1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100049
针对多帧短曝光图像叠加，提出一种融合成像系统自身的角度信息，通过光学系统与相机系统的坐标变换计算来获得图像偏移像素的方法。对于每一帧短曝光图像的角度，利用光学系统几何关系进行亚像素级偏移配准，再通过傅里叶变换的频移特性构建傅里叶频谱滤波器，在频域对图像进行亚像素级别的修正，并使用刃边法对图像进行高频响应评估。对比未修复图像，经所提算法修正后图像在50%调制传递函数（MTF50）衰减处的分辨率从20 lp/mm提升到33 lp/mm，且其修复效果优于传统二次插值算法的修复效果；所提算法在40~80 lp/mm分辨率范围内具有较好的修复效果，MTF的峰值提升了4倍。
成像系统 遥感光学系统 短曝光图像叠加 数据融合 傅里叶频谱滤波器 光学学报
2022, 42(24): 2411001
1 中国科学院空间光电精密测量技术重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
高透过率、窄光谱带宽、高抑制比的滤波器件是提升光学系统光谱纯度的核心部件，也是近年来新型光学器件领域研究的热门方向。传统的滤波器件不能够同时满足透过率、光谱带宽以及带外抑制的要求，而文中研究的体光栅作为一种新型的光栅，衍射效率大于90%，光谱带宽在100 pm左右，并且拥有一定的角度滤波特性。依据耦合波理论，理论仿真了各个光栅参数（光栅厚度、折射率调制度、光栅周期、光栅倾角）对光栅衍射效率及光谱带宽的影响，定量地给出了参数影响的大小，为体光栅的设计提供了理论指导。设计了体光栅测试系统，通过实验验证了体光栅的衍射效率、光谱带宽、角度选择性，实验结果与理论较为符合，为体光栅的实际应用提供了实验数据支持。
光谱滤波 带宽 衍射效率 体布拉格光栅 spectral filter bandwidth diffraction efficiency volume Bragggrating 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210055
1 成都信息工程大学 电子工程学院, 四川 成都 610225
2 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081
高光谱分辨率激光雷达(High Spectral Resolution Lidar, HSRL)系统利用窄带滤波器将激光雷达回波信号中的大气粒子(云或气溶胶)散射和分子散射成分分开, 提升了云或气溶胶光学特性的反演质量。提出了一种基于HSRL探测原理的HSRL回波信号模拟方法, 其原理是利用CALIPSO云/气溶胶消光系数产品和数值天气预报数据被用来仿真星载HSRL 532 nm回波信号。两种典型的窄带光谱滤波器: FPI(Fabry-Pérot Interferometer)和碘吸收滤波器, 作为分子通道滤波器的性能通过仿真的星载HSRL回波信号进行分析。对三种典型: 晴空、卷云、气溶胶(两层厚云)的HSRL回波廓线进行详细的敏感分析表明碘分子吸收滤波器的性能明显优于FPI滤波器, 其中碘吸收滤波能保持可以忽略不计的相对偏差(<4.0×10-3%), 这是由低光学厚度(<1.0)的粒子后向散射效应引起的。但是, 如果FPI滤波器的粒子后向散射透过率能保持在10-3水平以下, 其仍不失为是一个好的选择。
星载高光谱分辨率激光雷达 仿真 回波信号 光谱滤波器 spaceborne HSRL simulation return signal spectral filter 红外与激光工程
2018, 47(12): 1230008
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
对空间目标白天探测的关键技术, 包括大气透过率分析、天空背景辐射分布、探测能力计算等进行了研究。在此基础上选取K波段光谱在1.23 m口径地基光电望远镜上进行白天观测实验, 对关键技术进行验证。实验数据表明, 经过优化设计此系统在30°俯仰角时白天极限探测10.38等星, 较未优化前白天探测能力提高24.9%, 为中高轨卫星的全天时观测提供重要依据。
白天探测 光谱滤波 K波段 探测能力 daytime detection spectral filter K band detection ability 红外与激光工程
2018, 47(8): 0804001
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国工程物理研究院精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
近红外高光谱分辨率激光雷达(HSRL)分子散射回波信号具有频谱展宽窄、能量弱等特点，相对于紫外和可见光HSRL 研发难度大大增加。光谱滤光器作为HSRL 的关键器件之一，与HSRL 系统的反演精度密切相关。根据光谱滤光器的信号透射率和光谱分离比与HSRL 系统反演精度的关系，通过分析1064 nm HSRL 散射回波的特点，对两种具有代表性的干涉光谱滤光器进行了建模和仿真分析。结果表明，在光束发散角较小时，Fabry-Perot干涉滤光器具有较好的滤光性能，但对面形精度要求较高，不易于加工和装调；视场展宽Michelson 干涉滤光器(FWMI)对光束的发散角不敏感，集光能力强，且对面形精度的要求相对较低，在实际应用中更适合用于近红外HSRL 系统光谱滤光器。
遥感 近红外高光谱分辨率激光雷达 干涉光谱滤光器 光谱分离比 光束发散角 面形精度
浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
研究了高光谱分辨率激光雷达（HSRL）中光谱滤光器透射率参数对其反演大气气溶胶光学属性精度的影响。建立了一种基于普通三通道HSRL配置的、与光谱透射率参数有关的反演误差理论分析模型，并通过蒙特卡罗(MC)算法仿真验证了该误差分析理论模型的正确性。理论模型及MC仿真结果表明，滤光器的分子信号透射率和谱分离比（SDR）越大，HSRL系统反演精度越高，并且SDR主导低海拔区域的反演精度，而分子信号透射率对高海拔区域的反演影响更明显。此结论适用于大多数具有类似的多信号通道结构的HSRL，对HSRL滤光器的选型和设计具有一定的指导意义。
大气光学 激光雷达 高光谱分辨率 光谱滤光器 反演精度 性能优化
特种光纤与光接入网省部共建教育部重点实验室，上海市特种光纤重点实验室，上海大学，上海200072
文章基于环形谐振腔所具有的非线性相位传输特性，提出了一种新型的动态光谱滤波器结构，它将全通环形谐振腔调相器接入平衡马赫－曾德干涉仪，实现复合结构的动态滤波特性。与传统的马赫－曾德干涉仪相比，此复合滤波结构可利用远小于π的相移调整实现输入光信号的开关，因此，在提高开关速度、降低调相器功耗等方面具有重要的应用价值。
环形谐振腔 马赫－曾德干涉仪 光谱滤波器 ring resonator Mach-Zehnder interferometer spectral filter
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 天津大学理学院, 天津 300072
建立了光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒脉冲相位的实验装置,并对一台啁啾镜色散补偿的掺钛蓝宝石飞秒激光器输出脉冲的光谱相位进行了实际测量.基于SPIDER装置中BBO晶体的光谱滤波效应的理论模型,计算了不同厚度BBO晶体的和频效率带宽,确定了对应不同待测脉冲宽度,BBO晶体应选择的厚度范围.
光谱相位相干 光谱剪切 超短脉冲测量 光谱滤波
