帧进行优化。KITTI数据集实验表明,三阶段局部双目光束法平差与ORB-SLAM2相比,构造了更多精确的3D-2D匹配,增加了优化约束条件,提高了运动估计与优化精度。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180244
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0033

摘要

本文描述了由不同厚度的ITO 和Ag 层制成的一维金属介质光子带隙材料1D M-D PBG 的光学透射和反射特性。研究发现,单元尺寸小于80 nm 的金属结构和较小的金属分数会导致光学透射率的提高。对于大于80 nm 的单元尺寸,在可见光的低频和高频的频谱范围内反射率都相应增强。这是由于一种特殊结构和等离子体的带隙的作用。此外,在两个范围内的反射随着增加银膜厚度的增加而提高和扩大。结构引起的反射光谱随着单位尺寸的增大而增大,并且由于等离子体光子带隙的反射超出光学范围。研究结果对1D M-D PBG 光学滤波器的设计有一定的参考价值。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180239
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0033

摘要

由于双光楔系统可以精确调整光轴的指向,而且具有结构简单紧凑、调整速度快、偏转角度大的优点。为了满足某产品的需要,实现同心圆和Z 字型的光轴调整轨迹。本文根据现有理论,通过建立光轴偏转角度与双光楔转动角度关系模型,推导出对应公式,并结合Matlab 仿真、拟合和实际的产品测试,设计出了利用ARM 与计算机控制双光楔来调整光轴指向的方案。结果表明,该方案光轴指向调整的误差小于0.5°,能够实现预期的轨迹,满足实际产品的需求。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180218
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0032

摘要

牛眼结构是一种典型的纳米光学结构。本文设计了一种带有同轴纳米柱的牛眼结构,利用时域有限差分法(FDTD)研究了该结构的增强透射效应。研究发现,柱的半径和高度对透射特性具有显著的影响,恰当选择柱的半径和高度会得到最大的透射强度。另外,牛眼结构对环境折射率有较高的灵敏度。理论分析表明,该种结构的透射增强效应是由局域表面等离激元与表面极化等离激元相互作用产生。这为纳米光学元件的研发与应用提供一个新的思路。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180207
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0031

摘要

由于受到表面等离激元(SPP)固有偏振性的影响,基于表面等离激元的波导型调制器只支持横磁模式(TM)传播。本文提出了一种在垂直方向和水平方向上均构建混合(hybrid)波导结构的表面等离激元电光调制器,以实现调制器的低偏振灵敏性。在组合的混合波导中,垂直和水平偏振方向上的表面等离激元被限制在相应的混合波导中。通过调控介质和ITO界面处形成载流子积累层中载流子浓度可实现光吸收调制。在经优化的结构中两个偏振态的消光比差为0.005 dB/μm。通过3D-FDTD 模拟调制器的光场调控,清楚地显示了传统硅波导与偏振不灵敏调制器间的耦合传输特性。两种偏振态下,偏振不灵敏调制器与硅波导之间的耦合效率均达到了74%以上。此项研究将为表面等离激元电光调制器在偏振不灵敏光集成回路中的应用提供解决方案,为其与具有偏振随机态光纤回路的集成奠定了基础。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180156
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009

摘要

面阵CCD 具有灵敏度高、动态范围大的优点,适用于荧光测量、DNA 测序、拉曼光谱分析和低光度检测,因此,研制基于面阵CCD 的高灵敏度微型光纤光谱仪具有重要的实际价值。光学系统采用了优化后的交叉非对称型Czerny-Turner 结构,并获得了1 nm 的光学分辨率。结合DC-DC 和LDO 的设计方法,通过USB 供电实现了6 路电压输出的复杂电源系统设计;通过Verilog HDL 完成了CCD 驱动时序设计;采用Altera 公司的EPM7064 芯片实现了驱动信号输出。CCD 输出的视频信号经双相关采样的高速16 位AD 芯片AD9826 转换后存储在独立的静态RAM 中,使得数据的采集和读取分离。所设计与实现的微型高灵敏度光纤光谱仪的灵敏度是通常基于线阵CCD 的微型光谱仪的11 倍左右,动态范围20000:1,信噪比达到500:1,很大程度地提高了微型光纤光谱仪的性能。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180152
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007

摘要

本文提出了一种基于介质超表面的径向偏振贝塞尔透镜,它可以高效率地将线偏光转换为径向偏振光,并且同时实现贝塞尔聚焦。在线偏振光入射下,利用非对称光子自旋轨道相互作用对线偏振光左右旋分量进行独立调控,最后通过自旋重组同时实现偏振转换和波前调控。在波长为532 nm处,数值孔径NA=0.9,超透镜实现了超越衍射极限聚焦焦斑。该项研究在粒子加速和超分辨率成像方面具有潜在的应用价值。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180124
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008

摘要

中国1.8 m太阳望远镜(Chinese large solar telescope,CLST)致力于对太阳偏振的高精度及高灵敏度测量。然而其系统本身会引入仪器偏振,并且在望远镜运行的过程中,仪器偏振会随其指向的变化而变化。这就降低了系统的测量精度。因此,需要一个偏振标定单元对其仪器偏振进行标定。为此,本文对偏振标定的原理和方法进行了研究,并且给出了针对CLST 的偏振标定单元设计方案。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180058
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006

摘要

基于CMOS传感器的高集成小型相机在航天器上得到了越来越广泛的应用。空间相机能够完成航天器关键动作记录、对地遥感、近地天体观测等任务,并且具有体积小、重量轻、智能化的特点。为了实现良好的成像效果,适应于空间环境特点的自动曝光技术不可或缺。本文针对空间环境的特殊性及空间任务的不可逆性,提出了一种快速自适应曝光算法。该算法以能量分析为基础,进行目标与背景分离,针对目标进行加权统计,根据图像的统计结果,采用最速查表法,计算获得最佳曝光时间。设置双重目标调整范围,使得自动曝光算法收敛性较好。实验结果表明,该算法能够快速稳定地获得最佳曝光时间,曝光收敛速度快,稳定性高,资源占用少,非常适合空间场景探测。相关算法已成功应用于多个在轨型号。

PDF全文光电工程 | 2018,45(11):180033
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007
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摘要

    PDF全文光电工程 | 2018,45(11):1
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    005

    摘要

    为了给车式载体提供更准确的高程信息,提出了基于激光多普勒测速仪与惯性导航系统进行组合构建车载高程计的方案。利用激光多普勒测速仪与惯性导航系统分别测量车式载体的速度和姿态角,并结合初始点的高程解算得到待测点的高程。阐述了系统的结构和基本原理,并进行了车载实验。理论分析和实验结果表明:所设计的激光测速仪测量精度优于测量值的0.285%,将其与惯性导航系统进行组合测量某一地点高程信息是切实可行的。

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    0022

    摘要

    超敏捷卫星动中成像模式相比传统推扫和敏捷机动模式,具有很大的效能提升和多种新型成像方式,但对空间相机在动中成像新模式下成像带来较大困难和挑战。首先分析超敏捷动中成像模式的原理特性,明确卫星快速机动过程中成像给空间相机对地观测带来的影响。然后开展动中成像下成像质量研究,以实际卫星可见光相机参数进行模拟分析,确立实现动中良好像质对速高比、积分级数的约束条件并进行参数优化设置。同时,对未来进一步提升动中成像下的成像质量提出攻关方向。研究成果对超敏捷卫星动中成像新模式下空间相机成像参数的确定具有指导意义,能够直接实现新模式下成像性能的大幅提升。

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    0023

    摘要

    为了结合高光谱分辨率和高空间分辨率卫星探测资料各自的优点,提高卫星探测资料的使用率,采用小波变换算法,将AIRS和MODIS数据进行融合。基于融合的数据,采用物理反演法,反演了卷云的光学厚度、粒子尺度,并将反演结果与AIRS、MODIS数据进行对照分析,分析结果表明融合产品反演结果比AIRS反演结果更加突出细节信息,且吻合MODIS标准产品。验证了小波变换算法融合高光谱和高空间分辨率资料的可行性。

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    0024

    摘要

    自主运动估计是机器人视觉感知系统的重要组成部分,包括环境特征识别和载体运动估计两大共性技术问题。环境特征识别由于受图像分辨率、景深和配准算子等多种因素的影响,导致特征定位精度和配准的准确率存在一定的不确定性。这种输入的不确定度会严重影响载体运动估计输出的精度和稳定性。针对这一问题,利用协方差矩阵对特征点三维重建过程的不确定度进行概率意义描述,将不确定度引入运动参数优化估计的权值计算中,通过加权优化,弱化特征点定位精度差异性的影响,以期获得接近于无偏估计的优化估计值。提出了一种利用不确定度和加权最小二乘法估计运动初值,并在初值估计中引入RANSAC方法来滤除配准错误特征点集合的影响。构建了基于稀疏Levenberg-Marquardt法的运动精确估计加权优化算法,通过划分平移运动和旋转运动的参数集合,对载体的运动估计初值进行快速的非线性优化,获得更高的运动估计精度。

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    0021

    摘要

    设计了一种高亮度455 nm蓝激光激发YAG∶ Ce3+荧光轮光源,并对其输出特性进行了实验研究。实验证明, 该光源在164.52 W、 455 nm蓝光半导体激光激发下,输出光谱中心波长572 nm,色坐标x=0.448 9, y=0.536 9,最大输出功率49.1 W,亮度22 320.07 lm,最大光效率为454.58 lm/W。实验中还发现光源具有热饱和现象,当激发光强度增加到一定值后其输出功率不升反而下降。研究结果可为设计和研究YAG∶Ce3+荧光粉光源提供参考。

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    0021

    摘要

    研究了防空装备中红外跟踪系统单站定位滤波算法,提出了基于目标识别和滤波算法的单站被动定位方法,实现了红外跟踪系统对空中目标快速定位。通过仿真计算表明,该方法具备了较高的解算精度和较快的解算速度,可广泛应用于红外被动作战的防空装备设计,具有较强的工程应用背景。

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    004

    摘要

    在红外偏振成像中,由偏振片引起的冷反射现象较为严重,为了消除冷反射需要进行非均匀性校正,而非均匀性校正将影响偏振参数解算。从偏振参数解算方程出发,分析了冷反射的校正补偿对偏振解算参数的影响。设计了基于线栅式偏振片的偏振探测去冷反射的数据处理流程,提升了偏振参数的计算值与真值的接近程度,比较了基于多次校正获得的和基于单次校正的差分图像获得的偏振图像,获得了较为理想的红外偏振参数图像。

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    004

    摘要

    研究制备了一种新型金属掺杂ITO透明导电薄膜。通过研究掺杂不同的金属及不同的金属厚度,对比在500 ℃和600 ℃退火条件下的透过率和方块电阻变化,并利用这种掺杂的ITO薄膜制备成14 mil×28 mil正装395 nm UV LED芯片。利用电致发光(EL)设备对LED光电性能进行测试以及对比。实验结果表明:掺3 nm金属Al和Ti的ITO薄膜在600 ℃退火后方块电阻最大降低6.2 Ω/□,透过率在395 nm处最大达91.2%。在120 mA注入电流下,395 nmLED电压降低0.5 V,功率提升19.7%。ITO薄膜掺杂金属能够影响薄膜性能,提升紫光LED光电性能。

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    004

    摘要

    直接从二阶非线性极化出发,得到了任意方向通光的铌酸锂晶体的横向介电张量矩阵,不仅证明了二阶非线性极化系数更能准确地反映泡克尔斯效应的物理本质,而且得出无论从哪个方向通光,偏振态只能在垂直于赤道平面与邦加球的交线上旋转,而不能沿赤道旋转。然后针对铌酸锂晶体具体不同的通光方向与加压方向利用四元数的方法进行探讨,得出只有在z方向通光,x或y方向加电场时晶体的偏振旋转轴不会受到自然双折射的影响,同时分析了输入偏振态对电光效应的影响。最后进行了铌酸锂晶体电光效应的实验,证实了上述理论分析的正确性。该理论分析与实验为光学传感器及其他应用提供了依据。

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    003

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    摘要

    光场的偏振态作为光场调控的一个新自由度,逐渐成为研究者们关注的热点。对光场偏振态的非均匀调制可以实现光子自旋-轨道相互耦合,从而发掘很多新的光学现象,其中Pancharatnam-Berry(PB)相位扮演了至关重要的角色。在偏振转换中,光场的不同偏振分量得到不同的PB相位。利用PB相位对光场偏振分量进行波前整形,以控制光场偏振分量的传输,从而在光场传输过程中实现偏振转换、角动量转化、能流控制等。光场偏振调制的相关研究在自旋选择成像、微粒操控、激光微加工、信息传输与修复中具有潜在的应用价值。分析了偏振调制光场的传输和控制原理,总结了近年来国内外的相关研究工作进展。

    PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1026001
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    119694220

    摘要

    论述了光学相控阵的原理, 回顾了光学相控阵的发展历程, 特别是近年来硅光子相控阵的研究进展。利用与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺线相兼容的绝缘体上硅(SOI)技术实现了大规模的集成, 目前国外报道的最大的硅光子相控阵集成了4096个阵元。在硅光子上实现的二维光束扫描角度可以达到46°×36°, 光束宽度只有0.85°×0.18°, 天线的损耗小于3 dB, 且旁瓣抑制大于10 dB。此外, 采用微机电系统(MEMS)器件实现的光学相控阵的光束扫描速度超过0.5 MHz。阐述了各种方式实现光学相控阵的优缺点, 并对未来发展前景进行了展望。最后, 介绍了光学相控阵在激光雷达、成像、军事上的应用。

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    012832087

    摘要

    高功率窄线宽光纤激光器在地球科学、光束合成、非线性频率转换等领域有重要的应用价值,近几年已经成为激光领域的研究热点。受激布里渊散射(SBS)、自相位调制(SPM)、四波混频(FWM)等非线性效应限制了窄线宽光纤激光器输出功率的提升。随着各种非线性效应抑制技术的发展,窄线宽光纤激光器的输出功率也得到了大幅提升,目前已经达到了千瓦量级。对1 μm波段高功率窄线宽光纤激光器的研究进行了详细的介绍,重点介绍了限制窄线宽激光器功率提升的非线性效应及其抑制方法、高功率窄线宽光纤激光器的种子源技术以及国内外典型的高功率窄线宽光纤激光器的研究成果。

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    01262926

    摘要

    We investigate the on-line writing identical fiber Bragg grating (FBG) arrays using the phase mask technique. Given the limitation of laser power, the energy density uniformity and the horizontal width of the writing spot cannot be further optimized. The results show that the FBG arrays obtained in the optimal process (drawing speed of 12 +(-) 0.15 m/min and average tension of 38.2 g) have a central wavelength bandwidth of less than 0.1 nm and an average reflectivity of 0.26%. Thus, the phase mask method is a promising alternative for on-line writing identical FBG arrays.

      PDF全文Chinese Optics Letters | 2013,11(03):030602
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      011761851

      摘要

      二维层状半导体材料具有独特的电子结构和量子尺寸效应, 在光电子器件等领域受到广泛关注。其中, 二维Ⅳ-Ⅵ族半导体因其具有成本低、元素丰富、对环境友好等优点, 近年来成为研究热点之一。介绍了二维Ⅳ-Ⅵ族半导体的独特晶体结构, 总结了机械剥离、液相法、气相沉积等制备方法的研究进展, 讨论了二维Ⅳ-Ⅵ族半导体在场效应晶体管和光电器件领域的研究现状, 并针对制备和器件应用方面存在的问题及今后的研究方向提出了建议。

      PDF全文中国激光 | 2017,44(07):0703006
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      09993154

      摘要

      光具有由偏振性决定的自旋角动量(SAM)和由光场空间分布决定的轨道角动量(OAM)两种不同的物理性质。重点对光的自旋和轨道角动量在光束生成和变换性质、存在形式和描述方法、力学效应、空间相干性和时间相干性、角向多普勒频移效应及参量转换与量子纠缠等方面进行对比,探索它们的现象学差别,以期更好地理解光的本性,为该领域的研究提供启发和拓展思路。总结和分析了轨道角动量的最新研究成果,并展望了该领域的最新研究动态。

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      08732575

      摘要

      We propose theoretically and verify experimentally a method of combining a q-plate and a spiral phase plate to generate arbitrary vector vortex beams on a hybrid-order Poincaré sphere. We demonstrate that a vector vortex beam can be decomposed into a vector beam and a vortex, whereby the generation can be realized by sequentially using a q-plate and a spiral phase plate. The generated vector beam, vortex, and vector vortex beam are verified and show good agreement with the prediction. Another advantage that should be pointed out is that the spiral phase plate and q-plate are both fabricated on silica substrates, suggesting the potential possibility to integrate the two structures on a single plate. Based on a compact method of transmissive-type transformation, our scheme may have potential applications in future integrated optical devices.

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      08411399

      摘要

      本文设计并实现了LD端面泵浦的传导冷却Nd:YAG种子注入单频激光器。激光器在1000 Hz的脉冲重复频率下,输出8 mJ单脉冲能量11 ns脉宽的的1064nm电光调Q激光脉冲。在激光器的最大输出下,2分钟内中心频率漂移小于3.5 MHz (rms),线宽约为54.2 MHz,所测M2值约为1.30。采用优化的谐振探测技术获得了稳定的单纵模振荡。

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      06454019

      摘要

      从激光器热效应出发, 由热效应的产生、危害以及解决方案入手, 分类详细阐述了薄片激光器、热容激光器、板条激光器以及光纤激光器的基本原理及其在高功率输出方面的进展。以激光武器作为实际应用典例, 综述了近年来各国激光武器的项目概况及进展, 在此基础上提出了高功率固体激光器的发展趋势, 即运行维护成本低、结构紧凑及无人机装载应用, 阐述了复合结构激光器的发展优势及其趋势。

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      05192287

      摘要

      自由曲面光学元件具有许多优异的光学性能,越来越多地应用到现代光学系统设计中。而自由曲面光学元件制造的复杂性和不确定性是制约其应用的瓶颈之一。慢刀伺服单点金刚石车削是一种可以加工很高精度自由曲面光学表面或非回转对称光学曲面的新技术。机床伺服执行能力是自由曲面能否加工的基本条件。金刚石刀具几何参数的选择、刀具路径规划及刀具半径补偿是确保加工精度的关键。在理论上,对伺服执行能力进行了分析;发展了基于曲面特性分析的刀具参数确定方法;研究了稳定X轴的刀具圆弧半径补偿及刀具路径生成技术。使用慢刀伺服技术加工了多种典型的自由曲面光学元件,取得了较好的结果。

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      04173025

      摘要

      飞秒激光直写技术广泛应用于微加工领域,并在仿生特殊润湿性材料领域取得了重要进展。总结了国内外关于飞秒激光微加工技术在仿生超疏水领域的最新应用进展,并从超疏水表面材料、超疏水相关的功能浸润性和超疏水材料的应用三个方面分别进行了阐述,并展望了该领域未来的发展与挑战。

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      0399625

      摘要

      Based on the modified ramp and fire technique, a novel injection seeding approach with real-time resonance tracking is successfully demonstrated in a single-frequency Nd:YAG pulsed laser. Appling a high-frequency sinusoidal modulation voltage to one piezo actuator and an adjustable DC voltage to another piezo actuator for active feedback, single-mode laser output with high-frequency stability is obtained, and the effect of the piezo hysteresis on the frequency stability can be eliminated for a laser diode pumped Q-switched Nd:YAG laser at a repetition rate of 400 Hz.

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        03731490

        摘要

        拉曼光谱仪广泛应用于化学研究、高分子材料、生物医学、药品检测、宝石鉴定等领域,如何进一步小型化、现场化是其未来发展的重要方向。便携式拉曼光谱仪具有体积小、检测方便等特点,为药品检测、环境检测、安检等实时检测领域提供了一种无损快速检测方法。对便携式拉曼光谱仪的组成原理做了简要介绍,并对国内外产业化便携式拉曼光谱仪的现状及技术的进展进行了综述。

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        03333365

        摘要

        基于硫系玻璃材料Ge23Se67Sb10的热机械特性,建立了模压工艺模型,仿真模拟了模压温度、摩擦系数及模压速率对硫系玻璃材料模压成型后等效应力的影响。与L-BAL42材料的模压仿真数据进行对比,讨论了硫系玻璃与传统可见光玻璃在模压工艺上的区别,并优化了模压工艺参数。研究结果表明,随着模压温度的升高、摩擦系数和模压速率的降低,材料模压成型后的等效应力减小。与对照材料相比,硫系材料Ge23Se67Sb10最适合通过改变模压速率来改变等效应力。

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        0233329

        摘要

        为了提升稀疏采样环境下的图像重建质量,针对广义全变分模型重建图像时不能充分利用图像本身结构自相似性信息的不足,建立了一个非局部约束下的改进广义全变分图像重建模型。该模型引入了变化域非局部自相似性作为图像重建的先验信息,同时在八邻域空间计算多方向的广义全变分正则化约束,从而更好地保护了图像的结构特征,进一步地,使用增广拉格朗日理论对模型进行去约束化、求解,提出了基于改进广义全变分的图像重建算法。仿真实验结果表明,所提出的重建模型和图像重建算法可以有效地去除图像中的伪影和噪声,满足稀疏采样情形下对图像重建质量的要求。与其他重建算法进行比较可知,本文算法所重建的图像不论是主观视觉效果,还是各个客观评价指标均有不同程度的改善和提高。

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        0207404

        摘要

        机载激光测深系统能够快速、高效地测量浅海、岛礁、暗礁及船只无法安全到达的水域,能够提供近岸全覆盖50 m水深测量;船载移动测量系统可以获得近岸浅海水底地形数据及近岸岛礁精细三维激光点云,二者数据在测量区域以及测量范围上具有一定的互补性。文中采用一种基于曲率特征点的改进迭代最近点(ICP)算法,将国产机载测深系统和船载移动测量系统获取的机载激光测深数据、多波束数据、三维激光扫描数据进行配准融合。结果表明,通过将二者数据进行配准融合,可以实现陆地、浅海区域海陆地形的全面精准描述、海陆基准统一,有助于海岛礁地形地貌认识、水下目标物探测及发现等。

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        0197447

        摘要

        将3,4,9,10-苝四酸二酐(PTCDA)分别与单层二硫化钼(MoS2)和石墨烯结合构成有机-无机异质结, 并研究其荧光性能。在MoS2/PTCDA体系中, PTCDA的荧光强度显著增强, 这是因为MoS2表面促进了PTCDA外延生长; 而在石墨烯/PTCDA体系中, PTCDA的荧光强度明显减弱, 这主要是因为该异质结内光生电子发生了跃迁转移。

        PDF全文中国激光 | 2017,44(07):0703011
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        01931650

        摘要

        通过建立高强化柴油机气门座激光相变硬化温度场的数值模拟模型,分析了激光相变硬化过程中工艺参数对气门座温度场的影响。结果表明,随着激光功率的增大,气门座相变硬化的峰值温度升高,温度场呈拖尾的彗星状,硬化层的深度和宽度增大;随着扫描速度的增大,气门座相变硬化的峰值温度降低,温度场拖尾的彗星形状减小,硬化层的深度和宽度减小;随着光斑半径的增大,气门座相变硬化的峰值温度降低且位置发生偏移,温度场拖尾的彗星形状增大,硬化层的深度减小。

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        0178163

        摘要

        分析了工业发动机湍流燃烧场诊断的需求和面临的挑战,介绍了燃烧流场组分浓度、温度和速度等主要参数的激光测量技术,给出了其基本原理、在燃烧场诊断中的应用和国内外研究现状,分析了不同技术的特点及其适用性。简介了多参数综合诊断的作用和进展。对目前诊断和测量存在的主要问题和发展趋势进行了探讨。

        PDF全文中国光学 | 2018,11(04):531
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        0111295

        摘要

        The average bit-error-rate (BER) performance is studied for a coherent free-space optical communication system employing differentially encoded quadrature phase-shift keying (QPSK) with the Mth-power phase estimation method. A closed-form expression, considering the combined effects of the Málaga (M) turbulence fading, pointing errors, and phase estimation errors, is derived in terms of Meijer’s G function. Numerical and Monte Carlo simulation results are presented to verify the derived expression.

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          02839

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          摘要

          通过单个自由曲面反射器的反射, 令光源发出的能量重新分布, 在特定照明面上实现所需照明, 从而简化了投影设备中的照明系统, 使设备的进一步小型化成为可能。根据给出的光源辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布, 可得到一组偏微分方程, 数值差分求解直接得到自由曲面反射器。光源采用发光面积1 mm×1 mm朗伯体发光的LED, 视角为120°, 照明面为4∶3的均匀矩形光斑。设计了两种自由曲面反射器, 并用软件对得到的曲面进行了照明模拟, 模拟得到的照明均匀性接近90%。两种反射器在光轴方向上的投影尺寸均小于25 mm, 垂直光轴方向上投影长度均小于22 mm, 照明系统总长均小于40 mm, 结构紧凑, 适用于小型LED投影设备。

          PDF全文光学学报 | 2007,27(03):540-544
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          037418591

          摘要

          飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。

          PDF全文中国激光 | 2007,34(05):595-622
          分享:
          0160120341

          摘要

          高分辨力空间相机的光学系统决定相机的外形尺寸和布局,为了相机的小型化、轻量化和结构稳定,针对某一种光学设计指标要求,分析比较多种光学系统结构是有必要的。本文针对在太阳同步轨道上用TDI CCD 推扫方式成像的高分辨力可见光相机,在设轨道高度为500 km,地面像元分辨力达到 0.5 m的情况下,用CODE V软件分析研究了6种可能的相机光学系统结构,得到了不同相对孔径和不同视场角的光学设计结果,并给出了可供参考的6种光学系统设计数据。指出在实际工程应用时,应根据不同的地面覆盖宽度的需求确定光学系统视场角,然后根据不同的视场角选定能满足这个视场角要求且尺寸最小的光学系统结构形式。

          PDF全文光学 精密工程 | 2008,16(11):2164-2172
          分享:
          01146705

          摘要

          光子晶体光纤(PCF),又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MF),是一种单一介质,并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,从1996年世界上制造出第一根光子晶体光纤以来,它便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点。介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况,重点评述了光子晶体光纤非线性光学方面的研究及其潜在的应用。

          PDF全文中国激光 | 2006,33(01):57-66
          分享:
          1240432081

          摘要

          综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作。围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题, 比较了各类激光器的优缺点。总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段, 指出减小激光器热效应可能的技术途径。

          PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1605-1618
          分享:
          0137923742

          摘要

          以GaN基功率型发光二极管(LED)为代表的半导体照明光源, 具有其他传统光源无法比拟的诸多优点, 被公认为21世纪最有价值的新型光源。充分发挥功率型LED的优势, 利用非成像光学进行面向实际应用的功率型LED封装光学系统设计, 以高端半导体照明光源的制造为突破点, 带动整个半导体照明产业的快速进步, 已成为半导体照明技术发展的战略选择。回顾了非成像光学的历史、研究进展以及在半导体照明中的应用, 并通过设计实例, 介绍了面向功率型LED光线耦合、二维给定光分布以及三维给定光分布问题的非成像光学系统设计原理与解决方案。

          PDF全文中国激光 | 2008,35(07):963-971
          分享:
          037119067

          摘要

          将相位检测面形术(PMP)用于大尺度、 高精度三维面形测量中。 采用文中提出的双向高度坐标校正法, 可以得到精确的物面三维坐标。 提出了一种新的基于洪水算法的图像拼接法, 采用此方法可以按最佳的途径将各子区域的高度分布合成整个物面的高度分布。

          PDF全文光学学报 | 2000,20(06):792-796
          分享:
          0023678

          摘要

          简要介绍大型钛合金结构件激光直接制造的技术特点及其在航空航天等工业装备中的应用前景,重点报道大型钛合金结构件激光直接成形制造工艺、内部质量控制和应用研究进展。深入评述大型钛合金结构件激光直接成形制造技术发展面临的问题及其热物理、熔池非平衡冶金动力学、内部组织快速凝固和内部缺陷控制的复杂性。指出零件“变形和开裂”预防和“内部质量”控制是目前制约该技术发展和应用的关键“瓶颈难题”,只有加强对零件“内应力演化规律与变形开裂行为”及“凝固组织形成规律及内部缺陷形成机理”等基础问题的研究和认识,才能有效解决上述瓶颈难题。

          PDF全文中国激光 | 2009,36(12):3204-3209
          分享:
          02257117

          摘要

          综述了用于下一代移动通信的光纤毫米波副载波通信技术(ROF)的研究进展。介绍了系统的基本构想和涉及的关键技术。着重介绍几种毫米波副载波光发射器以及有关光学技术的新进展,包括外调制器方法、射频上转换法、光学外差法、毫米波调制光脉冲发生器等;简要介绍了ROF接收技术、系统技术和有关应用的研究动向。

          PDF全文中国激光 | 2006,33(04):481-488
          分享:
          023422363

          摘要

          采用两个中心波长约976 nm准直输出的高功率半导体激光模块为抽运源,通过空间滤波和非球面透镜耦合技术,双端抽运长度为21 m的大模场面积国产掺镱双包层光纤,获得了714.5 W的高功率连续激光输出。采用反向抽运,当入纤抽运功率为760 W时,激光输出功率达到501 W;采用双端抽运,当入纤抽运功率为1137 W时,获得了714.5 W的高功率连续输出,光光转换效率为62.8%,斜率效率为67%。

          PDF全文光学学报 | 2006,26(07):1119-1120
          分享:
          024627938

          摘要

          提出一种在数字加权滤波和调制度分析基础上形成可靠性控制模板,并按可靠度排序进行位相展开的新方法。该法用于傅里叶变换轮廓术中,可以兼顾所求位相精度和位相展开的可靠度,适合复杂物体面形的测量。给出了傅里叶变换轮廓术对复杂物体面形测量的应用实例。

          PDF全文光学学报 | 1998,18(09):1228-1233
          分享:
          087327328

          摘要

          光电跟踪和测量设备用于测量飞行器在空中的飞行轨迹,作为飞行器飞行性能的评价.随着现代技术的发展,对飞行器性能提出愈来愈高的要求,从而也对跟踪和测量飞行器飞行轨迹的光电跟踪和测量设备提出了相应的技术进步要求,特别是对其测量精度指标.如何做好和完善误差分析、误差分配和误差综合,成为研制更高性能的光电跟踪测量设备总体设计中的一个重要问题,贯穿从可行性论证、方案论证、方案设计、设计、制造、装调、直到试验等整个研制过程.就这一类设备中最为复杂的机载光电跟踪测量设备的目标定位误差(即3轴上的测量误差),通过建立从被测目标到地面中心测量站9个坐标系,进行31次线性变换,构造35个变量的统一测量方程;进行测量误差因素的分析和分配,以及用蒙特卡洛法来分析和计算系统的目标定位误差.

          PDF全文光学 精密工程 | 2005,13(02):105-116
          分享:
          007818

          摘要

          综述了现有的3类激光光束质量评价方法, 即近场质量、远场质量和传输质量。主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数β因子、斯特列尔比、环围能量比以及M2因子等。讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。提出了采用M2因子矩阵以表述光束的像散特性, 给出了M2因子的不变量。

          PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1643-1653
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          038310074

          摘要

          研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性, 指出传统的高反膜只是光子晶体的一个特例, 从而从光子晶体的角度对多层膜系的设计提出了一条新的思路, 同时研究了材料的介电常数以及结构与高反带带宽之间的关系。 最后通过在多层膜中引入掺杂(中间一层被另一种介质所代替), 得到第一能隙中掺杂模式的频率与掺杂材料的介电常数之间的对应关系, 由此提出一种精确测量介质介电常数的方法。

          PDF全文光学学报 | 2000,20(06):728-734
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          0025685

          摘要

          讨论了由无窗硅光电二极管构成的反射式陷阱探测器的设计方案和工作原理,通过实验测试证明它具有良好的线性、空间响应均匀性、偏振非敏感性和稳定性。在可见波段的7个激光波长上(488nm~786nm),通过低温辐射计标定了陷阱探测器的绝对光谱响应率,不确定度小于0.035%,比现有的标准辐射源的精度提高了约2个量级,证明其可以作为高精度的绝对光谱响应率标准探测器。

          PDF全文光学学报 | 2001,21(06):749-752
          分享:
          07318430

          摘要

          可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析,这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经被用于大气痕量气体监测以及工业控制。在对空气中的痕量气体进行检测中,由于气体浓度较低,需要和长吸收光程技术相结合。将可调谐二极管激光吸收光谱与经过108次反射后达到27 m光程的多次反射池相结合研制了用于地面环境空气中甲烷含量监测的便携式吸收光谱仪,并结合了用于微弱信号检测的二次谐波检测技术,从而达到了体积分数低于1×10-7的检测限,并利用不同体积分数的甲烷气体对系统进行了测试,得到了很好的测试结果。

          PDF全文光学学报 | 2006,26(01):67-70
          分享:
          012418463

          摘要

          激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术.检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度,传统的检测算法如重心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足.基于圆拟合的激光光斑中心检测算法是根据最小二乘原理用圆来逼近激光光斑轮廓,该算法除了可以检测光斑中心外,还可以检测光斑半径,达到亚像素级的定位精度,具有很快的计算速度,可适用于实时的光学测量.

          PDF全文红外与激光工程 | 2002,31(03):275-279
          分享:
          012310366
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          摘要

            PDF全文发光学报 | 2015,36(01):1
            分享:
            0181071

            摘要

            对半导体激光器的发展历史和发展现状进行了综述, 并具体介绍了长春光学精密机械与物理研究所近年来在大功率半导体激光器方面所取得的主要进展,特别是在大功率半导体激光器的激光光源、垂直腔面发射激光器和新型激光器芯片等方面。

            PDF全文发光学报 | 2015,36(01):1
            分享:
            01203533

            摘要

            卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值, 国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端, 全文的第一部分即“链路和终端技术”综述了卫星激光通信的国外进展, 介绍了终端的关键技术, 讨论了终端设计思想。第二部分(另文)将讨论和介绍卫星激光通信终端地面检测和验证技术。

            PDF全文中国激光 | 2007,34(01):3-20
            分享:
            0118228081

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            摘要

            基于光学原理的三维扫描技术通过光学系统对物体空间外形进行扫描,获取物体的三维信息,具有非接触性、高精度和高分辨率等优点。目前,工作距在1 m内的结构光三维扫描重建精度可达0.01 mm量级,点云数量可达百万量级。而采用纹理重建技术能进一步呈现扫描物体的色彩、材质等信息,提高了重建物体的真实感。由于相机误差和光照环境等因素影响,在纹理映射后纹理图像中容易产生接缝、模糊和重影等现象。通过建立相机模型,推导三维空间点和二维图像间的映射关系,归纳造成纹理残留处理痕迹的原因;分类介绍不同策略下消除纹理重建中残留处理痕迹的方法,总结其研究成果在纹理重建中的作用;针对纹理重建中尚存在的不足,对彩色三维扫描的纹理重建方法的发展方向进行了展望。

            分享:
            0299724

            摘要

            飞秒激光直写技术广泛应用于微加工领域,并在仿生特殊润湿性材料领域取得了重要进展。总结了国内外关于飞秒激光微加工技术在仿生超疏水领域的最新应用进展,并从超疏水表面材料、超疏水相关的功能浸润性和超疏水材料的应用三个方面分别进行了阐述,并展望了该领域未来的发展与挑战。

            分享:
            0399625

            摘要

            给出了针对吸气式高超声速飞行器(ABHV)的飞推一体化参考轨迹, 分析了其对星光导航成像影响。基于吸气式高超声速飞行器强耦合特性, 结合星光成像导航技术特点, 以飞推耦合度最小为优化指标, 考虑ABHV的攻角、燃油当量比、攻角变化率和隔离段激波串位置等多约束特性, 采用一种多约束最优化方法, 得到了适合星光导航应用的参考轨迹, 并分析了该轨迹下星光成像性能退化情况, 进一步挖掘了发动机稳定工作和飞行器高精度打击等具有核心竞争力的总体性能指标的潜力。以某型ABHV为例, 在精确的仿真模型基础上, 进行了仿真分析, 仿真结果表明, 该方法有效、可靠。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1031001
            分享:
            00539

            摘要

            传统去噪去混叠算法大多针对单波段图像, 针对于高光谱影像的特点以及噪声、混叠对于图像的影响, 提出了一种结合张量与倒易晶胞的多维滤波算法, 并将其应用在高光谱影像的去噪和去混叠中。该方法引入张量, 将高光谱影像数据视为三阶的张量表达, 以倒易晶胞获取影像混叠和噪声较小的频谱覆盖, 从最小均方误差的角度交替迭代求解三个方向的滤波器, 最终完成影像滤波, 在保证影像空间和光谱信息一致性的前提下, 有效地减少影像混叠和噪声, 提高图像的质量。通过与二维维纳滤波算法、张量多维去噪算法的多组高光谱数据对比实验, 证明了文中算法的有效性。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1026002
            分享:
            00535

            摘要

            针对动态场景下图像序列中运动目标检测问题, 首先采用基于分块投影匹配的全局运动参数估计方法, 然后利用估计得到的运动参数补偿背景的全局运动以稳定图像序列, 最后在稳定后的图像序列上采用背景减除法提取运动目标。实验表明, 分块投影匹配的运动目标检测能有效地提取动态背景下的运动目标。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1026004
            分享:
            00533

            摘要

            光强传输方程作为典型的相位恢复技术, 在已知待测面光强分布与光强轴向微分时, 可以通过求解该方程直接得到待测面的相位分布。强度微分可以通过采集沿传播方向的不同散焦面的光强信息以计算强度差分来估计, 由此, 散焦面的适当选择变得尤为重要。将光强传输方程与图像插值法相结合, 在几何光学模型下描述采集的散焦面光强分布与聚焦面光强分布之间的关系, 再利用图像插值法计算出模糊参数不同的散焦面的光强分布, 由新得到的散焦图和采集的聚焦图代入光强传输方程以计算出相位。该方法只需要采集三幅强度图像, 即可计算获得其他位置的强度图像, 避免了采集设备的多次移动, 也为某些特殊情况下无法获取适合位置的强度图像提供了一种解决途径。实验中搭建了一个实际的光强图像获取系统, 所得结果验证了所提算法的有效性。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1026003
            分享:
            00523

            摘要

            利用COMSOL仿真软件建立了铜片双温模型, 通过控制变量, 数值研究了光斑半径和激光能量对电子与晶格温度的影响, 并预测了烧蚀形貌。结果表明, 单脉冲激光光斑半径越大, 铜片的烧蚀深度越小, 烧蚀面积越大; 激光能量越高, 铜片的烧蚀深度越大, 烧蚀面积越大。实验结果进一步证实了仿真的可靠性。

            分享:
            0122516

            摘要

            基于多模光纤的多模干涉原理以及图像处理算法, 对多模光纤输出端面光斑图像相位谱的灰度共生矩阵特征值进行提取, 提出一种新型光斑图样处理算法, 并且将其应用于微位移传感。详细分析了以阶跃型多模光纤为基础的单模-多模光纤结构在两光纤径向产生微位移时, 位移量与端面光斑图像相位谱特征值之间的关系。对多种结构参数光斑图样的分析表明, 两光纤径向微位移与相关性及一致性两特征值成近似线性关系, 可以用光斑图像处理的方法进行微位移测量, 从而实现传感。实验结果表明与目前常用的计算光斑图像归一化强度内积处理算法相比, 多模光纤芯径较小时, 线性度、动态范围比较接近; 芯径较大时, 线性度提高的同时动态范围扩大约一倍。因此所提出的算法稳定性更好, 适用范围更广。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1022004
            分享:
            00513

            摘要

            搭建了极紫外光源实验装置,获得了中心波长为13.5 nm的Xe等离子体极紫外的辐射光谱。测量了极紫外辐射的时间特性,用多次箍缩理论解释了光脉冲的多峰结构。获得了主脉冲电流幅值、Xe气流量、陶瓷管内径、等离子体长度、辅助气体等实验参数对极紫外辐射强度的影响规律。搭建了重复频率为1 kHz的13.5 nm极紫外光源样机,介绍了样机的电源系统、放电系统、去碎屑系统和光收集系统的基本情况,并给出了光源样机的调试结果。

            PDF全文HTML全文 中国激光 | 2018,45(11):1100001
            分享:
            078511

            摘要

            精准的距离测量对于卫星编队飞行、行星空间定位、大型结构形状测量、微小位移测量以及工业制造测量等方面具有重要意义。近年来, 基于飞秒激光频率梳的测距技术以其测量速度快、准确度高等优点成为国际研究热点。在简要阐述飞秒激光频率梳原理特性基础上, 分析了目前国内外主要的飞秒激光频率梳测距的原理及测距结果, 包括飞行时间法、多波长干涉法、双频率梳法、空间色散干涉法、实时色散傅里叶变换法以及多技术综合测距法。简要介绍了在测量过程中对空气折射率修正和色散补偿方法, 对各类测距方法进行了对比总结, 着重介绍了基于飞秒激光频率梳的测距最新研究进展。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1006008
            分享:
            03510

            摘要

            针对当前紫外光通信中气体灯与激光光源调制速率慢、体积较大, 光电倍增管工作电压过高等问题, 提出了一种基于现场可编程门阵列技术的日盲紫外LED实时视频传输系统, 其发射光源采用波长为265 nm的单紫外LED, 探测器采用紫外PIN; 通过电路和逻辑模块设计搭建了视频传输系统, 研究了系统的光功率密度与通信距离之间的关系; 基于二进制开关键控调制方式, 实现日盲紫外LED实时视频传输系统最大传输速率为2.88 Mbit/s, 当通信距离为4 m时, 传输速率达到1.92 Mbit/s。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1022001
            分享:
            00505

            摘要

            提出了一种利用激光跟踪仪进行镜面准直和姿态测量的方法, 分析了测量精度。分别利用高精度电子经纬仪与激光跟踪仪对单个立方镜和双立方镜进行准直和姿态测量, 计算固定立方镜相邻镜面夹角和双立方镜坐标系间的转换参数, 对比新方法的测量精度。同时比较测量效率、测量环境要求。实验结果显示: 比于传统镜面拟合法低于0.5′的准直测量精度, 新方法精度达到10″量级, 与主流的经纬仪方法相当; 同时, 新方法在测量效率上较经纬仪方法提高1倍以上, 对测量环境的要求也较为宽松, 在实际生产中可以代替经纬仪进行准直与姿态测量工作。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1017001
            分享:
            00505

            摘要

            利用光学传输矩阵, 结合广义惠更斯-菲涅耳光学衍射公式, 研究了艾里高斯涡旋光束在正负折射率交替变化周期平板介质中传输时, 其输出横截面光强分布规律和侧面传输光强的演变图景。结论显示: 当右手材料折射率nr和双负材料折射率nl绝对值正好相等, 并且右手单元长度R: 双负单元长度L=1:1时, 可以实现输出面光强的完美还原; 当双负材料折射率绝对值abs(nl)≠nr, 但R=L时, 两类周期介质输出表面的光束质量都很差, 此时, 若要实现输出光强的完美还原, 较大的abs(nl)需要较长的双负单元长度L来进行补偿, 反之则反; 进一步探究了准周期平板介质中双负材料单元长度和负折射率的定量关系。期望相关结论可以对含特异材质周期和准周期结构中艾里高斯涡旋光束的调控和通信传输提供重要的参考价值。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1006007
            分享:
            01498

            摘要

            通过试验研究了1.06 μm激光辐射在水雾环境中的衰减特性。定量测量了不同气象光学视程(MOR)的水雾对1.06 μm激光辐射的衰减程度, 计算了水雾环境下的1.06 μm激光辐射的等效“MOR”。分别采用试验数据和经验公式计算了1.06 μm激光辐射在不同能见度条件下的消光系数。通过对比发现由经验公式计算的消光系数存在明显偏差, 尤其是在低能见度条件下。基于试验数据, 推导了一种以可见光能见度为输入的消光系数计算公式, 对估计云雾环境下近红外光辐射的衰减特性具有重要参考价值。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1006003
            分享:
            00494

            摘要

            介绍了一种新型透射式能见度测量系统, 积分球在光源能量监控和光信号接收中起到重要作用。光源采用白色 LED, 外部高频脉冲调制, 信号测量端同步解调, 有效消除外界光干扰。积分球分光实时监控光源发射能量的变化, 消除光源自身不稳定带来的误差。准直和扩束透镜组将光源发散角控制在 1 mrad。反射镜组反射光路实现了有限空间光程的增加, 同时增加了采样体积, 缩短了透射系统的安装基线。积分球配合望远镜接收光束减小了光路调节的压力。系统研制完成后开展了实验室内模拟能见度测量实验, 与现有测量大气散射系数的设备积分浊度计进行对比分析,通过积分浊度计传递定标参数。结果表明: 两个系统在1.7~20 km 测试区间相对偏差小于 4%。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1017003
            分享:
            00494

            摘要

            角度权重估计是多角度动态光散射测量技术的重要环节, 其方法可依赖于光强均值或光强自相关函数基线。角度误差对颗粒粒度分布测量准确性的影响在很大程度上取决于角度权重系数的估计。通过对模拟和实测动态光散射数据的反演, 研究了角度误差对基线值法和光强均值法进行权重估计对粒度分布反演的影响。结果表明: 采用两种方法进行角度加权, 无角度误差时反演结果无显著差异。存在角度误差时, 误差对光强均值法反演结果的影响大于基线值法, 并且对大颗粒的影响显著大于对小颗粒的影响。导致这一结果的原因在于, 当散射角存在误差时, 基于Mie理论的光强均值法得到的权重系数为理论值, 与实测的光强自相关数据所对应的权重系数存在偏差。而且随着颗粒粒径的增大, Mie散射光强随散射角变化呈现出更为剧烈的波动, 致使这种偏差加大。因此, 采用基于Mie散射理论的光强均值法进行角度加权, 对多角度光散射测量装置应提出较高的精度要求。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1017004
            分享:
            01494

            摘要

            在无线光正交频分复用(FSO-OFDM)系统中, 因需要加入循环前缀而消耗近20%的带宽, 降低了数据传输效率。为了进一步减少带宽损耗, 改善系统性能, 采用小波包变换代替FSO-OFDM中的傅里叶变换, 设计了一种基于小波变换的无线光正交频分复用(FSO-WOFDM)系统。该系统无需加入循环前缀, 利用小波基函数的正交性来抑制子载波间的干扰。根据FSO-WOFDM系统原理, 研究了信道估计方法、湍流强度、小波基对FSO-WOFDM系统误码率的影响, 对比分析了FSO-WOFDM与FSO-OFDM的系统性能, 并通过实验验证了FSO-WOFDM系统的可行性及其优良的抗混合噪声干扰能力。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1022003
            分享:
            01493

            摘要

            对不同偏置状态下的国产科学级0.18 μm工艺掩埋型4T-CMOS有源像素图像传感器进行钴-60γ射线辐照和退火实验, 研究总剂量效应对图像传感器的性能影响, 并观察是否存在总剂量偏置效应。着重分析暗电流、满阱容量等参数随累积剂量的变化规律。实验结果表明随着辐照总剂量累加, 暗电流前期缓慢增长, 之后退化明显加剧, 这主要是由于辐照致界面态和氧化物陷阱电荷密度增加。4T-CMOS图像传感器的暗电流主要由来源于STI界面, 而辐照导致耗尽区展宽与STI接触使得暗电流增长加剧, 同时, 辐照导致的耗尽区展宽也引起满阱容量的下降。并且在4T-CMOS图像传感器的实验中没有发现明显的总剂量偏置效应。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1017002
            分享:
            00491

            摘要

            通过将水溶性石墨烯掺入至光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和季戊四醇三丙烯酸酯混合而成的光刻胶中, 利用飞秒激光双光子聚合技术制作一系列平面图案及三维立体结构。利用亲水角测试表征混合物的浸润性, 激光透过深度测试表征混合物的穿透性。实验结果证明, 掺杂有水溶性石墨烯的混合液与玻璃仍具有较强结合力和一定激光穿透性。最后利用拉曼成像与扫描电子显微镜表征平面图案及三维结构。证实使用去离子水作为分散液可以将水溶性石墨烯掺杂进微结构中, 并且掺杂有水溶性石墨烯的微结构在机械性能上比纯光刻胶微结构, 结构更稳定且形貌更统一。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1006006
            分享:
            00491

            摘要

            可靠准确的参考光检测是提高直接测距型激光主动成像系统测距精度的关键因素之一, 对基于PIN探测器的参考光检测电路设计进行了深入研究。首先, 对比分析了雪崩光电二极管(APD)和PIN光电二极管性能及其供电电路的难度。综合考虑参考光功率稳定特性及参考光光路设计难度, 选择PIN探测器进行激光雷达参考光检测。详细分析了高压集成芯片LT3482作为常规电源和利用电流监测模式驱动PIN探测器时的差别。选择高增益带宽积跨阻放大器OPA657N实现PIN探测器电流电压转换, 对其关键外围元件参数的选取进行了详细分析。同时介绍了超高速比较器MAX9601的应用注意事项。最后, 设计了电路板并进行实验验证。结果表明: 对脉冲为10 ns的激光光源, 当PIN探测器施加89.449 V的偏置电压时, 其输出电流信号经跨阻放大器后电压幅值达到-3.7 V, 可保证起始信号可靠检出, 但脉冲展宽为15 ns。整个模块可有效给出参考光对应的计时起始信号。基于集成高压芯片驱动的PIN探测器配合恒定阈值时刻鉴别方法在直接测距型激光主动成像系统参考光检测中是切实可行的。

            PDF全文红外与激光工程 | 2018,47(10):1020002
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            00490

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            摘要

            为提高线结构光传感器(LSLS)的标定精度,提出了一种基于平面参考靶标的标定方法。首先,给出了相机坐标系下参考靶标点中心坐标及激光平面方程的计算方法;进而,将参考靶标点中心向激光平面投影,并以左下角投影点为原点建立世界坐标系,得到了靶标点中心像素坐标与其世界坐标的对应关系;然后,采用多项式拟合得到了任意像素点到世界坐标的转换关系,实现了传感器的标定,标定结果仅为多项式的系数,便于存

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041205
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            摘要

            在很多应用场景下,单级二维离散小波变换(DWT)无法满足信息分离的要求,故需要对DWT进行多级架构设计。针对现有的多级DWT架构中,折叠结构需要过多的片外存储,非折叠结构又需要多时钟域的问题,本文设计了一种单时钟域内的低级展开高级折叠无需片外存储的多级DWT架构。首先,本设计采用了横向三输入扫描方式;接着基于9/7小波变换提升算法,设计出了第一级DWT模块;然后根据第二级DWT的时钟周期与有效输入

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041204
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            摘要

            压缩感知技术能够打破奈奎斯特采样定律的限制,以25%甚至更低的采样率精确重构信号,这使其在需要处理大量原始信号的成像领域有着极大的应用潜力。然而,在高分辨率成像的情况下,重构算法计算效率的约束会极大地增加计算时间,导致成像的速度减慢并削弱快速成像的优势。针对压缩感知成像技术所存在的问题,本文提出了一种基于分块压缩感知理论的太赫兹波宽光束成像技术。理论模拟结果显示,该方法可以实现对

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041108
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            摘要

            针对多个板型物体混叠摆放的场景,本文提出了一种快速有效的分割方法。算法的创新性在于充分利用有序点云的特点,将自顶向下以及自底向上的分割策略有机结合。首先,根据三维点的空间位置和法向量信息,利用随机采样一致性算法快速提取三维平面点集。然后将提取的平面点集所对应的图像坐标映射为二值图像,通过连通区域分析将其分割为多个连通的平面区域。接着利用“胶水”算法对这些区域进行快速合并,并对较

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041203
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            摘要

            以自制的柠檬酸氧钒铵溶胶为热致变色VO2膜层前驱体,以酸或碱催化正硅酸乙酯水解缩聚生成的SiO2溶胶为低折射率膜层前驱体,分别采用VO2单独烧成工艺及VO2与SiO2共烧成工艺构建SiO2/VO2热致变色涂层。借助拉曼散射光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、紫外-可见-近红外光谱分析对涂层的微观结构、热致变色和光学性能进行表征。研究发现,SiO2/VO2涂层的微观结构、热致变色和光学性能强烈地依赖于沉积工艺;其

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041601
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            摘要

            现代医学影像多样化为临床诊断和医学研究提供大量不同模态的医学图像,其普遍非刚性特点成为目前图像配准邻域的重大难题与热门。本文针对多模态下形变差异的医学图像配准精度和相似性测度较低现状,提出了一种基于最优Atlas图谱集搜索结合局部加权B样条变换的全自动非刚性分层配准分割ROI区域方法,该方法采用感知Hash算法找到与待配准图像相似度最优的Atlas模板图谱(相似度大于85%),多模态图像的非刚性配

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041002
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            摘要

            针对非链式脉冲HF激光器,从动力学角度计算研究了激光器重频工作模式下气体介质成分变化对激光输出能量稳定性的影响规律,并与实验结果做了对比。计算结果表明:激光器放电区SF6的解离率约为1.5%(略高于实验测量值),工作气体介质每秒消耗2.2×1015 cm-3,每秒消耗量比气体介质总量小3~4个量级。激光器内HF分子浓度的累积是影响激光脉冲能量稳定性的主要因素,气体介质消耗是次要因素。通过合理控制激光器内

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041401
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            摘要

            为提升融合梯度直方图特征和颜色属性特征相关滤波算法(ECO-HC)的跟踪精度和速度,提出一种融合上下文和重定位的加权相关滤波跟踪方法。首先根据梯度直方图和颜色属性的不同特性加权融合相关滤波响应值,同时采用自适应迭代方法预测目标位置,提高算法精度和速度;然后融合多尺度搜索区域,目标上下文特征和目标预测失败时重定位方法进一步提高跟踪精度。在标准数据集OTB-100上进行算法评估,实验结果表明,本

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041504
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            摘要

            为满足在线目标跟踪算法的实时性需求并提高算法的鲁棒性,提出了一种基于高置信度更新策略的相关滤波跟踪算法。首先,在目标区域提取并融合多特征构建鲁棒的外观表达,并计算投影矩阵对特征进行降维以提高算法的运行效率;然后,通过相关滤波器寻找最大响应值快速定位目标中心;最后,利用最大响应值和平均峰值相关能量两个指标设计了一种高置信度更新策略,即满足高置信度条件才进行尺度估计和滤波器模型更新

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041503
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            摘要

            设计了一种分离型光纤传感增敏结构,并联连接两个腔长相近的法布里-珀罗(F-P)腔,光波在双腔间干涉叠加产生光学游标效应,实现了对传感量的增敏感测,若双腔在相同交叉敏感环境中,可降低交叉敏感对测量结果的影响。理论分析了此结构的增敏原理并制备了两组增敏结构,分别用于压强增敏实验和温度增敏实验。实验结果表明压强增敏结构的压强灵敏度值由单F-P结构的4.85nm/MPa提高到43.95nm/MPa,约是单F-P腔的1

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):042801
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            0 0 8

            摘要

            空间频率域成像(Spatial Frequency Domain Imaging, SFDI)作为一种功能型光学成像方法,具有视场大、速度快等优势。传统SFDI系统采用昂贵的EM-CCD相机作为探测器抓拍组织体表面漫反射光图像,无法实现多波长光信号的并行采集且动态测量范围有限。本文基于锁相光子计数技术,发展了一种多波长下并行检测的单像素SFDI系统,系统利用数字微镜器(Digital Micromirror Device, DMD)将分别被调制的多个波长光源

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041202
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            摘要

            针对KCF跟踪算法中存在的边界效应,提出利用形变多样相似性的空间正则化相关滤波跟踪。首先在KCF算法基础上引入空间正则化权重,依据训练样本空间位置信息设置正则化权重,弱化边界效应与背景干扰的影响;然后,引入离散傅里叶系数变换矩阵,将岭回归中的复数优化问题转换为实数优化问题,利用高斯-赛德尔迭代优化方法求解最优分类器参数,降低计算复杂度;另外,引入子网格检测,利用三角多项式插值法实现时

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041502
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            摘要

            近红外光学成像技术是目前辐射反问题的研究热点,广泛应用于火焰燃烧诊断、无损探伤、生物医学成像等领域。目前的近红外光学成像技术存在重建精度差和初值依赖性等问题,需要发展新的算法进行解决。本文利用时域辐射传输方程模拟脉冲激光在弥散介质内的传输,利用广义Guess-Markov随机场模型构建的正则化项来克服反问题的病态特性,采用步长加速法和序列二次规划算法相结合来求解反问题,构建了一种不依赖初值

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041107
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            摘要

            基于白光LED的室内可见光通信系统(VLC)中,为了实现良好的照明与通信双重功能,要求接收平面上的照度分布和信噪比分布尽可能均匀。很多文献分析室内照明时,为了简化分析只考虑直射径光照度的贡献,从信道冲激响应发现反射光的功率也会占到直射光5%~8%,这部分贡献会影响室内光照分布。在考虑墙面的一次反射的前提下,研究不同LED拓扑方式下的布局方案。通过调整拓扑分布,提出了方阵+圆环布局模型,降低了

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):040603
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            摘要

            在未知环境中,无人机着陆地貌的自动识别和分类有着极其重要的研究意义,本文提出一种基于稀疏编码和卷积神经网络地貌场景图像分类算法。首先,对训练样本进行非下采样Contourlet变换进行多尺度分解并选取前两层分解图像;然后,在训练样本中选择图像利用稀疏编码学习局部特征,将特征向量按照灰度平均梯度值从大到小进行排序;最后,选择灰度平均梯度较大的特征向量对CNN卷积核进行初始化,通过特征学习得到全局

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041001
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            摘要

            本文介绍一种基于高斯过程回归,对距离选通成像系统的距离分辨能力进行在线优化的方法。成像系统距离分辨能力由李萨如型眼图参数表征,可被视为一个随系统可调参数变化的随机变量。本文采用高斯过程回归方法拟合此变化关系,并在拟合中引入参数优化步骤,从而在更快速地从高维参数空间中学习到随机过程变化特征的同时,优化系统参数配置。实验结果证明了基于高斯过程回归的机器学习方法对在线优化系统参数配置

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041106
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            摘要

            在多相机的场景下,基于一维标定物的相机标定方法比基于二维、三维的标定物更加灵活,但标定算法的精度容易受到噪声影响。为了提高多相机一维标定的精度,本文提出一种采用归一化算法的分层逐步标定法,由基本矩阵获得射影投影矩阵,进而转换成度量投影矩阵。因为分层逐步标定法精度不足,所以标定物图像特征点的坐标要进行归一化预处理。归一化具有降低标定方程的条件数,提高标定精度,同时又保持线性方法快

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041501
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            摘要

            对高光谱图像分类问题,为了使降维结果更能表达出高光谱数据的空间结构信息,提出了基于线性嵌入和张量流形的高光谱特征提取算法。采用协同表示理论求解全局线性嵌入的权重矩阵,并添加了权重矩阵的稀疏约束;将保持权重作为高维到低维的流形嵌入表达,并针对多特征高光谱数据建立张量流形降维框架;对低秩的目标矩阵采用了收敛更快的奇异值分解方法,得到了可投影至最优子空间的显式映射。实验表明,该算法的

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041201
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            摘要

            在基于光散射的颗粒测量中,偏振会影响到整体散射光和各阶散射光的强度分布,进而对测量造成影响,因此需要对单颗粒光散射中的偏振特性进行研究。在入射自然光和线偏振光两种常见情况下,基于Mie理论和Debye级数展开模拟了整体散射光和各阶散射光的偏振度和偏振比分布。自然光入射时的散射光一般为部分偏振光,当粒径小于波长时的偏振度分布与Rayleigh散射一致;当粒径大于波长时,整体散射光的偏振度在前向很

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):042901
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            摘要

            在全正色散系统(all-normal dispersion,ANDi)中,报道了一种波长可调谐的双脉冲耗散孤子被动锁模掺Yb光纤激光器。利用Sagnac环作为全光纤结构的可调谐光谱滤波器,非线性偏振演化(nonlinear polarization evolution,NPE)效应作为锁模机理,在ANDi掺Yb光纤系统中得到了稳定的双脉冲耗散孤子锁模输出。通过调节Sagnac环的偏振状态,实现了双脉冲耗散孤子输出脉冲光谱的可调谐,可调谐范围为1038.96nm-1044

            PDF全文 光学学报 | 2019,39(04):041402
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