同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海市数字光学前沿科学研究基地，上海市全光谱高性能光学薄膜器件与 应用专业技术服务平台，上海200092
极紫外、X射线为微观物质认识、宏观空间探测提供了高精度的观测手段，但这类观测的实现需要大量高精度光学反射元件的支撑。由于极紫外、X射线在光学表面更易发生散射，其光学反射镜基底的精度需求和制作技术也明显区别于长波元件。近年来，同济大学精密光学工程技术研究所建立了极紫外、X射线反射元件基底的超精密加工与检测平台，研发了超光滑非球面的离子束修形技术，提出了基于泽尼克多项式的随机离轴旋转绝对检测方法，形成了极紫外、X射线光学用反射镜基底的高精度全流程研制技术，并将该技术成功地应用于国内和国际短波光学大科学装置中。本文综述了本课题组在极紫外、X射线用反射镜制作领域中的研究进展。
超精密加工 极紫外 X射线 反射镜基底 非球面元件 绝对检测 ultra-precision machining extreme ultraviolet X-ray reflector substrates aspheric surface absolute measurement 光学 精密工程
2022, 30(21): 2688
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
基于瑞利散射频谱的分布式光纤传感系统具有线性度好、可同时检测动态和静态信号的优点,但基于互相关运算的常规解调技术存在计算量非常大的问题。提出一种使用人工神经网络(ANN)算法代替互相关运算来提高瑞利散射频谱解调速度的方案。在该方案中,通过训练ANN模型,建立从瑞利散射曲线形状与对应的探测激光频率之间的映射关系,根据输入的待解调瑞利散射曲线,输出光纤所受到的温度或应变信息。在验证实验中,利用基于啁啾脉冲和匹配滤波器的时间门控光频域反射仪架构,获取不同探测激光频率下待测位置处的瑞利散射曲线数据,证明了基于ANN算法的数据处理方法可以正确地解调出光纤所受的应变;与基于互相关的解调方法相比,所提方法的信噪比有所降低,而计算速度提升了两个数量级以上,实现了动态信号的快速检测。
光学学报
2021, 41(13): 1306012
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
基于背向瑞利散射和啁啾探测脉冲的分布式光纤传感器,能够利用单个探测脉冲获取待测光纤的瑞利散射频谱,突破测量精度与空间分辨率之间的矛盾,实现动态应变信号的测量。瑞利散射频移的检测是应变传感的关键,为此,提出了一种基于频率轴方向的瑞利频移检测方案,与之前距离轴方向的瑞利频移检测方案相比,该方案利用了更多的瑞利频谱特征信息,进一步提高了应变信号测量的信噪比。在验证实验中,该方案成功还原出在10 km待测光纤末端上施加的幅度为100 nε的正弦振动波形,系统的空间分辨率为1 m,应变分辨率为157 pε/ ,在不需任何平均处理下,信噪比达到32.5 dB。
光纤光学 分布式光纤传感 瑞利散射 中国激光
2021, 48(11): 1110002
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
太赫兹焦平面成像是一种实用成像技术,具有快速成像、结构简单的特点,适用于生物组织的太赫兹波段成像。为此,搭建了一套反射式连续太赫兹波焦平面成像系统,对新鲜猪肉组织、大鼠脑组织和人脑胶质瘤组织进行成像。实验发现,通过添加成像窗口可以减少目标不平整表面的散射;同时,采用平场校正可以消除非均匀光照带来的影响。结果表明,反射式连续太赫兹波焦平面成像系统可用于对生物组织的实时成像,为生物组织的无标记快速成像提供了有效的技术手段。
成像系统 太赫兹成像 焦平面阵列 反射式 实时 新鲜组织
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
光电经纬仪俯仰动作时，引起主镜的面型误差，从而影响整个光学系统的准确度，以往主镜支撑结构采用被动式补偿方式，来保证实际面型最大误差在设计指标之内.本文基于压电陶瓷主动面型补偿技术，通过对俯仰变化引起面型误差曲线的实时修正，来主动控制主镜装调和动作引起的面型误差.使用光机系统联合仿真方法，拟合主镜面型误差，然后采用压电陶瓷的主动补偿技术修正面型误差，能够使原主镜峰值下降到66.9 nm，均方根最大值下降到12.9 nm，满足15.82 nm的均方根要求.基于压电陶瓷的主动面型补偿技术不仅可以很好地实时补偿主镜的动态面型误差，提高光学系统的像质清晰度和视轴稳定性，对大口径高准确度主镜系统的装调与动态检测有重要的意义.
光电经纬仪 主镜 压电陶瓷 面型误差 视轴稳定 Photoelectric theodolite Primary mirror Piezoelectric ceramic Surface-shape error Visual axis stability
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
介绍一种非移动式变焦技术—液体变焦技术。对国内外液体变焦技术的科研成果进行了归纳和总结，介绍了液体变焦透镜的基本原理及实现形式，分析了液体透镜的优异性能及其对光学领域的影响。根据液体变焦技术的发展现状和工程应用情况，指出液体变焦技术目前的研究重点主要应放在如何克服温度场和重力场对液体透镜性能的影响等机理研究，液体透镜的离轴系统和非对称系统的设计以及加速液体透镜的产品化等工作上。
光学镜头 变焦技术 液体变焦透镜 系统设计 optical lens varifocal technique varifocal-liquid lens system design
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
从恒星光电探测系统的杂散光光源入手, 分析了杂散光的产生和传输特性, 建立了杂散光对恒星光电探测系统影响的评价指标, 然后提出了合理抑制杂散光的方案, 用于指导光机系统的结构设计。通过遮光罩、挡光环以及表面涂层处理技术来削弱杂散光对光机系统的影响, 利用软件对该光机系统结构进行杂散光模拟分析。对比模拟工况下消除杂散光前后的点源透射率(PST)曲线, 结果表明光机系统探测像面PST下降了两个数量级, 达到10-8~10-10。场外星等探测得到的现场数据进一步证明, 该设计方案可以有效地抑制杂散光对光电探测系统的影响, 从空间背景中提取出五等星探测图, 得到了清晰的探测图像。
望远镜 杂散光 光电探测 遮光罩 挡光环 点源透射率 telescope stray light photoelectric detection main baffle baffle vane Point Source Transmission(PST) 光学 精密工程
2011, 19(12): 2854
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院研究生院，北京 100049
针对以往连续变焦镜头控制系统存在的速度响应慢、准确度低等缺点，对连续变焦镜头及其控制系统的设计方法进行改进.采用机械补偿的变焦距镜头理论，确定变焦距系统位移曲线.基于数字信号处理技术和步进电机的控制技术，设计了包括数字信号处理器、步进电机、步进电机驱动器、键盘控制、计算机通信、液晶显示模块为一体的控制系统，同时对变焦距系统增加了自锁模块，提高了控制系统的安全性与可靠性.初步实验结果表明，控制系统准确度在0.01 mm以内，满足0.12 mm的设计指标.
变焦镜头 机械补偿 自锁 数字信号处理器 集成度 Zoom lens Mechanical compensation Self-locking Digital Signal Processing (DSP) Integration
江西师范大学 物理与通信电子学院，南昌 330022
为了研究信号调制延时的光反馈与光注入半导体激光器激光混沌系统的多路复用通信，采用数值仿真的方法，通过支路用户信号对相应支路延时进行调制实现对信号的编码，然后利用混沌同步和互相关检测进行解码，成功实现了3个用户1Gbit/s信号的复用与解复用，分析了有效解码的条件及产生误码的主要原因。这一结果对于探讨用户数量更多、传输速率更快的混沌复用通信是有帮助的。
光通信 复用通信 混沌 信号调制 延时反馈 optical communication multiplexed communication chaos signal modulation delayed feedback
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
3 长春奥普光电技术股份有限公司，吉林 长春 130031
变焦距光学系统通过调整光学系统参数，改变光学系统的焦距来保证光学系统动态成像的需求。本文从变焦距光学系统的基本原理出发，简单描述了光学补偿与机械补偿变焦光学系统的设计，阐述了常见变焦距光学系统的类型与结构。指出了传统变焦距光学系统存在的问题，结合DSP和步进电机在变焦距光学系统中的最新应用，概述了靶场光测设备的变焦距光学系统的最新动态，分析了电机直传技术在靶场光测设备应用的可行性，意在为新一代数字变焦光学系统提供理论参考。
变焦距光学系统 靶场 步进电机 varifocal optical system range DSP DSP stepping motor
