1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为进一步研究高斯激光束在水下通信与信息探测中的应用和在不同海水环境中传输过程的特性，以海水中最常见的陆源悬浮泥沙粒子为例，将米氏（Mie）散射理论与蒙特卡罗（Monte Carlo）方法相结合建立含有悬浮物海水中波长为520 nm的高斯激光传输模型，研究了特定直径和密度的粒子群对激光传输的影响。分析了不同探测距离下高斯激光传输模型的归一化接收功率随激光初始发散角的变化。研究结果表明：1）通过改变米氏散射模型中的悬浮泥沙粒子的直径和密度，从而改变仿真中设置的消光系数、散射系数和不对称因子，探测靶面的接收功率随散射体直径、密度和传输距离增加呈指数级减小；2）在一定范围内，初始发散角的变化不会影响接收面的接收功率，并且这种范围随着散射系数以及传输距离的增大而减小。所提的研究方法为进一步实际分析含复杂颗粒群（悬浮气泡、浮游藻类、悬浮泥沙）海水中高斯激光传输特性变化奠定理论基础，可为相关的工程估算提供参考。
米氏散射 蒙特卡罗法 高斯激光水下传输 不对称因子 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0901001
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220417
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室， 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
以斜率检测的面形重构算法为基础，结合导轨指向误差的实验标定结果，分析了导轨指向误差来源对实际检测结果的影响，并对理论分析进行了数值仿真与补偿。结果表明，基于扫描哈特曼原理的波前检测技术对高频误差不敏感；通过拟合低频误差可提高波前检测精度。该研究结果对波前检测技术的工程应用具有重要指导意义。
测量 哈特曼原理 斜率检测 波前检测 误差分析 激光与光电子学进展
2016, 53(11): 111203
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics, and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
A new method developed for wavefront error (WFE) testing of an assembled space telescope is described in this Letter. The main idea of this method is to image a small bright target on the focal plane array assembly by the space telescope itself; the imaging light beams can be reflected to the focal plane array by a plane mirror in front of the aperture of the system under test and two images (one is in-focus and the other is defocused) can be obtained. The WFE of the optical system can be calculated with a phase diversity algorithm according to two images of the target on the focal plane array assembly. The residual error and limitations of this method are discussed and a simulation result is shown, which shows the application potential of this technology.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S22204
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
离轴三反消像散（TMA）光学系统由于可以同时实现长焦距和大视场，被认为是新一代空间光学系统、尤其是紧凑型系统的首选。为提高系统性能，提出了通过调制出瞳函数改善系统质量的智能光瞳技术，包括波前编码、相位参差以及主动变形镜技术。针对某TMA 系统，详细介绍了应用波前编码技术的系统设计结果、应用相位参差技术的波前探测及应用主动变形镜的波前校正实验。实验结果表明，智能光瞳技术的应用确实可以提升系统质量。
成像系统 智能光瞳 波前编码 变形镜 相位参差 激光与光电子学进展
2014, 51(5): 051101
南京大学电子科学与工程学院, 江苏 南京 210093
为了提高数字全息再现图像的分辨率，分析了增强图像分辨率的典型方法，提出了同时采用图像内插与外推的数字全息分辨率改进方法。对采集的全息图运用图像算法进行向内插值与向外填充，在全息面和物面之间采用角谱方法进行双向衍射迭代。通过该方法可以实现全息图的内插与外推,内插过程可以增加全息图空间采样频率而外推过程扩大了全息图数值孔径。同时，讨论了内插与外推的限制因素，并将新的改进方法与单独采用外推或内插进行了比较，模拟和实验结果证明，运用该方法可以明显改善再现图像分辨质量。
全息 分辨率增强 迭代 图像再现
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了一种简单的用于在外场检测空间光学系统的方法,其主要原理是通过内置点光源和外部的平面镜使系统自身产生平行光从而代替大口径平行光管。通过相位差异(PD)算法可以从点光源的图像中反演得出系统的波相差。讨论了该方法的限制。给出了仿真结果，证明了该方法的实用性。
光学设计 成像系统 检测 光学系统 空间光学系统 激光与光电子学进展
2013, 50(12): 122203
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了校正利用计算全息图(CGH)补偿检测离轴非球面引入的二维投影畸变，提出了基于检测光路仿射变换的投影畸变校正方法。通过追迹检测光路求解畸变映射函数，借助镜面特征点实现畸变校正结果与镜面的高精度对准，利用校验特征点实现校正误差检验。将该技术实际应用于某项目800 mm×600 mm离轴非球面主镜检测和加工，检测结果与工件面形位置误差由校正前80 mm降低至1 mm以下。根据畸变校正后的数据，对该镜采用离子束抛光，最终面形精度[用均方根(RMS)误差表示]达到0.0162λ(λ=0.6328 μm)。
全息 非球面检测 投影畸变校正 仿射变换 离轴非球面 计算全息图 中国激光
2013, 40(11): 1109003
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
定义了调制传递函数相似度作为优化波前编码系统的评价函数，并在光学设计过程中通过引入数学软件实现了波前编码系统的快速优化。在优化过程中，通过引入数学软件与光学设计软件的动态数据交换接口实现了优化函数的快速计算和高速数据交换，并通过采用遗传算法加快了评价函数收敛速度。经过优化系统调制传递函数相似度由原来的0.0187降为0.0119，且调制传递函数幅值均高于0.18，处于设定的范围内。研究结果表明动态数据交换和外部程序的引入可以进一步提高具有特殊性质的非常规光学系统优化效率。
光学设计 波前编码 调制传递函数相似度 动态数据交换 优化
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033
相较于低轨卫星线阵扫描成像模式，地球静止轨道面阵成像的曝光时间相对更长，更容易受到平台颤振的影响而造成图像模糊.为了消除由平台颤振引起的像质退化，本文提出了基于分时积分亚像元融合的方法.由于地球静止轨道的凝视成像特性，相机观察区域在长时间内保持不变，因此分时短曝光可以获得多帧目标内容相同，但模糊尺度更低的短曝光图像.然后对多帧短曝光图像采用基于能量区域质心法的相位相关算法进行亚像元图像配准，计算相对偏移量并进行补偿，位移探测准确度可达0.1像元以内，满足卫星平台应用需求.再按亚像元偏移量对多帧图像进行融合，融合的过程可以提升由于曝光时间缩短而降低的单帧图像信噪比，最终可以获得图像清晰度更高、信噪比与原长曝光图像相当、信息辨识度更好的遥感图像.
遥感图像处理 地球静止轨道 振动探测 图像配准 图像融合 Remote sensing Geostationary orbit Vibration estimation Image registration Image fusion
