李秀举 1,2曹琦 1,2周树添 1,2钱婧 1,2[ ... ]李盼盼 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
3 中国气象局国家卫星气象中心,北京 100081
静止轨道快速成像仪(GHI)是风云四号B星(FY-4B)的主要有效载荷之一。针对该仪器长波红外波段的大视场、高空间分辨率等特点,提出了相应的发射前辐射定标和表征方法。建立了一套定标系统装置,实现了长波红外波段的发射前辐射定标,定标不确定度优于0.67 K@300 K。测量并研究了长波红外波段的空间噪声特性。根据长波红外焦平面4个线阵的设计特点,提出了两种最佳成像探元选择方法,即基于信噪比最大化和响应信号固定图形噪声最小化的方法。测量并分析了这两种最佳成像探元组合线阵的温度探测灵敏度,均优于任务要求,平均水平达到了50~60 mK@300 K。评估了星上黑体参考标准的精度,星上黑体标称亮温比真实亮温偏低约0.42 K@300 K,该结果对黑体的在轨应用具有重要参考意义。
测量 辐射定标 红外成像系统 黑体 光学遥感 静止轨道快速成像仪 风云四号 
光学学报
2023, 43(12): 1212005
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
Snapshot spectral ghost imaging, which can acquire dynamic spectral imaging information in the field of view, has attracted increasing attention in recent years. Studies have shown that optimizing the fluctuation of light fields is essential for improving the sampling efficiency and reconstruction quality of ghost imaging. However, the optimization of broadband light fields in snapshot spectral ghost imaging is challenging because of the dispersion of the modulation device. In this study, by judiciously introducing a hybrid refraction/diffraction structure into the light-field modulation, snapshot spectral ghost imaging with broadband super-Rayleigh speckles was demonstrated. The simulation and experiment results verified that the contrast of speckles in a broad range of wavelengths was significantly improved, and the imaging system had superior noise immunity.
spectral imaging ghost imaging dispersion 
Chinese Optics Letters
2022, 20(9): 091102
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory for Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
The resolution of a conventional imaging system based on first-order field correlation can be directly obtained from the optical transfer function. However, it is challenging to determine the resolution of an imaging system through random media, including imaging through scattering media and imaging through randomly inhomogeneous media, since the point-to-point correspondence between the object and the image plane in these systems cannot be established by the first-order field correlation anymore. In this Letter, from the perspective of ghost imaging, we demonstrate for the first time, to the best of our knowledge, that the point-to-point correspondence in these imaging systems can be quantitatively recovered from the second-order correlation of light fields, and the imaging capability, such as resolution, of such imaging schemes can thus be derived by analyzing second-order autocorrelation of the optical transfer function. Based on this theoretical analysis, we propose a lensless Wiener–Khinchin telescope based on second-order spatial autocorrelation of thermal light, which can acquire the image of an object by a snapshot via using a spatial random phase modulator. As an incoherent imaging approach illuminated by thermal light, the lensless Wiener–Khinchin telescope can be applied in many fields such as X-ray astronomical observations.
110.1758 Computational imaging 110.6150 Speckle imaging 350.1260 Astronomical optics 290.5825 Scattering theory 
Chinese Optics Letters
2019, 17(9): 091101
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 上海卫星工程研究所空间机热一体化技术实验室, 上海 200240
风云四号是地球静止三轴稳定平台气象卫星,装载其上的辐射成像仪受剧烈的外热流日周期和年周期变化的影响, 扫描机构和主光学系统等关键部件的温度每天波动可达40℃以上.光学及支撑结构如何适应剧烈的环境温度变化, 并保证良好的像质, 是地球静止三轴稳定平台遥感仪器系统设计的国际性难题.多种特性材料的匹配性设计以及适当支撑结构形式的采用,是避免和减少因温度大幅波动引起的光机变形及成像质量下降的良好策略.在轨数据表明, 辐射成像仪克服了昼夜温差大的不利影响, 敏感恒星时的弥散斑几乎仅覆盖一个像素, 而且正午和子夜结果差别不大.
地球静止三轴稳定平台 辐射成像仪 温控技术 热适应技术 恒星敏感 geostationary three-axis stable satellite platform radiation imager temperature control technology thermal adaptation technology star sensing 
红外与毫米波学报
2018, 37(5): 540
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于稀疏约束的鬼成像光谱相机, 能够通过单次曝光获得目标场景的三维空间光谱数据立方体。但是由于不同波长的散斑场在探测器的同一位置处, 使得仪器的光谱分辨率和信噪比受到限制。为了解决上述问题, 提出了利用平场光栅分光将不同波长的光场在探测面上错开一定距离的系统, 实现了基于平场光栅的稀疏约束鬼成像高光谱相机。通过对系统成像过程的理论推导, 得到了系统的关联函数, 并通过实验和数值模拟验证了理论推导结果。在保证原先光谱相机优点的同时, 基于稀疏约束的鬼成像高光谱相机可以分别调控光谱分辨率和空间分辨率, 实现可控的信噪比。此外, 还能够根据不同波长的光场特性来优化测量矩阵, 从而提高图像恢复质量。
成像系统 关联成像 高光谱相机 平场光栅 分辨率 
光学学报
2017, 37(5): 0511004
作者单位
摘要
中国科学院 上海技术物理研究所, 上海 200083
为了满足空间反射镜温度适应性好、结构紧凑的要求, 采用有限元分析方法, 以超低膨胀系数玻璃空间反射镜(355mm)为支撑对象, 设计了一种背部双脚架柔性支撑结构。首先研究了双脚架支撑的基本设计原则, 从自由度角度分析了双脚架支撑结构相对背部3点支撑结构的优势。然后针对支撑结构尺寸参量、柔性铰链结构尺寸参量对面型精度的影响进行了仿真分析和优化设计, 提出支撑脚延长线交点位置应作为背部双脚架支撑的关键设计参量, 与粘接位置分别设计。结果表明, 优化设计后的背部双脚架柔性支撑结构温度适应性好, 能够有效卸载温度变化引入的附加载荷, 同时具有较好的支撑效果和动态刚度; 反射镜支撑后面形精度均方根值为3.68nm, 组件的1阶频率达到123.41Hz, 满足设计要求。该研究对未来背部双脚架支撑结构设计具有借鉴意义。
光学设计 双脚架柔性支撑 有限元分析 空间反射镜 optical design bipod flexible mount finite element analysis space reflector 
激光技术
2017, 41(1): 141
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory for Quantum Optics and Center for Cold Atom Physics of the Chinese Academy of Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Science, Shanghai 201800, China
In this Letter the problem of optimization of speckle patterns in a ghost imaging (GI) system is addressed. The mutual coherence between the measuring matrix and the sparsifying dictionary matrix is minimized to obtain the required speckle patterns. Simulation and experimental results are presented, both showing that the quality of the reconstructed results obtained with the optimized speckle patterns is much improved in comparison with that obtained with the general unoptimized ones. We expect this method can be used to design GI systems with high performance.
110.1650 Coherence imaging 110.1758 Computational imaging 
Chinese Optics Letters
2015, 13(7): 071101
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
随着对成像分辨率的要求日益提高,成像所需采集的数据量不断增大,亟需发展一种具有更高图像信息获取效率的压缩成像方式。压缩感知信息理论的兴起使压缩成像研究得到了快速的发展。提出了一种基于空间随机相位调制的单次曝光压缩感知成像方案,通过压缩成像实验验证了该成像方案在原理上的可行性。理论分析并实验验证了系统的空间分辨能力、信噪比随系统参数变化的相互制约关系。
成像系统 压缩感知 空间相位调制 信噪比 空间分辨能力 
光学学报
2014, 34(10): 1011005
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
强度关联成像在近几年取得很大的突破,其应用价值越来越明显。以随机涨落的热光作为光源是强度关联成像的前提。目前常使用激光穿过旋转的毛玻璃产生赝热光。鉴于使用毛玻璃产生赝热光的局限性,提出了使用稀疏阵独立子光源产生赝热光,并在这种光源结构下讨论了基于线性关联算法的强度关联成像和基于稀疏约束非线性算法的强度关联成像的异同。
相干光学 强度关联成像 稀疏约束 稀疏阵 
光学学报
2012, 32(5): 0503001
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
将数字微镜器件(DMD)应用于压缩感知(CS)关联成像,在该成像方案中,只需用无空间分辨能力的桶探测器,并结合相应的算法就能得到物体的像;将此成像方案应用于多光谱成像,仅需用线列探测器就能得到物体多光谱像,简化了多光谱成像探测的光电记录过程。通过对关联成像和CS理论的介绍阐明了成像原理。在实验平台上搭建演示装置,分别用强度关联算法和CS算法计算得到物体像,通过比较表明CS算法提取信息的效率更高;且实验表明在透镜口径足够大时,成像系统的分辨率由DMD面元大小决定。在原成像装置上,对桶探测器接收的光强信号进行谱分辨测量,线列探测器记录各光谱信号,利用CS关联成像方法得到物体多光谱像。
成像系统 关联成像 压缩感知 多光谱成像 数字微镜器件 
光学学报
2011, 31(7): 0711002

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