1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津工业大学生命科学学院，天津 300387
为提高液晶空间光调制器（LC-SLM）在波前相位调制中的精度，提出了一种能对LC-SLM实现快速标定的数字全息测量方法。该方法仅需在成像面上采集单幅数字全息图像，就能实时测量LC-SLM在特定波长下的相位调制特性，系统结构简单，且无需经过复杂的衍射传播计算，测量效率较高。在不改变光路结构的情况下利用Twyman-Green干涉法开展对比实验，进一步验证了数字全息法在测量精度方面的优势。实验结果表明，LC-SLM在标准光波波长（633 nm）下的相位调制范围为0~6.185 rad，利用反插值法校正相位响应的非线性特性使得非线性误差降低到2.45%，有效提升了器件的线性驱动精度。最后，针对LC-SLM的波长响应特性，建立了相位-波长调制修正系数模型，对LC-SLM在非标准光波波长（670 nm）下的实际相位调制范围进行了修正，探究了该器件在双波长干涉测量系统中用于相位校正的可行性。
测量 液晶空间光调制器 相位调制 数字全息 非线性校正 波长响应
1 空军工程大学,a.航空机务士官学校,河南 信阳 464000
2 空军工程大学,b.航空工程学院,西安 710038
3 西北工业大学电子信息学院,西安 710072
战术数据链作为信息传输、共享的网络链路,能够最大程度发挥出战术系统的效能并提高**平台的作战效能。研究了基于数据链和机载多传感器的融合跟踪。根据数据链、雷达、光电传感器的特点进行分析, 首先通过滤波外推算法进行时间配准, 并运用集中扩维融合算法进行目标融合跟踪, 使用数据链单独滤波、雷达单独滤波与融合滤波进行对比仿真。结果表明, 使用融合算法的数据链和机载多传感器对目标跟踪具有更好的效果。
数据链 光电传感器 融合跟踪 滤波 data-link photoelectric sensor fusion tracking filtering
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 天津大学南昌微技术研究院, 天津 300072
纳米计算机断层扫描(nano-CT)对于推动科技发展和生产技术进步具有极其重要的意义,在生物医学前沿研究及新材料特性研究中的作用尤为突出。概述了纳米CT成像的基本原理、分类,以及纳米CT系统的实现方式和优缺点。在具体技术细节上,重点分析实现纳米CT成像的光学元件的原理、性能、加工制造的瓶颈和应用现状。在此基础上,提出纳米CT成像系统和应用方面存在的问题,并对未来纳米CT成像的发展进行了展望。
成像系统 纳米计算机断层扫描 X射线元件 波带片 复合透镜 布拉格放大器 毛细管 激光与光电子学进展
2020, 57(14): 140001
1 北京大学物理学院, 北京 100871
2 北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871
半导体微纳米线激光器可作为集成的相干光源,在光通信、光计算、传感器、生物学研究等领域有着广泛的应用前景。介绍了国内外在实现半导体微纳米线激光器波长可调谐及单模激射方面的研究进展。讨论了基于光子-激子强耦合效应的激子极化激元Bose-Einstein凝聚现象,为发展低激射阈值微纳米线激光器提供了新的途径。简述了基于激子极化激元的新型激光器的工作原理和新进展。
激光物理 微腔 激光 可调 单模 激子极化激元
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津大学南昌微技术研究院, 天津 300072
无衍射光学晶格主要采用函数传递的方式进行数值计算分析,数学模型抽象,程序构建复杂,难以灵活地分析不同光学元件及其缺陷和光路结构对光学晶格物理形成过程的影响。从光路仿真角度出发,提出了一种无衍射光学晶格的分析方法,实现了基础方晶格、最大对称组合基础方晶格、一级稀疏方晶格等典型光学晶格结构的仿真,并验证了光束的无衍射性,说明了该方法的可行性。将该方法应用于光路结构和光学元件特性与光学晶格结构之间的关联分析,有助于探索无衍射二维光学晶格的形成与调控方法,以及潜在应用效果的评估。
相干光学 相干干涉 二维光学晶格 光学仿真 光线追迹 无衍射光束
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
反射镜是光学仪器的核心元件,其面形的精密测量一直是研究领域的重要内容。利用光场调控产生大小灵活可变的空间周期性分布的光学点阵,并提出了一种基于二维光学点阵形变实现面形快速测量的方法。结合几何光学和空间三维变换理论,建立了二维光学点阵几何形变量与反射镜三维面形的数学关联模型,并提出了基于点阵质心的面形重构算法,研究分析了测量方法的测量范围和单像素点分辨率,并对反射镜进行了多倾角的实验测试,实现了对直径为10.5 mm的反射镜的亚微米级的测量。通过将测试数据与商用干涉仪的测量数据进行比较,验证了所提方法的可行性。该方法具有测量精度高、速度快和适应强等特点。
测量 面形测量 高精度反射镜 光学点阵 激光三角法
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 天津大学 理学院, 天津 300072
为了提高原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)的成像速度, 本文提出了一种新的AFM结构设计方案并搭建了相应的实验系统。在该方案中, Y、Z扫描器集成于测头内驱动探针进行慢轴扫描和形貌反馈; X扫描器与测头分离, 驱动样品做快轴扫描。X扫描器采用高刚性的独立一维纳米位移台, 能够承载尺寸和质量较大的样品高速往复运动而不易发生共振; 同时Z扫描器的载荷实现最小化, 固有频率得以显著提高。为了避免测头的扫描运动引起检测光束与探针相对位置的偏差, 设计了一种随动式光杠杆光路; 为了便于装卸探针以及精确调整激光在探针上的反射位置, 设计了基于磁力的探针固定装置和相应的光路调节方案。对所搭建的AFM系统的初步测试结果表明, 该系统在采用三角波驱动和简单PID控制算法的情况下, 可搭载尺寸达数厘米且质量超过10 g的较大样品实现13 μm×13 μm范围50 Hz行频的高速成像。
原子力显微镜 高速 快轴 扫描器 光杠杆 Atomic Force Microscope(AFM) high speed fast-axis scanner optical lever
1 天津农学院 工程技术学院, 天津 300000
2 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300000
3 天津津航计算技术研究所, 天津 300000
建立了数值与物理方法结合的参考透镜法, 对离轴数字全息显微系统进行畸变相位校正.对离轴全息图进行频谱分析, 通过频谱滤波、移位的数值方法对一次相位畸变进行校正.在参考光路中引入参考透镜, 根据频谱中心能量判别参考透镜的轴向最佳位置, 利用物理方法对多次相位畸变进行校正.在相位校正理论分析的基础上, 结合实验用参考透镜法验证其有效性和准确性.微台阶表面形貌测量结果表明, 参考透镜法能够准确校正相位畸变, 通过校正的相位可以获取44 nm标准微台阶形貌数据, 测量标准差能够达到0.8 nm, 且测量结果与轮廓仪测量结果一致.表明参考透镜法能够有效、准确地校正离轴数字全息显微系统的畸变相位.
数字全息 全息显微 相位 畸变 形貌 Digital holography Holographic microscopy Phase Aberration Profile
