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摘要

为了解决传统高斯光束片状光照明显微成像技术高轴向分辨率时视场范围(FOV)小的问题, 结合艾里光束片状光照明样本成像与去卷积算法, 实现了光片显微镜对样本的高轴向分辨率大视场成像。数值模拟了高斯光束与艾里光束经过物镜聚焦后的光强分布。搭建实验光路系统, 在液晶空间光调制器上加载三次相位图生成艾里光束, 并扫描光束生成片状光照明荧光微球、染色的斑马鱼肌肉组织进行成像实验。在艾里光束光片显微镜成像结果基础上, 建立去卷积算法进行图像恢复, 克服了艾里光束光片显微镜成像范围大但轴向分辨率不高的问题, 对荧光微球成像, 探测放大倍率为42倍, FOV从高斯光束光片显微镜的25 μm扩大到208 μm;对染色的斑马鱼肌肉组织进行成像, 探测放大倍率为53倍, FOV由20 μm扩大到167 μm。仿真和实验表明, 通过艾里光束光片显微镜与去卷积算法的结合可以在扩展光片显微镜成像视场的同时提高轴向分辨率。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318013
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091331

摘要

由于目前监控视频所拍摄的人脸图像目标较小、难以辨识, 图像超分辨处理已成为亟待解决监控视频图像实际应用问题的技术和手段。提出了一种针对室外监控视频人脸图像的超分辨技术,利用先验知识设置图像训练集, 并进行图像空间转化、去噪等预处理操作; 设计八层卷积神经网络并对各层类型及连接方式进行设定, 同时设定激活函数类型及各层间传递方式函数; 初始化参数并根据训练集训练网络; 根据损失函数反向调整卷积核和偏置参数, 完成图像输出。经过大量实际监控视频图像测试, 并将本文方法和现有其他方法做对比, 实验结果表明,本文方法在图像超分辨效果和处理速度上均有一定的优势。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318012
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054326

摘要

针对现有的基于卷积神经网络的图像超分辨率算法参数较多、计算量较大、训练时间较长、图像纹理模糊等问题, 结合现有的图像分类网络模型和视觉识别算法对其提出了改进。在原有的三层卷积神经网络中, 调整卷积核大小, 减少参数; 加入池化层, 降低维度, 减少计算复杂度; 提高学习率和输入子块的尺寸, 减少训练消耗的时间; 扩大图像训练库, 使训练库提供的特征更加广泛和全面。实验结果表明, 改进算法生成的网络模型取得了更佳的超分辨率结果, 主观视觉效果和客观评价指标明显改善, 图像清晰度和边缘锐度明显提高。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318011
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0147340

摘要

多色成像作为超分辨成像技术的重要延伸, 极大地增强了人们研究亚细胞结构定位与交互关系的能力, 从而有助于研究者深入理解细胞内复杂的生命现象与过程。基于单分子定位超分辨显微成像术(SMLM)工作原理的特殊性, 已实现了激发依赖、激活依赖、分光依赖等数种有特点的多色成像方法。介绍6种主要的多色单分子定位超分辨显微成像技术, 从分色能力、光谱窜扰、数据采集效率等角度分析了各方法的优缺点, 并讨论了与多色成像相关的细胞固定方法, 帮助研究人员根据自身实验需求选择合适可靠的多色成像手段研究相应的科学问题。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318010
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045234

摘要

受激发射损耗显微技术(STED)作为一种远场超分辨显微成像技术, 具有几十纳米甚至几纳米的空间分辨率, 是细胞生物学等研究领域的重要成像工具。圆环形空心损耗光在物镜焦点附近的光场强度分布对STED空间分辨率起决定性作用。在高数值孔径物镜聚焦下, 光场的偏振态会对聚焦光场的强度分布产生显著的影响, 此外, 显微系统的轴外像差会严重破坏空心损耗光焦斑的中心对称性。基于矢量衍射理论, 理论模拟了在高数值孔径物镜聚焦条件下, 入射涡旋光的偏振态和光学系统中的彗差和像散对空心损耗光焦场强度分布的影响。实验上使用纯相位型空间光调制器来校准光学系统相差, 优化变形的损耗光, 利用纳米探针扫描焦点区域, 测量了其焦场强度分布。测量结果与由矢量稍微理论观测的结果一致。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318009
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030240

摘要

超分辨显微成像技术使细胞生物学进入到了一个全新的时代, 但如何进一步提高超分辨显微成像技术的时空分辨率仍是光学领域需要解决的重要问题。目前为止几乎所有的超分辨显微成像技术都依赖于荧光探针, 光调控荧光蛋白作为一类特殊的荧光探针, 可以被不同波长的激发光所激活, 产生随机或者特殊结构样式的信号。利用这些信息, 透镜系统的空间分辨率得到了提高。通过总结光调控荧光蛋白的各类参数, 从荧光探针入手, 寻找进一步提高成像系统空间分辨率的方法与策略, 为选取适当的荧光探针提供建议, 并且阐述了荧光蛋白与超分辨显微成像技术之间的关系。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318008
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148291

摘要

在过去的20年, 激光扫描共聚焦显微镜一直是在细胞水平和亚细胞水平上观察生命活动的标准工具, 但是基于针孔的共聚焦显微镜的光学层切是以牺牲焦平面以外的被激发的荧光色团和较大的光毒性为代价的。作为一种新型的荧光显微镜, 光片荧光显微镜采用侧向照明的方式, 对样品直接进行面成像。相对于点扫描的成像方式, 光片显微镜成像速度远远高于激光扫描共聚焦显微镜, 使得研究一些高速的精细生命活动过程成为了可能。光片荧光显微镜的另外一个优点是只有光片处的样品才会被激发, 处于光片以外的样品则不会被激发, 因此光毒性较小, 使得人们能够在更长的时间尺度下观察样品。正是由于光片荧光显微镜特殊的照明和成像方式, 才使其在大样本的三维高速成像中起到不可替代的作用。本文简要回顾了光片荧光显微镜发展的历史及研究现状, 旨在为该领域的科研人员对光片荧光显微镜的现状及未来发展方向提供个人理解。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318007
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052189

摘要

单幅图像超分辨率(SR)复原是一个病态逆问题, 需要利用图像的先验知识进行正则化约束。提出了一种同时考虑外在样例和内在自相似性的单幅图像SR复原算法, 其中外在先验知识是通过卷积神经网络从外在低分辨率-高分辨率图像对学习得到的, 而内在先验约束由聚类和低秩近似实现。实验结果表明, 本方法在复原效果和稳健性方面优于已有方法。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318006
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054179

摘要

光学显微成像技术在生命科学、生物医学、临床医学诊断和材料科学等领域有着非常广泛的应用。但由于光学衍射极限的存在, 传统光学显微镜无法观察到纳米尺度的物质及生命活动, 极大地限制科学研究和医学的发展。近年来, 随着突破光学衍射极限的超分辨成像技术的不断发展, 显微成像分辨率得到不同程度的提高。目前在基于不同原理的各种超高分辨率显微镜中, 随机光学重构显微镜 (STORM) 分辨率最高, 可达几十纳米, 真正实现了单分子水平检测。着重介绍了STORM超分辨显微成像技术的原理、实验方法及其应用。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318005
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0150235

摘要

超分辨定位成像技术凭借对数千甚至数万张采集的原始图像进行单分子定位及重建, 可以获得几十纳米的超高分辨率, 观察到之前看不到的细胞结构以及生物现象。然而, 在实际的成像过程中, 采集到的图像会受到像差(来源于光学系统的不完美或样品本身的不均匀性)的影响而导致分辨率下降, 甚至会造成错误结果。为此, 定量表征了几种典型像差对超分辨定位成像的影响, 并提出了一种基于样品图像本身的像差校正方法。仿真和实验结果表明, 像差会造成系统点扩展函数的变形以及成像分辨率的下降, 使用基于图像本身的像差校正方法可以恢复图像的成像质量。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318004
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0134226

摘要

结构光照明荧光显微术(SIM)是一种可突破阿贝衍射极限的宽场显微成像技术, 因其非侵入、成像速度快及光损伤小等优点在生物医学研究中具有广泛的应用前景。从结构光照明显微成像系统基本原理出发, 分析了超分辨图像重构算法原理、重构图像中伪影来源及优化方法; 结合研制的线性/非线性结构光照明显微镜, 详细讨论了基于激光干涉的SIM成像系统光机结构。重点讨论了系统的同步时序设计和光路中的几个关键技术问题。设计对比实验验证了自主开发的SIM重构算法的可靠性, 并基于研制的线性SIM系统开展细胞骨架的成像实验。最后, 对SIM技术在生物上的发展和应用提出展望。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318003
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0254275

摘要

近几年, 可逆光激活荧光蛋白的研制越来越受到人们的重视, 这类荧光蛋白极大地促进了活细胞超高分辨显微成像技术的发展及应用。可逆光激活荧光蛋白可被不同波长的光多次可逆地进行调制, 因而被广泛地应用于高密度数据的光存储、光致变色荧光共振能量转移的测量以及基于可逆饱和线性荧光跃迁原理的超高分辨率显微成像中。从研制这类荧光蛋白所涉及的关键氨基酸位点出发, 本文综述了近几年可逆光激活绿色荧光蛋白的研制进展, 并简要地讨论荧光蛋白结构与光学特性的关系, 从而为后续结构导向的可逆光激活荧光蛋白的研制提供参考。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318002
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053208

摘要

近年来, 随着各种新型荧光探针的出现和成像方法的改进, 远场光学成像的分辨率已经突破了衍射极限的限制。基于结构光照明的荧光显微技术凭借成像速度快、光毒性弱等优点, 已成为目前主流的超分辨成像技术之一。实现结构光照明超分辨显微成像的关键在于照明光场的精准调控和后期的超分辨图像重建算法, 否则将会在重建的超分辨图像中产生不可预估的伪影, 混淆对观测结构真实形态的判断。详细对比了几种典型的结构光照明显微超分辨重建算法, 证明基于图像重组变换的结构光照明超分辨图像重建算法可以有效解决极低结构光场调制度下的超分辨图像重建问题, 降低结构光照明显微中的激发光功率。

PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318001
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0358410

摘要

众所周知,光学成像技术具有成像速度快、可实现无损观察等优点,在人类探索和发现未知世界奥秘的活动中一直扮演着重要的角色。随着现代科学的发展,对微观结构的研究迫切希望能够从分子水平揭示生命过程和材料性能的物理本质,但受限于光的衍射特性,光学成像系统的空间分辨率不可能无限小,存在瑞利\|阿贝物理极限。传统光学显微镜的空间分辨率最高只能达到波长的1/2,故而对低于200 nm的细节信息无能为力。能否突破这个极限成为当今光学领域公认的一个重大研究课题和挑战。

    PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318000
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    0101244

    摘要

    探讨光敏剂锌酞菁体外光动力疗法(ZnPc-PDT)抗肿瘤细胞的量效关系,为合理使用ZnPc提供参考。采用人脑胶质瘤细胞(U87 MG细胞)作为研究对象,用噻唑蓝(MTT)实验考察细胞存活率。采用单一变量的研究方法,分别考察了ZnPc浓度、激光功率密度、光照时间、体系氧含量和组织厚度等参量与U87 MG细胞存活率的关系。利用1,3-二苯基苯并呋喃(DPBF)和DCFH-DA活性氧探针分别检测了ZnPc-PDT过程中单线态氧的产量,并通过倒置显微镜观察经ZnPc-PDT治疗后的细胞形态和死亡细胞比例。结果表明,随着参量设置的变化,ZnPc-PDT对U87 MG细胞的杀伤力具有差异,通过调节参量,可达到较好的ZnPc-PDT治疗效果。

    PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0307001
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    07181

    摘要

    为提高分布式光纤拉曼测温系统的测量速度和测量准确度,提出了一种自补偿光纤损耗及光纤色散的温度解调方法,并进行了实验验证。该方法对斯托克斯与反斯托克斯后向散射信号进行了损耗修正,避免了测温前对整条传感光纤进行定标处理的过程,减小了系统的运行时间;采用色散补偿平移算法对斯托克斯后向散射信号的位置进行修正,获得了与反斯托克斯后向散射信号相同位置处的斯托克斯后向散射信号的强度,降低了光纤色散对温度解调的影响,提高了系统的测温准确度。实验结果表明,当光纤传感距离为5.8 km时,温度波动由9.01 ℃下降到0.57 ℃,测温准确度由5.50 ℃优化至0.87 ℃。

    PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0306002
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    032326

    摘要

    大气湍流参数是评价大气信道对空间激光通信系统性能影响的重要依据。根据机载平台的运动特点,采用差分像运动法并利用夏克-哈特曼传感器与指向、捕获、跟踪伺服单元等设备,在加格达奇地区开展了不同海拔高度下大气湍流参数的分层测量实验。结果表明,在Kolmogorov湍流条件下,该地区日间大气湍流强度随海拔高度的增加而减弱,并在该变化趋势上叠加了大气湍流强度的随机起伏;大气覆盖逆温层顶层海拔高度范围为2.2~2.8 km,海拔高度为3.5 km的大气相干长度的变化范围为10~26 cm。该研究为机载激光通信系统的性能分析提供了重要的参考。

    PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0304002
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    08166

    摘要

    系统研究了双光束焊接过程中能量比对焊缝成形以及能量利用率的影响,采用高速摄像技术实时观察了不同能量比下的熔池行为,分析了能量比对双光束焊接特性的影响机制。结果表明,随着能量比增大,双光束焊缝熔深先减小后增大,熔宽变化规律与之相反,并在能量比为50/50时获得最小熔深和最大熔宽。不同能量比下能量利用率差别较大,能量比为20/80和50/50时分别获得最大值32.7%和最小值27.8%。熔池尺寸同样受能量比的影响,随着能量比增大,熔池长度先增大后减小,而宽度一直减小。能量比对双光束焊接特性的影响主要归因于焊接过程中匙孔状态以及熔池流动方式的改变。

    PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0302003
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    015125

    摘要

    针对中红外固体激光器结构紧凑、抽运源模块温度要求严苛等引起的激光器散热难题,采用强制对流冷却、半导体制冷与热管导热等多种方法相结合建立了激光器的散热系统。应用COMSOL有限元软件建立了紧凑型中红外固体激光器散热系统有限元模型,利用温度传感器采集激光器侧壁和内部温度数据,对比有限元计算结果验证了模型的有效性。基于此模型计算了在不同环境温度条件下如风扇转速、热管等参数对激光器散热结果的影响,提高风扇转速、增加热管等方式可提高激光器散热效果,并且随着环境温度升高,散热效果改善明显。

    PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0301002
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    032219

    摘要

    到2018年,普通发光二极管(LED)的普及率将达到80%。基于LED的可见光通信(VLC)技术有望为高速VLC的实现提供新方案。国内外研究者们分别对先进调制、编码/均衡、复用技术及材料/芯片等进行了研究,以扩展调制带宽、提高传输速率和增加传输距离。对载波幅相调制、自适应比特功率加载的正交频分复用调制、硬件/软件预均衡、后均衡等技术以及新型光学材料的原理和性能等国际研究热点进行了分析与讨论,对最新的研究进展进行了总结,从而为未来VLC的研究提供一定的参考。

    PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0300001
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    0218329

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    摘要

    为了满足高动态范围高灵敏度的全局曝光模式下成像系统的需求, 基于CIS-2521科学级CMOS图像传感器设计了一个相机系统, 通过分析CIS-2521芯片像素读出结构特点, 通过芯片内部模拟相关双采样与FPGA片内数字域相关双采样完成相关四采样算法, 列向噪声去除效果明显。通过设计曲线拟合双增益通道图像数据合成输出, 保证了系统成像有较高输出动态范围。相机常温下输出图像峰值信噪比达62.9 dB,采用半导体制冷后输出图像峰值信噪比74.3 dB。根据EMVA1288标准实测相机动态范围达到78.2 dB, 设计的相机系统实现了每秒50帧2 560×2 160像素,16 bit深度高清晰度高动态范围图像的实时全局曝光成像输出, 能够满足低照度条件下的高帧频高动态范围成像的需求。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):240
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    0065

    摘要

    为了定量研究相位差波前探测技术(phase diversity technique, PD)对波前探测和图像重建的精度, 本文分别进行了数值模拟以及相关实验。数值模拟中采用了均方根(root-mean-square, RMS)分别为0.1λ~0.5λ的五组随机畸变波前, 获得其退化的焦面图像和相应的离焦图像信息, 利用PD技术对其进行波前探测和图像重建, 波前探测的残余误差RMS值均达到了10-5λ水平, 重建图像在分辨率和对比度上有明显提升。搭建了基于液晶空间光调制器的实验系统, 利用液晶空间光调制器来定量施加随机的波前像差, 可以有效解决湍流屏数据难以量化的问题。同样将PD技术应用于本实验所采集到的退化焦面图像和相应离焦图像, 对于RMS值为0.306λ的随机波前像差, 探测波前的残余误差为0091λ, 图像重建结果与模拟结果高度一致, 本文列举并分析了可能造成实验误差的多种因素, 同时为该技术应用于液晶系统积累了技术基础。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):234
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    0065

    摘要

    光学镜头畸变是影响靶场光学设备测试精度的一个重要因素, 特别是短焦大视场情况下尤为显著。目前采用的修正方法虽然能起到一定的效果,但是其修正后的残留误差依然较大, 不容忽视, 为了消除其影响, 提高设备测角精度, 提出了局部区域最小二乘法和分形插值曲面法, 并采用上述两种算法对光学镜头畸变校正进行研究。首先, 将整个视场(40°×30°)以网格的方式进行划分, 间隔1°, 利用平行光管精确测量网格点的畸变值。局部区域最小二乘法是将测量点周围N×N网格点的畸变值作为观测值, 组成系数矩阵, 求取修正函数的系数, 进而求出测量点位置的修正值; 分形插值曲面法是将视场内所有网格点数据进行插值, 获取测量点位置的修正值。算例结果表明: 两种算法分别以局部和全局的方式进行校正, 测角精度有明显提高, 修正后精度可达10″, 满足靶场试验的测试要求, 对提高终点坐标测量精度起到了积极的作用。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):227
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    0064

    摘要

    高光谱遥感影像包含丰富的空间、辐射以及光谱信息, 同时海量的数据也引发了高光谱成像技术在传输和存储方面的诸多问题。针对这一问题, 根据高光谱遥感影像谱间相关性强的特性, 提出了一种结合谱间多向预测的基于压缩感知的高光谱遥感影像重构方法。首先, 根据高光谱遥感影像的谱间相关性对高光谱遥感影像的波段进行分组, 每组确定一个参考波段, 使用平滑l0范数算法重构每组的参考波段。其次, 根据重构恢复的相邻组内的参考波段, 建立了一个非参考波段预测模型, 用来计算非参考波段的预测测量值; 然后, 计算实际测量值与预测测量值的差值, 使用SL0算法重构该差值得到差值向量; 最后, 利用得到的差值向量迭代更新预测测量值, 直到恢复该波段原始图像。仿真实验结果表明, 该方法提高了高光谱遥感影像的重构效果。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):219
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    0057

    摘要

    为了提高人脸识别正确率, 提出基于改进非负矩阵分解的神经网络人脸识别算法。首先利用改进的非负矩阵分解对人脸图像进行特征提取, 提高非负矩阵分解速度。接着将提取出的特征信息作为神经网络学习入口进行特征训练, 由于神经网络在学习过程中, 容易出现局部最小值且收敛速度慢等问题, 为此采用改进的遗传算法对神经网络进行优化处理, 获得最终的人脸识别结果。实验结果表明: 利用改进的非负矩阵分解方法能够降低神经网络的分类训练负荷量和运算量, 提高人脸识别识别率。通过和各种方法比较可知, 本方法的人脸识别率都较高。本方法人脸特征分解速度快, 提高了神经网络训练前期精度和收敛速度, 使得人脸识别正确率高。当特征向量个数达到40以上时, 人脸识别正确率保持95%以上。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):213
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    0061

    摘要

    为了对空间遥感光谱仪器进行光学性能检测, 设计并实现了空间遥感光谱仪器光学性能地面检测系统。该系统包含硬件和控制软件两部分; 硬件分为光源、机械运动子系统、信号采集子系统和计算机, 控制软件在Windows环境下使用Labview实现。在电机控制中使用细分驱动, 采用包含误差项计算步数的方法减小积累误差, 通过指定波长扫描或连续波长扫描进行扫描机构控制, 并实时显示光谱曲线。自动计算信噪比、使用广义最小二乘法对感兴趣的区域进行高斯拟合, 并自动读取带宽。实验表明, 本系统可以实现空间遥感光谱仪器的全波段、自动化光学性能检测, 波长精度优于±0.05 nm, 重复性优于0.01 nm, 可在1 s内完成信噪比计算, 光谱带宽小于1 nm, 满足指标要求, 提高工作效率, 为载荷研制奠定了基础。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):206
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    0020

    摘要

    基于Landau-de Gennes理论, 利用松弛迭代法, 研究了电场对垂直排列(VA)液晶薄盒和反扭曲向列相(ITN)液晶薄盒的影响。两系统在相同条件下的倾角变化相同, 且系统双轴性与本征值的变化只取决于倾角的变化。研究表明, 当盒厚大于一定临界值时, 液晶系统一直处于正序参数态, 此时ITN 薄盒的扭曲角由线性排列逐渐变化到呈45°角排列; 当小于此临界盒厚时, 在一定电压下会出现负序参数单轴态, 此时ITN薄盒的扭曲角会偏离线性变化出现回滞。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):196
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    0022

    摘要

    本文对影响LTPS工艺中光刻胶和衬底间粘附力的4个因素进行了实验及理论分析。经实验发现: 衬底的材质和粗糙度以及光刻胶中分子量的分布是影响光刻胶和衬底粘附力的最重要的两个因素。在改善粘附力方面HMDS对于电负性较强的金属衬底和光刻胶的粘附力有较好的改善效果, 对于SiNX、A-Si及P-Si衬底改善效果明显, 且无差异, 对于ITO没有改善。光刻胶涂布后适当延长烘烤时间也可以有效改善光刻胶和衬底的粘附力。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):190
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    0022

    摘要

    液晶位相调制器在非显示领域有广泛的应用, 例如自适应光学中的波前校正、大气湍流模拟、光学相控阵的光束指向等。在这些应用中液晶的响应速度、位相调制范围、色散等特性非常关键。围绕对这些特性的改进, 本文总结了近年来人们在液晶器件设计、驱动方法改进以及液晶色散研究方面的理论计算方法, 这为人们在提高液晶器件电光响应特性、预期其性能等方面的需求, 提供了非常有价值的参考。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):182
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    0018

    摘要

    Panel污渍是TFT-LCD生产中一种常见的不良, 它直接影响到产品的画面品质和出售价格, 降低产品竞争力。本文通过研究发现大量panel污渍是摩擦产生的含Si元素杂质导致。实验表明: 降低制品膜面的粗糙度, 使杂质更易去除; 通过提升摩擦后的清洗能力, 也能有效去除杂质, 一定程度降低了panel污渍发生率; 而最后通过导入C系列摩擦布, 使摩擦过程中产生极少杂质。通过导入以上3种改善措施, 最终将55UHD产品的panel污渍发生率从8.2%降至0.2%。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):177
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    0018

    摘要

    平板显示中影响色域的两个关键因素为背光源发光光谱特性和彩色滤光片的透过光谱特性。在TFT-LCD的高色域领域, 为了实现BT2020标准, 我们开发了量子点光刻胶替代彩色滤光片的方法。首先合成新型的量子点光刻胶, 将其作为色彩转换膜制备在彩色滤光片下方, 通过背光激发量子点自发光, 可得到色纯度更高的红绿光。研究表明, 自主开发的量子点光刻胶可以有效地进行色转换, 可耐受光刻工艺, 在高温烘烤和碱性显影下, 可保持一定转换效率, 且能实现pattern化, 避免目前用白光直接搭配彩膜的漏光问题, 有效地提高色域。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):169
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    0018

    摘要

    聚合物稳定蓝相液晶显示器存在驱动电压高和“磁滞效应”的缺点, 是其应用之路上的难题。本文在深入研究蓝相液晶显示器中所使用的各种材料介电常数的基础上, 结合电动力学中电介质中的电场和电位移之间关系的知识, 解释了蓝相液晶显示器驱动电压高的原因为聚合物材料和绝缘层材料的介电常数远低于蓝相液晶材料的介电常数。研究中发现提高聚合物材料和绝缘层材料的介电常数, 将会明显降低聚合物蓝相液晶显示器驱动电压。理论和模拟结果表明: 当聚合物材料和绝缘层的介电常数达到蓝相液晶的平均介电常数, 该聚合物稳定蓝相液晶显示器的驱动电压降低一半。研究结果将对聚合物稳定蓝相液晶显示器的产业化应用起到促进作用。

    PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):163
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    0021
    N/A 

    摘要

      PDF全文液晶与显示 | 2017,32(03):1
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      0016

      摘要

      反应堆堆芯的燃耗计算关系到堆芯的燃料管理,并直接影响堆芯的经济性评估,因此如何快速且准确地对堆芯进行燃耗计算一直是反应堆物理设计的研究重点之一。随着反应堆的发展,其几何结构和物理特性日渐复杂,现有的一维、二维耦合燃耗程序因其在几何处理上的限制,难以满足先进反应堆精细设计分析的要求。为对复杂反应堆堆芯的燃耗情况进行计算,结合粒子输运程序MCNP 处理复杂几何和燃耗程序FISPACT处理核素全面的特点,开发了接口程序耦合MCNP 和FISPACT来进行燃耗计算,并对耦合程序进行了计算验证。采用了IAEA 基准校核例题和CFETR中国聚变工程实验堆例题进行程序验证,经计算得出的有效倍增因子随燃耗的变化曲线和TBR等数据与标准例题的结果符合良好,其误差在可接受范围内。

      PDF全文强激光与粒子束 | 2017,29(03):036025
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      0034

      摘要

      研究了JFNK框架下高温堆中子扩散问题的求解方法。研究结果表明,JFNK方法在求解与源迭代相同形式中子扩散方程时,相对残差下降趋势为逐渐加快并趋于稳定,有利于更高求解精度的实现。使用通量归一化附加方程可以获得更好的JFNK非线性迭代特性,但在算例中其部分牛顿修正方程求解时间偏多,总计算时间高于显式有效增殖系数附加方程法,需要研究更高效的JFNK预处理方法对线性求解环节进行改善。

      PDF全文强激光与粒子束 | 2017,29(03):036024
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      0030

      摘要

      研究建立了反应堆二次中子源源强的机理性计算方法,并计算了某核电厂反应堆第2循环装料时的二次中子源源强。为验证二次中子源源强的计算结果,计算了反应堆装料第2步完成后堆外源量程探测器的计数率,并与实测结果进行对比。源量程探测器计数率计算结果与实测结果符合得非常好,验证了二次中子源源强计算结果的正确性以及所建立的计算方法的合理性。

      PDF全文强激光与粒子束 | 2017,29(03):036023
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      0029

      摘要

      KYCORE程序是中国核动力研究设计院开发的径向MOC(特征线方法)与轴向SN耦合三维中子输运程序。KYCORE将二维MOC与一维SN通过角通量实现高精度耦合,并通过粗网有限差分实现快速收敛,是目前可工程化应用于三维中子输运计算中精度最高的方法之一。介绍了2D/1D计算与加速理论,并通过与蒙特卡罗程序的计算对比,数值验证了KYCORE三维中子计算的准确性与高效性。

      PDF全文强激光与粒子束 | 2017,29(03):036022
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      0034

      摘要

      热能区入射中子能量变化范围是1×10-5~5 eV,在这一范围内的中子能量与反应堆内材料靶核热运动的能量相当,中子与靶核的反应过程与其他能区截然不同。在该能区,需要考虑中子与堆内材料发生散射时,化学键、晶格结构以及分子热运动对反应过程的显著影响,对不同类型的材料,需要使用不同的理论方法和处理手段得到供输运程序使用的热化数据。基于热化数据处理的相关理论,研究了热中子散射数据的处理方法,同时在自主研发核数据处理软件RXSP中,开发了相应的核数据处理模块Thermc。在此基础上,使用Thermc模块基于ENDF/BVII.1核数据库加工得到热中子散射数据,经过与经典核数据处理软件NJOY的相应结果的微观比较以及若干宏观基准题检验,热化数据精度与准确性得到充分验证。

      PDF全文强激光与粒子束 | 2017,29(03):036021
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      0029

      摘要

      反应堆屏蔽计算是评估核电站安全性能的基础,是指导电站设计、运行的重要手段之一。JSNT程序是中物院高性能数值模拟软件中心研制的大规模并行离散纵标输运程序,具有较高的计算精度和计算效率。利用JSNT程序对某压水堆进行了建模计算,给出了中子通量密度的分布结果,并与实验测量值进行了对比。对比结果显示: 无论是采用S8计算还是S16计算,计算结果都能满足工程要求; 相比S8而言,采用S16计算可以显著提高计算精度,能够将某些测点处的相对误差降至1%以内。

      PDF全文强激光与粒子束 | 2017,29(03):036020
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      0015

      摘要

      为了比较常规快堆与行波堆的堆芯特性,以最大卸料燃耗300 000 MWd/tHM为目标,设计了高燃耗快堆 (HBFR),给出了堆芯的物理学设计方案。采用六批换料方式补偿燃耗反应性损失。选择NAS程序计算了冷停堆状态、热停堆状态和满功率状态三种不同堆芯状态,分析了临界参数、功率分布、DPA特性、温度和功率反应性特性、控制棒价值等堆芯参数。设计结果表明,HBFR的燃料组件最大卸料燃耗接近300 000 MWd/tHM,平均卸料燃耗219 000 MWd/tHM,单循环燃耗反应性损失3.7%(k是有效增殖因子,Δk是有效增殖因子的变化量),可以通过补偿棒实现反应性控制,HBFR的各参数满足设计目标与设计限值,可以为下一步与行波堆的比较研究提供参考堆芯。

      PDF全文强激光与粒子束 | 2017,29(03):036019
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      0017

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      摘要

      静脉穿刺是医疗行业中最基本的、临床应用最广泛的护理技术操作之一,静脉注射也成为临床治疗、抢救病人的重要给药途径。但是,由于有些特殊人群的血管并不容易找到,比如儿童、胖人、老人、长期静脉注射的人、肤色较深的人等一次注射成功的情况甚少,因此会增加病人的痛苦和加大护士的心理压力,并容易产生医疗纠纷。

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        016451408

        摘要

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          011891599

          摘要

          近年来, 随着各种新型荧光探针的出现和成像方法的改进, 远场光学成像的分辨率已经突破了衍射极限的限制。基于结构光照明的荧光显微技术凭借成像速度快、光毒性弱等优点, 已成为目前主流的超分辨成像技术之一。实现结构光照明超分辨显微成像的关键在于照明光场的精准调控和后期的超分辨图像重建算法, 否则将会在重建的超分辨图像中产生不可预估的伪影, 混淆对观测结构真实形态的判断。详细对比了几种典型的结构光照明显微超分辨重建算法, 证明基于图像重组变换的结构光照明超分辨图像重建算法可以有效解决极低结构光场调制度下的超分辨图像重建问题, 降低结构光照明显微中的激发光功率。

          PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318001
          分享:
          0358410

          摘要

          变化的光照环境能够改变图像分割算法的结果,并最终降低智能识别的识别率。本文提出了一种新颖的对光照变化鲁棒性强的彩色图像分割方法,并将这种方法用于皮肤检测。该方法基于色调保护法则,将RGB彩色空间降维为一维空间的同时,保证图像中同一像素在空间转换前后的色调不变。在新的彩色空间中,用高斯模型来建立皮肤模型。实验结果证明,本文提出的方法对光照变化的鲁棒性强,计算复杂性低。

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          03502627

          摘要

          近年来,高功率拉曼光纤激光器技术发展迅速,输出波长范围覆盖可见光至中红外波段,最大输出功率超过千瓦。在功率提升方面,拉曼光纤激光器技术的发展脉络可概括为:激光振荡器、主振功率放大器和抽运/信号集成放大器。在重要科研应用的驱动下,高功率窄线宽拉曼光纤放大器技术得到显著发展。另外,高功率拉曼光纤激光器技术还有一些新的扩展,包括包层抽运、二极管直接抽运以及拉曼光纤激光合束等,未来发展潜力巨大。

          PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201005
          分享:
          1278469

          摘要

          结构光照明荧光显微术(SIM)是一种可突破阿贝衍射极限的宽场显微成像技术, 因其非侵入、成像速度快及光损伤小等优点在生物医学研究中具有广泛的应用前景。从结构光照明显微成像系统基本原理出发, 分析了超分辨图像重构算法原理、重构图像中伪影来源及优化方法; 结合研制的线性/非线性结构光照明显微镜, 详细讨论了基于激光干涉的SIM成像系统光机结构。重点讨论了系统的同步时序设计和光路中的几个关键技术问题。设计对比实验验证了自主开发的SIM重构算法的可靠性, 并基于研制的线性SIM系统开展细胞骨架的成像实验。最后, 对SIM技术在生物上的发展和应用提出展望。

          PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318003
          分享:
          0254275

          摘要

          到2018年,普通发光二极管(LED)的普及率将达到80%。基于LED的可见光通信(VLC)技术有望为高速VLC的实现提供新方案。国内外研究者们分别对先进调制、编码/均衡、复用技术及材料/芯片等进行了研究,以扩展调制带宽、提高传输速率和增加传输距离。对载波幅相调制、自适应比特功率加载的正交频分复用调制、硬件/软件预均衡、后均衡等技术以及新型光学材料的原理和性能等国际研究热点进行了分析与讨论,对最新的研究进展进行了总结,从而为未来VLC的研究提供一定的参考。

          PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0300001
          分享:
          0218329

          摘要

          Recently there is an increasing interest in tailored optical fields with complex amplitude, phase and polarization spatial distributions, as well as specifically designed temporal waveforms. Scalar optical vortices carrying orbital angular momentum and vectorial vortices such as radially and azimuthally polarized beams are among the most intensively studied examples. Comprehensive summaries of earlier developments can be found in several recent articles and edited books, e.g., by Zhan (Adv. Opt. Photon. 1, 1, 2009), Padgett (Adv. Opt. Photon. 3, 161, 2011 ), Forbes (Adv. Opt. Photon. 8, 200, 2016), Zhan (Vectorial Optical Fields, World Scientific Publishing, 2013), and Forbes (Laser Beam Propagation, CRC Press, 2014), while applications of these complex optical fields in promising areas continue to emerge.To capture the latest developments in this important emerging field of optics, it is our pleasure to introduce the Chinese Optics Letters Special Issue on the Complex Optical Fields with contributions from scientists around the world who are active in this field.

            PDF全文Chinese Optics Letters | 2017,15(03):030001
            分享:
            0173228

            摘要

            光学显微成像技术在生命科学、生物医学、临床医学诊断和材料科学等领域有着非常广泛的应用。但由于光学衍射极限的存在, 传统光学显微镜无法观察到纳米尺度的物质及生命活动, 极大地限制科学研究和医学的发展。近年来, 随着突破光学衍射极限的超分辨成像技术的不断发展, 显微成像分辨率得到不同程度的提高。目前在基于不同原理的各种超高分辨率显微镜中, 随机光学重构显微镜 (STORM) 分辨率最高, 可达几十纳米, 真正实现了单分子水平检测。着重介绍了STORM超分辨显微成像技术的原理、实验方法及其应用。

            PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318005
            分享:
            0150235

            摘要

            针对现有的基于卷积神经网络的图像超分辨率算法参数较多、计算量较大、训练时间较长、图像纹理模糊等问题, 结合现有的图像分类网络模型和视觉识别算法对其提出了改进。在原有的三层卷积神经网络中, 调整卷积核大小, 减少参数; 加入池化层, 降低维度, 减少计算复杂度; 提高学习率和输入子块的尺寸, 减少训练消耗的时间; 扩大图像训练库, 使训练库提供的特征更加广泛和全面。实验结果表明, 改进算法生成的网络模型取得了更佳的超分辨率结果, 主观视觉效果和客观评价指标明显改善, 图像清晰度和边缘锐度明显提高。

            PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318011
            分享:
            0147340

            摘要

            针对现有边发射半导体激光器远场发散角大、光束质量差等问题,引入光子晶体人工微结构实现模式扩展和模场分离,改善了单芯片半导体激光器的性能,实现了高亮度高光束质量的激光输出。理论分析并模拟了光子晶体半导体激光器对光场的调控机制,并介绍了几种典型的光子晶体半导体激光器。在光子晶体激光器实现低垂直发散角的基础上,设计了不同的结构实现了大功率、单模、高亮度等特性的输出。实验验证了光子晶体能带效应在提高半导体激光光束质量、提高亮度等方面的调控作用,其能够突破普通半导体激光器面临的限制,有助于半导体激光更有效地应用在光纤激光器抽运和激光加工等领域,为半导体激光的直接应用奠定了基础。

            PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201010
            分享:
            0143403

            摘要

            光子晶体是介质介电常数呈周期性排布的结构,具有光子带隙,处于光子带隙中的电磁波无法在其中传播。二维平板光子晶体是通过在衬底上刻蚀周期性排列的空气孔柱而形成的结构,由于其具有优良的控制光传播的特性而得到广泛的研究和应用。介绍了在二维平板光子晶体中引入缺陷形成的光子晶体微腔和波导的方法和性质。通过调整几何参数控制微腔与波导之间的耦合,实现基于二维平板光子晶体的全光开关、光存储、单光子源等光学器件并讨论其在量子光学网络中的应用。

            分享:
            0136235

            摘要

            超分辨定位成像技术凭借对数千甚至数万张采集的原始图像进行单分子定位及重建, 可以获得几十纳米的超高分辨率, 观察到之前看不到的细胞结构以及生物现象。然而, 在实际的成像过程中, 采集到的图像会受到像差(来源于光学系统的不完美或样品本身的不均匀性)的影响而导致分辨率下降, 甚至会造成错误结果。为此, 定量表征了几种典型像差对超分辨定位成像的影响, 并提出了一种基于样品图像本身的像差校正方法。仿真和实验结果表明, 像差会造成系统点扩展函数的变形以及成像分辨率的下降, 使用基于图像本身的像差校正方法可以恢复图像的成像质量。

            PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318004
            分享:
            0134226

            摘要

            A dual optical time domain reflectometry (OTDR) system, which employs two different continuous waves at the optical line terminal and a pair of fiber Bragg gratings at the end of each optical network unit, is proposed in a time-division multiplexing passive optical network (PON). The proposed scheme accomplishes the fiber fault monitoring by comparing the different wavelength’s testing curves. Complete complementary code is utilized to measure multiple wavelength signals simultaneously with only one receiver and to improve the dynamic range of this system. The PON system consisting of 20 km feeding fiber and a 1:16 splitter is investigated by the experiments. The experimental results show that the faulty branch can be successfully identified by using our scheme. What is more, we also demonstrate that our scheme can be applied to the multi-stage PON.

              PDF全文Chinese Optics Letters | 2017,15(03):031201
              分享:
              0116232

              摘要

              众所周知,光学成像技术具有成像速度快、可实现无损观察等优点,在人类探索和发现未知世界奥秘的活动中一直扮演着重要的角色。随着现代科学的发展,对微观结构的研究迫切希望能够从分子水平揭示生命过程和材料性能的物理本质,但受限于光的衍射特性,光学成像系统的空间分辨率不可能无限小,存在瑞利\|阿贝物理极限。传统光学显微镜的空间分辨率最高只能达到波长的1/2,故而对低于200 nm的细节信息无能为力。能否突破这个极限成为当今光学领域公认的一个重大研究课题和挑战。

                PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318000
                分享:
                0101244

                摘要

                综述了单光纤成像技术的研究现状和动态。单光纤成像技术采用单根多模光纤进行成像,光纤既是成像器件又是传像器件,无需增加扫描器件和成像透镜便可将光纤一端视场范围内的场景一次性传输到另一端,因此又称为宽场光纤成像技术。该技术可减小成像光纤探头的直径,实现超细内窥成像。单光纤成像技术是一种计算成像方法,是在全息光学和傅里叶光学的基础上发展起来的,包括传输矩阵法和相位补偿法两种成像方法。对于多模光纤,如果可以预先得到频域(或空间域)的传输矩阵,则可以从光纤输出端光场中恢复目标图像,也可以预先测量光束通过光纤后的波前畸变。在成像系统中增加该波前畸变的共轭相位场,可以消除相应的波前畸变,从而在输出端获得不失真的目标图像。

                分享:
                092319

                摘要

                为了解决传统高斯光束片状光照明显微成像技术高轴向分辨率时视场范围(FOV)小的问题, 结合艾里光束片状光照明样本成像与去卷积算法, 实现了光片显微镜对样本的高轴向分辨率大视场成像。数值模拟了高斯光束与艾里光束经过物镜聚焦后的光强分布。搭建实验光路系统, 在液晶空间光调制器上加载三次相位图生成艾里光束, 并扫描光束生成片状光照明荧光微球、染色的斑马鱼肌肉组织进行成像实验。在艾里光束光片显微镜成像结果基础上, 建立去卷积算法进行图像恢复, 克服了艾里光束光片显微镜成像范围大但轴向分辨率不高的问题, 对荧光微球成像, 探测放大倍率为42倍, FOV从高斯光束光片显微镜的25 μm扩大到208 μm;对染色的斑马鱼肌肉组织进行成像, 探测放大倍率为53倍, FOV由20 μm扩大到167 μm。仿真和实验表明, 通过艾里光束光片显微镜与去卷积算法的结合可以在扩展光片显微镜成像视场的同时提高轴向分辨率。

                PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318013
                分享:
                091331

                摘要

                表面等离激元因具有能突破光学衍射极限、表面局域性和近场增强等奇特的光学性质,被广泛应用于光伏、光催化和光电探测等研究领域。将具有高效光捕获特性的表面等离激元与传统半导体器件相结合,可以极大地提高传统半导体器件的效率,具有重要的应用价值。由局域表面等离激元弛豫产生的热电子是将太阳能转化为电能或化学能的关键,因此从微观上研究表面等离激元热电子的产生及弛豫过程对于设计高效率表面等离激元纳米光电器件具有重要意义。综述了表面等离激元热电子的激发及其在金属-半导体材料界面处的超快动力学过程的研究进展,分析了目前存在的主要问题并对其未来的发展前景进行了展望。

                分享:
                058253

                摘要

                在过去的20年, 激光扫描共聚焦显微镜一直是在细胞水平和亚细胞水平上观察生命活动的标准工具, 但是基于针孔的共聚焦显微镜的光学层切是以牺牲焦平面以外的被激发的荧光色团和较大的光毒性为代价的。作为一种新型的荧光显微镜, 光片荧光显微镜采用侧向照明的方式, 对样品直接进行面成像。相对于点扫描的成像方式, 光片显微镜成像速度远远高于激光扫描共聚焦显微镜, 使得研究一些高速的精细生命活动过程成为了可能。光片荧光显微镜的另外一个优点是只有光片处的样品才会被激发, 处于光片以外的样品则不会被激发, 因此光毒性较小, 使得人们能够在更长的时间尺度下观察样品。正是由于光片荧光显微镜特殊的照明和成像方式, 才使其在大样本的三维高速成像中起到不可替代的作用。本文简要回顾了光片荧光显微镜发展的历史及研究现状, 旨在为该领域的科研人员对光片荧光显微镜的现状及未来发展方向提供个人理解。

                PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318007
                分享:
                052189

                摘要

                针对中红外固体激光器结构紧凑、抽运源模块温度要求严苛等引起的激光器散热难题,采用强制对流冷却、半导体制冷与热管导热等多种方法相结合建立了激光器的散热系统。应用COMSOL有限元软件建立了紧凑型中红外固体激光器散热系统有限元模型,利用温度传感器采集激光器侧壁和内部温度数据,对比有限元计算结果验证了模型的有效性。基于此模型计算了在不同环境温度条件下如风扇转速、热管等参数对激光器散热结果的影响,提高风扇转速、增加热管等方式可提高激光器散热效果,并且随着环境温度升高,散热效果改善明显。

                PDF全文中国激光 | 2017,44(03):0301002
                分享:
                032219

                查看更多

                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
                分享:
                034816872

                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:
                1232529614

                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:
                0855397

                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:
                0022404

                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:
                019720741

                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:
                035417118

                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:
                0132821251

                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:
                0148317779

                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:
                023825662

                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:
                083325712

                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:
                06717323

                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
                分享:
                0024521

                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:
                011517076

                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:
                01169242

                摘要

                随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器,采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力,验证了随机并行梯度下降算法的收敛性;讨论了算法增益系数、随机扰动幅度与收敛速度的关系,并指出通过算法增益系数的自适应调整可以改进算法的收敛速度。

                PDF全文光学学报 | 2007,27(08):1355-1360
                分享:
                0746366

                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:
                006779

                摘要

                调制传递函数(MTF)是描述光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标。在成像系统满足线性和空间不变性的条件下,对于含有点、狭缝和边缘等不同特征的图像,可以使用相应的方法计算得到成像系统的MTF。采用了倾斜刃边法来计算得到成像系统的MTF,分析了成像器件和算法步骤对计算结果产生的影响,进行了相应的校正,提高了计算结果的准确性。运用MTF补偿(MTFC)技术,分别使用了镜头MTF的设计值、测量值和计算值对实际拍摄得到的图像进行了复原。通过对以上3种复原图进行对比,实验结果证明了MTF计算值的可靠性和用于降质图像复原时的有效性。

                PDF全文光学学报 | 2010,30(10):2891-2897
                分享:
                01585464

                摘要

                随着地面影像分辨力愈来愈高的要求,航天光学遥感器实时精确补偿摄影时地物产生的像移,已成为必需解决的关键技术之一。论述了航天光学遥感器在对星下点摄影时,通过建立从地面景物到像面的七个坐标系,进行14次线性变换,获得了具有15个参量的像面位置方程、像面速度方程,推导出像面上像移速度矢的计算公式,对影响像移速度矢的11个参量进行误差分配,以及应用蒙特卡罗法(统计试验法)进行误差综合。该理论方法已得到了实际应用,从获得的遥感图像达到的分辨力、奈奎斯特(Nyquist)频率处的传递函数、信噪比和平均灰度层次均充分证明了该研究结果的正确性。

                PDF全文光学学报 | 2004,24(12):1585-1589
                分享:
                0615338

                摘要

                基于正交的两组平行直线形成的消隐点的几何特性,提出了一种摄像机内外参数的自标定方法。该方法利用连接光心与消隐点向量的正交性质,建立关于相机内参数的约束方程,并给出了约束方程的线性解法;针对现有自标定方法未能标定畸变系数的现状,提出了一种考虑畸变的非线性最优化算法,该算法以线性求解得到的内参数为初值,利用非线性单纯型法寻优标定畸变;建立消隐点坐标系,给出了摄像机外参数的求解算法。所给出的自标定方法不需要知道空间点的精确坐标,具有易于实现、精度高和稳健性好的优点。

                PDF全文光学学报 | 2010,30(02):465-472
                分享:
                0775866

                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:
                0117225227

                查看更多

                摘要

                光纤激光相干合成是突破单路光纤激光功率极限和实现更高输出功率的有效技术方案,是传统高功率激光系统走向激光相控阵高功率光纤激光系统的重要基础。介绍了高功率光纤激光相干合成的系统结构,并指出了主要研究对象和关键技术;介绍和分析了光纤激光相干合成的国内外相关研究现状和发展趋势;分析了光纤激光相干合成面临的主要技术挑战。

                PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201001
                分享:
                0584827

                摘要

                受热损伤和非线性效应等因素的制约,单个光纤激光器的单模输出功率受到限制。将多个光纤激光器的输出通过一定的方式进行光束合成,是实现更高功率激光输出的必然选择。介绍了光谱合成技术的发展历程和研究现状,给出了几类常见光谱合成系统的基本原理、关键要素和优缺点。介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在窄线宽光纤激光及其光谱合成方面的最新进展, 并对高功率光纤激光光谱合成技术的发展前景进行了展望。

                PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201002
                分享:
                0349567

                摘要

                激光制造技术历经多年的研究发展,涵盖了以激光表面工程、激光焊接、激光切割、激光制孔、激光标记、激光增材制造等为代表的宏观制造技术,以激光微焊接、激光精密切割、激光精密钻孔、激光烧蚀等为代表的激光微加工技术,和以飞秒激光直写、双光子聚合、干涉光刻、接触离子透镜序列、激光诱导表面纳米结构和纳米颗粒激光制备等为代表的激光微纳制造技术等广泛的研究领域,跨越了毫米、微米和纳米多个尺度,成为举足轻重的先进制造核心技术,必将在“中国制造2025”进程中发挥不可缺少的作用。在上述众多的研究方向之中,激光增材制造和超快激光微纳制造无疑是当前和今后一段时间内的两个研究热点,作为宏观制造和微纳制造的典型,已经众望所归地列入国家重点研发计划“增材制造和激光制造”,将获得约十八亿元国家科研经费的大力支持,研究前景十分看好、令人期待。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0102000
                  分享:
                  072540

                  摘要

                  放大自发辐射(ASE)是影响低重复频率高峰值功率高能量脉冲光纤放大器性能的主要因素。系统综述了脉冲光纤放大器中抑制ASE的主要方法, 包括滤波、优化抽运特性(抽运功率、后向抽运、抽运方式)及优化种子特性(信号功率、信号脉宽)。对各种方法的抑制效果进行了比较, 发现滤波和同步脉冲抽运是抑制ASE、获得高峰值功率高能量脉冲输出的重要技术手段。

                  分享:
                  0322525

                  摘要

                  采用自行研制的基于单根光纤耦合双频激光的6自由度(6DOF)误差同时测量系统测量了加工中心双轴直线度误差, 通过对两轴直线度误差的线性拟合, 得到两拟合轴的夹角, 间接实现两轴的垂直度测量。利用光线矢量追迹方法建立相应的误差模型, 分析了垂直度测量过程中五角棱镜的安装定位偏差以及加工误差对垂直度测量的影响。实验结果表明, 本测量系统具有很好的准确性, 与商用测量仪对比发现, 两者测量偏差在1″以内。

                  分享:
                  036470

                  摘要

                  近年来,高功率拉曼光纤激光器技术发展迅速,输出波长范围覆盖可见光至中红外波段,最大输出功率超过千瓦。在功率提升方面,拉曼光纤激光器技术的发展脉络可概括为:激光振荡器、主振功率放大器和抽运/信号集成放大器。在重要科研应用的驱动下,高功率窄线宽拉曼光纤放大器技术得到显著发展。另外,高功率拉曼光纤激光器技术还有一些新的扩展,包括包层抽运、二极管直接抽运以及拉曼光纤激光合束等,未来发展潜力巨大。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201005
                  分享:
                  1278469

                  摘要

                  掺铥光纤激光器可广泛应用于激光医疗、人眼安全雷达、非金属材料加工、光电对抗等众多领域,具有其他波段光纤激光器不可替代的重要作用。主要介绍了本课题组在高功率超短脉冲掺铥光纤激光器方面的研究进展,包括利用光纤布拉格光栅控制锁模掺铥光纤振荡器的脉冲宽度和光谱形状,实现了2 μm波段高重复频率、高稳定性的皮秒脉冲激光输出。同时,采用该皮秒脉冲激光作为种子源,研制出了百瓦量级全光纤结构的皮秒掺铥光纤放大器,最后一级功率放大器的最大平均输出功率为120.4 W,脉冲宽度为16 ps。此外,设计并搭建了全光纤全保偏结构的皮秒掺铥光纤放大系统,实现了平均功率为240 W的线偏振皮秒脉冲激光输出,偏振消光比大于15 dB,脉冲宽度为45 ps。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201003
                  分享:
                  0286457

                  摘要

                  光梳的出现带来了大尺寸高精度绝对测距(ADM)技术的革新, 其卓越的光频特性推动了基于多波长干涉的实时ADM的发展。为在基于光梳多波长干涉的实时ADM中实现干涉信号的同步相位解调, 提出了基于多波长外差干涉的多路同步相位解调信号处理方法, 研制了相应的同步相位解调模块。实验中通过对波长进行解复用, 测试了多路相位计的线性精度、稳定度和同步性等性能, 对多波长干涉信号的实时同步相位解调进行了实验分析, 验证了该方法实现高精度同步相位解调的可行性。

                  PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0112003
                  分享:
                  050453

                  摘要

                  首先介绍了光纤激光中传统的热致动态模式不稳定的研究现状,然后重点介绍了2016年以来理论预测的准静态模式不稳定;接着,对非热致模式不稳定的研究现状进行介绍,包括电致伸缩模式不稳定和非线性效应与模式不稳定之间的关系。最后,对模式不稳定对高功率光纤放大器的功率限制进行了总结和分析。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201004
                  分享:
                  0344446

                  摘要

                  为满足光纤故障高精度诊断需求, 研制了一种面向混沌光时域反射仪(COTDR)的混沌光源模块, 该模块由宽带混沌信号源与激光器调制电路构成。其中, 宽带混沌信号源可产生频谱平坦且10 dB带宽达500 MHz的混沌电信号, 该信号经调制电路放大后, 驱动分布反馈式(DFB)半导体激光器可输出大功率、宽频带的混沌激光信号。所研制的混沌光源模块应用于光纤故障诊断中, 不仅可实现光纤断点、不匹配连接点的检测, 而且在107 km测量范围内, 可实现与距离无关的0.35 m空间分辨率。此外, 设计的混沌光源模块还可便捷地应用于混沌雷达、混沌保密通信等领域。

                  分享:
                  021445

                  摘要

                  采用相位调制技术产生的具有一定光谱分布的相位调制脉冲可以有效抑制高功率激光驱动器中大口径光学元件的横向受激布里渊散射和满足光束匀滑需求, 但该脉冲在装置各系统传输放大过程中, 由于光谱畸变会引起幅频调制(FM-to-AM)效应, 这种效应严重影响了激光装置的输出性能及实验效果。介绍了相位调制脉冲产生原理、引起FM-to-AM效应的根本原因及因素, 综述了目前美国的国家点火装置、法国的兆焦耳装置以及我国的神光-Ⅲ主机装置在FM-to-AM效应抑制技术方面取得的重要进展。

                  分享:
                  057442

                  摘要

                  高功率光纤激光器是目前激光器研究发展的一个热点。抽运耦合功率将直接决定光纤激光器的输出功率。分析了光纤激光抽运耦合技术的研究现状,从端面抽运耦合和侧面抽运耦合两大基本结构出发,详细阐述了各种光纤激光抽运耦合器的技术方案和特点,并进行综合比较,针对现存问题以及今后的研究方向提出了建议。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201008
                  分享:
                  0315436

                  摘要

                  介绍了2.0 μm波段掺铥连续单频光纤激光器的实验研究进展,以实现单频光纤激光器的关键技术为主线,总结了不同腔结构掺铥单频光纤激光振荡器的研究现状与发展方向。基于种子源主振荡功率放大(MOPA)结构进行了单频激光器功率放大,介绍了高功率掺铥单频光纤MOPA激光器的国内外研究进展。此外,介绍了本课题组在高掺杂铥锗酸盐玻璃光纤制作,2.0 μm波段单频光纤激光振荡器构建,以及单频激光功率放大方面的部分研究工作。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201006
                  分享:
                  0249426

                  摘要

                  针对半导体抽运的掺镱光纤激光器功率进一步提升面临的主要问题,分析了级联抽运方案在实现更高功率输出方面的优势和不足。简要回顾了光纤级联抽运技术的发展历程,重点介绍了掺镱光纤激光级联抽运的关键技术、研究现状和最新进展。针对级联抽运面临的抽运吸收和非线性效应问题,分析了下一步的研究方案和技术路线。并对级联抽运技术有望获得的新应用进行了简要介绍。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201007
                  分享:
                  094408

                  摘要

                  提出了一种利用均匀相位掩模板制作啁啾光纤光栅(FBG)的方法。在对光纤的扫描曝光过程中, 相位掩模板沿长度方向周期性抖动, 且抖动幅度随光栅扫描长度的变化而变化, 使FBG的相位随着掩模板位置的变化而变化, 实现了FBG周期的线性调制, 从而得到线性啁啾FBG。掩模板抖动振幅的变化规律决定了FBG的啁啾系数。设计了3种不同的相位掩模板抖动函数, 实验制作了不同啁啾量的FBG。

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                  019405

                  摘要

                  针对现有边发射半导体激光器远场发散角大、光束质量差等问题,引入光子晶体人工微结构实现模式扩展和模场分离,改善了单芯片半导体激光器的性能,实现了高亮度高光束质量的激光输出。理论分析并模拟了光子晶体半导体激光器对光场的调控机制,并介绍了几种典型的光子晶体半导体激光器。在光子晶体激光器实现低垂直发散角的基础上,设计了不同的结构实现了大功率、单模、高亮度等特性的输出。实验验证了光子晶体能带效应在提高半导体激光光束质量、提高亮度等方面的调控作用,其能够突破普通半导体激光器面临的限制,有助于半导体激光更有效地应用在光纤激光器抽运和激光加工等领域,为半导体激光的直接应用奠定了基础。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201010
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                  0143403

                  摘要

                  自光纤激光器问世以来,随着半导体材料与光纤制备技术的快速发展,光纤激光器的输出功率由毫瓦级提高到了万瓦级。然而,随着输出功率的增加,光纤激光器在低输出功率下未表现出的诸多现象逐渐显现,如光纤热损伤、非线性效应、模式不稳定等,这些现象限制了光纤激光器的应用,因此对掺镱光纤的质量要求越来越高。针对高功率掺镱光纤的制备工艺、掺杂组分及结构设计等方面进行了讨论,分析了高功率掺镱光纤的热稳定性、功率稳定性及模式稳定性的研究现状,并总结了其发展趋势。

                  PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0201009
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                  0111397

                  摘要

                  零差相干激光通信系统具有高速率及远距离传输的特性,在星间高速激光通信骨干网中占有重要地位。分析了光学锁相环的工作原理并建立了相应的数学模型,得到了光学锁相环的开环及闭环传递函数,推导了误差传递函数,分析了环路带宽的影响因素。分析了锁相环路中的相位噪声误差,建立了误差因素、探测灵敏度以及环路带宽之间的关系。分析得到锁相环的优化带宽为1.5 MHz,测试了接收机的误码率。当通信速率为5 Gbit/s、调制方式为二进制相移键控时,得到接收机的接收灵敏度为-41.4 dBm,误码率为10-7。

                  PDF全文光学学报 | 2017,37(02):0206004
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                  094358

                  摘要

                  为了实现人工复眼系统的三维探测,针对人工复眼视场大、成像过程复杂等问题,提出一种基于双柱面法和反向传播(BP)神经网络的整体几何标定方法。该方法利用BP神经网络对任意复杂非线性关系的强大映射能力,分别在前后两个柱面上对复眼上的每个子眼进行隐式标定,建立图像像素坐标与柱面上二维坐标的映射关系。三维测量时一个图像上的点映射为前后柱面上的两个点,连接这两个点得到一条空间直线,通过最小二乘法求解多条空间直线的交点即可求得三维目标点的坐标。实验结果表明:在人工复眼60°×30°的视场范围的横向测量误差在1 mrad以内,纵向相对误差在0.6%左右。与传统的基于小孔模型的标定方法相比,该方法无须考虑复眼子眼的成像模型及其参数求解,而且由于整体标定过程是在同一世界坐标系下进行的,也不必精确知道各个子眼间的位置和朝向关系。此方法完全适用于人工复眼系统的几何标定,能够满足其大视场、高精度的标定要求。

                  PDF全文光学学报 | 2017,37(02):0215002
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                  040349

                  摘要

                  实验采用共振增强式非线性折射率调制技术实现了半导体可饱和吸收镜锁模全保偏掺镱光纤激光器重复频率的精确锁定。在掺镱光纤激光器的腔内加入一个980/1064 nm的波分复用器(WDM)和一段掺铒增益光纤,通过反馈控制加载在该掺铒光纤上的976 nm抽运光LD2功率调控掺铒光纤的非线性折射率,进而对激光器的光学腔长实施控制,最终实现重复频率的精确锁定。优化了不同掺铒光纤长度及抽运光初始功率对激光器重复频率控制范围和锁定精度的影响。结果表明:当掺铒光纤长度为1.75 m时,通过调整抽运光功率能够实现180 Hz的重复频率调整范围;而重复频率的锁定精度仅与抽运光的初始功率密切相关,并不受掺铒光纤长度的明显影响。当LD2抽运光强度为18 mW时,重复频率峰-峰值的波动范围小于0.5 mHz,相应的标准偏差为0.16 mHz,输出功率的标准偏差为0.009 mW。此外,通过反馈控制抽运源LD1的强度,并取掉了腔内的掺铒增益光纤及与其相连的WDM,发现由于共振增强非线性和克尔非线性对光纤折射率的叠加,在稳定的单脉冲锁模区间内,重复频率单调变化的范围增加至1 kHz,而锁定精度略有降低。

                  PDF全文光学学报 | 2017,37(02):0206003
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                  李斌 (117)  李岩 (116)  

                  摘要

                  求解分析有损耗情况下二维金属光子晶体的光子能带结构。先在无耗损的自由电子模型下,引用界面算子法取得TM模式和能带结构,算例包括银矩形柱和银三角柱两种金属光子晶体。其次考虑有耗损的Drude模型,引入同伦法对无耗损的各个频带进行逐一修正,得到每个频带相应虚部值。得到的结果是,无论是正方柱结构或者是三角柱金属光子晶体,在表面等离子体频率处,损耗都存在一个极大值,当频率较高或较低于表面等离子

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                  摘要

                  提出一种基于空间光调制的光束聚焦控制方法,利用液晶空间光调制器产生动态的二元菲涅尔透镜位相结构,以实现对光束焦斑的轴向与横向偏移的快速精确调节。采用面阵探测器检测光斑大小与位置信息,结合反馈控制机制可实现对光束聚焦点三维位置的自动校准及稳定性控制。该方法在调节过程中不同偏移量之间不存在耦合影响,且横向偏移调节对光传输距离不敏感。进一步介绍了基于该方法搭建的光束聚焦实时反馈控制系

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                  0 0 38

                  摘要

                  介绍了GaSb单晶的制备方法,包括提拉(CZ)法、布里奇曼(VB和HB)法、垂直定向凝固(VDS)法、垂直梯度冷凝(VGF)法,总结了它们的优缺点。研究结果表明,VB法、VDS法和VGF法更适合GaSb单晶的生长。In元素的掺入使GaSb晶体的质量得到了改善。进一步介绍了三元合金GaInSb晶体生长工艺的研究进展,提出微重力环境可以有效抑制晶体中In元素的成分偏析,提高晶体的均匀性。简单介绍了GaSb单晶材料在器件制作方面

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                  0 1 38

                  摘要

                  调制度轮廓术采用条纹投影和成像共轴的系统结构,将被测物体的高度信息编码在条纹的模糊程度中,无需相位展开,能有效避免阴影、遮挡和相位不连续等问题,可完成对复杂物体的面形测量。在实际测量中,由于CCD探测器光电响应的非线性,高次频的引入将直接影响调制度分布的提取,从而降低系统的测量精度。本文研究了小波变换在受到非线性因素影响下的条纹调制度提取的应用,从信号频域角度分析并详细推导了该方

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                  摘要

                  C18000铜镍硅合金是新型的高性能铜合金,同时兼顾高强度和高导电性的特点,逐渐被广泛应用。本研究采用了万瓦光纤激光设备,对3mm厚的C18000铜合金板分别进行了激光焊接和激光填丝焊研究,重点分析了焊缝的组织、成分和力学性能。结果表明,C18000铜合金直接激光焊接形成的焊缝,出现了晶粒长大的现象,显微硬度降为90HV,焊缝强度仅为313MPa;采用ERNiCu-7焊丝进行激光填丝焊,焊缝内Ni含量自上而下分别达31%

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                  摘要

                  利用Ag、Ce原子对锐钛矿相TiO2进行了替位掺杂,构建了Ag、Ce单掺杂及Ag-Ce共掺杂的锐钛矿相TiO2杂质体系,并采用第一性原理计算研究了掺杂体系的电子结构及光学吸收特性。结果表明: Ag-Ce共掺杂后Ag-4d电子轨道和O-2p电子轨道的共同作用引入了有利于电子跃迁的浅杂质能级;Ag-4d电子轨道和Ce-4f电子轨道的强相互作用使得禁带宽度减小,吸收光谱发生红移;Ce离子的引入有效地降低了杂质体系中电子-空穴对的复

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                  摘要

                  本文分析了光斑质心的探测误差,提出了一种提高哈特曼波前传感器光斑质心精度的算法,该算法采用与光斑匹配的探测窗口,并用插值法提高图像的分辨率,最后使用二阶矩算法进行质心位置计算。采用该算法对含有噪声的光斑图进行图像处理与计算,结果表明,该算法相对于传统算法在质心的探测精度上提高了约0.8倍,并给出了待测件的波前重构示意图。

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                  0 0 18

                  摘要

                  基于激光诱导荧光检测技术的微流控系统广泛应用于生物化学检测领域。由于微流控系统中检测样本较少,诱导荧光强度较弱。为了增强检测系统中的荧光检测强度,本文设计并制作一种集成有微透镜阵列的微流控芯片。首先,采用热熔技术制备出直径变异系数为0.36%的8×8光刻胶微透镜模具。其次,采用软光刻工艺,制造集成有PDMS微透镜阵列的盖片,焦距均匀性误差为7%。再次,制造具有微通道的基片,并采用等离子键合技

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                  摘要

                  提出应用于激光脉冲高精度时间同步测量的技术方案。利用时间数字转换(TDC)技术,精确测量激光脉冲相对延时,测量精度可达<10ps(p-v)。为满足测量电路对脉冲宽度的要求,设计了针对短脉冲激光的电脉冲时间展宽模块,可以将百皮秒量级的电脉冲展宽至纳秒量级,引入时间抖动小于2ps(rms)。该测量方案实现了实时高精度时间同步测量,可以作为时间同步反馈补偿的实时监测使用。

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                  摘要

                  光纤激光器的输出功率达到一定的阈值后,激光器中会出现模式不稳定效应,对激光器的输出功率和光束质量造成严重影响,这限制了大功率激光器在应用上的范围,因此研究大功率光纤激光器中的模式不稳定机理和抑制方法对光纤激光器输出功率的进一步提升具有重要意义。本文系统介绍了模式不稳定的机理并总结了一些模式不稳定的抑制方法。

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                  摘要

                  本文通过数值仿真研究了空间孤子在经过一个PT对称势垒之后的动态传播特性。仿真结果表明,空间孤子穿越势垒之后有一个横向的偏折。空间孤子偏折的角度与PT对称势垒的增益/损耗项、势垒的调制深度以及势垒的纵向宽度有关。其中PT对称势能中的增益/损耗项在空间孤子的动态特性中有重要的影响。此外,空间孤子在经过势垒之后会得到一个能量上的增益,而能量的增益大小与偏折角度有密切的关系。通过调整势垒的参数

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                  摘要

                  叉指背接触(Interdigitated Back Contact,IBC)晶体硅太阳电池克服了传统硅太阳电池中栅线电极的遮光损失,具有优异的光电转换效率,因而受到广泛关注。目前,IBC晶硅太阳电池的研究重点主要在于优化背面掺杂区和金属电极图形结构、调控界面特性以及降低生产成本。本文对IBC晶硅太阳电池的结构参数进行优化研究,系统分析了硅片厚度,电池背面发射区、隔离区和背表面场的面积比以及发射区金属接触的分布和线

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                  摘要

                  介绍了一种应变反馈式压电驱动光学偏转器。首先设计了压电光学偏转器的机械结构并介绍了其内部组成原理,通过在其内部集成了两个应变反馈式压电驱动器,来实现对镜面的驱动及其角位移检测。然后标定得出该偏转器的偏转精度为0.05′,并在此基础上进行了一系列开闭环实验进行性能检验。通过这些定位实验和跟踪实验得出:在开环条件下,30分钟的定位时间内出现了12.60%的蠕变,对变幅值三角波的偏转跟踪误差占偏

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                  摘要

                  为了设计宽角度高吸收的电磁波吸收器件,我们基于石墨烯超材料,设计了级联的层状结构。根据超材料的特殊属性推导传输矩阵公式,并利用它计算设计结构的传输特性。结果发现,通过调节结构参数,在保持高吸收率的条件下,可以实现宽角度的吸收带宽。吸收带宽与级联层数有关,但层数达到某个特定的值时吸收带宽趋于饱和。

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                  摘要

                  利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对手性异构体D-酒石酸和外消旋体DL-酒石酸进行测量,得到两种异构体在THz波段的特征吸收峰,发现它们吸收光谱之间的差异十分明显。利用量子化学软件中密度泛函理论(DFT)对酒石酸两种异构体的单分子和晶胞进行理论模拟计算,得到酒石酸两种异构体模拟结果的吸收峰,并对吸收峰进行指认,实验所测的结果与理论计算的结果对应的吸收峰位置基本吻合,通过对吸收峰的指认,深入

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                  摘要

                  由兰姆的半经典激光理论可知,固体激光器中两个模式能否同时振荡取决于这两个模式之间的耦合程度,它定义为增益竞争引起的互饱和系数与自饱和系数之比。本文实验部分利用双四分之一波片搭建了双频固体激光器,实现了频差从30 MHz到1.3 GHz连续可调的双频激光输出。在此基础上测量了两正交偏振模式在不同频差输出条件下的噪声强度功率谱,计算出表征两个模式间增益竞争程度的耦合系数。理论部分根据兰姆半经典

                  PDF全文 光学学报 | 2017,37(07):071402
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                  摘要

                  针对大气湍流引起的系统频带利用率下降问题,研究了一种离散速率条件下的大气激光通信自适应调制编码系统性能。从信号层角度建立了湍流信道模型,给出了湍流信道下的瞬时信噪比概率密度函数,并采用外场实验验证了该信道模型,最后理论推导了系统频带利用率和误码率公式。仿真表明了大气激光通信自适应调制编码系统较传统单一传输模式系统的优越性,研究了其频带利用率和误码率曲线特性,分析了不同误码率要求

                  PDF全文 光学学报 | 2017,37(07):070602
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                  摘要

                  传统透镜由于其体积,性能等因素的制约,使其在微纳光学系统中的应用遇到了挑战。金属纳米结构能够将自由光波耦合产生表面等离子体激元,通过控制表面等离子体激元来实现对入射光波的调控。V形等离子体纳米天线凭借其双共振效应以及0-2π的全面相位调谐范围,使其在这些可以实现光束调控的金属纳米结构中脱颖而出。本文首先基于V形纳米天线设计出了可以在34?m处高效聚焦的平面透镜。接着利用聚焦电子束并结合

                  PDF全文 光学学报 | 2017,37(07):072401
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                  摘要

                  伴随先进X射线源的发展,相关光学元件也有了新的进展,椭圆反射式波带片就是其中之一。当前,标量衍射积分方法是设计、模拟椭圆反射式波带片的主要方法。然而,当波带片尺寸较大、光源非点光源或者平行光光源时,标量衍射积分方法就难以胜任。为此,本文提出一种基于光栅衍射原理的椭圆反射式波带片光线追迹算法,利用该算法分析、获得了反射式波带片的衍射聚焦、能谱分辨特性。基于该算法,光学仿真软件X-LAB

                  PDF全文 光学学报 | 2017,37(07):072001
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                  摘要

                  为实现高分面阵相机对垂直轨道方向的长条带区域一定重叠率的凝视搜索成像,设计了凝视姿态与地速运动互补偿的垂轨凝视搜索模型。通过划分垂轨长条带区域与构建目标三维运动速度,设计成像实时姿态变化与地球目标自转速度互补偿的引导策略,计算了垂轨凝视自适应搜索成像参数与实时变化指向姿态,并对卫星姿控精度对成像像移匹配的影响进行了分析。最后,利用卫星姿控三轴气浮仿真系统与CMOS相机对曲面LED地球

                  PDF全文 光学学报 | 2017,37(07):071102
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