1 中国科学院 合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽合肥23003
2 中国科学技术大学，安徽合肥3006
3 合肥学院，安徽合肥20601
针对目前浮游植物种类鉴别镜检法中存在的相似形态藻细胞难以区分、同粒径杂质干扰大、藻细胞位置难以定位分割等问题，设计了一种浮游植物明场荧光显微同步成像系统。系统使用高分辨显微成像光路结构、透射式与落射式结合的照明方式和以分光光路为核心的明场荧光双光路同步成像方法，获取浮游植物显微图像下的明场形态信息和色素荧光信息。利用该系统对绿藻门、蓝藻门、硅藻门等不同门类藻种进行明场图像与荧光图像同步成像测试，实验结果表明：系统成像分辨率达1.5 μm，成像周期时间为707 ms，系统采集的图片中藻细胞纹理清晰，细胞边缘明显，利用系统中的明场图像并结合荧光图像，可有效定位藻细胞位置，降低样品中杂质对藻种鉴别的影响，丰富浮游植物显微图像信息量，为基于浮游植物显微图像的相关研究提供方法参考。
浮游植物 显微成像 荧光成像 双光路成像 phytoplankton microscopy imaging fluorescence imaging double optical path imaging 光学 精密工程
2023, 31(12): 1725
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院， 上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室， 上海 200093
为了提高高端探测器的利用率与增强拉曼光谱仪同时对不同物质检测的适用性，将多个波长激发的拉曼光谱仪集成设计成为一个光谱仪，将具有重要的应用价值。提出了一种基于CT结构双波长（532nm和785nm）激发的双通道拉曼光谱仪设计方法。所采用的这种设计方法基于探测器的工作特点为实现双光路结构同时工作创造了条件，从而最大程度的增加了光谱测量范围，同时该方法也实现了对探测器的有效感光面像元的充分利用并且最大程度地实现了高光谱分辨率。优化结果表明对于532nm的激发波长，分辨率为5cm-1、光谱范围达到80~4200cm-1；对于785nm的激发波长，分辨率为3cm-1、光谱范围达到200~2300cm-1。
双激发波长 双光路光谱仪 拉曼光谱仪 集成设计 光谱仪光路设计 dual excitation wavelength dual optical path spectrometer raman spectrometer integration design spectrometer light path design
1 中国科学院电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
报道了一种采用双路高速伺服电机驱动光栅选线的方式, 实现9~11 μm CO2激光快速调谐输出。双光路谱线切换时间小于100 μs, 单光路谱线切换时间小于50 ms。激光器输出谱线达70条, 其中9P(20)、9P(28)单脉冲输出能量大于100 mJ, 9R(30)、9P(40)单脉冲能量大于90 mJ, 激光脉冲宽度小于100 ns,重复频率为20 Hz。
CO2 激光器 快速调谐 双光路 CO2 laser rapidly tuning dual optical path 红外与激光工程
2020, 49(1): 0105001
1 中国科学院国家天文台太阳活动重点实验室, 北京 100101
2 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
地平式天文望远镜在跟踪观测过程中,因方位轴与地球自转轴不重合及库徳光路中的折轴反射镜在望远镜跟踪过程中相对转动,会引入物方及像方视场旋转。传统的消旋K镜可以消除视场旋转,但会带来较大的仪器偏振,不利于望远镜实现高精度偏振测量。无偏消旋镜由5块反射镜组成,通过优化设计可以保证在消除像旋的同时减小仪器偏振,但其不规则的结构设计使装调过程面临新的挑战。针对无偏消旋镜提出双光路自准直装调方案,基于MATLAB仿真分析了镜面误差及光轴偏差对装调结果的影响,并对无偏消旋镜进行实验室装调及偏振检测。结果表明:无偏消旋镜经装调后倾斜误差可控制在15 arcsec以内,其仪器偏振明显低于传统K镜。
测量 偏振测量 无偏消旋镜 装调方案 双光路 天文望远镜
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
针对基于SMT技术生产的PCB板产品的三维缺陷检测问题, 设计了一款高分辨率、高远心度及低畸变的双光路双远心光学系统。它通过远心投影物镜经共光路物镜将DMD数字条纹均匀投影至待测物面, 同时经由共光路物镜和成像物镜收集物面反射条纹光至CMOS接收面。使用ZEMAX光学软件分别对三部分镜组进行优化设计, 分析了系统的像差和调制传递函数。设计结果表明: 共光路物镜部分采用长工作距离、大视场角及物方远心结构, 空间频率50lp/mm处, 各视场的MTF接近衍射极限; 投影光路畸变小于0.1%, 在投影面上全视场范围MTF在6lp/mm处大于0.8且条纹周期均匀; 成像光路畸变小于0.05%, 在全视场范围MTF在80lp/mm处大于0.3。仿真成像结果表明,在离焦量为+/-6mm时仍能达到景深范围内分辨率要求, 能有效提高3D AOI检测质量。且双光路双远心系统所用材料基本为普通玻璃且重复率较高, 利于加工和节省成本。
应用光学 光学设计 双光路结构 双远心镜头 高分辨率 投影 applied optics optical design two-path configuration bi-telecentric lens high resolution projection
淮北师范大学物理与电子信息学院, 安徽 淮北 235000
当前大气复合污染日趋严重, 造成大气氧化性增强, 气体向颗粒物的转化加快。 大气颗粒物粒径大小及谱分布决定其在大气中的行为, 以差分吸收光谱法(DOAS)为基础, 结合双光路设计技术, 开展实时、 在线、 获取近地面大气气溶胶颗粒物的粒谱分布的光谱方法研究。 首先构建低噪声性能稳定的宽带氙弧灯为光源的双光路差分吸收光谱系统, 基于干净天气条件下大气的能见度数据对系统进行校准, 通过两个不同光路获得的光谱信号强度之比获取近地面紫外-近红外波段的大气总宽波段消光系数。 基于宽波段消光系数, 在去除瑞利散射以及气体吸收对消光系数的影响后, 解析出气溶胶颗粒物的消光系数。 基于核函数准则, 利用均匀球型粒子的电磁场Mie理论来反演气溶胶物理特性, 获得气溶胶粒子在该测量谱段的体积谱分布, 利用体积谱与数密度谱的关系, 反演出气溶胶粒子的数密度谱分布。 开展利用直方图方法来表现颗粒物的粒谱分布方法研究, 首先将DOAS测量波段近似等分为若干谱段, 利用谱段处平均值, 获取气溶胶粒谱直方分布图。 最后把该系统和方法应用于外场实验, 获得了气溶胶颗粒物在300～650 nm范围内的消光系数, 将测量波段等分为11个谱段, 反演了颗粒物的在0.1～1.25 μm粒径范围的数密度谱分布。 该研究为整治我国灰霾天气, 研究大气气相/粒子非均相化学反应提供科学依据。 同时将推动DOAS技术的进一步发展和应用。
双光路DOAS 大气颗粒物 粒谱 反演 直方图 Double optical-path DOAS Atmospheric particles Number size distribution Retrieval Histogram 光谱学与光谱分析
2019, 39(11): 3403
1 成都信息工程大学电子工程学院, 四川 成都 610225
2 中国气象局大气探测重点开放实验室, 四川 成都 610225
同源双光路能见度仪是一种基于数字摄像法的能见度仪,其光源和光路系统会直接影响能见度的反演结果。针对系统中因光源和分光系统不稳定造成的反演误差,以积分球光源作为同源双光路能见度仪的改进光源,采用远近反射端对积分球光源进行分光,提取相机拍摄到的远近光斑并代入Koschmieder公式求解。试验结果表明:积分球光源与LED光源相比,减小了5%的均匀性误差。在不同能见度条件下,将基于积分球光源的能见度测量系统与LT-31透射式能见度仪、VPF-730散射式能见度仪进行场外比对试验,结果表明,基于积分球光源的能见度测量系统的均方根相对偏差和相对平均偏差都远小于20%,符合世界气象组织对能见度仪测量准确度的误差要求。
大气光学 能见度 同源双光路 积分球 反射端 均匀性 激光与光电子学进展
2019, 56(24): 240104
