期刊基本信息
创刊:
1981年 • 半月刊
名称:
光学学报
英文:
Acta Optica Sinica
主管单位:
中国科协
主办单位:
中国科学院上海光机所
中国光学学会
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
龚旗煌
执行主编:
赵建林
副主编:
邵建达 刘文清 华灯鑫 张旭苹 刘辉
ISSN:
0253-2239
刊号:
CN 31-1252/O4
电话:
021-69916837
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
150元/期

本期栏目 2008, 28(3)

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光学学报 第28卷 第3期

作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 同济大学物理系, 上海 200092
针孔辅助点投影背光成像是近几年国外新兴的等离子体诊断技术,在惯性约束聚变相关物理实验诊断中具有重要的应用前景。为验证这一诊断方法的实用性,在神光Ⅱ第九路平台上开展了演示实验。利用激光驱动平面Ti靶获得约4.7 keV的Ti K壳层X射线,在十几微米的针孔约束下作为次级点源并对Au栅格样品投影成像,并用CCD记录。实验成功获得了清晰的样品二维空间分辨的时间积分图像,空间分辨力优于16.1 μm。实验结果表明针孔辅助点投影具有较高的空间分辨力、较大的视场、较高的图像对比度,将成为瑞利-泰勒不稳定性研究、激光状态方程研究等物理实验的重要诊断方法之一。
X射线光学 背光照相 针孔辅助点投影 激光等离子体 惯性约束聚变 
光学学报
2008, 28(3): 193
作者单位
摘要
1 湖南大学计算机与通信学院, 湖南 长沙 410082
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理国家实验室, 上海 201800
增益或损耗对光纤的传输特性影响很大。使用Davidenko方法对复折射率光纤的传输特性进行了分析。研究了复折射率纤芯或复折射率包层阶跃光纤,通过比较发现,使用Davidenko方法得到的解与精确解符合得很好。对于芯区为复折射介质的光纤,HE11模与LP01模增益值偏差约为0.6%;对于包层区为复折射率介质的光纤,HE11模与LP01模增益值偏差约为2%。实际研究工作中,为了得到更精确的结果,应该求解全矢量的复本征方程,尤其是包层具有增益或损耗的光纤。
光纤光学 传输特性 Davidenko方法 复折射率光纤 
光学学报
2008, 28(3): 409
李彬 1,2,*刘艳 1,2谭中伟 1,2许鸥 1,2[ ... ]简水生 1,2
作者单位
摘要
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
理论上分析并从实验上验证了一种利用均匀相位掩模板写入啁啾光纤光栅的方法:将光纤弯曲,由于光纤离掩模板的距离不同从而使光纤光栅的周期轴向渐变,由此产生啁啾。分析了这种啁啾光纤光栅的谱特性和时延特性,同时也分析了由于光纤离掩模板的距离不同而引起的折射率调制变化给光纤光栅特性带来的影响。设计了一种石英曲面,利用其使光纤按照弯曲函数进行弯曲,然后进行紫外曝光制成了线性的啁啾光纤光栅。实验中制作的啁啾光纤光栅色散值为-1102 ps/nm,纹波为17ps。通过改变弯曲函数就可以实现利用一块均匀相位掩模板制作不同啁啾量的啁啾光纤光栅的目的,降低了啁啾光纤光栅的制作成本。
光纤光学 啁啾光纤光栅 线性啁啾 色散 均匀相位掩模板 紫外曝光 
光学学报
2008, 28(3): 414
作者单位
摘要
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
构成光纤陀螺敏感器件的保偏光纤环在辐射环境中损耗会增加,陀螺的精度随之降低,从而限制了光纤陀螺在空间中的应用。采用60Co作为辐射源模拟空间辐射环境,对光纤陀螺及其光电器件进行了大量的试验,并对光纤陀螺及其光电器件受空间辐射影响的机理进行了研究,得出光纤陀螺光电器件中保偏光纤环受辐射影响最严重,从而重点分析了光纤陀螺敏感器件保偏光纤环的辐射影响机理,从原理上探讨了保偏光纤环在辐射条件下损耗的增加对光纤陀螺的影响,为光纤陀螺抗辐射加固技术提供了理论基础。
光纤传感 光纤陀螺 保偏光纤 辐射影响 
光学学报
2008, 28(3): 419
作者单位
摘要
天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
提出了一种新型的、低成本的多速率归零(RZ)码全光帧时钟提取方案。采用低精细度的法布里珀罗滤波器(F-P)直接提取不同速率的帧时钟,保证帧时钟的快速建立和快速消失。利用不同的偏振延时干涉仪(PDI)和低自由光谱区(FSR)的法布里珀罗滤波器构成组合滤波器以实现多速率帧时钟提取。利用半导体光放大器(SOA)的自增益调制效应(SGM)对组合滤波器提取的帧时钟进行整形,降低帧时钟的幅度噪声和时间抖动。实验中,利用光开关切换不同的偏振延时干涉仪构成不同自由光谱区的组合滤波器实现了10 GHz、20 GHz和40 GHz的帧时钟提取,得到了高质量、低时间抖动的多速率帧时钟信号。
光纤通信 全光帧时钟提取 多速率 法布里珀罗滤波器 偏振延时干涉仪 
光学学报
2008, 28(3): 423
位恒政 1,2,*彭翔 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 深圳大学光电子学研究所光电子器件与系统教育部重点实验室, 广东 深圳 518060
分析了约束集投影和4f相关器的光学加密系统的安全性,并提出一种基于双强度相位恢复的已知明文攻击方法。约束集投影和4f相关器的加密系统是典型的光学密码系统,由于其解密系统可以等价于一个标准的4f系统,并且加密密钥与解密密钥相同,因此本质上仍是一个线性系统,这就为系统的安全性留下了很大隐患。该攻击方法仅利用一对输入的相位信息和相应输出的强度信息即可成功得到加密系统的密钥,提高了攻击实施的可行性。
信息光学 光学信息安全 已知明文攻击 相位恢复 
光学学报
2008, 28(3): 429
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室光偏振研究中心, 天津 300072
光纤陀螺基于萨尼亚克效应测量垂直于光纤环平面的敏感轴方向上的旋转分量。光纤环是光纤陀螺的核心部件,光纤环的缠绕质量直接影响着光纤陀螺的整体性能,对光纤环的缠绕质量全面检测十分必要。针对目前光纤环检测手段的局限性,提出了一种基于温度激励的光纤陀螺光纤环瞬态特性检测方法,全面表征了光纤环的缠绕质量。建立了光纤环柱面坐标三维计算模型,采用有限元方法定量分析光纤环不对称度和局部温度激励位置精度对光纤环瞬态响应的影响,同时开展了光纤环温度激励相应实验,实验结果与光纤环三维物理模型数值计算结果相一致,在理论和实验上验证了光纤环瞬态特性检测方法的可行性。
光纤陀螺 瞬态特性 Shupe效应 光纤环 有限元 
光学学报
2008, 28(3): 435
作者单位
摘要
山东师范大学物理系, 山东 济南 250014
基于标量衍射理论和快速傅里叶变换,分析了光衍射的数值模拟时可以采用的不同抽样方法及其适用性。理论分析表明,按照抽样对象的不同,存在三种适用范围不同的算法:传递函数抽样法、点扩展函数抽样法和加权函数抽样法。其适用范围分别为衍射距离小于、大于和等于特征距离的情况。在Matlab软件环境下给出了三种算法的模拟计算实例,并与相应的实验结果进行了比较,证明了理论分析的正确性。最后还给出了一种无需改变抽样点数和抽样间隔就可计算任意距离衍射过程的自适应抽样算法及其在数字全息再现中的应用实例。
傅里叶光学 衍射 抽样 传递函数 点扩展函数 加权函数 
光学学报
2008, 28(3): 442
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学计算机学院, 陕西 西安 710071
2 河南科技大学电子信息工程学院, 河南 洛阳 471003
提出了一种基于区域分割和Contourlet变换的图像融合算法。首先,对各源图像做区域分割,并利用区域能量比和区域清晰比的概念来度量和提取区域信息;然后,对各源图像进行多尺度非子采样Contourlet分解,分解后的高频部分采用绝对值取大算子进行融合,低频部分则采用基于区域的融合规则和算子进行融合;最后进行重构得到融合图像。对红外与可见光图像进行了融合实验,并与基于像素的à trous小波变换和Contourlet变换的融合效果进行了比较。结果表明,采用本文算法的融合图像既保留了可见光图像的光谱信息,又继承了红外图像的目标信息,其熵值高于基于像素的融合方法约10%,交叉熵仅为基于像素的融合方法的1%左右。
图像处理 图像融合 区域分割 Contourlet变换 多分辨分析 
光学学报
2008, 28(3): 447
作者单位
摘要
西安电子科技大学自动控制系, 陕西 西安 710071
为了能准确快速提取特征和可靠匹配特征点对,提出一种稳健的基于特征点的配准算法。首先改进了Plessey角点检测算法,有效提高所提取特征点的速度和精度。然后利用相似测度归一化互相关(Normalized cross correlation, NCC),通过双向最大相关系数匹配的方法提取出初始特征点对,用随机采样符合法(Random sample consensus, RANSAC)来剔除伪特征点对,实现特征点对的精确匹配。最后用正确匹配特征点对实现图像的配准。实验表明,该方法能够快速准确地提取两幅图像间的对应特征点,大大降低了误匹配的概率,两幅图像光照不一致、重复性纹理、旋转角度比较大等较难自动匹配情形下,仍能有效地实现图像的配准。
图像处理 图像配准 特征点匹配 角点检测 双向最大相关系数法 随机采样符合法 
光学学报
2008, 28(3): 454
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所遥感研究室, 安徽 合肥 230031
2 安徽大学 电子工程与技术学院,安徽 合肥 230039
提出了一个新的有效的基于Contourlet变换的遥感图像去噪方法。对有噪图像进行Contourlet分解;对Contourlet变换系数引入一个几何先验模型,结合噪声和有用信号的条件分布进行贝叶斯估计,得到每一系数作为有用信号的后验概率,以之作为修正因子修正小波萎缩因子;对重构图像进行递归循环运算处理。仿真实验结果表明, 去噪后图像去除了常见的伪吉布斯现象,峰值信噪比提高了1~2 dB。
图像处理 Contourlet变换 贝叶斯估计 递归循环运算 
光学学报
2008, 28(3): 462
作者单位
摘要
南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室, 江苏 南京 210097
在激光鼠标工作原理的基础上,利用数字散斑相关方法对激光鼠标的定位原理进行了研究。设计实验得到散斑场并用数码相机拍摄。用图像采集卡采集CCD扫描数散斑图像得到的图像,将图像数字化,分析数据得到了图像最优采样的像素单元和图像位移两个参量。基于两个参量,实验采集散斑图像在一定的轨迹运动下的散斑场,用Matlab软件模拟,并比较分析了实验和模拟结果。结果表明,用数字散斑相关方法可以实现激光鼠标的定位功能,并且分辨力可达到1 μm,远高于市场上激光鼠标30 μm的分辨力。
成像光学 数字散斑 自相关 激光鼠标 定位 
光学学报
2008, 28(3): 467
周远 1,2,*李艳秋 3
作者单位
摘要
1 中国科学院电工研究所, 北京 100080
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
3 北京理工大学, 北京 100081
在高数值孔径光学光刻中,成像光入射角分布在较大范围内,传统的单底层抗反膜不足以控制抗蚀剂衬底界面反射率(衬底反射率)。考虑照明光源形状以及掩模的影响,提出了一种新的双层底层抗反膜优化方法,依据各级衍射光光强求衬底反射率的最小权重平均值来配置膜层。针对传统掩模、衰减相移掩模以及交替相移掩模的情况,用该方法优化双层底层抗反膜。结果表明,如果成像时进入物镜光瞳的高阶光越多,高阶光光强越大,则掩模对底层抗反膜优化的影响越大。在某些成像条件下,如使用交替相移掩模实现成像,有必要在底层抗反膜优化中考虑掩模的影响。
光学光刻 衬底反射率 底层抗反膜(BARC) 高数值孔径 
光学学报
2008, 28(3): 472
作者单位
摘要
1 江西农业大学工学院, 江西 南昌 330045
2 江西蓝天学院汽车系, 江西 南昌 330098
应用可见/近红外光谱法对赣南脐橙可溶性固形物进行了无损检测研究。通过主成分分析,获取光谱的有效信息,将其作为人工神经网络的输入变量进行非线性建模。90个建模样品训练结果是,样品参考值与预测值之间的相关系数为0.9147,训练均方差为0.5203;38个未知样品预测结果是:样品参考值与预测值之间的相关系数为0.9033,预测均方差为0.6964,相对预测偏差4.5709%。实验结果表明基于人工神经网络的可见/近红外光谱法无损检测赣南脐橙可溶性固形物是可行的。
医用光学与生物技术 可见/近红外光谱 无损检测 人工神经网络 主成分分析 可溶性固形物 赣南脐橙 
光学学报
2008, 28(3): 478
作者单位
摘要
1 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
2 北京信息科技大学光电信息与通信工程学院, 北京 100085
针对传统结构光系统进行三维测量时,要求满足双瞳平行于参考平面和摄像机光轴垂直于参考平面这两个强约束条件,建立了新的系统结构,去除了平行和垂直的约束,摄像机和投影仪位置可自由摆放。基于该无约束系统结构,提出了一种新的系统标定方法,通过重建“投影仪-摄像机-参考平面”三者的空间关系,可以简便而精确地获取传统“高度-相位”公式中参量:双瞳的距离和摄像机到参考平面距离;同时,推导了无约束系统结构下新的物相关系方程和高度计算公式。实物测量结果证明,基于无约束系统的结构光三维测量方法可操作性强,测量精度可达0.1 mm。
光学测量 结构光 物相关系 系统标定 无约束系统 
光学学报
2008, 28(3): 482
作者单位
摘要
曲阜师范大学激光研究所, 山东 曲阜 273165
为了准确安装四分之一波片,介绍了一种精确确定光路中四分之一波片光轴方位的新方法,并利用米勒矩阵理论分析了影响测量结果的误差因素。测试方法所用的主要理论有米勒矩阵理论、傅里叶分析方法和最小二乘法。该方法利用最小二乘法得到了最优傅里叶系数,利用消光比测试原理实现了检偏棱镜的精确安装,利用反馈环控制系统对步进电机的步进角进行了控制。误差分析表明该方法的测量误差与四分之一波片光轴方位角本身的大小有关。实验结果表明该方法的标准不确定度为0.03。
光学测量 光轴方位角 傅里叶分析法 消光比 最小二乘法 
光学学报
2008, 28(3): 487
作者单位
摘要
1 泰山学院 物理与电子科学系, 山东 泰安271021
2 曲阜师范大学激光研究所, 山东 曲阜 273165
菱体型相位延迟器是高度消色差的λ/4相位延迟器。由于材料折射率色散的影响,在可见光范围内,仍存在2°的延迟偏差。为满足精确应用和测量的需求,从相位延迟的全反射相变理论出发,阐述了斜入射相位延迟原理,以菲涅耳菱体为例,分析了菱体型相位延迟器相位延迟随其入射角变化的规律性,结果表明:当光线非严格准直时,光的入射角对相位延迟量有明显的影响,延迟量不但对入射角变化敏感,而且还与入射光线的入射方位密切相关,呈不对称形式。当入射光的波长改变时,只需改变菱体延迟器的方位,让光线在菱体的前端面上斜入射,适当选取入射角,就可以补偿相位延迟的色散偏差,使同一菱体达到对不同波长都满足λ/4相位延迟。当角度调整精度Δi=±0.01°时,引入的延迟偏差不超过±0.009°,这一精度是其它石英波片或云母波片所不能比的。
激光技术 延迟与色散 λ/4延迟器 斜入射 高精度 
光学学报
2008, 28(3): 492
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
激光器中激光介质采用板条状几何结构可以极大地降低它的热效应,但仍然需要进一步分析其影响,进而优化激光器效率。利用有限元分析方法分析了部分端面抽运的混合腔板条激光器中激光介质的热效应,计算的热透镜焦距与实测结果基本相符。分析了热效应对模式匹配的影响,分析结果对于优化激光器效率、改进谐振腔设计具有一定的参考价值。并在分析的基础上进行了混合腔实验,抽运功率为110 W时,获得连续输出激光功率41.5 W,光-光转换效率约38%,斜效率达58.8%,M2因子为非稳腔方向M2x=1.59,稳定腔方向M2y=1.55。
激光器 Nd:YVO4板条激光器 热效应 光束质量 
光学学报
2008, 28(3): 497
作者单位
摘要
清华大学精密仪器与机械学系, 北京 100084
报道了采用光纤耦合激光二极管(LD)模块端面抽运Nd:YVO4晶体实现高功率、高重复频率声光调Q 1342 nm波长的激光输出,以及采用考虑增益频谱分布的调Q速率方程模型仿真研究该脉冲激光器的结果。在激光器注入总功率40 W的情况下,可得到最高工作重复频率100 kHz;在50 kHz重复频率工作条件下,可得到11.0 W的平均输出功率及稳定的脉冲输出。应用与介质增益频谱相关的调Q速率方程模型对该脉冲激光器进行了仿真研究,得到了脉冲宽度、脉冲峰值功率、脉冲建立时间等计算结果,还给出了输出在频谱上的分布以及谱宽,并与实验结果进行了比较。考虑增益频谱分布的调Q速率方程模型不仅可以应用于分析、设计脉冲激光器的频谱,而且由于考虑了增益在频谱上的实际分布,基于该模型的仿真计算可以获得比传统单频调Q速率方程更为接近实际的结果。
激光器 1342 nm激光器 声光调Q Nd:YVO4晶体 速率方程 
光学学报
2008, 28(3): 502
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
提出了一种多环形腔(MRC)结构的稳定可调的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器,多环形腔结构由双环形有源腔和两个次级无源腔组成。这种激光器是利用光纤法布里-珀罗可调滤波器(FFP-TF)以及光学光栅滤波器(OGF)两种滤波器和多环形腔结构相结合来共同选模。可实现波长调节范围为1528~1565 nm,在整个波长调节范围内边模抑制比大于44.53 dB,在1554 nm附近边模抑制比可以达到最大值51.18 dB, 输出功率为-8.84 dBm,通过应用多环型腔结构,激光器的输出很稳定,在18 min的观察时间内,中心波长的变化小于0.02 nm,输出功率的变化小于0.04 dBm,实现了稳定且可调谐的单纵模输出。
激光器 掺铒光纤激光器 单纵模 调谐 多环形腔 
光学学报
2008, 28(3): 507
作者单位
摘要
浙江大学物理系, 浙江 杭州 310027
对带轴向温控仪的金属蒸气激光放电管,建立了描述放电管径向温度场的简单数学模型。给出了由热辐射和热传导引起的径向温度变化的解析表达式,计算分析了轴向温控仪对激光管管壁温度和径向温度分布的作用机制。结果表明轴 向温控仪可在一定范围内独立调节放电管管壁温度和减小激光管的径向温度梯度,可有效提高激光器运转效率和稳定性。
激光技术 轴向温控仪 金属蒸气激光 径向温度分布 
光学学报
2008, 28(3): 512
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
谐振腔的自动准直技术是高功率激光器工程实践中的关键技术之一。针对这一问题,对非稳腔的计算机辅助装调方法进行了研究,并对该过程进行了数值模拟。在失调参量和像差系数小范围内线性近似的前提下,获取到一系列表征系统失调的像差值之后,通过求解线性方程组来计算系统的失调量。根据求解结果对失调系统进行修正。数值模拟结果表明单结构参量失调可以很快求出,多结构参量失调情况通过几次迭代求解后也能得到比较理想的结果。目前已经可以确定多个同时存在的失调量(包含倾斜和偏心)。倾斜量的求解范围约为10~104 μrad,偏心量的求解范围约为10-2~1 mm。这种辅助装调方法能够有效地指导谐振腔的精装调过程,为今后实际的激光器谐振腔系统的自动调节提供了一种方法。
激光器 非稳腔 计算机辅助装调 光学检测 数值计算 
光学学报
2008, 28(3): 516
作者单位
摘要
1 上海海事大学机械系, 上海 200135
2 湖南大学机械系, 湖南 长沙 410082
激光切割相对冲压及线切割工艺具有自由度大、加工效率高、不会影响铁心质量等优点,但由于残渣及切口粗糙问题一定程度上影响了激光切割硅钢片的质量和应用范围。通过采用在工件底部增设辅助侧吹喷嘴,控制熔渣流向,保证成品切割质量激光切割工艺,试验证明,合理控制工艺参量,可获得良好效果。利用有限元法进一步对工件底部气流状况进行了数值模拟,分析了流动过程中在不同的角度和流速下光斑移动和气流场变化的情况,初步确定工件底部侧吹气流以20°吹入的辅助侧吹工艺,为进一步合理控制熔渣流向获得光滑的精细切口提供了实践和理论依据。
激光技术 氧助激光切割 侧吹气流 硅钢片 熔渣 
光学学报
2008, 28(3): 522
申岩 1,2,*张国权 3许京军 3张宇 2[ ... ]周羚君 5
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学理学研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学物理系, 黑龙江 哈尔滨 150006
3 南开大学物理科学学院, 天津 300071
4 哈尔滨工业大学光电信息中心, 黑龙江 哈尔滨 150006
5 同济大学数学系, 上海 200092
从理论上研究了开路情况下一维光伏空间孤子的时间演化过程。采用数值方法,通过研究有无背景光辐照下光伏空间亮(暗)孤子的含时空间电荷场,分别得到了光伏空间亮(暗)孤子的孤子波形强度微分方程。在此基础上研究了开路情况下通过增加均匀背景光辐照强度对光伏空间孤子及其半峰全宽的影响。结果显示,通过增加均匀背景光辐照强度,光伏空间孤子随时间的演化过程比没有均匀背景光时加快的倍数为均匀背景光强与暗辐照光强之比。光伏空间孤子的半峰全宽达到稳态所需的时间随孤子峰值强度和暗辐照与均匀背景光强度之和的比值的增大而变短。
非线性光学 光伏孤子 空间电荷场 背景光 
光学学报
2008, 28(3): 528
作者单位
摘要
曲阜师范大学激光研究所, 山东 曲阜 273165
线偏振光正入射的情况下,格兰-汤普森棱镜的透射光强随入射光方位角的变化出现周期性增强的扰动,影响了透射偏振光的质量。为了尽可能的减小扰动带来的不利影响,以保证棱镜使用过程中透射偏振光的质量,通过对不同温度下扰动因子的变化分析得到了:透射光强对入射角敏感的依赖关系。实验中,格兰-汤普森棱镜的振动引起入射角在棱镜的结构角大小附近作微小变化,从而导致了透射光强的扰动,选取合适的结构角可以减小扰动。对于特定波长的入射光而言,应在允许范围内尽量减小胶合层厚度;当温度在一定范围内变化时,选取结构角为平均值温度所对应的极大值点也可以减小扰动所造成的影响。
光学器件 偏光棱镜 热光效应 干涉 扰动 
光学学报
2008, 28(3): 534
作者单位
摘要
1 武汉国家光电实验室, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光电子科学与工程学院,湖北 武汉 430074
采用矢量光束传输法对不同结构参量的高非线性光子晶体光纤的非线性特性和色散特性进行了数值分析,计算得出高非线性光子晶体光纤的物理参量基模有效面积Aeff 、非线性系数γ和色散系数D。分析了Aeff 、γ和D与高非线性光子晶体光纤结构参量空气孔间距Λ、空气孔直径d之间的关系。分析结果表明,通过调节光子晶体光纤的结构参量可以灵活地调整高非线性光子晶体光纤的非线性特性和色散特性。
光电子学 光子晶体光纤 矢量光束传输法 高非线性 色散 
光学学报
2008, 28(3): 539
作者单位
摘要
北京邮电大学理学院,光通信与光波技术教育部重点实验室, 北京 100876
利用平面波展开法计算了圆六边形空气孔按三角形排列的光子晶体带隙,基于带隙图设计了移去7根玻璃毛细管形成纤芯、传输波长λ=1.55 μm的空芯光子带隙光纤的结构参量。随后利用全矢量有限元法计算了所设计的在纤芯-包层交界面处引入石英环的光纤,给出了在不同半径情况下沿z轴方向的光强分布、光强等高线分布图和损耗随引入石英环相对厚度的变化曲线。得出了光纤消除表面模、减小损耗的纤芯外半径取值范围为1.55Λ~1.7Λ,石英环的相对厚度取值范围为1.3~1.5或3.4~3.8。通过分析发现石英环的引入既可以抑制表面模也可以激发表面模,抑制还是激发有赖于纤芯外半径和石英环厚度的选择。
光纤光学 空芯光子带隙光纤 全矢量有限元法 光子带隙 表面模 损耗 
光学学报
2008, 28(3): 543
作者单位
摘要
聊城大学物理系,山东 聊城 252059
利用纠缠态η〉表象下的维格纳算符,重构了奇偶对相干态的维格纳函数。根据维格纳函数在相空间中随变量ρ和γ的变化规律,讨论了奇偶对相干态的非经典性质和量子干涉效应。研究发现,奇偶对相干态总呈现非经典性质,并且当q取奇数时,奇偶对相干态更容易出现非经典性质。奇偶对相干态的量子干涉效应的显著程度与q取值有关,但对于q的同一取值,奇对相干态的量子干涉效应更为显著。利用纠缠态η〉表象下的维格纳算符Δ1,2(ρ,γ)和纠缠态η,τ1,τ2〉的投影算符之间满足的拉东变换,获得了奇偶对相干态的量子层析图函数。
量子光学 奇偶对相干态 纠缠态表象 维格纳函数 层析图函数 
光学学报
2008, 28(3): 549
作者单位
摘要
华南师范大学信息光电子科技学院 广东省光子信息技术重点实验室, 广东 广州 510006
分析了以Smolin束缚纠缠态作为通道量子态的量子秘密共享方案的安全性。给出了一个简单的来自通信方内部的截获重发攻击策略,这个攻击策略是依赖比对单量子比特测量结果的窃听检测程序所不能检测出来的。结果表明,仅以束缚纠缠Smolin态作为通道量子态的量子秘密共享方案对于来自内部的窃听攻击不是无条件的。
量子光学 量子信息 量子秘密共享 束缚纠缠Smolin态 独立相干攻击 
光学学报
2008, 28(3): 556
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
针对折叠结构萨尼亚克(Sagnac)光纤传感阵列存在噪声光与信号光混叠的问题,提出了一种主动相位偏置时分复用方案。在传统梯形结构传感阵列的基础上,通过调整总线光纤的长度关系和附加延迟光纤的方法,使噪声光和信号光依次交替返回而不会发生混叠。进一步分析表明,通过调整延迟光纤环的长度,可以使输入光脉冲的重复频率达到标准时分复用系统重复频率的二分之一。整个阵列的相位偏置由一个与输入光脉冲同步的相位调制信号驱动集成光学芯片实现。实验演示了一个两基元的传感阵列,最小时间间隔为331.25 ns,输入光脉冲重复频率可达754.727 kHz,在5 kHz处相位灵敏度为7.3μrad/Hz,探头间串扰约为-51.75 dB。
光纤光学 萨尼亚克干涉仪 传感阵列 时分复用 
光学学报
2008, 28(3): 560
作者单位
摘要
1 厦门大学信息科学与技术学院光波技术研究所, 福建 厦门 361005
2 上海大学上海市特种光纤重点实验室, 上海 201800
理论分析和模拟计算了少模光纤布拉格光栅基模及高阶模的耦合与传输特性,得到在相同外部折射率变化情况下,少模光纤基模与高阶模耦合对应的布拉格波长变化,比正、反向基模之间耦合对应的布拉格波长变化显著增大。实验上制作了少模光纤布拉格光栅,测量了基模之间以及基模与高阶模之间对应的布拉格波长随外部折射率、温度变化的情况,得到与理论分析相符的结果。而对于温度变化对折射率测量结果干扰的问题,提出了通过计算布拉格波长差来克服温度影响的方法。这些结果为采用布拉格光纤光栅测量外部折射率变化提供了一种新的途径。
光纤传感 少模光纤布拉格光栅 外部折射率测量 光纤光栅温度效应补偿 
光学学报
2008, 28(3): 565
作者单位
摘要
1 电子科技大学宽带光纤传输和通信网技术教育部重点实验室, 四川 成都 610054
2 重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室, 重庆 400044
提出了一种基于大功率超窄线宽单模光纤激光器的φ-光时域反射计光纤分布式传感系统。传感光缆采用普通单模光纤制成的直径3 mm的细光缆,并埋设于室外。入侵者走在光缆上面或附近产生的压力(振动)导致光纤中瑞利散射光相位发生变化,由于干涉作用,光相位变化将引起光强度的变化,通过实时将当前时刻的φ-光时域反射计后向瑞利散射信号与其前一时刻(时间间隔0.1 s)的后向瑞利散射信号连续相减检测这种干涉效应来定位入侵位置。经适当的数据处理后,该传感系统定位精度可达到50 m(为目前报道的φ-光时域反射计传感系统最高定位精度),定位范围可达到14 km,信噪比约为12 dB,且灵敏度较高。该系统可望能广泛用于**基地、国界、核设施及监狱等重要场所的安全防范。
光纤光学 光纤分布式传感 光时域反射计 相位敏感光时域反射计 入侵检测 
光学学报
2008, 28(3): 569
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光技术与应用系统实验室, 上海 201800
为使星载激光高度计实现高空间分辨力、高距离精度,提出了联合采用调频光纤激光器和相干测距的方法。详细讨论了这种方法的实现方案,并对方案中的激光发射功率、望远镜口径以及脉冲宽度对距离精度及信噪比的影响进行数值模拟。对系统参量进行分析,得到了相关参量的关系和优化的参量。结果表明,当望远镜口径为400 mm时,啁啾调频速率为1 MHz/μs,脉冲时间宽度150~350 μs, 发射功率10 W左右时,基于相干测距的星载激光高度计可以实现距离精度小于15 cm的技术指标。
激光遥感 星载激光高度计 外差探测 频率调制 光纤激光 人眼安全 
光学学报
2008, 28(3): 573
作者单位
摘要
清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家联合重点实验室, 北京 100084
传统表征有机物含量的水质参量如化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)等只能表示总量,无法展示有机物成分。荧光光谱可以作为一种新型的水质表示方法,它像指纹一样与水样一一对应,被称为水质荧光指纹。采用三维荧光光谱(EEM)技术研究了城市污水荧光指纹特征,结果表明城市污水具有4个典型荧光区,各区的荧光中心、强度以及1区荧光中心λex=280 nm,λem=340 nm与2区荧光中心λex=225 nm,λem=340 nm的荧光强度的比值可以作为城市污水的主要荧光指纹特征。荧光指纹包含了大量污染物信息,通过与城市污水中典型污染物质的荧光光谱的比对,初步确定了各荧光区可能的荧光信号来源。荧光指纹法可表示有机物类型和含量,可作为化学需氧量和生化需氧量等参量的有益补充。
光谱学 环境监测 荧光指纹 三维荧光光谱 城市污水 
光学学报
2008, 28(3): 578
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
时-空联合调制型干涉成像光谱仪获取的像面干涉图是带有干涉条纹的二维空间图像,具有对姿态变化敏感的特点。根据该类仪器的成像过程,在竖直摄影时,相邻两帧像面干涉图之间的像移量为一列像元;偏离竖直摄影时,由于像面干涉图的几何变形或旋转,会引入非正常像移。利用共线方程导出了这一非正常像移量的表达式。利用仿真计算说明:这一非正常像移会在像面干涉图序列中不断积累,导致提取出的物体干涉信息失真。在竖直摄影而平台指向精度较低、倾斜摄影、探测器阵列的安装方向精度较低或者航空成像且存在偏流角时,必须对像面干涉图进行有效校正,才能保证最终反演出的物体光谱的真实性。
光谱学 干涉成像光谱仪 姿态倾斜 共线方程 时-空联合调制型 像移 
光学学报
2008, 28(3): 583
明英 1,2,*蒋晶珏 3
作者单位
摘要
1 清华大学 电子工程系, 北京 100084
2 武警武汉指挥学院, 湖北 武汉 430064
3 武汉大学计算机学院, 湖北 武汉 430079
提出了一种用于视觉监视系统的基于柯西分布的发光模型的光照不变变化检测方法。假定视频图像序列中每个背景图像像素点灰度观测值的时序变化由白噪声引起,利用建立的初始化背景高斯统计模型对每帧图像进行归一化,得到了背景像灰度比值的分布符合标准柯西分布的结论,解决了柯西分布的模型参量估计问题。在变化检测的基础上,YCbCr颜色空间的亮度、色调和饱和度被用来识别和消除由阴影和反光等引起的变化区域。结果表明,提出的背景建模方法对场景中各种光线变化、小的背景扰动等噪声具有稳健性,可以较为可靠地检测前景目标,识别和去除阴影和反光。
图像处理 视频监视 运动目标检测 变化检测 背景建模 柯西分布 阴影 
光学学报
2008, 28(3): 587
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
基于几何光学和辐射理论,研究了空间卫星的可见光散射特性。空间卫星的背景辐射主要包括太阳的直接辐射和地球及大气的散射辐射,根据目标的结构特性与背景特性建立了空间卫星的几何模型和光照模型。分析目标表面状况,入射到目标表面的光线近似服从高次余弦散射分布,根据能量守恒定理及表面材料的高次余弦散射分布特性建立了目标散射特性的数学模型。通过矢量坐标变换确定太阳、地球、观测卫星在目标本体坐标系下的相对位置关系。根据给定的几何尺寸和表面物性参量仿真获得了目标在探测器入瞳处的能量分布及星等特征,目标本体与太阳帆板在探测器入瞳处的辐照度最大量级均为10-12 W/m2。仿真结果表明太阳帆板在目标特性分析时不可忽略,为空间目标的可见光探测提供参考数据。
空间光学 建模 高次余弦散射分布 可见光 空间目标 
光学学报
2008, 28(3): 593
作者单位
摘要
1 北京理工大学信息科学技术学院颜色科学与工程国家专业实验室, 北京 100081
2 北京印刷学院 印刷与包装工程学院, 北京 102600
为了对阴极射线管(Cathode ray tube,CRT)显示器颜色恰可辨别的小色差阈值进行评价,在中性灰背景下,用编制的颜色匹配程序,在CRT显示器上随机产生颜色,分别调节程序中R、G、B通道的值,使匹配色与随机色达到视觉上的一致,进行颜色视觉匹配实验,测量CRT显示器上随机色和匹配色的L*a*b*值。用不同的色差公式对实验数据分别从明度、色调、饱和度进行比较分析,色差公式评价小色差的性能是CIEDE2000优于CMC(2:1)和CIEL*a*b*。在a*b*图上绘制实验颜色恰可辨别图。不同色差公式计算的CRT显示器恰可辨别小色差阈值不同。
视觉与色彩 色差阈值 颜色视觉匹配 色差公式 
光学学报
2008, 28(3): 599
作者单位
摘要
中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
基于北京同步辐射装置(BSRF)开展了同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术(CT)研究。利用北京同步辐射的14 keV单色X射线作为光源,以高分辨能力的X射线胶片作为探测器,分别开展吸收衬度和同轴相位衬度成像的比较研究以及相位衬度计算机X射线断层摄影术研究。相位衬度计算机X射线断层摄影术重建采用Bronnikov提出的算法。结果显示,与传统的吸收衬度图像相比,相位衬度图像具有更好的衬度和更高的空间分辨力;实验获得人工样品和蝗虫的相位衬度计算机X射线断层摄影术重建图像。重建图像中可见样品的一些结构细节。实验结果表明,相位衬度X射线成像更适合于研究弱吸收或吸收差异很小的材料;利用北京同步辐射开展同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究是可行的。
X射线光学 X射线成像 计算机X射线断层摄影术 相位衬度 同步辐射 
光学学报
2008, 28(3): 609