水下邻域声场的高精度重建对研究分析邻域声场结构特点和提升水声传感性能有重要意义。在激光束宽度远小于声波波长的条件下，激光束穿过声场的偏转效应既携带了声场声压信息，也携带了梯度信息，这为直接引入Kirchhoff积分定理进行声场重建计算提供了数据传感基础。在此基础上，利用激光传感声场的稠密性，引入虚拟扩展声场孔径的计算方法，进一步接近了Kirchhoff积分定理对无穷大积分区间的理论要求。在水下邻域空间，对提出的声场重建思路和方法进行了验证。实验结果表明，与直接进行声全息的方法相比，所提声场重建方法的峰值信噪比提高了约5.5 dB，为高精度邻域声场传感器的开发提供了可行新思路。
激光偏转 光学声场重建 声全息 边界延拓 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0501003
红外与激光工程
2022, 51(9): 20220602
西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
针对离子束抛光光学元件过程中产生的边界效应问题，提出了基于多项式拟合延拓的抑制方法。利用多项式延拓方法对初始面形进行边界延拓，并对得到的延拓面形进行仿真，仿真后面形均方根值为5.20 nm。采用离子束抛光技术对100 mm口径的K9光学元件进行加工，加工后的面形均方根值由19.26 nm降至12.23 nm。选取加工后的面形8%作为边界面形，边界面形均方根值由137.23 nm降至56.72 nm，通过仿真和实验，验证了该方法的可行性。该研究可以为光学加工提供一种新的方法。
光学设计 离子束抛光 边界效应 边界延拓 多项式拟合 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1322004
陆军工程大学石家庄校区 车辆与电气工程系, 河北 石家庄 050003
为了解决延拓法对不同深度磁源的磁测数据进行分离时, 向上延拓高度确定困难以及延拓导致深源信号损失的缺点, 提出了在延拓法的基础上利用二维变分模态分解对磁性目标进行分离。首先, 利用最佳延拓高度估计法对磁测数据进行第一次分离, 得到分离后的局部异常与区域异常数据; 然后, 利用二维变分模态分解对分离后的浅源局部异常进行第二次分离, 该过程无需计算延拓高度, 能够自动对不同频率的磁测数据进行分离; 最后, 利用该方法对不同深度磁源进行识别, 通过将分离得到的磁异常Bz分量数据转化为磁梯度张量数据, 实现了对不同深度磁源的磁梯度张量数据进行分离, 获得对不同深度磁源的识别结果。实验结果表明: 实测中对小尺度磁性体组合磁源(高度差为26 cm)的分离数据与单目标观测数据的互相关系数在0.966 4以上。相比传统的延拓分离方法, 提出的方法的分离精度更高, 抗干扰能力更强。
延拓法 分离 二维变分模态分解 局部异常 区域异常 continuation method separation two-dimensional variational mode decomposition local anomaly regional anomaly
中国北方车辆研究所 信息与控制技术部, 北京 100072
变焦光学系统在连续变焦过程中, 由于变焦曲线的计算和加工精度, 导致实际像面离焦, 成像质量下降。变焦系统的特点是长焦距对应窄视场, 短焦距对应宽视场。将波前编码技术应用于变焦系统, 在系统的光瞳面设置相位掩模,则扩展了原系统的焦深和景深, 使调制传递函数对离焦不敏感, 同时提高短焦距宽视场的边缘成像质量。文章对原系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了分析和对比,随后讨论了掩模板的相位因子对系统的景深、焦深延拓以及对像质的稳定作用。仿真显示: 变焦波前编码光学系统对离焦不敏感, 可以很好地扩大系统的焦深和景深、稳定边缘视场的像质, 具有很高的实用价值。
景深延拓 变焦光学系统 焦深 调制传递函数 点扩散函数 extension of depth of field zoom optical system depth of focus modulation transfer function point spread function
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了提高磁流变加工连续位相板边缘加工质量, 实现元件全口径抛光, 必须对元件原始误差面形进行边缘延拓, 针对现有边缘延拓算法的不足, 提出了采用改进的二维Gerchberg带宽受限延拓算法实现连续位相板元件面形频域匹配的边缘延拓。该方法首先采用复调制频谱放大技术Zoom FFT对元件原始误差面形进行频谱分析, 计算其高低截止频率; 然后采用改进后的二维Gerchberg带宽受限延拓算法进行迭代计算, 在原始面形外围延拓出与原始面形同频的高精度延拓结构面形。采用尺寸为100 mm×100 mm具有复杂频谱结构的连续位相板元件进行边缘延拓和磁流变加工实验, 实验结果表明: 采用改进的Gerchberg边缘延拓技术延拓的面形边缘更加规整, 边缘效应影响半径由5 mm减小到2 mm, 面形残余误差 RMS从19.3 nm减小到了9.7 nm。这说明该边缘延拓技术可以明显提高连续位相板面形的边缘加工质量和整体收敛精度。
磁流变加工 边缘延拓 Gerchberg延拓算法 ZoomFFT算法 连续位相板 magnetorheological finishing edge extrapolation Gerchberg extrapolation algorithm ZoomFFT algorithm CPP 红外与激光工程
2019, 48(4): 0442001
1 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室, 重庆 400065
2 重庆邮电大学光纤通信技术信产部重点实验室, 重庆 400065
为了解决周界入侵行为识别正确率低的问题,对经验模态分解算法进行改进,并将其用于光纤布拉格光栅周界入侵行为分类。该方法利用短时平均过零率从整体信号中提取入侵信号,采用两次极值波延拓抑制经验模态分解算法的端点效应,对入侵信号进行分解并提取有效分量的特征,引用支持向量机对入侵行为进行识别;在室外环境下分别对无入侵和攀爬、剪切、碰撞、触摸4种入侵行为进行分类与识别。结果表明,所提方法能有效识别不同的入侵行为,识别正确率大于96%。
光栅 周界安防 经验模态分解 短时平均过零率 极值波延拓 光纤布拉格光栅
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
以三次相位板为例, 基于菲涅尔积分法建立了相位板横向偏移量与成像系统离焦量之间的函数关系.由于解码图像中伪影现象的产生是由编码点扩散函数和解码点扩散函数的不一致引起的, 可将伪影现象作为成像系统离焦量的评判标准.结合相位板横向偏移量与离焦量的关系和产生伪影现象的物理内涵, 提出了大景深成像系统中物体离焦量的测定方法.该方法可同时获取目标的离焦像差图和大景深、无伪影的解码图像, 并对所提出的方法进行了实验验证.此外, 本文所提出的方法同样适用于其他奇对称型相位板, 这进一步拓展了奇对称型相位板景深延拓成像系统在实际应用中的范围.
相位板 景深延拓 点扩散函数 伪影 离焦量 Phase mask Extended depth-of-field Point spread function Artifacts Defocus 光子学报
2018, 47(10): 1011003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所超精密光学工程研究中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所超精密光学工程研究中心, 吉林长春130033
为了对显微光学系统实现景深延拓和超分辨，设计了一种基于泽尼克多项式的位相型光瞳滤波器，并分析了其对光学系统在焦点附近光强分布的改善。结果表明，与传统显微光学系统相比，加入泽尼克位相型光瞳滤波器后，系统景深延拓了4.15倍，分辨率提升了1.3倍。同时，与其他两种形式的光瞳滤波器进行了比较，进一步说明了泽尼克位相型光瞳滤波器的优势。设计的泽尼克位相型光瞳滤波器在疵病的显微检测中具有一定的实际意义和应用价值。
成像系统 光瞳滤波器 景深延拓 超分辨 泽尼克多项式 光学学报
2015, 35(12): 1211002
