红外与激光工程
2023, 52(12): 20230630
1 中国电子科技集团公司第三十研究所，四川 成都 610093
2 桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004
挠性光电印制电路板（Flexible Electro-Optical Printed Circuit Board, FEOPCB）在高温层压制作过程中，埋入光纤会产生热应力，造成光纤损坏等缺陷，影响其可靠性和高速信号传输性能。为了降低FEOPCB弯曲半径并提升其可靠性，将在双面覆铜聚酰亚胺(PI)基板上设计制作高精度矩形光纤定位槽。首先建立有/无涂覆层光纤埋入挠性基板有限元仿真模型，对FEOPCB制造工艺进行模拟仿真，并对埋入光纤应力及影响因素进行分析。结果表明，有涂覆层光纤所受应力远小于无涂覆层光纤。针对有涂覆层光纤，采用激光刻蚀技术在双面覆铜PI基板上制作了高精度矩形定位槽，通过高温层压工艺完成了FEOPCB制作。FEOPCB完成了温度冲击、低温、高温、湿热和10万次弯曲疲劳可靠性试验，利用光学显微镜观察分析，埋入光纤无高温降解和破裂等缺陷。FEOPCB最小弯曲半径小至2 mm，弯曲损耗分别为0.57 dB （90°）和1.12 dB （180°），且相邻光纤之间无串扰，在850 nm波长条件下通信速率可达10 Gbps，误码率小于10−16。
光电互联 挠性光电印制电路板 有限元分析 定位微槽 高可靠性 opto-electronic interconnection FEOPCB finite element analysis positioning groove high reliability 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220514
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
4 电子科技大学医学院附属肿瘤医院/四川省肿瘤医院，四川 成都 610209
5 西华大学航空航天学院，四川 成都 610209
现有图像增强算法在处理肺部计算机断层扫描(CT)图像时，易产生不自然的外观，引入不必要的人工伪影，并会产生洗去效应。针对此问题，本团队提出了一种基于图像分割和全变分模型的图像增强算法。该算法将图像分割为前景和背景，先对前景肺实质图像的直方图进行修改，然后根据修改的直方图对图像进行伽马拉伸，得到对比度增强的前景图像，再将其与背景图像融合作为全变分模型的输入；然后通过全变分能量泛函将图像分解为纹理层和结构层，对纹理层进行小波阈值去噪，将去噪后的纹理层与结构层进行融合得到增强图像。实验结果的主观分析和客观评价指标均表明，该算法不仅可以有效抑制图像中的伪影噪声，解决现有算法过度增强肺CT图像的问题，还可以充分提高图像的对比度，并保留图像的自然外观显示、纹理细节和边缘特征等信息。
医用光学 图像增强 图像分割 伽马变换 全变分模型 小波变换 中国激光
2022, 49(20): 2007210
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100039
3 成都中科卓尔精密仪器有限公司，四川 成都 610299
传统衍射光学元件（DOE）在宽波段工作时存在的严重色散限制了它在宽波段成像中的应用。提出一种基于编码优化的消色差衍射透镜设计，对整个衍射透镜的微结构高度进行编码后，利用粒子群优化算法进行优化，以平衡各个波长在特定焦距下的聚焦作用，使各波长的点扩展函数（PSF）变得几乎相同，实现400~700 nm连续可见光波段中消色差的目的。对传统DOE、分区方式消色差DOE和所提出的编码优化消色差DOE进行仿真验证和成像测试。结果表明，相较于其他两种DOE，编码优化DOE在各波长下的PSF更一致，可见光下截止频率提高至8.6 lp/mm。相较于传统DOE和分区消色差DOE，所提出的编码优化DOE在可见光下具有更好的消色差能力和更高的分辨率。
衍射 衍射透镜 消色差 点扩展函数 粒子群优化 光学学报
2022, 42(13): 1305001
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
聚酰亚胺(PI)薄膜因具有优良的热稳定性、良好的机械强度等性能广泛应用于航空航天、微电子等领域，但应用在光学成像方向的报道极少。要将PI薄膜用于成像，对其本身的光学均匀性要求极为苛刻。本文实现了100 mm口径低热膨胀系数抗拉伸PI薄膜的光学均匀性满足瑞利判据，具有了成像领域应用的潜力。除了光学均匀性之外，该PI的拉伸强度为285 MPa，是PMDA-ODA型PI拉伸强度的~2.6倍；热膨胀系数约为3.2 ppm?K-1，可以与Novastrat?905相媲美，比商品化PI薄膜低一个数量级。这些优良的基础性能为进一步改进PI薄膜的空间适应性预留了更大的空间。PI光学均匀性的解决将为其在薄膜衍射光学元件中的应用奠定基础。
成像 低热膨胀系数 拉伸强度 光学均匀性 imaging low thermal expansion coefficient tensile strength optical homogeneity
湖北汽车工业学院材料科学与工程学院, 湖北 十堰 442002
一些激光熔覆修复应用中无法在基体表面呈水平状态、熔覆头呈垂直状态下进行熔覆, 为了研究基体倾斜和熔覆头偏转对同轴送粉激光熔覆层形貌及粉末利用率的影响规律, 进行了基体倾斜和熔覆头偏转的激光熔覆实验, 分析、比较了基体倾斜和熔覆头偏转对覆层高度及粉末利用率的影响。结果表明：基体倾斜与熔覆头偏转能获得表面平整、内部无缺陷的熔覆层, 但粉末利用率降低; 熔覆头保持垂直状态, 基体倾角小于30°时, 粉末利用率降低不大, 倾角为30°时的粉末利用率下降10%; 基体呈水平状态时, 熔覆头偏转较小的角度即引起粉末利用率大幅降低, 偏转30°时的粉末利用率下降80%。熔覆头偏转时粉末流束中心受重力的影响而偏离熔覆头轴线, 导致熔覆头偏转比基体倾斜的粉末利用率更低, 激光熔覆修复中应尽可能减少熔覆头偏转以提高粉末利用率和熔覆效率。
激光熔覆 熔覆头偏转 基体倾斜 激光熔覆形貌 粉末利用率 laser cladding coaxial nozzle deflection substrate tilt laser cladding morphology powder utilization rate
杨静静 1,2,3,***王帅 1,2,**文良华 1,2,4杨平 1,2[ ... ]许冰 1,2,*
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 宜宾学院物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644600
衍射望远镜受限于衍射效率,其成像质量受到非成像级次衍射光的影响。针对这一问题,提出了一种基于噪声自适应估计的块匹配三维协同滤波图像复原算法。首先通过主成分分析法估计出模糊图像的噪声方差,然后结合已知的点扩展函数,通过所提算法复原出清晰图像。搭建衍射望远镜成像系统并开展实验研究。数值仿真和实验结果表明,所提算法使得复原图像调制度相比退化图像提高了3.58倍,能有效改善复原图像的细节,利于暗弱目标成像。所提算法为衍射望远镜系统对暗弱目标进行高对比度成像提供了一种有效的路径。
成像系统 望远镜 去卷积 二元光学 非相干光学成像 块匹配三维协同滤波去噪 光学学报
2020, 40(14): 1411005
中国民航大学电子信息与自动化学院, 天津 300300
激光器温度波动会造成其输出特性变化, 为实现检测系统精确测量, 需要探究温度变化对输出特性的影响。本文研究了瞬态状态下不同温度梯度对激光器内部参数的影响, 其中包含对光子密度、载流子密度、阈值电流、光电延迟、驰豫现象以及输出功率特性等。实验仿真借助Simulink搭建仿真模型, 从速率方程着手, 在其中引入与温度变化有关的增益系数与透明载流子的影响, 得到温度变化下的参数变化。实验结果表明温度变化对激光器内部各性能产生巨大影响, 将减弱检测精度, 为了减小温度变化产生的误差, 应该配合相应的温控电路。
半导体激光器 速率方程 温度特性 数值模型 semiconductor laser rate equation temperature characteristic numerical model
深圳大学 电子科学与技术学院 微纳光电子技术研究所, 广东 深圳 518060
基于双面集成微结构薄片元件在集成光学成像、光束整形等方面的应用日益普及, 针对其中一些一体化、高深宽比结构在制作方面的难点问题, 本文提出一种无基膜支撑、高深宽比的双面集成微结构元件的制作新方法——紫外压印改进技术。通过该方法, 成功地制作了无基膜、高深宽比结构的集成导光板样品; 样品上下表面微结构形貌与金属模具在误差范围内保持一致, 转印复制过程的物理结构形变小, 且样品的厚度整体均匀、平整无翘曲。实验结果表明, 本文提出的紫外压印改进技术方法能有效地制作无基膜支撑、双面集成高深宽比的微结构元件, 可望在集成光学成像及光束整形、匀光、导光、聚光等光学器件制作领域有良好应用。
双面集成 无基膜 高深宽比 紫外压印 two-sided integrated without film substrate high aspect ratio ultraviolet imprint
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了基于稀疏子孔径正交多项式的拼接算法.该算法采用Mathematica9.0对圆域Zernike多项式进行Gram-Schimdt正交化, 构造出稀疏子孔径区域内的标准正交多项式——Z-sparse多项式, 并采用该正交多项式进行稀疏子孔径区域波前数据的拟合.实验表明：根据算法重构与直接检测的全孔径波前残差PV=0.071 9λ, RMS=0.007 4λ.该算法可对所提取的七个子孔径波前像差数据进行有效的拼接.
稀疏子孔径 正交多项式 Mathematica符号计算 拼接检测 波面重构 Sparse subaperture Orthogonal polynomials Mathematica symbol calculation Stiching wavefront reconstruction
