中国科学院安徽光学精密机械研究所光学工程中心，安徽 合肥 230031
人体血清中的胃蛋白酶原I是临床医学中诊断胃食管反流的常用生物学指标，而传统的检测方法存在测试时间长、成本高、灵敏度低等缺点。设计了一种能够快速定量检测胃蛋白酶原I的荧光测试系统。首先使用便携式显微镜采集样品的荧光图像，再利用RGB颜色通道中R通道图像处理算法对荧光图像进行检测和分析。最后根据实验数据，拟合出标准曲线，拟合度为99.556%，且检测结果的变异系数小于4.9%。结果表明，所设计的检测系统能够准确、快速地定量检测胃蛋白酶原I的浓度。
物理光学 荧光 显微镜成像 R通道图像处理 图像分割 定量检测 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0526001
光子学报
2020, 49(10): 1019001
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
根据水下环境主要监测要素的特征光谱分析了可采用的观测方法, 并給出对应的高光谱成像仪光学系统性能参数; 分别设计了望远镜和成像光谱系统并进行匹配, 望远镜以双高斯透射式系统为原型, 利用较少的光学材料种类完成像方远心优化; 成像光谱系统基于Dyson系统, 通过光程分析与透镜的添加实现了良好的光学性能, 并保证了工程的可实施性.最终设计系统在350~700 nm波段上实现了视场角为28°、F数为3、光谱分辨率为3.5 nm、系统空间分辨率为1 mrad的良好光学性能, 设计搭建的原理样机性能测试验证了设计理论的正确性.
成像光谱仪 高光谱 光学设计 水下探测 原理样机 Imaging spectrometer Hyper spectrum Optical design Underwater detection Prototype 光子学报
2018, 47(11): 1101003
1 中国科学院国家天文台, 北京 100012
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西华师范大学物理与空间学院, 四川 南充 817000
4 Aarhus University, Aarhus, Danmark
5 中国科学院国家天文台南京天文光学与技术研究所, 江苏 南京 210042
中国SONG项目(Stellar Observations Network Group)是中国天文界参与的一个国际合作的天文学研究计划。 其核心是利用高分辩光谱仪获取恒星的时序光谱。 光谱仪的分辨率根据科学目标的要求, 用不同的狭缝宽度实现R=60 000～120 000。 利用碘蒸汽发射线定标的方法, 实现高达1 m·s-1的视向速度测量精度, 以此测量恒星表面由于恒星震动产生的多普勒运动, 并实现项目的科学目标。 SONG光谱仪是项目的核心设备, 将介绍光谱仪的性能和天体物理应用的参数, 并给出实际测量结果。 作为一个测量恒星表面多普勒运动时序数据的仪器, 整个系统的长期稳定性是项目取得成功的关键, 在此也将展示仪器稳定性方面的工作。
高分辩光谱仪 高精度视向速度测量 High resolution spectrograph High precision radial velocity measurements
1 中国科学院 安徽光学精密研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为了有效提高星载激光雷达后继光学系统中滤波器组件结构热保温性能, 保证其核心部件F-P标准具利用材料的热光特性进行中心波长调谐的精度, 对滤波器组件进行了初步热结构设计。利用有限元软件Ansys Workbench对滤波器组件初始结构进行稳态热分析, 确定加热功率范围, 再对热结构中的关键参数进行基于灵敏度分析的多目标优化, 并确定各参数的最优值。优化分析结果表明: 标准具达到稳态设计工作温度48℃时, 加热功率为705 W, 节省功率消耗113％, 标准具表面节点最大温差由原来的0253℃减少为005℃, 满足设计技术指标要求。
窄带滤波器 F-P标准具 稳态热分析 灵敏度分析 参数优化 narrow band filter F-P etalon steady-state thermal analysis sensitivity analysis parameter optimization
1 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094
2 北京市电磁兼容与天线测试工程技术研究中心，北京 100094
由于地球同步轨道 (GEO)的衰减周期长，累积效应突出，空间碎片对卫星安全产生日益严重的威胁，特别是地基设备无法观测的危险空间碎片。根据碎片分布与运动特性，开展地球同步轨道星载太赫兹雷达碎片预警技术研究。针对工作波长、目标尺寸与雷达截面积 (RCS)、观测范围与工作方式进行论证，完成雷达系统方案和仿真分析。雷达采用有源相控阵天线，天线尺寸为250 mm×250 mm，工作频率为 140 GHz，平均功率为 190 W。雷达能够在方位与俯仰 ±15°、距离为1.95~24.12 km内搜索与跟踪尺寸为 6.8 mm~15 cm的碎片，并对将要产生的撞击进行预警，预警时 间4~35 s。
地球同步轨道 星载雷达 危险空间碎片 太赫兹 搜索 跟踪 预警 Geosynchronous Earth Orbit space based radar dangerous debris terahertz searching tracking warning 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(2): 172
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
在红外光电探测系统中, 一般都是弱光信号的检测和测量, 为了实现光能量的全接收, 需要对能量接收系统的光斑大小进行测量, 故光斑大小的测试对于红外光电探测系统而言显得尤为重要。文章提出一种测试红外光斑大小的方法。首先, 针对样品参数搭建光学平台, 并对光源发射光信号进行辐射调制,运用锁相放大技术读取探测器探测到的有效信号, 并采用三维扫描技术测量真实的光斑大小以及能量分布情况。测试结果表明有效靶面未能对光斑能量全接收。
光学测量 光斑尺寸 三维扫描技术 锁相放大技术 optical measurement the spot size 3D scanning technology phase-lock amplifier technology
1 中国空间飞行器设计总体部，北京 100094
2 北京市电磁兼容与天线测试工程中心，北京 100094
3 北京理工大学 信息与电子学院，北京 100081
设计了一种用于太赫兹接收机的准光混频器。该混频器主要由肖特基二极管集成平面天线和高阻硅透镜2 部分组成，其中肖特基二极管的截止频率为3.5 THz。平面双缝天线、螺旋天线、对数周期天线分别与肖特基二极管进行一体化集成，再通过高阻硅透镜来消除介质表面波，以达到改善天线辐射性能的目的。所设计的准光混频器工作频率为340 GHz，并对该混频器的检波性能、方向图和混频性能进行了测试，其变频损耗小于15 dB。
太赫兹 肖特基二极管 准光混频器 terahertz Schottky diodes quasi-optical mixers 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(5): 673
中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
温度变化会影响紫外镜头各镜面面形和镜片间隔的变化, 采用了光机热集成分析方法研究温度对紫外镜头成像质量的影响。论述光机热集成分析的基本流程和关键技术, 采用Zernike多项式作为结构分析与光学分析之间的接口工具, 在紫外镜头光学系统设计和机械结构设计的基础上, 建立了紫外镜头的热-结构分析模型, 得到各镜面面形和镜片间隔的变化结果, 并将结果耦合到光学设计软件中进行像质分析。分析结果表明, 在镜头的工作范围内, 镜头的调制传递函数在12 lp/mm处均在0.7左右, 能满足高光谱成像光谱仪的使用要求, 同时也为光谱仪最后整机分析提供了参考。
高光谱成像仪紫外镜头 成像质量 光机热集成分析 Zernike多项式 计算机仿真 UV lens of hyperspectral imaging spectrometer image quality TSO integrated analysis Zernike polynomials computer simulation
中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥 230031
空间环境温度的变化对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光学系统成像质量的影响很大。以主镜组件为例，利用有限元方法对不同的温度分布形式，即均匀温度场及 3个方向温度梯度对主镜面形的影响进行了分析。通过对不同温度分布下主镜表面各点的变形量进行标准球面拟合，得到了面形 RMS值的变化规律，通过对比主镜面形公差的设计要求，确定了主镜正常工作所需的控温范围。其中均匀温度场的温度变化量需 ≤2℃，由于主镜对 Z向温度梯度分布相对 X向和 Y向更敏感，因此对热控提出了 Z向的温度梯度要求，而无需对 X向和 Y向温度梯度进行控制。
光谱仪主镜 温度梯度 镜面面形 热控 有限元法 primary mirror temperature gradient surface error thermal control FEA
