在激光抛光金属材料时，材料表面的粗糙度是评判抛光效果的主要指标。采用正交试验及响应面法进行了激光抛光表面粗糙度试验设计。为了研究离焦量、激光功率、重复频率、扫描速度这四个因素对表面粗糙度的影响，设计了四因素三水平正交试验，对结果进行了极差分析和对比选优。之后利用响应面法设计了四因素三水平的Box-Behnken Design（BBD）试验，建立了表面粗糙度的数值模型，同时得到了优化的抛光工艺参数。正交试验极差优化得到的最低粗糙度为0.1178 μm，略高于响应曲面优化得到的0.1112 μm。当离焦量为3 mm，激光功率为29.825 W，重复频率为91.451 kHz，扫描速度为1749.794 mm/s时，TC4合金经过激光微抛光后，表面粗糙度由0.3247 μm降低至0.1112 μm。合适的工艺参数有助于获得良好的激光抛光效果及较低的表面粗糙度。
激光光学 激光抛光 参数优化 正交试验 响应面法 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1114004
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院计算光学成像技术重点实验室, 北京 100094
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 国防科工局重大专项工程中心, 北京 100101
计算光谱成像技术具有高通量、 快照成像等优点, 但快照成像采样数据量不足, 导致利用压缩感知方法重构图谱精度很低。 通过对计算光谱成像技术各个环节进行系统研究, 提出一种新型的连续推扫计算光谱成像技术, 利用正交循环编码孔径代替传统的随机编码孔径, 通过逐行扫描方式及正交变换可完整重构图谱数据。 仿真和实际成像结果表明, 连续推扫计算光谱成像技术可消除图谱混叠影响, 理论上可完全重构图谱信息, 重构图谱精度明显优于传统的计算光谱成像技术。 相比国际上提出的多次曝光计算光谱成像技术, 连续推扫计算光谱成像技术不需要改变编码孔径与探测器间的相对位置, 也不需要凝视成像, 系统中没有活动元件, 稳定性高, 适用于常规航空航天遥感推扫成像。
计算成像 光谱成像 信息重构 Computational imaging Imaging spectroscopy Information reconstruction 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1256
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安710068
2 中国科学院研究生院， 北京100049
3 中国人民解放军空军试验训练基地一区, 甘肃 酒泉735018
4 中国科学院光电研究院， 北京100190
通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析， 研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元响应非均匀性进行校正的方法， 给出了探测器非均匀性大小对干涉图校正及光谱复原精度影响的定量关系， 有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题。 在此基础上， 提出了一种在仪器组装完成之后再进行定标及非均匀性校正的改进新方案， 该方法省时省力省资金， 不仅可以校正CCD本身的非均匀性， 而且可校正干涉成像光谱仪系统其他原因引起的非均匀性， 且定标数据也能根据系统工作环境变化而重新标定， 能更有效地提高整个光谱仪系统非均匀性的校正精度。
干涉成像光谱仪 象元响应 两点定标算法 非均匀性校正 Interferential imaging spectrometer Pixel response Two-point calibration Nonuniformity correction 光谱学与光谱分析
2010, 30(6): 1712
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安710119
2 中国科学院研究生院, 北京100049
3 中国科学院光电研究院, 北京100080
4 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京100083
干涉光谱成像仪获取的干涉数据是一种中间数据, 需要进行光谱反演才能够得到目标光谱数据, 傅里叶变换方法是常规的光谱反演方法。 由于干涉数据中存在非均匀采样问题, 若忽略光谱混叠, 直接采用快速傅里叶变换会导致反演光谱的失真, 难以满足实时处理需求。 针对非均匀采样干涉数据的光谱反演需求, 将插值及非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)方法应用到光谱反演处理中, 对过采样及部分欠采样情况下的非均匀采样干涉数据, 提出了相应的光谱反演方法, 并分析了方法的适用性。 最后对过采样及部分欠采样情况下的光谱反演方法进行计算机仿真, 过采样情况下采用NUFFT方法反演光谱的精度要明显高于插值方法, 而部分欠采样情况下插值方法反演光谱的精度要明显高于NUFFT方法, 并对欠采样造成的光谱混叠有一定的修正, 验证了方法的有效性。
干涉数据 非均匀采样 光谱反演 插值 光谱混叠 Interferogram Nonuniform sampling Spectrum recovery Interpolation Spectral aliasing 光谱学与光谱分析
2010, 30(5): 1430
1 中国科学院光电研究院, 北京100080
2 中国科学院研究生院, 北京100049
3 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安710119
对“大孔径静态干涉成像光谱技术”方案与以色列学者提出的“两维景物光谱同时测量方法”进行了分析和比较, 讨论了这2种干涉成像光谱技术方案中干涉仪与成像光学系统两方面的差异, 通过计算机模拟, 给出了“两维景物光谱同时测量方法”的光程差非线性变化。 受“两维景物光谱同时测量方法”的启发, 提出基于横向剪切干涉仪的时间调制型干涉成像光谱技术方案, 研究了匀速转动横向剪切干涉仪时, 各不同视场像元处光程差的变化规律。
干涉成像光谱仪 Sagnac干涉仪 光程差 Fourier transform imaging spectrometer Sagnac interferometer Optical path difference 光谱学与光谱分析
2010, 30(5): 1422
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 光电技术研究院,北京 100190
3 中国科学院 研究生院,北京100049
大孔径静态干涉成像光谱技术是近年来出现的一种新型干涉成像光谱技术,具有原理简单、稳定性高等诸多优点,但是仪器对光学系统的设计要求苛刻。 特别是光学系统的畸变,对仪器获取的数据有较大的影响,并最终影响仪器的应用。 通过对仪器获取数据机理的分析,给出光学系统畸变影响下的数据模型,为仪器的性能评估提供可能。 最后在4%的畸变值条件下,利用模型和既定参数对畸变影响进行计算机仿真,由仿真结果可以看出,虽然该畸变对于普通的光学成像系统来说是可以容忍的,但是对于大孔径静态干涉成像光谱仪来说,复原光谱不但存在>5%的相对偏差,而且光谱位置在长波处产生了近8 nm的偏移,从而导致光谱无法应用,因此该畸变是不可容忍的。
成像光谱技术 大孔径 光学系统 光学畸变 计算机仿真 Imaging spectrometry Large aperture Optical system Optical distortion Computer simulation
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 研究生院,北京 100049
3 中国科学院 光电研究院,北京 100190
干涉光谱仪获取的干涉数据是一种中间数据,需要进行光谱反演,常规的方法是采用傅里叶逆变换反演光谱。 文章由干涉数据的基本公式入手,推导出干涉数据的混合模型,给出一种基于干涉数据混合模型的光谱反演方法。 利用干涉数据对该方法及傅里叶逆变换方法进行计算机仿真,对其光谱反演结果进行对比。 由仿真结果可以看出,所提方法反演的光谱精度要优于通用的傅里叶逆变换方法反演的光谱,为干涉数据光谱反演提供新的思路。
干涉数据 光谱反演 混合模型 Interferometric data Spectrum recovery Mixing model
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710068
2 中国人民解放军空军试验训练基地一区,甘肃 酒泉 735018
在阐述一般成像系统中CCD象元响应非均匀性校正的原理与算法的基础上，通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析，研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元响应非均匀性进行校正的方法，有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题.
干涉成像光谱仪 象元响应 非均匀性校正 相对辐射定标 Interferential imaging spectrometer Pixel response Nonuniformity correction Relative radiation scaling
