1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
3 中国科学技术大学信息科学技术学院, 安徽 合肥 230026
4 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
提出基于双光束二氧化碳(CO2)激光的加热方法,设计并搭建了微锥型结构的长周期光纤光栅制备系统。该系统通过精确控制CO2激光功率、加热时间、光斑大小等实现均匀加热和光纤软化,通过高精度的步进电机控制光纤微型拉锥长度和拉锥比,以产生周期性的物理形变,制备出高精度(消光比>30 dB,插入损耗<1 dB)、光谱不退化的微锥型长周期光纤光栅(MT-LPFGs)。基于级联MT-LPFGs实现了宽带全光纤滤波器。实验结果表明,设计的双级联MT-LPFGs在30 dB消光比下实现了15 nm的宽带滤波,与单个光栅相比,其滤波带宽增加7.5倍;三级联MT-LPFGs在-25 dB带阻深度下能够实现25.2 nm的宽带滤波,该滤波带宽为单个光栅的12.6倍。最后,通过弯曲实验证明了级联光栅滤波器的弯曲容限为1.183 m -1。该滤波器具有精度高、制备简单、光谱不退化等优点,在宽带滤波方面有着重要应用。
光纤光学 长周期光纤光栅 二氧化碳激光加热 光纤微加工 宽带滤波 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 190605
1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255000
2 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
偏振光学去雾技术具有细节恢复好、颜色还原度高的优点。为了进一步提高偏振光学去雾技术的去雾能力,提出了一种新型偏振光学去雾技术,该技术利用离散余弦变换构建图像金字塔,再构建图像拉普拉斯金字塔,利用传统偏振光学去雾技术对图像拉普拉斯金字塔的每一级进行去雾处理,使用去雾后的拉普拉斯金字塔重建得到去雾后图像。实验结果表明,与传统偏振光学去雾技术相比,该技术可以得到相当或更好的去雾效果,表现出良好的图像去雾能力,对于偏振光学去雾技术的进一步优化具有一定意义。
成像系统 偏振成像 图像增强 散射介质成像 拉普拉斯金字塔 激光与光电子学进展
2020, 57(6): 061102
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 信息光子学研究室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
受限于空间光调制器(SLM)有限的刷新速率,现有的基于SLM的多模光纤(MMF)成像方法并不能满足对活体生物组织内窥成像的需求。考虑到数字微镜器件(DMD)的刷新速率比SLM高两个数量级,因此提出了一种基于DMD二值振幅调制的MMF出射光斑聚焦扫描技术。理论分析表明,MMF出射端任意聚焦区域内的总光强与DMD子区域的振幅调制系数之间存在二次函数关系,因此,通过DMD对MMF入射波前进行二值振幅调制,可实现对MMF出射光斑的聚焦和扫描。对于给定数目的可调制子区域,该二值振幅调制算法的调制次数是基于纯相位迭代优化算法的1/256,是基于三步移相最优相位算法的1/3。基于该技术实现了对长度为5 m、直径为105 μm的MMF出射光斑在三维空间上的聚焦和扫描。研究表明,该技术具有调制速度快、算法可靠性高、聚焦点均匀性好等优点。
成像系统 多模光纤内窥成像 聚焦扫描 二值振幅调制 数字微镜器件 全局最优解
Author Affiliations
Abstract
1 Research Department of Information Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Department of Electronics Science and Technology, School of Electronic & Information Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
Traditional one-way imaging methods become invalid when a target object is completely hidden behind scattering media. In this case, it has been much more challenging, since the light wave is distorted twice. To solve this problem, we propose an imaging method, so-called round-trip imaging, based on the optical transmission matrix of the scattering medium. We show that the object can be recovered directly from the distorted output wave, where no scanning is required during the imaging process. We predict that this method might improve the imaging speed and have potential application for real-time imaging.
110.0113 Imaging through turbid media 110.1650 Coherence imaging 110.1758 Computational imaging Chinese Optics Letters
2018, 16(4): 041102
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 中国科学院西安光学精密机械研究所信息光子学研究室, 陕西 西安 710119
分析水中粒子对光的吸收及后向散射造成的图像退化的物理模型,提出一种基于非偏振光照明的水下偏振成像目标增强技术。该技术的优势在于非偏振光照明确保了目标反射光与杂散光始终存在偏振态差异;采用偏振角特征参量确保了杂散光光强估算的精确性。与基于线偏振光照明的水下偏振成像技术相比,其适用范围更广,图像恢复精度更高。实验结果表明,该方法能够提高水下图像的能见度与对比度,对比度至少提升100%,适用于不同材质目标、不同成像距离以及不同杂质、不同浑浊程度的水体环境,在水下成像领域具有潜在应用价值。
图像处理 偏振成像 图像增强 散射介质成像
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 信息光子学研究室,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
偏振光学成像技术作为一种新型的光学成像技术, 通过对光波偏振特性的探测, 增加了信息的探测维度, 有利于全面、准确地获取目标的信息.文中阐述了偏振成像的探测方法, 典型偏振成像系统的分类；详细介绍了一种基于Stokes矢量方法的分孔径全偏振态同时探测的实时彩色偏振成像相机；利用该相机进行了全偏振度成像实验和偏振去雾成像实验.实验表明全偏振态同时探测偏振成像技术在提高成像探测距离、目标细节获取及恢复等方面具有一定优势, 能够为现代光学成像探测系统提供重要的技术补充.
偏振成像 全偏振态 同时探测 分孔径 polarimetric imaging full-polarization-state simultaneous detection division of aperture
1 中国科学院西安光学精密机械研究所信息光子学研究室， 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学， 北京 100049
偏振光学成像技术是一种新型的光学成像技术。通过对光波偏振特性的探测，可以获得其他成像技术难以获得的独特信息，有效地增加信息探测维度。近年来，偏振光学成像技术被证明了可应用于雾霾或其他散射介质中的去雾清晰成像中。随后，偏振光学成像去雾技术作为一个独立的研究分支发展起来，并取得了很多优秀的研究成果。主要介绍了偏振光学成像去雾技术的基本原理、实现途径与算法、国内外研究进展和发展现状。
成像系统 偏振成像 图像增强 散射介质成像
中国科学院西安光学与精密机械研究所信息光子学研究室， 陕西 西安 710119
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。
光纤光学 内窥镜 全息 相位共轭 传输矩阵 显微成像 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 030005
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西北大学物理学院, 陕西 西安 710069
提出了一种基于荧光强度比值法的光纤温度传感器并通过实验来具体探究其性能。实验中采用塑料光纤来传导激励光，以及接收罗丹明B 和罗丹明110两种荧光物质发出的荧光。由于罗丹明B 对温度敏感而罗丹明110对温度不敏感，因此可通过计算两种物质的荧光强度比来标定温度。为了得到理想的测温性能，进行了大量实验以确定出可用于比值法的最佳荧光光谱范围。该传感器在25~60 ℃的范围内能稳定工作，可获得0.38 ℃的最小均方误差及0.0134 /℃的灵敏度。此外，通过实验证明该传感器对曲率半径大于9 mm 的光纤弯曲不敏感；在现场温度测量方面有较大的应用潜力。
光纤光学 荧光强度比率 谱间隔 温度传感器 塑料光纤
