1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室，北京 100081
消除拼接主镜式望远镜的分块子镜间的共相位倾斜（tip-tilt）误差是有效提升集光能力、实现共相位成像的关键之一。提出了一种基于相位传递函数（PTF）的分块子镜的tip-tilt高精度检测方法。在分块镜的共轭面处设置具有离散孔结构的光阑，将其作为tip-tilt检测系统的入瞳，借助傅里叶分析，推导建立了误差检测系统的PTF与tip-tilt的函数关系，通过对探测得到的点扩散函数进行傅里叶分析，得到PTF，依据建立的函数关系即可实现tip-tilt的高精度检测。对所提方法进行了仿真分析和实验验证，检测精度的均方根（RMS）值为（为波长）。所提方法结构简单，只需要设置一个具有离散孔结构的光阑，可用于拼接式主镜、稀疏孔径系统的共相位tip-tilt误差检测。
傅里叶光学 相位传递函数 分块镜 倾斜误差 离散孔光阑 傅里叶变换
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室，上海 201800
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
在迭代重建光学传递函数（OTF）测量法中，采集了多幅图像并进行更新计算，因而其具有抗噪声鲁棒性强和抗混叠等优点。然而，在图像采集过程中，不可避免的振动会引起多幅图像之间存在微小的相对平移，进而导致迭代计算次数增加和调制传递函数（MTF）测量结果准确性下降。该测量方法采集到的图像为随机排布的多个点扩散函数（PSF），多幅图像之间无法应用相位相关法来计算相对平移。鉴于此，提出了一种基于相位传递函数（PTF）的多幅图像相对平移校准方法。将每一幅图像单次计算的PTF分别减去第一幅图像单次计算的PTF，根据该差值校准多幅图像之间的相对平移。数值仿真和实验研究结果表明，所提方法的计算精度与图像相对平移的大小无关，至多能够将迭代次数减少80%，并将MTF测量的均方误差降低1~2个数量级。
测量 光学传递函数 调制传递函数 相位传递函数 相位相关法 光学测量 光学学报
2022, 42(19): 1912002
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
差分相衬(Differential phase contrast, DPC)成像是一种基于部分相干照明调控的无标记非干涉相位成像方法, 它为未染色透明样品提供了一种快速、有效且高分辨率的可视化手段。DPC通过多次非对称照明调控或非对称孔径调制使不可见的样品相位信息转换为成像器件可直接探测的强度信号, 从而为定性相衬成像甚至定量相位重建提供了可能。近年来, 随着该领域研究的逐步深入, 成像的相位传递函数得以明确推导, DPC已经逐步从定性观察走向了定量研究。另一方面, 得益于全孔径照明调控和高效相位反卷积算法, DPC定量相位成像的空间分辨率可达到非相干衍射极限, 并能够获得低噪声、高精度的定量相位重构结果。通过与三维光学传递函数理论交融借鉴, DPC最近已被进一步拓展到了三维衍射层析领域, 实现了厚样品三维折射率的定量成像。文中从DPC成像方法的基本原理、成像系统与算法优化等几个方面对其历史发展、研究现状和最新进展进行了详细综述, 并讨论了该方法现存的一些关键问题以及今后可能的研究方向。
定量相位成像 差分相衬 相位传递函数 衍射层析 quantitative phase imaging differential phase contrast phase transfer function diffraction tomography 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603014
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
2 电子科技大学 电子工程学院, 四川 成都 611731
为改善宽带频率合成器的相位噪声, 提出一种基于Phase-Refining技术的微波宽带频率合成器结构与一种对其相位噪声的准确分析方法。首先, 根据线性传递函数与叠加原理得到该频率合成器的相位噪声解析模型, 通过对振荡器实测相位噪声谱型进行曲线拟合并带入模型中来准确预测其相位噪声性能。分析表明, 在级联偏置锁相环中, 整个输出频率范围内都可通过将反馈分频比最小化来改善其环路带宽内的相位噪声。实验结果表明, 该频率合成器的输出频率范围为2.1~5.6 GHz, 频率步进为1 Hz, 当输出为2.1 GHz与5.6 GHz时, 在频偏10 kHz处的相位噪声分别为-114.7 dBc/Hz与-108.2 dBc/Hz, 其相位噪声测试结果与分析计算结果相吻合。
频率合成器 锁相环 相位传递函数 相位噪声 级联偏置 frequency synthesizer Phase Locked Loop phase transfer function phase noise cascaded offset 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(4): 676
1 中国科学院国家授时中心， 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 中国科学院时间频率基准重点实验室， 陕西 西安 710600
为了更好地实现远程光钟之间的高精度比对，对意大利Calosso小组所提出的光纤双向光学相位比对方案进行了拓展，提出了一种基于本地测量的双向光学相位比对方法。同源的两路光信号从同一光纤两端注入，其中一路光信号经光纤传输到远端后经反射原路返回本地端，另一路光信号从远端经光纤传输至本地端。两个信号均在本地端与参考光进行拍频，将拍频得到的两路拍频信号的相位进行比对。利用这种结构，系统不需要有源光纤相位噪声补偿也可以消除叠加在光纤链路上的共模相位噪声，该结构的最大优势在于拍频信号的采集和处理均可以在本地端完成，不需要引入额外的时间同步信号来保证两地拍频信号采集同步进行，简化了实验系统。计算分析了该方案的相位噪声极限，并建立了基于60 km缠绕光纤的示范系统来进行测试，测得其秒级频率稳定度为1.45×10-16，千秒稳定度达到 1.51×10-19。该方案有望用于远程光钟和其他原子钟之间更可靠的高精度频率比对。
光纤光学 双向光学相位比对 远距离光学相位传递 本地端测量
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Laser Plasma (Ministry of Education) and Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2 Department of Optical Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
Due to the existence of spatial walk-off and/or group-velocity mismatch effects, pump-to-signal phase transfer becomes inevitable during parametric amplification. We experimentally demonstrate that in hybrid seeded optical parametric amplifiers (OPAs) that include two OPA stages seeded by the signal and idler waves, respectively, the phase of the output signal can be restored to its initial value, although there are spatial and temporal phase fluctuations on the pump source. This method significantly relaxes the requirement for high pump beam quality, which is always very stringent in parametric amplification systems. With the introduction of this scheme into birefringent phase-matching OPAs or chirped-pulse OPAs, it should be promising to achieve intense femtosecond laser pulses that are close to the diffraction limit in space and ultra-high contrast in time, simultaneously.
hybrid seeding parametric amplifier pump-to-signal phase transfer High Power Laser Science and Engineering
2014, 2(4): 04000e30
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
采用油水两相溶液体系, 借助于双亲聚合物包覆实现了CdSe/ZnSe核壳结构量子点自油相到水相的相转移。 油水两相中的聚合物包覆与已经报道的均相溶液中聚合物包覆量子点的方法不同, 包覆过程在油水两相界面处完成, 有效地减少了聚合物缠绕引起的量子点团聚, 实现了聚合物对量子点的无团聚单分散包覆。 透射电镜和激光粒度分析仪对聚合物包覆量子点的表征结果表明获得的水溶性量子点具有良好的分散性, 均一的水力尺寸。 吸收和发射光谱表明聚合物包覆过程对量子点的发射峰位和峰型没有引起明显的改变, 维持了较高的量子产率。 通过荧光微区成像技术成功实现了对人IgG蛋白的特异性检测, 证实这种方法获得的聚合物包覆量子点具有较好的与生物分子偶联的功能化基团, 适合于生物学标记应用。
CdSe/ZnSe核壳量子点 双亲聚合物 相转移 生物学应用 CdSe/ZnSe core/shell quantum dots Amphiphilic polymer Phase transfer Biological applications
上海交通大学国家模具CAD工程研究中心, 上海 200030
随着制造技术的快速发展,三维光学测量技术也得到迅速的发展,利用双目CCD(电耦合插件)摄像机记录的光栅投影测量技术是一种新型的光学测量方法。在该方法的测量过程中,通过测量相位值取得测量空间。为了获得连续的高精度测量相位值,提出一种结合了格雷(Gray)编码并能够优化相位精度的相移方法,该方法通过投影相位传递函数来优化测量相位值。为了消除光栅投影图像中非正弦、周期变化和其他干扰因素的影响,给出投影光栅一种新的光强函数,利用这个光强函数能够进一步提高投影光栅测量相位精度。最终,通过插值测量相位精度能达到亚像素级。
三维测量 结构光测量 相移 投影光栅 相位传递函数
上海交通大学,国家模具CAD工程研究中心,上海,200030
利用双目CCD相机记录的光栅投影测量技术是一种新型的光学测量方法.为了获得高精度测量相位值,提出一种优化相位测量精度的相移方法.该方法通过投影相传递函数和投影光的光强函数计算相位值,并考虑了测量投影光非正弦、非周期性的影响,提高了投影光栅的条纹精度和相位精度,相位精度为像素级,通过插值可达到亚像素级.
相移 投影光栅 光强函数 相传递函数 phase shift projection grating light intensity function phase transfer function
1 东南大学化学化工系 南京 210018
2 三束材料改性国家重点联合实验室复旦大学分部,复旦大学物理系 上海 200433
采用相转移Wittig反应合成了5种二茂铁金属有机化合物,对它们进行了红外光谱、紫外光谱、元素分析、核磁共振的表征,研究了分子的结构和二阶非线性光学性质。研究表明该类化合物具有较高的分子二阶非线性极化率,作为给体和受体的推拉电子取代基的存在和扩大共轭范围都对增大二阶光学非线性有利。
相转移Wittig反应 二茂铁衍生物 光学非线性
