1 中国科学院 国家天文台 南京天文光学技术研究所, 南京210042
2 中国科学院 天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所）, 南京210042
3 中国科学院大学, 北京100049
限制自适应光学（Adaptive Optics, AO）系统表现的一个关键因素是由波前传感器所在路径和科学成像路径之间差异引起的非共光路像差（Non-Common Path Aberration,NCPA），同时AO系统共光路部分也会不可避免地引入静态像差。为此，本文提出了一种基于焦面点扩散函数（Point Spread Function,PSF）复制的技术，用于校正AO系统中的静态像差。此技术利用点光源产生的PSF图像作为参考图像，通过迭代优化算法控制可变形镜改变其面型，将参考PSF图像复制到AO系统科学成像路径。实验结果表明，校正后的斯特列尔比（Strehl Ratio，SR）从初始的0.312提高到0.995。此技术可以稳定、快速地获得全局校正结果，特别是在系统具有较大的初始静态像差时。
自适应光学 像差校正 高对比度成像 adaptive optics aberration correction high-contrast imaging
众多广视角技术中，高级超维场转换技术(Advanced Super Dimension Switch,ADS)具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹(Push Mura)等优点。与垂直取向(Vertical Aligned, VA)模式相比，ADS模式存在对比度(Contrast Ratio,CR)偏低的问题。本文主要从设计及材料两个方面对ADS显示模式超高清(Ultra High Definition,UHD)产品对比度提升进行研究。与传统的产品相比较，在设计方面采用了高透像素设计，在提升L255亮度的同时，保证L0亮度不变; 同时开发了一种低散射液晶，降低L0亮度，明显改善对比度。将高透像素设计搭载55UHD 和49UHD ADS产品进行了实验验证，将低散射液晶搭载49UHD ADS产品进行了实验验证。结果表明，采用高透像素设计的面板与传统设计面板相比，对比度提升约8.3%; 采用高对比度液晶的面板的与传统设计面板相比，对比度约提升22%。二者共同作用，UHD产品对比度提升约30%。
高透过率像素设计 低散射液晶 高对比度 high transmittance pixel design low scattering LC high contrast ratio
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209；中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209；中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209；中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
系外行星的直接成像是当今国际天文学研究的热点，而对潜在的系外行星候选体进行大面积普查将是未来十年天文学的迫切需要。国际上中小型2 m级望远镜上部署的ROBO-AO瑞利激光信标自适应光学系统（AO），可以灵敏而快速地删察系外行星候选体。但瑞利信标高度引起的聚焦非等晕效应是限制其行星探测能力的重要因素。基于1.8 m望远镜61单元钠信标自适应光学系统优化构建系外行星高对比度成像系统，它将在近红外波长范围内提供系外行星的高对比度成像。通过对钠信标AO高对比度成像过程的仿真，发现在理论上，钠信标AO系统的系外行星高对比度成像性能优于ROBO-AO，即在2 h曝光时间内，可以实现与母恒星光通量比为4×10?7的行星的直接成像，而相同环境下，ROBO-AO系外行星直接成像能力为1×10?6，其中行星与恒星的角间距为1''''。
钠信标 高对比度成像 星冕仪 自适应光学系统 sodium laser guide star high-contrast imaging coronagraph adaptive optics system 红外与激光工程
2020, 49(8): 20200058
1 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室, 上海 200072
2 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200072
3 上海银玛标识股份有限公司, 上海 201601
为了解决铝材表面激光处理无法形成高色差、高对比度的黑色图形问题,以阳极氧化5052铝合金为研究对象,选用脉冲宽度为4 ns的光纤激光器,设定扫描速度为130 mm/s,频率为300 kHz,扫描间距为0.005 mm,设定功率为27%P0~33%P0(P0为激光器的额定功率),以得到高色差、高对比度的黑色图形,研究激光功率对图形对比度及微观形貌的影响,分析阳极氧化铝表面激光处理形成图形的机理。结果表明:当激光功率超过1.64 W时,激光能量达到铝材熔化阈值,材料表面开始形成图形,随着功率的增大,对比度逐渐上升;当激光功率增大到2.13~2.76 W时,铝材表面熔化与蒸发形成细裂纹的微观形貌,宏观显示为黑色,对比度达到最大;激光功率增大至3.32 W后,铝材表面完全熔化,细裂纹形貌消失,宏观显示为灰白色,对比度下降。该技术有助于激光与铝材作用机理的进一步研究,对推动物联网技术的发展具有重要意义。
激光技术 激光表面处理 加工参数 形貌变化 高对比度 高色差 激光与光电子学进展
2019, 56(18): 181402
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 科技部国家纳米操纵与制造国际联合研究中心, 吉林 长春 130022
针对当前2.0 μm GaSb基垂直腔面发射激光器发展中由于传统的P面分布布拉格反射镜(P-DBRs)带来的高电阻和严重光吸收这一瓶颈问题, 采用严格耦合波方法仿真设计了含高对比度亚波长光栅(HCG)的P面反射镜.实验结果表明, 这种制备工艺简单的反射镜在2.0 μm 中心波长附近, TM波入射时反射率超过99.5%的高反射带宽为278 nm, 反射率99.9%以上的高反射带宽达到148 nm, 完全能够满足VCSEL对谐振腔镜的要求, 且能有效避免因异质外延等造成反射镜衍射特性劣化等问题.
垂直腔面发射激光器 锑化镓 分布布拉格反射镜 高对比度亚波长光栅 vertical cavity surface emitting laser(VCSEL) gallium antimonide (GaSb) distributed Bragg reflectors (DBRs) high contrast subwavelength grating (HCG) 红外与毫米波学报
2019, 38(2): 02228
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
设计了特定周期和占空比的非周期性高对比度光栅来实现光束的波前相位控制，进而实现对光束的多角度控制.在研究中，采用有限时域差分法模拟了特殊排列的非周期高对比度光栅，并获得了-10.644°,-21.176°,-28.307°,10.644°,21.447°和28.418°的光束控制角度.基于这种多角度控制的高对比度光栅阵列，提出了一种具有多角度光束控制的VCSEL光源，这种尺寸极小的宽角发射VCSEL光源系统能使激光雷达系统的结构紧凑化和微型化.
垂直腔面发射激光器 非周期性高对比度光栅 多偏转角度 光束控制 激光雷达 VCSEL non-periodic HCGs multi-deflection angles optical beam manipulation LIDAR
南京中电熊猫平板显示科技有限公司研发中心, 南京 210033
通过一系列实验研究了高分辨率TFT液晶显示器的对比度和透过率特性。改善了UV2A光配向技术在提高分辨率的同时像素透过率和对比度下降的情况。提高了面板光学性能的同时也降低了生产成本。
光配向 多畴 超高透过率 超高对比度 UV2A multi-domain ultra-high transmittance ultra-high contrast ratio
1 赣南师范大学 物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
2 北京工业大学 电子科学与技术学院 光子器件研究实验室, 北京 100124
基于严格耦合波分析法分析了亚波长光栅波前调控的方法, 设计了具有凸透镜、锥透镜和闪耀光栅功能的三种亚波长光栅结构, 以平面方式制备了具有聚焦和闪耀效果的三种微纳结构波前调控器. 计算了不同光栅厚度、光栅齿和光栅槽宽度下的光栅透射率, 通过选择合适光栅参数组合, 得到三种波前调控器透射率均在97%以上.硅基平面结构与常规结构器件性能相比, 平面和常规透镜、锥透镜在聚焦效果上, 焦斑的半高全宽近似相等, 峰值强度提高了1.64和2.35倍; 平面相对常规闪耀光栅的峰值强度提高了3.77倍.
亚波长高对比度光栅 波前调控器 透镜 微光学 严格耦合波分析 Subwavelength high-contrast grating Wavefront manipulation Lens Micro-optics Rigorous coupled wave analysis 光子学报
2017, 46(10): 1023005
在垂面排列液晶显示模式中, 液晶分子垂直取向, 具有暗态良好、高对比度的特点, 但是其视角特性不佳。采用MVA和PVA技术等多畴结构可以使VA模式的视角情况得到改善, 但MVA模式中凸起结构引起的液晶分子初始预倾状态会导致暗态漏光, 从而降低显示的对比度。而PVA模式中的狭缝结构虽然不会影响对比度, 但其响应速度比较慢。文中提出一种新型垂面排列液晶显示器结构, 其像素电极四周刻蚀有弧形狭缝, 公共电极中心刻蚀有孔洞。施加电压时液晶分子向中心倾倒, 形成中心对称的多畴结构, 实现了对比度均匀的宽视角, 且这一结构在保证高透过率的同时还可以实现快速响应。另外, 通过在公共电极上施加偏置电压, 该结构还可实现视角的连续可控。
液晶显示器 高对比度 多畴 视角可控 liquid crystal display high contrast ratio multi-domain viewing angle controllable
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 100039
3 中国科学院时间频率基准重点实验室， 陕西 西安 710600
研究了基于相干布居囚禁(CPT)现象的平行线偏振相干激光所激发的87Rb原子，并获得了对比度较高的CPT共振信号。实验结果表明，平行线偏光激发方案是一种很有前途的能替代传统双色圆偏振光激发原子的实施方案。该方案结构简单，功耗小，有较好的用于高稳定度小型化CPT原子钟的前景。
物理光学 高对比度原子钟 相干布居囚禁 线偏振光 圆偏振光 光学学报
2015, 35(s1): s102002
