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 2010, 30(4)

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光学学报 第30卷 第4期

作者单位
摘要
深圳大学 电子科学与技术学院,广东 深圳 518060
在基于4f 结构的平面集成光电混合相关器系统中,由于采用折叠光路结构,增大了像差,降低了系统的识别能力。通过对平面集成光学相关器的结构分析,利用斜入射坐标理论,确定系统中微光学透镜的相位调制函数。对微光学透镜元件的相位函数进行分析,用Zemax软件优化系统以降低系统的像差,从而提高识别能力。通过分析像质评价图,得到优化后的系统最大光程差小于λ/4,达到了衍射极限。用Matlab软件对优化前后的系统进行对比量化分析,优化后系统的识别能力提高了约0.8倍。表明优化后的像差得到了很好的改善,系统的识别能力有了明显的提高。
光学模式识别 结构优化 像质评价 像差分析 二元光学 
光学学报
2010, 30(4): 1002
作者单位
摘要
1 中国卫星海上测控部,江苏 江阴 214431
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130031
为了满足船载光学测量设备昼夜实际测星需要,解决电视系统白天测星数量偏少的问题,保证惯导系统全天时不间断航向误差校准,使远望号航天测量船实现昼夜精密测控,采用了“多级实时可变光谱滤光技术”,实现了暗小恒星目标与明亮天空背景的分离;并利用“暗小目标稳定识别跟踪算法”,完成了快速稳定的目标识别跟踪;还引入“软件无线电技术的设计思想”,实现了处理系统的构成和算法的应用。在光学设备系统口径180 mm,焦距3000 mm的情况下,白天可以探测的恒星星等高于4.5等,白天可以探测的恒星数量高于250颗。白天可以探测的最高星等达到了和晚上测星相同的能力,使原有光学设备光学系统的实际使用效能发挥到了极限,方法可以推广应用在电视弱小目标探测的各个方面。
光学设计 空间观测 电视系统 白天测星 光谱滤波 暗小目标 实时探测 
光学学报
2010, 30(4): 1009
作者单位
摘要
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
阐述了基于相位差法(PD)的波前误差传感技术的基本原理,针对该方法的优化目标函数非线性度较高等特点,提出了基于遗传算法(GA)的改进相位差法。对遗传算法的基本特点进行了分析,遗传算法因其高效、并行和全局搜索等特性,非常适合对相位差法的全局寻优。建立了由三个子镜组成的稀疏孔径系统,给各子镜加入不同的活塞光程差,分析了其优化目标函数的变化情况,并采用遗传算法对该函数进行了全局寻优。通过实验模拟结果表明,遗传算法可寻得系统的全局最优值,其所寻得的活塞误差估计值与真实活塞光程差的均方根(RMS)可以达到0.04λ,具有较高的传感精度。
成像系统 遗传算法 相位差法 稀疏孔径 波前传感 
光学学报
2010, 30(4): 1015
作者单位
摘要
解放军理工大学 通信工程学院,江苏 南京 210007
通过相移光栅的偏振相关损耗(PDL)进行磁场测量是一种较为新颖的磁场测量方法,可用于对脉冲交变强磁场的测量。交叉敏感问题是光纤光栅传感中的关键问题。忽略光栅固有双折射,利用传输矩阵法对磁场传感原理进行了推导与仿真,理论分析了温度、轴向应力和压力等对相移光栅透射窗口的影响,并对相应的PDL峰值变化进行了数值仿真。理论和实验表明,透射窗口峰值的波长随温度和轴向应力呈线性变化,PDL谱线发生横向平移,磁场传感系统不受影响。压力的变化改变了光栅的折射率分布,产生应力双折射,PDL谱线发生不规则变化,对磁场测量结果产生严重影响。
磁场测量 相移光栅 偏振相关损耗 交叉敏感 
光学学报
2010, 30(4): 1020
王锐 1,2,*王淑荣 1李福田 1刘海波 1[ ... ]黄煜 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院,北京 100049
为了满足紫外光学遥感信息定量化发展的要求,构建了一套高精度真空紫外探测器辐射定标系统,以美国国家标准技术研究院(NIST)真空紫外标准探测器为标准,在120-220 nm波段上,对量子效率未知的EMR541-09-17紫外光电管进行了定标。按照国际通用不确定度评估规范,对测量结果进行不确定度分析和评估,总的传递不确定度小于2.4%。达到了在真空紫外波段对紫外探测器进行高精度定标的要求。
辐射定标 真空紫外 标准探测器 不确定度 
光学学报
2010, 30(4): 1026
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院,北京 100081
提出了一种利用线性载波对不连续相位图进行延拓后相位展开的方法。首先,通过傅里叶变换法确定载波频率;然后,用最小二乘法确定与相位图相匹配的线性载波对背景、遮拦区域进行延拓;最后,采用经典的相位展开算法对延拓后的相位图进行展开。实验结果表明,对于包含较大线性载波的不连续干涉图,延拓后相位展开结果避免了各区域间的全局误差;计算机模拟结果表明,对于包含较小线性载波或不含载波的不连续干涉图,经过线性载波调制后,使用该方法得到相位展开结果与真实波面均方根差仅为0.0021 rad,不存在全局误差。
光学测量 相位展开 线性载波 延拓 
光学学报
2010, 30(4): 1031
作者单位
摘要
1 中国科学院 空间科学与应用研究中心,北京 100190
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
建立了用于测量钠原子光谱的无多普勒饱和荧光光谱测量系统。在该系统中使用了线宽约100 kHz的窄线宽染料激光器和光电二极管探测器。钠泡温度控制在65 ℃。两束相向传播的激光束在钠泡中重叠共同激发荧光。光电二极管被放置在钠泡的侧面接收、探测激发的荧光。LabVIEW软件控制的数据采集卡采集光电二极管的信号。通过扫描染料激光器的激光频率,可以观测到钠原子的无多普勒特征D2a,交叉共振以及D2b。当激光频率扫描的步长约为2 MHz时,在实验中观测到了D2a中的三条谱线。
光谱学 超精细光谱 饱和荧光 钠原子 
光学学报
2010, 30(4): 1036
作者单位
摘要
1 华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北 武汉 430074
2 上海微电子装备有限公司,上海 201203
调焦调平测量系统(FLMS),实时测量硅片曝光视场区域与投影物镜焦面的相对位姿,其测量准确度影响光刻机曝光成像质量。调焦调平测量采用大入射角将3个以上的探测光斑投影到硅片曝光视场区域实现对硅片高度和倾斜的测量。如果光斑位置存在误差,就会引起硅片测量准确度误差,进而造成硅片曝光视场区域离焦,影响曝光成像质量。根据调焦调平单点几何测量模型,建立了光斑位置误差模型。研究结果表明,调焦调平单光斑的测量高度误差与光斑水平位置误差成正比,经调整调焦调平的零平面与焦面近似平行,并精确校准光斑水平位置误差到0.05 mm,其造成的测量误差最大为10 nm。
测量 光斑位置误差 调焦调平测量系统 光刻机 
光学学报
2010, 30(4): 1041
班文政 1,*王丽 1范锋 1,2李光 1[ ... ]张新平 1
作者单位
摘要
1 北京工业大学 应用数理学院,北京 100124
2 河北工程大学 理学院,河北 邯郸 056038
对全固态SESAM锁模激光器的锁模特性进行了理论研究。基于抑制调Q锁模理论模型和结合全固态LD抽运的Yb:YAG激光器等,数值模拟分析了在不同调制深度、非饱和损耗、饱和通量和输出镜透射比等参数下的SESAM的反射率,以及抑制调Q锁模所需要的临界抽运功率。以同样的脉冲通量入射到SESAM上,SESAM的调制深度、非饱和损耗和饱和通量与它的反射率都呈一个反比关系。调制深度、饱和通量、输出镜透射比、激光光腰和腔长的减小都会降低临界抽运功率,使其更容易抑制调Q锁模。在晶体长度为1.9 mm时,可获得最小临界抽运功率。
激光器 抑制调Q锁模 SESAM的反射率 临界抽运功率 调制深度 
光学学报
2010, 30(4): 1046
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
针对物理实验要求的三台阶整形脉冲(脉冲宽度比为1.5 ns:1 ns:0.5 ns,幅度比为1:4:16),在神光Ⅲ原型(TIL)装置上开展了脉冲时间波形整形实验研究。首先,针对发射目标利用激光性能仿真模型预测注入激光系统的激光能量和脉冲波形。然后,在脉冲整形后进行不同功率的激光发射对脉冲波形进一步修正:利用实验测量的频率转换效率修正各光束1ω能量和1ω脉冲波形;通过拟合实验测量的能量数据修正注入激光能量;通过增益-通量曲线修正注入激光脉冲波形。最后,将各束注入脉冲波形再次折中作为脉冲波形调整的最终依据。实验结果表明,对靶面要求的3ω-3 ns-0.5 kJ(单束)的三台阶整形脉冲,8束脉冲波形与要求比较一致;三个台阶的束间瞬时均方根功率不平衡分别约为30%,10%和5%。
高功率激光 脉冲整形 功率平衡 神光-Ⅲ原型装置 
光学学报
2010, 30(4): 1051
胡黎明 1,2,*李再金 1,2秦莉 1杨晔 1,2[ ... ]王立军 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激发态开放实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
针对微通道热沉封装半导体激光列阵(LDA)建立三维有限元热分析模型,对其在20%高占空比工作时的瞬态和稳态温度分布进行模拟分析。模拟结果表明加电流后的几十微秒内有源区温度缓慢上升,此后相邻发光单元之间发生热交叠,温度快速上升,最后由于热弛豫积累效应达到热平衡;稳态时有源区温度分布呈现与器件结构一致的周期性,各发光单元温度分布一致,温升集中在有源层电极区内,绝缘区温升快速减小,出光面温度较高,180 A电流下工作时沿腔长方向最大存在3 K的温差。试验测试不同电流下工作时的输出特性,得到器件的有源区温升及稳态热阻与模拟结果基本吻合。
激光器 半导体激光列阵(LDA) 温度分布 有限元法 高占空比 
光学学报
2010, 30(4): 1055
作者单位
摘要
河北科技大学 物理系,河北 石家庄 050018
根据KBBF(KBe2BO3F2)晶体的色散方程、非共线相位匹配时各个光束应该满足的能量和动量守恒条件,用牛顿拉夫逊迭代法求解非线性方程组,以YAG激光器1064 nm波长入射为例,数值计算了KBBF晶体的Ⅰ类非共线倍频相位匹配角、有效非线性系数和允许角。结果以关系曲线形式给出。第一束基频波角度在20°-85°的范围内,都可以实现非共线相位匹配,相应的第二基频波和倍频波的匹配角度在29.1°-52.7°,24.6°-68.8°范围内;随着第一束基频波角度的增大,第二基频波和倍频波的相位匹配角以及倍频光相位匹配允许角也相应增大,而有效非线性系数随之减小;当第一束基频波的角度在26.1°-26.8°的范围内时它们的取值都出现了振荡现象。
非线性光学 非共线倍频特性 牛顿拉夫逊迭代法 KBe2BO3F2晶体 相位匹配角 有效非线性系数 允许角 
光学学报
2010, 30(4): 1061
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
由于单束激光部分相干性和相位控制系统带宽性能的限制,大功率激光阵列的相干合成一般只能取得部分相干合成的效果。对存在相位控制残差情形下部分相干合成光束在真空中的传输特性进行分析,推导激光阵列在远场光强的解析表达式。对单束激光的相干性以及相位控制残差对合成光束质量的影响进行了定量计算。
激光光学 相干合成 部分相干合成 光束质量 相位控制 
光学学报
2010, 30(4): 1066
作者单位
摘要
1 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
2 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所,上海 201800
在惯性约束聚变中,辐照的均匀性直接影响到内爆实验的效果,通常结合各种空间、时间平滑技术提高光束的均匀性。光谱色散平滑技术正是一种常用的时间平滑技术,其核心是频谱展宽技术。为提高频谱展宽的效果,将单通的腔式调制器设计成双通调制器,以满足光谱色散平滑技术中频谱展宽的要求。理论上计算了双通调制器情况下的速度匹配条件,得到了一个清晰的表达式,同时在实验上验证了理论分析的正确性,以此验证了双通调制器的可行性。最后基于以上方案,进一步提出了改进成多通调制器的构想。
激光物理 激光辐照均匀性 光谱色散平滑技术 双通调制器 准速度匹配 
光学学报
2010, 30(4): 1071
作者单位
摘要
南京航空航天大学 能源与动力学院,江苏 南京 210016
为向驾驶者提供有效的车辆位置信息,提高驾驶安全性,提出了一种融合多种目标特征的单目视觉车辆检测与跟踪方法。首先,利用车辆尾部的结构对称性提取出感兴趣区域,减少搜索范围。再利用车辆底部的阴影特征,在感兴趣区域中搜寻车辆可能出现的位置,找出假设目标。然后,利用亮度和轮廓信息对假设目标进行对称性验证,排除虚假目标。同时,融合颜色和梯度方向建立目标特征模型,利用均值平移算法在随后的图像序列中对目标进行快速跟踪定位。检测与跟踪联合工作在一种互动机制下,大幅改善了算法的有效性和实时性。实验结果显示,提出方法的正确识别率为96.34%,平均处理速度达24.27 frame/s,能够满足车辆驾驶安全性和实时性要求。
机器视觉 车辆检测 目标跟踪 智能车辆 智能交通系统 
光学学报
2010, 30(4): 1076
作者单位
摘要
1 中国计量学院 光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
2 上海理工大学 光学与电子信息工程学院,上海 200093
通过高温熔融法和热处理成功制备了白光发光的Eu2+/Eu3+掺杂SiO2-Al2O3-ZnO-K2CO3微晶玻璃。测试了微晶玻璃的X射线衍射谱(XRD)、激发光谱和荧光光谱。研究发现,X射线衍射谱表明了玻璃基质中存在βZn2SiO4纳米晶粒,根据XRD结果和Scherrer 公式计算得到βZn2SiO4晶粒大小约为35 nm。在紫外光激发下,观察到强烈的宽带蓝光(400-460 nm)和红光 (574,587,611,650和700nm)发光,分别对应Eu2+的4f65d→4f7能级跃迁以及Eu3+的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁,与未热处理玻璃样品相比较,微晶玻璃的发光强度大大增强。研究结果表明,Eu2+/Eu3+掺杂的 SiO2-Al2O3-ZnO-K2CO3微晶玻璃是一种白光LED潜在的基质材料。
材料 微晶玻璃 铕离子 X射线衍射 荧光材料 
光学学报
2010, 30(4): 1084
作者单位
摘要
1 贵州大学 贵州省光电子技术与应用重点实验室,贵州 贵阳550025
2 中国科学院地球化学研究所,贵州 贵阳550003
脉冲激光在SiGe合金样品表面可以形成量子点结构。样品退火处理后,在720-800 nm光谱区域内存在一些受激发射峰,并且这些受激发射峰有明显的阈值行为。实验发现从Si量子点到SiGe量子点结构的变化将导致受激发光峰有明显的红移现象。由傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析得到:SiGe合金上氧化层中的量子点同时含有Si=O和Ge=O双键结构,这种结构可以形成电子的局域陷阱态(或陷阱态的激子)。计算显示:在SiGe量子点中Ge=O双键可以减小半导体样品中价带和局域陷阱态之间的距离。这就解释了SiGe量子点受激发射的红移现象。
SiGe量子点 受激发射 陷阱态 红移 
光学学报
2010, 30(4): 1088
作者单位
摘要
1 西南交通大学 电磁场与微波技术研究所,四川 成都 610031
2 中国科学院光电技术研究所 微细加工光学技术国家重点实验室,四川 成都 610209
提出了一种在银层上面覆盖一层金的四棱台复合纳米结构。采用离散偶极子近似(DDA)方法,针对光激发复合金属纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)进行研究,讨论了四棱台纳米粒子金银复合结构在不同尺寸、不同混合比等条件下的消光特性及折射率灵敏度。计算结果显示,在银层厚度为50 nm的四棱台纳米粒子上覆盖金层,其折射率灵敏度不变。同时,四棱台银纳米粒子厚度的增加会使其消光峰值波长蓝移。金材料比例的增加会使金银复合纳米结构的消光峰值波长红移。当金银复合结构的纳米粒子的厚度大于自由电子的平均自由程时,其局域表面等离子体激发强度不发生变化。
等离子体共振 复合纳米结构 离散偶极子近似 消光光谱 
光学学报
2010, 30(4): 1092
作者单位
摘要
北京交通大学 发光与光信息教育部重点实验室,北京 100044
合成了具有双配体TTA和5NO2Phen的稀土有机配合物Eu(TTA)35NO2Phen,通过元素分析、差热热重、红外光谱和吸收光谱研究了配合物的组分、结构。元素分析的实验结果与理论计算的结果相吻合。从紫外可见吸收光谱中可以看出,稀土有机配合物的两个吸收峰分别位于340 nm和270 nm,这两个吸收峰分别与配体TTA 和5NO2Phen的吸收峰相关。在350 nm的光激发下,得到了三价铕离子的特征发射峰:583,593和612 nm,它们分别对应着铕离子5D0→7F0,5D0→7F1,5D0→7F2的跃迁发射,这说明有机配体可以将吸收的能量传递给三价铕离子使其发光,配体对稀土铕离子的发光有协同增强的作用。以Eu(TTA)35NO2Phen作为发光层,制备了ITO/PEDOT:PSS/PVK:Eu(TTA)35NO2Phen/BCP/Alq3/Al的电致发光器件,在18 V驱动电压下器件发出了色坐标为(x=0.51,y=0.31)的红色电致发光。
光学材料 发光材料 稀土配合物 光致发光 电致发光 亮度电压特性 
光学学报
2010, 30(4): 1096
作者单位
摘要
中国海洋大学 信息科学与工程学院,山东 青岛 266100
选取有着较高经济价值的纤细角毛藻以及亚心形扁藻为实验对象,在光照恒温培养箱中用红、绿、蓝、白LED集成不同光谱成分的光源与传统荧光灯进行对照培养实验。通过对比生长速率表明,与荧光灯光源相比光谱集成LED光源更有效地促进微藻的生长。说明LED集成光源作为微藻生长照明光源有其明显的优势。
生物光学 纤细角毛藻 亚心形扁藻 光谱集成 
光学学报
2010, 30(4): 1101
陈荣昌 1,2,3,*谢红兰 1杜国浩 1邓彪 1[ ... ]肖体乔 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
2 中国科学院 研究生院,北京100049
3 Dipartimento di Fisica,Universita di Trieste e INFN,Sezione di Trieste,Italy
4 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
结合同轴X射线相位衬度成像(XPCI)中的Born近似相位恢复法和CT技术,实现了基于单一物像距同轴X射线相位衬度CT(IL-XPCT)投影图像的相位恢复切片重构方法。利用上海光源X射线成像及生物医学应用光束线站的单色光开展模型和生物样品(蝗虫)IL-XPCT研究。对比显示,进行相位恢复后,能获得更好的IL-XPCT重构切片和三维重建图像。实验结果表明,本方法具有用于生物活体样品三维无损成像研究的潜力。
医用光学 X射线显微CT 相位恢复 Born近似 
光学学报
2010, 30(4): 1106
常丽萍 1,*郭淑琴 1范薇 2徐红 1[ ... ]陈柏 2
作者单位
摘要
1 浙江工业大学 信息工程学院,浙江 杭州 310023
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室,上海 201800
从实验上研究了掺镱(Yb)双包层光纤放大器中单频脉冲信号放大时,受激布里渊散射(SBS)引起的脉冲畸变现象。实验中采用的单频双包层光纤放大器光纤长度14 m,内包层直径130 μm,纤芯模场直径6.5 μm,在单频脉宽200 ns脉冲放大,且峰值功率3.3 W时观察到后向SBS脉冲,脉宽明显小于输入信号脉宽,分析了受激布里渊散射引起放大脉冲波形畸变的随机特性和功率特性,并采用自由光谱范围30 GHz的法布里-珀罗(F-P)扫描干涉仪验证了SBS频移。
非线性光学 单频脉冲放大 受激布里渊散射 波形畸变 
光学学报
2010, 30(4): 1112
作者单位
摘要
华南师范大学 光子信息技术广东省高校重点实验室,广东 广州 510006
针对铅玻璃和向列相液晶等材料分析了有边界限制的强非局域非线性介质的Z扫描特性。在理论上参照热透镜模型,利用空间q参数得到了归一化的Z扫描透射比曲线,发现介质的边界条件对透射比曲线影响可以忽略,曲线的峰谷位置及其差值与入射功率有关。在实验上以铅玻璃为例,通过改变入射功率,验证了曲线的峰谷情况与入射功率的关系,并得到了材料的非局域非线性参数。
强非局域非线性 铅玻璃 向列相液晶 扫描 
光学学报
2010, 30(4): 1117
高丽丽 1,*陈彧 1何楠 1刘莹 1[ ... ]Blau W.J. 2
作者单位
摘要
1 华东理工大学 化学与分子工程学院教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室,上海 200237
2 爱尔兰圣三一学院 物理系爱尔兰聚合材料研究中心,爱尔兰 都柏林
制备和研究了全氟取代的钛酞菁F16PcTiO及其轴向取代衍生物 F16PcTiO2PhCHO的线性和非线性光学(含光限幅)性能。与F16PcTiO相比,轴向取代的钛酞菁F16PcTiO2PhCHO的Q带最大峰 红移了7 nm。Z-扫描实验表明,无论在甲苯溶液中还是在氯仿溶液中,F16PcTiO都展现出比F16PcTiO2PhCHO更大的非线性吸收系数和低的饱和能量密度。F16PcTiO2PhCHO在氯仿溶液中的光限幅性能要明显优于其在甲苯溶液中的光限幅性能。与高度可溶的四叔丁基取代的钛酞菁(tBu4PcTiO和tBu4PcTiO2PhCHO)相比,十六氟取代的钛酞菁化合物具有较强的由酞菁环间范德华力驱动的分子间相互作用,这种相互作用导致材料在有机溶剂中的溶解度降低和非线性性能(含光限幅)性能下降。
非线性光学 全氟取代的钛酞菁 光限幅 Z-扫描 
光学学报
2010, 30(4): 1122
作者单位
摘要
清华大学 精密仪器系光盘国家工程研究中心,北京 100084
波形调制多阶的时钟恢复后的读出信号跟符号序列没有对应关系,部分响应最大似然(PRML)检测不能直接使用。提出了一种基于最小欧氏距离的自适应阶次检测方法,该方法用实际波形与标准波形的欧氏距离作为阶次检测的依据。自适应调整能让设定的标准波形值向实际波形接近。保护机制能防止设定的标准波形严重偏离真实值。实验结果表明,在不调整参数的情况下,该检测方法能对不同批次盘片获得相当的阶次错误率2×10-4以下。该方法对缺陷盘片也有很好的适应性。使用该检测方法的播放系统实现了高清视频的连续稳定播放。
光存储 多阶 波形调制 阶次检测 自适应 
光学学报
2010, 30(4): 1130
作者单位
摘要
中国科学院 上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室,上海 201800
利用直流磁控溅射法将SiSb薄膜沉积到聚碳酸酯光盘盘基上,利用相变光盘初始化仪分别在400,500,600,700,800和1200 mW的激光功率下将光盘初始化。比较了在不同激光功率下SiSb薄膜在300-800 nm波段的反射率变化情况。研究表明,随着初始化激光功率的提高,SiSb薄膜的反射率和反射率对比度逐渐增加。在400-800 nm波长范围内,SiSb薄膜在1200 mW激光初始化下高达30%-35%的反射率对比度,说明此相变薄膜是一种有前途的新型光存储材料。将沉积态与400,800和1200 mW初始化后的SiSb薄膜进行X射线衍射分析,研究表明,沉积态的SiSb为非晶态,激光初始化后的样品发生了不同程度的晶化,激光功率越高,晶化程度越高,晶化相为Sb的六方晶系菱形中心结构。
相变材料 新型光存储材料 初始化 反射率 X射线衍射 SiSb薄膜 
光学学报
2010, 30(4): 1135
作者单位
摘要
苏州大学 现代光学技术研究所,江苏 苏州 215006
介绍一种可望用于空间相机的环型孔径长焦距光学成像系统,也是稀疏孔径的一种。光线通过最外面的环形孔径进入光学系统,经过一系列的同轴环形反射镜多次折转,最后通过补偿镜成像在光学系统的像面上。此类系统具有较大的遮拦比,可以在有效减少空间望远系统的厚度和体积的同时保持较好的成像质量,可望用于微小卫星高分辨率光学有效载荷。给出了光线经过6次反射的一种长焦距光学系统设计结果,并对其进行了像质评价和公差分析。
光学设计 环形孔径 长焦距 空间相机 非球面 
光学学报
2010, 30(4): 1140
作者单位
摘要
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
从系统焦点不引出主镜背后的格里高利系统出发,偏瞳后在其一次像面处加球面反射场镜来校正畸变等像差,并采纳了折轴三反射系统的结构优点,设计出一种新型无遮拦三反射光学系统。分析了该种系统的设计步骤,设计了一个焦距为900 mm,视场为0.8°×0.8°,F数为9的光学系统,总长为330 mm,成像质量接近衍射极限,具有较小尺寸、较好的杂散光抑制能力等特点。该系统与其他三反射光学系统相比,最大的优点是非球面反射镜只用了两块,降低了成本和加工装调难度。
光学设计 反射系统 离轴三反 折轴三反 
光学学报
2010, 30(4): 1144
佟亚军 1,2,*吴刚 3周全 3杜学维 4[ ... ]王秋平 4
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
3 中国科学技术大学 信息科学技术学院,安徽 合肥 230029
4 中国科学技术大学 国家同步辐射实验实,安徽 合肥 230029
5 北京市农林科学院国家农业信息化工程技术研究中心,北京 100089
基于子午和弧矢聚焦曲线给出了一种Offner型成像光谱仪的新的设计方法。该方法不但适用于三同心元件Offner型成像光谱仪,还适用于传统的两同心元件Offner成像光谱仪的设计,更重要的是该方法还可以灵活地以商品化标准光学元件为基础进行优化设计,克服了已有方法的复杂性与单一针对性。给出了采用该方法分别在子午和弧矢聚焦曲线相切、两点相交和已知元件参数进行优化的设计流程。并利用该设计流程给出了已知元件参数进行优化设计实例,在相对孔径f/3.2时,在400-1000 nm波长范围内可以得到最大的光斑半径的均方根值仅为2.3 μm的追迹结果,这一数值在1000 nm时已经达到了衍射极限。采用上述设计参数成功研制出了一台成像光谱仪,经初步测试达到各项设计指标。
光学设计 成像光谱仪 优化设计 遥感 
光学学报
2010, 30(4): 1148
作者单位
摘要
1 北京交通大学 光波技术研究所全光网与现代通信网教育部重点实验室,北京 100044
2 Department of Electrical and Computer Engineering,McMaster University,Hamilton,Ontario L8S 4K1,CA
利用复模式耦合模理论分析了基于闪耀光纤布拉格(Bragg)光栅功率检测的折射计中不同设计参数对折射计性能的影响。利用完全匹配层(PML)技术简化了辐射模分析模型。分析结果表明,随着光栅倾斜角度的增大,折射计的感应范围向折射率较小的方向移动。随着光栅长度以及折射率调制强度的增大,折射计的灵敏度增大,但折射率感应范围不变。同时这种折射计具有偏振依赖性,随着光栅倾斜角的增大偏振依赖性提高。因此在这种传感系统中需要引入精确且稳定的偏振控制。
闪耀光栅 折射计 耦合模理论 辐射模式 
光学学报
2010, 30(4): 1153
作者单位
摘要
苏州大学 信息光学工程研究所,江苏 苏州 215006
研究了一种亚波长金属光栅偏振器在可见光波段的透射与消光特性。与传统亚波长光栅偏振器不同的是,通过在基底和光栅之间增加一层高折射率介质薄膜,提高了TM偏振光透射率和消光比。利用严格耦合波分析法(RCWA),模拟了高折射率介质层厚度、光栅占宽比对透射率和消光比的影响。计算结果表明,在整个可见光波段,合适的介质层厚度可使透射更加均匀并且当入射角在0-60°变化时,TM偏振光的透射率和消光比仍可分别达到79%和50 dB。这种带有高折射率介质层的亚波长金属光栅偏振器结构紧凑,性能优良,特别适合作为液晶平板显示中的偏振分光器件。
偏振器 严格耦合波分析法 金属光栅 
光学学报
2010, 30(4): 1158
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 精密工程研究所,黑龙江 哈尔滨 150001
2 成都精密光学工程研究中心,四川 成都 610041
高精度KDP晶体是惯性约束核聚变光路系统中的重要元件,而已加工表面的小尺度波纹对光学元件的透射比有着重要影响。采用傅里叶模方法理论分析了表面小尺度波纹的幅值及周期对KDP光学元件透射比的影响。研究结果表明,当小尺度波纹幅值小于100 nm时,透射比随波纹幅值的增加基本呈线性增长,波纹幅值每提高10 nm,透射比可提高近0.5%;透射比随着小尺度波纹周期的增加围绕中心透射比上下浮动,透射比振幅基本保持不变,且中心透射比及透射比振幅均随着小尺度波纹幅值的增加而增大;小尺度波纹周期在10.5-12 μm区间内时透射比明显很低,需采取措施避免小尺度波纹的周期出现在此区间。对KDP晶体进行了加工、表面形貌检测及透射比检测的实验,实验结果与理论计算结果基本吻合。
KDP光学元件 透射比 傅里叶模方法 小尺度波纹 
光学学报
2010, 30(4): 1162
胡强高 1,2,3,*刘德明 1张玓 2,3袁志林 2,3张博 2,3
作者单位
摘要
1 华中科技大学 光电子科学与工程学院,湖北 武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司,湖北 武汉 430074
3 新一代光纤通信技术和网络国家重点实验室(筹),湖北 武汉 430074
波长选择开关(WSS)被认为是最重要的波长引擎技术,已成为运营商在下一代网络部署中的关键器件。提出了一种新型的波长选择开关结构,用基于一维的微电机系统(MEMS)转镜实现切换的功能和透射式MEMS衰减器技术实现无干扰(Hitless)功能,相对于使用二维MEMS转镜同时实现波长切换和Hitless功能的WSS。其具有技术成熟,成本相对低廉等优点。理论分析并数值模拟了该WSS的几个关键参数,实际制作并测试了这种新型的WSS,实现了最大衰减量约34 dB,插入损耗约6.4 dB,通道内色散变化范围为-1.64-6 ps/nm,与数值模拟结果能够较好地吻合。
波长选择开关 无干扰功能 微机电系统转镜 微机电系统衰减器 
光学学报
2010, 30(4): 1168
作者单位
摘要
中央民族大学 理学院,北京 100081
利用时域有限差分方法理论研究了由介质锗柱组成的二维三角晶格光子晶体的完全光子禁带。研究表明,对于由圆形空心锗柱排列在空气中组成的三角晶格光子晶体,TM偏振和TE偏振的光子禁带存在重叠,因而具有完全禁带。当锗柱的形状为空心三角形时,可实现宽度为0.074 (2πc/a)的完全带隙,该带隙宽度达到了中心频率的16.2%。
光子晶体 时域有限差分方法 完全带隙 
光学学报
2010, 30(4): 1173
作者单位
摘要
燕山大学 信息科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004
结合多极法和耦合模理论,对一种典型的正六边形空气孔包层结构光子晶体光纤布拉格光栅的传输谱进行了研究,使用Matlab工具对这种光栅特性进行了计算和仿真。对比了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期光子晶体光纤布拉格光栅反射谱及时延特性之间的差异,并给出了定性解释。在此基础上,对光纤光栅的切趾特性进行了研究,选择不同的切趾函数,得出最佳切趾函数下光栅传输谱。理论计算和仿真结果表明,随波长增加,基模有效折射率下降;与相同周期常规光纤光栅相比,光子晶体光栅谐振波长出现蓝移;采用啁啾化处理后,10 cm长光子晶体光纤光栅可以提供1200 ps以上的线性时延。
光纤光学 光子晶体光纤光栅 多极法 耦合模理论 切趾 
光学学报
2010, 30(4): 1178
作者单位
摘要
聊城大学传媒技术学院,山东 聊城 252059
研究了Jaynes-Cummings模型的腔场谱的量子特性。利用数值计算结果,绘出了初始光场处于-0〉,-1〉光子数态叠加态时的光谱结构。讨论了光谱结构与初始场量子比特之间的联系。研究结果表明,Jaynes-Cummings模型腔场谱结构特征能够反映量子比特中几率幅的变化,且二者存在一一对应关系,因此可以用光谱结构测定量子比特几率幅的数值;但是,从腔场谱结构特征中不能获取量子相位的信息,不能探测量子比特相位的数值。这反映出用腔场谱对光场量子比特探测的有效性和局限性。
量子光学 量子比特 探测 Jaynes-Cummings模型 腔场谱 
光学学报
2010, 30(4): 1184
作者单位
摘要
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
在研究现有光谱压缩概念和方法的基础上,提出一种新型的压缩方法。不同于各种基于软件算法的光谱压缩,提出一种利用编码孔径的硬件实现方法。在光学系统中加入编码孔径对光谱进行光学压缩,可以实现光谱数据的瞬时编码,经编码孔径压缩的光谱可以通过与编码形式对应的解码算法重建。在此基础上研究了编码解码的具体形式。提出基于小波变换和缺陷矩阵理论的两种编码板形式,以及基于小波逆变换和稀疏矩阵梯度投影的迭代算法的解码重建算法。用实物光谱进行模拟,比较不同的编码形式的压缩比和保真度。提出存在采用低采样频率压缩编码还原具体光谱信息的可能性,并总结了压缩编码的一般原则。
光谱学 光谱压缩 编码孔径 计算光学 小波变换 
光学学报
2010, 30(4): 1188
孙光明 1,*刘飞 1张帆 2金宗来 2[ ... ]冯雷 1
作者单位
摘要
1 浙江大学 生物系统工程与食品科学学院,浙江 杭州 310029
2 浙江大学 农业与生物技术学院,浙江 杭州 310029
应用近红外光谱技术实现除草剂胁迫下油菜叶片中脯氨酸含量的检测。对248个经过除草剂丙酯草醚处理后的油菜叶片,经过烘干、磨碎后进行光谱扫描。经过Savitzky-Golay平滑、变量标准化(SNV)、二阶求导预处理后,应用偏最小二乘法(PLS)建立脯氨酸含量的预测模型,同时提取有效特征变量作为神经网络(BPNN)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的输入值,并建立相应的模型。用186个样本建模,62个样本预测。结果表明,最小二乘支持向量机能够获得最优的预测效果,预测的相关系数(r)、预测标准差(RMSEP)和偏差分别为0.995,0.041和0.000。说明应用近红外光谱技术结合最小二乘支持向量机能够定量获得油菜叶片中脯氨酸的含量。
光谱学 近红外光谱 偏最小二乘法 反向传播神经网络 最小二乘支持向量机 
光学学报
2010, 30(4): 1192
作者单位
摘要
中国科学院 上海技术物理研究所,上海 200083
红外宽光谱增透膜作为红外光学系统中的关键元件,其研究是一项比较复杂而备受重视的工作。针对风云二号辐射计锗窗口的宽光谱增透膜的要求,通过对镀膜材料在既定工艺条件下的光学参数的准确拟合,采用非对称等效层理论,并将材料光学参数拟合值代入到膜系的优化过程中,从而得到能够与实际情况接近的理论设计膜系。经过工艺优化后,研制出的宽光谱增透膜在要求的3.5-4.0 mm,6.3-7.6 mm,10.3-11.3 mm三个通道的平均透射率均大于96%,而11.5-12.5 mm通道的平均透射率大于94%。膜层能够经受住浸泡、高温高湿等一系列环模试验的检验,完全满足项目的使用要求。
薄膜 红外光学薄膜 宽光谱增透膜 非对称等效层 光学参数 
光学学报
2010, 30(4): 1197
作者单位
摘要
西安工业大学 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,陕西 西安 710032
硒化锌材料具有较宽的透光区,使其在红外区有着广泛的应用,然而其作为基底,镀制超宽带增透膜却有相当大的难度,尤其是膜层强度问题。设计出了硒化锌基底上2-16 μm的多层超宽带增透膜,并采用离子束辅助沉积工艺在硒化锌基底上进行了多次实验,并对所使用的氟化钇(YF3)和硒化锌膜料进行了分析,发现YF3在3400和1640 cm-1两个波数处的吸收峰。通过将低折射率层改为氟化钡和氟化钇的组合层后,在硒化锌基底上成功镀制出了多层宽带增透膜并采用脉冲电弧离子镀技术在多层薄膜的表面镀制了一定厚度的类金刚石(DLC)薄膜,增强了膜层的强度。最终使硒化锌基底上镀制的超宽带增透膜在2-16 μm范围内的平均透射比大于93%,峰值透射比大于97%,并且膜层的强度较好。
光学薄膜 超宽带增透膜 离子束辅助沉积 硒化锌 类金刚石薄膜 
光学学报
2010, 30(4): 1201
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院薄膜与显示技术实验室,北京 100081
在室温条件下采用离子辅助沉积技术在柔性衬底上依次制备无机缓冲层及In2O3:SnO2(ITO)薄膜,重点研究了不同无机缓冲层对柔性ITO薄膜光电及耐弯曲性能的影响。研究发现SiO2,TiO2,Ta2O5和Al2O3无机缓冲层对ITO薄膜的方阻、光学透射比、耐弯曲性能等机电特性影响各异:添加SiO2缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最大,方阻降低率达29.8%,而添加Al2O3缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最小,方阻降低率仅为5.6%;添加Ta2O5缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最佳,平均透射比达85%以上,而添加SiO2缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最差,但其平均透射比也高于80%;SiO2在耐弯曲半径上对ITO薄膜的改善效果比TiO2更佳,而当ITO薄膜以弯曲半径R=0.8 cm和R=1.2 cm发生内弯时,SiO2对ITO薄膜耐弯曲次数性能的改善效果不及TiO2。
柔性ITO薄膜 无机缓冲层 离子辅助沉积 光电特性 耐弯曲性能 
光学学报
2010, 30(4): 1205
赵菲菲 1,2,*赵宝升 1韦永林 1张兴华 1,2[ ... ]邹玮 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
在MgF2基片上,采用电子束蒸发镀膜法制备了掺锡氧化铟(ITO)导电基底,研究了充氧及退火对ITO薄膜电阻及紫外透射比的影响。并与传统的金属导电基底Au和Cr进行了性能比较。用光学显微镜、四探针测试仪、高阻计、X射线衍射仪(XRD)和分光光度计分别测试了薄膜的表面形貌、方块电阻、形态结构和190-800 nm波段范围内薄膜的透射比曲线,得到方块电阻为107 Ω左右时薄膜在200-400 nm波段内透射比的变化范围。实验结果表明,厚度相同时,充氧会增大ITO薄膜电阻;退火则会降低薄膜电阻并提高紫外透射比,薄膜结构由非晶态变为多晶态。方块电阻同为107 Ω时,在200-400 nm波段充氧退火后ITO薄膜的平均透射比比Au,Cr的高10%。
薄膜光学 导电基底 真空沉积 光学及电学性能 像增强器 
光学学报
2010, 30(4): 1211
颜召军 1,2,3,*李新阳 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 光电技术研究所自适应光学研究室,四川 成都 610209
2 中国科学院 自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
3 中国科学院研究生院,北京 100049
介绍了在校正大气湍流畸变波前像差的自适应光学系统中,基于神经网络技术对变形镜控制电压进行预测以减少自适应光学系统中时间延迟误差的方法。对受横向风影响的大气湍流畸变波前数据,利用数值仿真方法,研究了基于二阶学习算法的二层反向传播(BP)神经网络对自适应光学系统变形镜控制电压进行超前预测的方法,讨论了回溯帧数及学习速率对预测效果的影响,并与采用最小递归二乘(RLS)算法预测时的效果进行了比较。对比结果表明,基于二阶学习算法的二层BP神经网络预测方法比基于RLS算法的预测方法能更有效地降低系统由伺服延迟引起的误差。
自适应光学 预测 神经网络 变形镜控制电压 最小递归二乘算法 
光学学报
2010, 30(4): 911
作者单位
摘要
南京航空航天大学 机电学院,江苏 南京 210016
借助影响函数矩阵,分析了变形镜拟合波前像差的性能。提出了一种滤除高阶像差模式影响的波前控制算法,弥补了最速下降法无法通过模式选择优化校正过程的缺点,提高了变形镜的校正能力。对人眼出射的畸变波前进行实验,结果表明,经过6次迭代以后,波前的均方根值(RMS)达到衍射极限,系统闭环校正频率为15 Hz。说明基于该控制算法的微机械薄膜变形镜自适应光学系统能够实时校正动态人眼像差,为搭建小型化、低成本的人眼波前像差校正系统提供了算法支持。
自适应光学 微机械薄膜变形镜(MMDM) 波前控制算法 人眼像差 
光学学报
2010, 30(4): 917
作者单位
摘要
北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
利用横向谱滤波方法给出了研究自适应光学几何非等晕性的一般关系式。在特殊场合,对这些一般关系式进行解析求解,可获得与经典理论一致的结果;一般情况下,则只能求得数值解。以离焦分量也由自然信标子系统校正的特殊激光导星自适应光学系统为例,说明了所述一般关系式在研究自适应光学几何非等晕性方面的应用。
自适应光学 非等晕性 信标 横向谱滤波方法 
光学学报
2010, 30(4): 922
作者单位
摘要
1 东华大学 环境科学与工程学院,上海 201620
2 四川省农业气象中心,四川 成都 610072
3 兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000
4 中国气象局兰州干旱研究所,甘肃 兰州 730002
参照MODIS遥感陆地上空气溶胶第二代算法(C005-L),利用黄土高原半干旱地区(AERONET)(兰州大学半干旱气候与环境观测站,SACOL)的实测资料,基于6S大气辐射传输模式,分别用构建的SACOL气溶胶模型和6S的大陆型气溶胶模型对MODIS/Terra资料进行大气订正,得到了SACOL区域春季可见光通道和近红外通道的地表反射率以及0.66vs2.12和0.47vs0.66地表反射率简单关系式,并验证了三个通道的地表反射率关系及其随散射角和植被指数的变化。结果表明,0.47vs0.66通道地表反射率关系比0.47vs2.12通道地表反射率关系的相关性和稳定性更大,0.47vs2.12地表反射率关系与散射角的相关性不大。
大气遥感 地表反射率 气溶胶 大气订正 散射角 
光学学报
2010, 30(4): 928
作者单位
摘要
1 北京大学 信息科学技术学院,北京 100871
2 中国计量科学研究院电学与量子科学研究所,北京 100013
介绍了一种以电脑程序模拟计算线圈分布的方法,以精确匹配作为锶原子光晶格钟中作为冷却装置的塞曼减速器的理论塞曼磁场。说明了优化设计程序的算法结构及基本流程,并对实验中的实际塞曼磁场和锶原子光晶格钟磁光阱信号进行测量。这种设计方法完全基于电脑程序的模拟运算,可以根据实际情况改变物理参数和磁场模型,并迅速有效地计算出与之匹配的线圈分布。计算磁场相对于理论磁场的均方根(RMS)达到2.17×10-4 T,实现了较高的磁场匹配度。
原子与分子物理 原子冷却 塞曼减速器 锶原子光晶格钟 
光学学报
2010, 30(4): 935
作者单位
摘要
1 北京邮电大学 信息光子学与光通信教育部重点实验室,北京 100876
2 北京邮电大学 国际学院,北京 100876
对相位调制光通信系统进行幅度和相位的同时再生十分必要。采用半导体光放大器(SOA)作为非线性媒介,搭建一个非线性的马赫-曾德尔干涉仪作为再生器,利用SOA的增益特性,在锁相本地振荡抽运源的驱动下,实现对相位调制信号的幅度和相位的同时再生。理论推导了入射光信号经过基于SOA的再生器后的光场分布公式;讨论了不同入射信号光功率下,抽运光与信号光的相位差对信号功率增益的影响,给出了入射光的最优参数;数值仿真了带有噪声的相位调制信号再生前后的相位分布、强度分布和误码率。研究结果表明,基于SOA的光再生器有良好的再生效果。
光通信 相位调制信号再生器 半导体光放大器 
光学学报
2010, 30(4): 940
作者单位
摘要
浙江大学 信息与电子工程学系,浙江 杭州 310027
色散监测是实现高速光通信的一项关键技术,利用光波导器件的非线性效应进行色散监测可以实现集成化。硅光波导具有强烈的非线性特性,其非线性折射率系数约为5×10-18 m2/W。当信号光和抽运光耦合后通过硅光波导,会产生自相位调制(SPM),交叉相位调制(XPM)等非线性效应,这些效应都能引起光谱的变化。光通信链路中存在的不同色散值会使得信号波形发生变化,波形变化的信号会在硅光波导中产生不同程度的SPM,XPM效应。通过合理设置滤波器的中心频率和带宽,同时测量由SPM,XPM效应产生的光谱变化结果,可实现对链路中残余色散的监测。研究表明色散监测范围可达±40 ps/nm。
光通信 色散监测 硅光波导 非线性效应 
光学学报
2010, 30(4): 944
作者单位
摘要
1 哈尔滨理工大学 工程电介质及应用技术教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
3 维世佳电力器材有限公司,辽宁 沈阳 110115
4 4 泰科电子有限公司,上海 200233
5 泰科电子有限公司,上海 200233
将超磁致伸缩材料(GMM)棒粘贴光纤布拉格光栅(FBG)的体系置于电流感应磁场中,构成光学电流互感器,用导磁材料构建磁路系统以约束并引导磁力线进入GMM。用永磁体材料建立偏置磁场以确定系统静态工作点,应用有限元分析磁路的磁场分布并设计了磁路的结构尺寸。利用粗波分复用器(CWDM)线性边带对光纤光栅交变应变解调,实现对交流电流信号的检测。实验测得偏置磁场为30 kA/m时,该系统在线性区最大可测电流为186 A,可获得4.3%的满量程精度。利用快速傅里叶变换(FFT),分析工频电流互感器不同输出信号的谐波分量,对输出信号进行质量评价。表明在线性区,互感器的输出信号基本不受GMM回滞特性和非线性特性的影响。
光纤光学 光学电流互感器 频谱分析 光纤布拉格光栅 超磁致伸缩材料 
光学学报
2010, 30(4): 949
作者单位
摘要
浙江大学 信息与电子工程学系,浙江 杭州 310027
对于普通单模光纤的自发布里渊散射光,其频移和光功率都是温度和应变的函数,因此检测散射光信号的布里渊频移和光功率,即可同时得到沿光纤一维分布的温度和应变。采用光相干检测的布里渊光时域反射计适合于长距离分布式传感,但存在检测信号的偏振相关性和幅度解调问题。采用偏振分集接收和小波分析对传感信号进行处理,同时得到了布里渊散射光的频移和功率,从而实现了25 km普通单模光纤的分布式双参量传感。
传感器 分布式光纤传感 布里渊光时域反射计 双参量 长距离 
光学学报
2010, 30(4): 954
作者单位
摘要
湖南大学 计算机与通信学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长沙 410082
实验验证了在半导体光放大器(SOA)中基于四波混频(FWM)效应的单抽运、垂直双抽运和平行双抽运对光正交频分复用(OFDM)信号波长变换特性。信号光源经2.5 Gb/s OFDM电信号直接调制后和抽运光耦合,经光放大器后在SOA中实现波长变换。实验结果显示,经SOA的FWM效应后,产生新波长的信号光将携带OFDM信号。实验测量了转换的OFDM信号的误码特性曲线图和星座图,结果表明,平行双抽运模型的系统功率代价最小。实验结果与理论分析是一致的。
光通信 全光波长变换 四波混频 单抽运 垂直双抽运 平行双抽运 正交频分复用 
光学学报
2010, 30(4): 959
作者单位
摘要
1 武汉理工大学 信息工程学院,湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 430070
3 武汉工程大学 材料科学与工程学院,湖北 武汉 430073
提出一种可以产生皮秒量级开关窗口的光波导微环谐振器,对其设计与性能进行了分析和研究。采用多环层叠结构来设计微环谐振器的传输特性曲线,利用特性曲线的非线性特征,在正弦电压的作用下改变材料的折射率可获得一个较窄的开关窗口。采用耦合矩阵理论研究了系统的调制特性以及开关窗口特性,分析了开关窗口宽度和消光比与驱动电压的关系。研究结果表明,10 GHz驱动电压情况下,开关窗口宽度、消光比和插入损耗可以分别优于10 ps,40 dB和1 dB。只需要电的控制信号而无需高质量的光控制脉冲,且具有工作速率高、结构简单、消光比高、传输损耗小和工作电压低等特点。
光通信 微环谐振器 开关窗口 皮秒 消光比 
光学学报
2010, 30(4): 965
作者单位
摘要
西北工业大学 理学院光信息科学与技术研究所陕西省光信息技术重点实验室,陕西 西安 710072
提出用光纤环腔衰荡技术研究单模光纤的弯曲损耗及其随弯曲半径和温度变化的振荡特性。光纤弯曲时,从基模辐射出去的一部分能量在包层涂敷层或涂敷层空气界面处发生反射形成回音壁(WG)模,当满足同向耦合条件时,WG模又重新耦合回纤芯与基模发生干涉,使光纤的弯曲损耗产生振荡。实验结果表明,在弯曲半径为9.33-27.63 mm的范围内,单模光纤的弯曲损耗除了随弯曲半径的减小呈指数增大外,还伴随有振荡现象,且WG模与纤芯基模之间还会发生二阶耦合,导致次级振荡的存在;弯曲损耗随温度的变化也存在振荡现象,振荡周期随温度的升高和弯曲半径的减小而减小。实验得到的振荡峰的位置和幅值及振荡周期与理论分析结果一致。
光纤光学 弯曲损耗 光纤环腔衰荡技术 弯曲半径 
光学学报
2010, 30(4): 971
作者单位
摘要
南京航空航天大学 江苏省精密与微细制造技术重点实验室,江苏 南京 210016
将数字图像相关方法用于物体表面发生大变形时的图像匹配时,经常因变形区域非线性变形和变形过大而遇到问题。借鉴已有的分段测量思想,提出了一种改进的位移测量方法。该方法根据图像间的相关程度将图像序列中的某一阶段图像重新选取为参考图像,然后将先前匹配得到的该图像上的亚像素子区中心圆整成整像素整坐标,从而可以直接利用数字图像灰度分布作为该参考子区的灰度分布进行数字图像相关计算。对像素圆整过程中损失的精度,利用连续介质的变形连续性概念进行精度补偿。另外提出用生长法获取初始匹配点,提高了匹配点对生成效率,并且根据由生长法获取的待匹配点集与由相关计算得到的最优匹配点集之间的比率实现参考图像的自动选取。实验对比和精度分析显示所提方法有效、可靠,匹配精度在0.01 pixel量级。
机器视觉 分段位移传递 数字图像相关 亚像素匹配 大变形 板料成形 
光学学报
2010, 30(4): 976
作者单位
摘要
1 电子科技大学 光电信息学院,四川 成都 610054
2 湖南文理学院 物理与电子科学学院,湖南 常德 415000
3 四川大学制造科学与工程学院,四川 成都 610065
为了获取完整且大面积的印刷电路板(PCB)光电图像,在淡入淡出的自然缝合算法的基础上,提出了一种基于硬件的图像自动拼接新算法,并分析了其基本原理。选择用中值滤波滤除图像中的噪声。针对获取后的PCB光电图像整体偏暗的特点和其直方图中出现灰度冗余的情况,提出了去灰度冗余与灰度变换结合起来的图像增强新算法,并分析了其基本原理。用图像自动拼接算法得到了完整且大面积的PCB光电图像实验结果;用完整图像中的局部小图像从主观与客观两方面对几种图像增强算法的增强效果进行了比较,本图像增强算法的增强效果较好。
图像处理 印刷电路板光电图像 线阵CCD 图像自动拼接 图像增强 
光学学报
2010, 30(4): 984
作者单位
摘要
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所 空间光学研究室,陕西 西安 710119
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
基于特征点的图像拼接不仅不易受光照、旋转等因素影响,而且还有利于提高速度,是目前图像拼接的主流方向。尺度不变特征变换(SIFT)是目前比较成熟的一种角点检测算法,但是其特征点匹配问题仍然没有得到很好的解决。从系统相似的角度出发,提出了基于系统相似论的匹配准则,并将新匹配准则与传统的匹配准则进行了对比,指出了传统匹配准则存在的问题,测试了新准则匹配的精度和速度,分析了新准则能够取得更高精度的原因,并据新准则成功地检测了待拼接图像中的匹配角点,然后用改进的样本一致性算法计算出仿射变换的投影矩阵,并用Levenberg-Marquardt (L-M)算法对其求精,最终实现了图像的自动拼接。最后给出了全景相机图像的拼接结果,并对新的匹配准则给出了进一步的分析讨论。
图像处理 图像拼接 尺度不变特征变换(SIFT) 系统相似度 匹配准则 
光学学报
2010, 30(4): 989
作者单位
摘要
1 中国科学院 电子学研究所,北京 100190
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
在Park模型基础上,建立了二维机载正侧视条带模式合成孔径激光雷达(SAL)平台振动对成像的影响简化数学模型;在振动频率不超过500 Hz的情况下,仿真计算了振幅、频率、初相位和峰值加速度等振动参数对SAL图像分辨率的影响,给出了振动影响下理想点目标和扩展面目标的SAL图像。仿真结果表明,振动的峰值加速度是直接和图像模糊程度最相关的量,峰值加速度越大,图像模糊程度越高,存在峰值加速度阈值,小于这个阈值时,图像基本不受影响,而大于另一个阈值时,图像开始出现重影;另外,仿真计算结果也表明,振动初相位对图像质量恶化也有重要影响。
合成孔径激光雷达 条带式 分辨率 峰值加速度 
光学学报
2010, 30(4): 994