1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室 & 教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
3 北京空间机电研究所，北京 100094
根据静止轨道特点，分析设计覆盖近紫外至长波红外波段的成像光谱仪光学系统，将0.3~12.5 μm的光学全谱段细分为5个子谱段并集成于光学系统，每个子谱段均采用4个分光系统在视场内拼接实现宽幅所需的超长狭缝，狭缝总长最长达241.3 mm，通过内扫描实现400 km×400 km地面覆盖。重点研究满足拼接要求的紧凑型长狭缝分光系统，指出其实现高保真分光成像需满足低畸变、低杂散、高信噪比、均匀光谱响应等条件。据此，设计基于凸面闪耀光栅的Offner型和Wynne-Offner型高保真分光系统，并研制各个子谱段的原理样机。给出全谱段长狭缝和凸面闪耀光栅两种核心元件的研制结果，单条狭缝最长达61.44 mm，5个谱段的光栅槽密度范围为8.8~312.1 lp/mm，峰值效率均在70%以上，最高达86.4%。以可见近红外和长波红外两个谱段为例，给出分光系统装调和测试过程，结果表明所研制的分光系统具有高保真性能，各项指标均满足要求。
光学设计 成像光谱仪 全谱段 高保真 静止轨道 凸面闪耀光栅
Author Affiliations
Abstract
Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Quantum Control, School of Measurement and Communication Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China
Ince–Gaussian (IG) beams, as eigenfunctions of the paraxial wave equation in elliptical coordinates, are attracting increasing interest owing to their propagation-invariant and full-field properties. Optical amplification via parametric interactions can further expand their application areas, yet it is rarely studied. In this work, we report on a high-fidelity parametric amplifier for IG beams. The nonlinear transformation of the spatial spectra of the signal and associated influences on the beam profiles of the amplified signal, under different pump structures, were theoretically and experimentally investigated. By using a perfect flattop beam as the pump, we show that the transverse structure of IG signals is well maintained, and the distortion induced by radial-mode degeneration is overcome during amplification. This proof-of-principle demonstration paves the way for a mode-independent and distortion-free amplifier of arbitrary structured light and has great significance in relevant areas, such as quantum optics, tunable infrared-laser generation, and image amplification.
optical parametric amplification Ince–Gaussian beam high fidelity perfect flattop beam Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 113801
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对空间环境下的大面阵光学望远镜的大尺寸快门, 设计了一种关于空间环境的高保真寿命试验方案。该方案以大口径真空罐为平台, 充分考虑了大尺寸快门在空间运行时面临的复杂环境因素, 为其提供了极为真实的在轨运行环境。针对该快门在轨开合100万次的寿命指标, 设计了具体的试验方案, 并搭建了高保真空间环境试验平台, 利用加速寿命试验的原理使快门机构在真空罐中运行。结果表明该试验方案可为快门提供极为真实的空间在轨运行环境, 能够支撑其完成100万次的开合动作。
空间 大尺寸快门 寿命试验 高保真 space large size shutter life test high fidelity
西安交通大学理学院光信息科学与技术系, 陕西 西安 710049
以金刚石氮空位(NV)色心为基础,提出了一种双电子自旋与量子化的纳米机械谐振子间的强耦合方案,利用谐振子的耗散过程制备了两比特二维纠缠稳态。数值模拟结果表明,具有不同初态的系统均可演化得到高保真、高纠缠的目标态。该方案减小了耗散对系统演化的破坏,对品质因子无要求,降低了实验的操作难度,具有很高的可靠性和可行性。
量子光学 量子通信 耗散过程 高保真 纳米机械谐振子 纠缠态 光学学报
2018, 38(10): 1027001
西北师范大学物理与电子工程学院甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室, 甘肃 兰州 730070
高保真度量子态的制备是量子精确操控的基本要求。利用超绝热技术,通过引入一个附加场强度参数,研究了Demkov-Kunike模型的高保真度超绝热量子驱动问题,讨论了附加场强度参数、啁啾参数、耦合强度以及静态失谐参数对Demkov-Kunike模型绝热过程的影响。研究结果表明,系统的保真度与附加场强度参数密切相关。当附加场强度参数为适当值时,无论对于无静态失谐情况还是存在静态失谐情况都有很好的参数稳健性,在所有的参数范围内能够抑制跃迁概率的振荡,实现高保真度、快速以及超绝热量子驱动。
量子光学 高保真度 超绝热技术 Demkov-Kunike模型 量子驱动 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 122701
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
利用多光谱成像技术, 讨论了一种对书画图像进行扫描和分析的系统修复方法, 避免了传统化学、物理分析方法对书画造成不必要的损害。在计算机的辅助下对书画进行多光谱图像的采集、光谱反射率重建、光谱图像降维以及图像颜色重建等, 实现了书画颜色的高保真再现, 在颜色修复上提出了基于Kubelka-Munk理论的颜料重构方法, 为书画的修复提供技术上的支持。采用该方法不仅可降低修复过程中书画损坏的风险, 而且可提高修复质量。
多光谱成像 高保真 颜料重构 multispectral imaging high fidelity pigment matching
西安交通大学 核科学与技术学院, 西安 710049
采用伪核素方法,建立了能够精确快速处理干涉效应的计算方法, 在分析广义等价理论特点的基础上, 提出了高保真的共振计算方法。该方法首先根据实际问题的几何, 建立238U的非均匀共振积分表, 基于此核素采用广义等价理论处理栅元间的互屏效应, 获得不同位置燃料棒的背景截面, 然后根据背景截面在非均匀截面表中插值建立不同燃料棒的等效栅元, 在此栅元的基础上根据实际问题中燃料棒内的温度分布和核素分布进行超细群计算, 从而获得燃料棒内不同位置共振核素高保真的有效共振截面。
共振计算 高保真 组件计算 全堆一步计算 resonance calculation high-fidelity lattice calculation whole core one-step calculation 强激光与粒子束
2017, 29(6): 066001
1 浙江科技学院 生化/轻工学院, 杭州 310023
2 浙江美浓世纪集团, 杭州 310030
3 衢州职业技术学院 信息工程学院, 浙江 衢州 324000
4 武汉大学 印刷与包装系, 武汉 430079
基于多光谱颜色复制理论与变频调幅加网理论及其应用的技术规律, 提出了多光谱打印的变频调幅加网设计方案(以六基色印刷为例), 基本原则为预测的颜色主成分油墨按照其贡献率分别安排在加网角度45°、15°、75°、0°, 而第五和第六主成分油墨分别安排在15°和75°。经理论验证分析与试验仿真, 它满足实现高保真印刷的五个关键要件, 这为实现高保真印刷提供了新的思路和技术途径, 并且丰富了数字加网理论。
多光谱打印 变频调幅加网 多光谱颜色复制 高保真印刷 multispectral printing variable frequency amplitude modulation screening multispectral color reproduction high-fidelity printing
为了获得高保真3维图像,采用了一种针对高分辨率3维图像的自适应均值降噪算法.首先使用一种由激光器、高分辨率3维相机、直线电机和计算机等设备组成的线激光高精度3维测量实验系统对自然纹理皮革进行测量.然后针对系统测量所得的高分辨率3维自然纹理图像(每英寸点数大于1000),进行了理论分析和实验验证,取得了降噪后的高保真3维图像数据,并与传统的均值滤波、小波变换滤波的降噪效果进行对比.结果表明,该算法能自动选取最优的降噪窗口,有效地去除3维图像的噪声信息,并保留高分辨率图像丰富的边缘、细节信息,最终得到高保真的高分辨率3维自然纹理图像.该实验结果对于高分辨率图像的降噪问题是十分有帮助的.
图像处理 高保真3维图像 自适应均值降噪 高分辨率 线激光 3维测量 image processing high-fidelity 3-D image adaptive mean filtering high resolution line laser 3-D measurement
1 西安电子科技大学计算机学院, 陕西 西安 710071
2 西安石油大学计算机学院, 陕西 西安 710065
针对多光谱图像在色度高保真再现等领域的应用, 为提高压缩效率, 进一步存储传输, 提出了WF系列编码方法, 设计了APWS_RA算法, 进而提出了一种低复杂度、光照稳定性好且支持跨设备再现的WF_APWS_RA压缩算法。首先研究了现有的基于光谱均方误差的小波嵌入编码原理, 提出了色感应失真准则和视觉特性矩阵W;同时, 优化了APWS编码算法的码率分配, 形成APWS_RA编码算法;最后, 结合以上技术, 以色度误差准则指导编码, 对视觉加权后的多光谱图像数据进行aPWS_rA编码, 命名为WF_APWS_RA。WF_APWS_RA算法融合人眼视觉特性矩阵W, 利用吸引力传播(Affinity Propagation)聚类挖掘加权图像的谱间冗余, 小波变换去除其空间冗余, 最后结合误差补偿机制和码率分配策略进行小波编码。实验表明, 在相同比特率下, 较现有低复杂度经典编码算法, WF系列编码方法能更有效地保留光谱中的色度信息, APWS_RA算法的重建光谱误差最小, WF_APWS_RA算法的重建色度精度优势明显。
多光谱图像压缩 色度高保真再现 色感应失真准则 码率预分配 小波编码 Multispectral image compression High-fidelity color reproduction Color perception distortion criterion Rate pre-allocation Wavelet coding
