作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710072
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院西安光学精密机械研究所 中国科学院光谱成像技术重点实验室,西安 710072
为解决传统光纤传像系统中分辨率受传像光纤像素数量制约而导致系统整体分辨率提升困难的问题,提出一种基于塑料传像光纤阵列的多孔径高分辨成像技术,利用传像光纤阵列及图像拼接技术突破像素数难以提升的瓶颈。通过高分辨、小截面的传像光纤组合阵列提升像素,结合微透镜阵列重叠成像的效果,实现光纤阵列成像的完整性,有望使光纤传像系统像素数达到百万数量级。通过建立光纤传像系统性能指标与光学参数之间的关系,仿真设计一款室内监控远心镜头作为传像系统的主镜头,并设计微透镜阵列作为主镜头与传像光纤阵列之间的中继镜头。仿真结果表明,主镜头与微透镜阵列均满足传像光纤性能需求。实验测试结果表明,系统含有40万有效像素,分辨率为40 lp/mm,图像输出完整,该成像系统设计具有良好的可行性,对光纤传像系统的分辨率提升具有重要的实际参考意义。
高分辨成像 多孔径成像 传像光纤阵列 微透镜阵列 监控镜头 High resolution imaging Multi-aperture imaging Imaging fiber array Microlens array Surveillance lens 
光子学报
2022, 51(9): 0906003
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
为了透过散射介质恢复隐藏环境中物体的信息,搭建双光束干涉全息成像系统,通过旋转毛玻璃实现散斑平均,在相机获得干涉散斑图像后,只需要对其进行傅里叶变换即可对隐藏在散射介质后的物体进行信息重建。通过引入第二个静置的散射介质扩展了该方法的应用场景。实验结果表明,毛玻璃旋转速度越快,达到最高峰值信噪比所需要的相机曝光时间越短。该方法利用统计平均和无透镜傅里叶变换数字全息,结构简单、重建速度快,且不需要相位校正和复杂的图像处理、目标扫描、波前整形等。
散射介质成像 数字全息 统计平均 毛玻璃 峰值信噪比 Scattering medium Digital holography Statistical average Ground glass Peak signal-to-Noise ratio 
光子学报
2022, 51(6): 0609001
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 江西师范大学 物理与通信电子学院, 南昌 330022
4 宝鸡文理学院 物理与光电技术学院, 陕西 宝鸡 721016
5 陕西科技大学 文理学院, 西安 710021
提出了一种新型部分负曲率反谐振空芯太赫兹波导,波导包层包括两部分,一部分由介质圆管组成,为纤芯提供部分负曲率边界;另一部分由多个矩形介质层组成,多介质层可用来降低限制损耗.此波导结构在增加反谐振层的同时不引入新的包层节点,易于实现太赫兹波的宽带低损耗传输.采用全矢量有限元法对波导进行了数值仿真,研究了其宽带低损耗特性.基于此,利用3D打印技术制备了所设计波导,使用太赫兹时域光谱系统对其传输特性进行测试.实验结果表明,该负曲率太赫兹波导在0.29~0.42 THz的传输损耗低于10 dB/m,与数值仿真结果吻合较好.
太赫兹 负曲率 波导 3D打印 太赫兹时域光谱系统 Terahertz Negative curvature Waveguide 3D printing Terahertz time-domain spectroscopy system 
光子学报
2020, 49(9): 0923001
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100039
基于全矢量有限元法,研究了聚合物中空环芯光纤结构的椭圆、偏芯、直径不均匀等几何形变对光纤中轨道角动量模式性能的影响;此外,还研究了在保持轨道角动量模式稳定传输的条件下,光纤结构所能承受的最大形变.结果表明椭圆和偏芯会引起轨道角动量模式在传输过程中发生奇偶模间的模式走离,导致轨道角动量模式纯度降低,进而导致模式串扰增大;数值计算结果表明,当椭圆度或偏心度小于1%时,模式纯度大于99.02%,串扰小于-20.08 dB.光纤的直径不均匀仅对光纤中所能支持的轨道角动量模式数量造成影响,纤芯半径越大,光纤中所能传输的轨道角动量模式越多;直径不均匀度在-3%~10%内的光纤均可支持原有的26个轨道角动量模式.
轨道角动量模式 聚合物光纤 模式走离 模式纯度 模式串扰 Orbital angular momentum Polymer optical fiber Modes walk-off Mode purity Inter-mode crosstalk 
光子学报
2020, 49(6): 0606002
赵广智 1,2,*耿燚 1,2陈慧 1,2许程访 1,2[ ... ]任立勇 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 信息光子学研究室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
受限于空间光调制器(SLM)有限的刷新速率,现有的基于SLM的多模光纤(MMF)成像方法并不能满足对活体生物组织内窥成像的需求。考虑到数字微镜器件(DMD)的刷新速率比SLM高两个数量级,因此提出了一种基于DMD二值振幅调制的MMF出射光斑聚焦扫描技术。理论分析表明,MMF出射端任意聚焦区域内的总光强与DMD子区域的振幅调制系数之间存在二次函数关系,因此,通过DMD对MMF入射波前进行二值振幅调制,可实现对MMF出射光斑的聚焦和扫描。对于给定数目的可调制子区域,该二值振幅调制算法的调制次数是基于纯相位迭代优化算法的1/256,是基于三步移相最优相位算法的1/3。基于该技术实现了对长度为5 m、直径为105 μm的MMF出射光斑在三维空间上的聚焦和扫描。研究表明,该技术具有调制速度快、算法可靠性高、聚焦点均匀性好等优点。
成像系统 多模光纤内窥成像 聚焦扫描 二值振幅调制 数字微镜器件 全局最优解 
光学学报
2018, 38(9): 0911004
苗竟 1,2,*曾凡哲 3管磊 1吴春晓 3[ ... ]王丽莉 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 信息光子学室, 西安 710119
2 中国科学院大学 材料与光电学院, 北京 101408
3 中国人民解放军69081部队, 乌鲁木齐 830000
介绍了一种介孔硅与纳米二氧化钛的复合方法, 制备了兼具高吸附性与高光催化活性的纳米二氧化钛-介孔硅复合材料.在此基础上, 以365 nm波长的紫外LED为光源、特制的半泄露聚合物光纤为导光介质制造了一种新型的光催化毒气过滤器.实验结果表明: 当LED光功率为540 mW, 复合材料装填量为350 g时, 该过滤器对甲醛气体的吸附量大于3 mg; 当过滤器达吸附饱和后, 输入甲醛气流量为2 L/min、浓度为0.7 mg/m3, 实时分解甲醛的速率达72 μg/h, 输出气体中甲醛浓度降至0.09 mg/m3, 低于国家卫生标准中的室内甲醛浓度的安全阈值.纳米二氧化钛-介孔硅复合光催化剂的吸附特性为光催化分解提供了充分的反应时间, 有利于提高光催化分解效率, 可以长时间循环工作, 有望用于家庭空气净化, 甚至取代现有的活性炭过滤器, 用在长效的防毒面具等装置中.
光催化 二氧化钛 空气净化 光催化过滤器 甲醛 Photocatalysis Titanium dioxide Air purification Photocatalytic filter reactor Formaldehyde 
光子学报
2018, 47(7): 0712001
Bin Zhuang 1,2Chengfang Xu 1,2,3Yi Geng 1,2Guangzhi Zhao 1,2[ ... ]Liyong Ren 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 Research Department of Information Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Department of Electronics Science and Technology, School of Electronic & Information Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
Traditional one-way imaging methods become invalid when a target object is completely hidden behind scattering media. In this case, it has been much more challenging, since the light wave is distorted twice. To solve this problem, we propose an imaging method, so-called round-trip imaging, based on the optical transmission matrix of the scattering medium. We show that the object can be recovered directly from the distorted output wave, where no scanning is required during the imaging process. We predict that this method might improve the imaging speed and have potential application for real-time imaging.
110.0113 Imaging through turbid media 110.1650 Coherence imaging 110.1758 Computational imaging 
Chinese Optics Letters
2018, 16(4): 041102
单光纤成像技术下载:2609次
作者单位
摘要
中国科学院西安光学与精密机械研究所信息光子学研究室, 陕西 西安 710119
综述了单光纤成像技术的研究现状和动态。单光纤成像技术采用单根多模光纤进行成像,光纤既是成像器件又是传像器件,无需增加扫描器件和成像透镜便可将光纤一端视场范围内的场景一次性传输到另一端,因此又称为宽场光纤成像技术。该技术可减小成像光纤探头的直径,实现超细内窥成像。单光纤成像技术是一种计算成像方法,是在全息光学和傅里叶光学的基础上发展起来的,包括传输矩阵法和相位补偿法两种成像方法。对于多模光纤,如果可以预先得到频域(或空间域)的传输矩阵,则可以从光纤输出端光场中恢复目标图像,也可以预先测量光束通过光纤后的波前畸变。在成像系统中增加该波前畸变的共轭相位场,可以消除相应的波前畸变,从而在输出端获得不失真的目标图像。
光纤光学 内窥镜 全息 相位共轭 传输矩阵 显微成像 
激光与光电子学进展
2017, 54(3): 030005
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西北大学物理学院, 陕西 西安 710069
提出了一种基于荧光强度比值法的光纤温度传感器并通过实验来具体探究其性能。实验中采用塑料光纤来传导激励光,以及接收罗丹明B 和罗丹明110两种荧光物质发出的荧光。由于罗丹明B 对温度敏感而罗丹明110对温度不敏感,因此可通过计算两种物质的荧光强度比来标定温度。为了得到理想的测温性能,进行了大量实验以确定出可用于比值法的最佳荧光光谱范围。该传感器在25~60 ℃的范围内能稳定工作,可获得0.38 ℃的最小均方误差及0.0134 /℃的灵敏度。此外,通过实验证明该传感器对曲率半径大于9 mm 的光纤弯曲不敏感;在现场温度测量方面有较大的应用潜力。
光纤光学 荧光强度比率 谱间隔 温度传感器 塑料光纤 
中国激光
2015, 42(8): 0805002
作者单位
摘要
1 西北大学物理学院, 陕西 西安 710069
2 陕西科技大学理学院, 陕西 西安 710021
3 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
浑浊介质引起的多光散射会扭曲光波传播,使图像变得模糊。浑浊透镜成像(TLI)则可以重建这种被扭曲的图像。在该方法中,需要提取输光场的复电场(复振幅)信息,以计算浑浊介质的传输矩阵。但是CCD记录的是图像的强度信息,丢失了扭曲光场的相位信息。由于物光经过浑浊介质后变成了强度剧烈变化的散斑图像,直接进行相位解调会产生较大误差。为了消除散斑强度变化的影响,分别记录扭曲光场图像、参考光图像、干涉条纹图像和背景光图像。根据对应关系换算出干涉余弦因子,对余弦因子应用希尔伯特变换进行相位解调就可以比较准确地计算出散斑的相位。通过上述方法成功地计算出扭曲图像的复电场及浑浊介质的传输矩阵。由于对振幅的测量采用直接方法,因而对于散斑干涉条纹来说,该方法的计算结果更加准确。
成像系统 相位解调 希尔伯特变换 浑浊介质成像 
光学学报
2015, 35(s1): s111005

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