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 2020, 40(13)

MORE

光学学报 第40卷 第13期

作者单位
摘要
兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
现有光空间调制由于其传输速率与激光器数量呈对数关系,导致空间资源的利用率较低。因此,提出了一种完全光广义空间调制(F-OGSM)方案,该方案通过激活不同数量的激光器来传递信息,使传输速率和激光器数量之间呈线性关系。同时,为了充分利用激光器所有可能的组合,采用基于信道范数最大化选择算法完成了激活激光器的选择,有效改善了系统的误码性能。最后,利用蒙特卡罗仿真方法比较了F-OGSM以及现有光空间调制的性能。结果表明:相对于广义空间脉冲幅度调制而言,在激光器数量和调制阶数均为4时,F-OGSM系统的传输速率增加了1 bpcu;当误码率为1×10 -3时,采用激光器选择算法后F-OGSM系统所需信噪比改善了4 dB。可见,F-OGSM作为一种高速率的调制技术非常适用于未来大气激光通信。
大气光学 大气激光通信 光空间调制 完全光广义空间调制 激光器选择算法 
光学学报
2020, 40(13): 1301001
作者单位
摘要
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
搭建实验平台,把26个字母的图像传入光纤,并在输出端采集散斑图。把散斑图展开到HSV色彩空间中,单使用V分量进行分类能达到不错的分类准确率,且能缩减训练时长。在预处理后,分别使用具有不同层数卷积结构的神经网络、卷积神经网络和支持向量机(CNN+SVM)算法、SVM算法对散斑图进行分类。测试结果发现,使用4420张散斑图作为训练集,3层卷积结构的神经网络的识别准确率为88%,4层卷积结构的神经网络的识别准确率为95%,CNN+SVM算法的识别准确率为98%,而SVM算法的识别准确率达到了100%。实验结果表明,把机器学习算法应用在光信号上,同样可以对多模光纤散斑图进行分类,当图像特征相对明显时,直接使用SVM算法对光纤输出散斑进行识别,可以大大提升多模光纤输出散斑图的识别准确率。
光纤光学 光纤成像 散斑图 深度学习 SVM算法 
光学学报
2020, 40(13): 1306001
饶俏萌 1,2,3张琦 1,2,3,***忻向军 1,2,3,**高然 4,*
作者单位
摘要
1 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
2 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
3 北京邮电大学天地互联与融合北京市重点实验室, 北京 100876
4 北京理工大学前沿交叉科学研究院, 北京 100081
提出一种采用π/2正交相位板的抗温度干扰光纤声传感器。采用微加工技术研制了一种具有π/2正交相位的波前相位板。经自聚焦光纤准直的光束通过π/2正交相位板可以形成波干涉,由此形成一个微型正交干涉型声波传感器。实验结果表明,所提传感器的声波频率为0.1~10 kHz时,声波响应灵敏度可达168 mV·Pa -1。在频率为5 kHz时,光纤声传感器的最小可探测声压可达68 μPa·Hz -1/2。因为π/2正交相位板具有固定的正交相位,所提传感器具有抗温度干扰能力。当环境温度为20~140 ℃时,传感器的电压标准变化量只有2.4%。所提传感器在远程气体泄漏探测、光声光谱探测、声源定位等方面具有广阔的应用前景。
光纤光学 光纤声传感器 π/2正交相位板; 抗温度干扰 双波干涉仪 
光学学报
2020, 40(13): 1306002
作者单位
摘要
北京空间机电研究所成像技术研究室, 北京 100094
采用多片探测器拼接是实现长线阵焦平面的通用方法。反射式光学拼接是焦平面常见的拼接方式之一。对于光学拼接,拼接反射镜几何参数设计不合理会导致定焦平面出现漏缝、杂光、遮挡光路等成像缺陷。反射镜参数计算是光学拼接焦平面设计的核心内容之一。详细介绍了光学拼接焦平面拼接反射镜的参数计算。根据几何光学建立光学拼接成像模型,分别对奇数片探测器和偶数片探测器的拼接反射镜的几何参数进行公式推导,主要包括拼接反射镜的位置、长度、宽度、角度等几何参数的数学表达式。最后将算法公式应用于工程实例,对像方远心和非远心两种典型的光学系统的拼接反射镜参数进行计算,并对两种光学系统拼接反射镜的特点进行了分析。
几何光学 焦平面 拼接反射镜 光学拼接 探测器 
光学学报
2020, 40(13): 1308001
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室, 北京 100081
针对现有活体皮肤检测方法精度不高、实时性较差的问题,提出一种基于超像素分割的成像式光电容积描记(IPPG)活体皮肤检测(SPASD)算法。利用零参数简单线性迭代聚类算法将图像分割为多个超像素子块;然后通过IPPG技术并行提取各子块中的脉搏波信号;最后利用支持向量机对提取到的信号进行训练分类,进而实现活体皮肤的实时检测。实验结果表明,SPASD算法可以有效提高活体皮肤的检测精度和实时性,其检测精度达92.02%。所提方法在人脸防骗、非接触生理信号检测、面部表情识别等领域具有应用前景。
图像处理 模式识别 成像系统 成像式光电容积描记 活体皮肤检测 超像素 
光学学报
2020, 40(13): 1310001
杨其利 1,2周炳红 1,*郑伟 1,**李明涛 1,***
作者单位
摘要
1 中国科学院国家空间科学中心系统仿真与论证技术研究室, 北京 100190
2 中国科学院大学工程科学学院, 北京 100049
提出一种基于深度学习的弱小目标检测方法,该方法基于语义分割任务,利用全卷积递归网络学习复杂背景下弱小目标的特征,并在网络中使用了残差学习和递归操作,具有加速网络优化、模型参数少、深度递归监督和特征重用等特点。将此方法应用在两个真实的图像序列和红外图像测试集上,与三种最新的弱小目标检测方法进行对比,结果显示,在目标增强和背景抑制方面,此方法取得了最好的可视化效果,并在目标检测率、信噪比增益、信杂比增益和背景抑制因子等评价指标上取得了优秀的测试结果。因此,对于不同场景下的红外图像弱小目标检测问题,此方法具有良好的适用性和鲁棒性。
图像处理 弱小目标检测 红外图像 背景抑制 深度学习 递归监督 
光学学报
2020, 40(13): 1310002
作者单位
摘要
1 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室, 山西 太原 030051
2 北京时代民芯科技有限公司, 北京 100076
3 北方自动控制技术研究所, 山西 太原 030051
在X射线透射成像过程中,结构间的相互遮挡导致图像信息混叠,为获取不同深度的结构信息往往需要采用计算机断层扫描(CT)的方法,但是效率偏低。针对上述问题,提出了基于多线扫描的X射线聚焦成像算法,仅需场景目标沿直线通过检测区域,便可提取多视角信息,利用光场重建理论实现指定深度结构的去遮挡重建,具有较高的实时性。对目标的多线扫描和X射线重建结果表明:所提方法可实现任意指定深度层信息的重建,对相互遮挡的目标结构能进行快速成像检测,并提升被遮挡目标的识别性,具有较好的应用前景。
成像系统 聚焦成像 X射线 多线扫描 去重叠 
光学学报
2020, 40(13): 1311001
王奇 1,2,3傅雨田 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高复杂动态环境下精密稳像系统的质心定位精度,提出了一种基于生成对抗网络(GAN)的方法,以解决载体运动引起的星斑拖尾问题。传统的高斯模型先验方法对噪声敏感,盲反卷积方法采用简化模型估计模糊核,与真实值误差较大。所提方法结合了运动流图的运动方向和GAN的优化细节,将运动流图与模拟星点作为监督信号,采用端到端的形式复原星斑图,无需先验信息与迭代计算,并且可以抑制噪声。实验结果表明,相较于R-L方法,所提方法复原星斑后峰值信噪比提升了30.5%,质心定位精度提高了33.4%。
成像系统 运动模糊 星斑复原 生成对抗网络 流估计 
光学学报
2020, 40(13): 1311002
程滨 1,2任姣姣 1,2顾健 1,2李丽娟 1,2高天元 1,2,*
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院光电工程国家级实验教学示范中心, 吉林 长春 130022
在太赫兹厚度无损检测中,针对薄涂层上、下表面回波不可分的问题,测定频率为0.2~7 THz的普通面漆涂层的光学参数,根据其在频率为0.2~2 THz时的光谱特性,采用折射率常数模型和消光系数常数模型建立了反射式太赫兹波传播仿真模型。将仿真波形与实际太赫兹检测波形的差值方程组作为目标函数,提出最小二乘厚度优化方法,同时引入太赫兹发射器与样品间的距离参数对目标函数进行优化。设计具有不同阶梯厚度的面漆涂层样件进行无损检测厚度成像实验。实验结果表明:所提方法对定量无损检测精度有显著提高效果,对面漆涂层来说,厚度检测精度达到了7.9 μm,相较于现有方法提升了2个数量级;距离参数的引入实现了对检测过程中太赫兹发射器与样品间距离分布的可视化分析。
测量 光谱学 太赫兹成像 涂层厚度 无损检测 
光学学报
2020, 40(13): 1312001
作者单位
摘要
中国人民解放军95859部队, 甘肃 酒泉 735018
在目标成像过程中,受红外光学成像系统衍射、大气扰动等因素的影响,目标能量弥散,图像边缘模糊。传统的基于阈值分割的方法获取的几何成像区域目标像素数误差大,制约了小目标辐射强度的测量精度。针对在像平面投影形状为矩形的目标,提出一种几何成像区域像素数测量方法。首先建立目标成像模型,并将成像模型简化至水平和垂直两个方向;然后分别构建目标尺度特征鉴别曲线;最后从特征曲线中提取目标边长几何成像像素数,从而得到了几何成像区域目标像素数。仿真和外场实验验证了所提方法的有效性。
测量 红外小目标 几何成像区域 计算方法 误差 
光学学报
2020, 40(13): 1312002
类维政 1,2,3袁吕军 1,2,*苏志德 1,2康燕 1,2武中华 1,2
作者单位
摘要
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 南京天文光学技术研究所中国科学院天文光学技术重点实验室, 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
在光学镜面相位恢复检测中,由于CCD相机的横向失调和光路中倾斜误差的存在,采集图像会发生错位,影响检测结果的准确性。为了克服光路校准带来的困难,基于快速傅里叶变换图像配准算法以及梯度相位恢复算法,提出了亚像素图像配准相位恢复 (SIRPR) 算法。通过仿真,验证了该算法对于光路的横向偏移和镜面倾斜具有良好的矫正作用。对一块直径为110 mm的凹面反射镜进行实验测量,并利用SIRPR算法处理含明显错位光斑的光强图,将计算获得的面形结果与干涉仪直接测量的结果进行对比,面形之差的方均根值为0.1047λ(λ为波长),验证了算法的准确性。
测量 相位恢复 相位测量 镜面检测 光学检测 光学制造 
光学学报
2020, 40(13): 1312003
雷雪枫 1,2,2,**朱双双 1,2,2刘振海 2,2,*李朕阳 2,2[ ... ]洪津 2,2,***
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
以飞行实验中安装在同一个航空平台上的偏振扫描仪(POSP)和同时偏振相机(SIPC)为例,提出了一种对单幅SIPC图像及单扫描圈内POSP星下点邻近数据进行快速视场匹配的方法。通过POSP旋转扫描采集模式下的拖影权重系数模板,将高空间分辨率的SIPC数据重采样至与POSP空间分辨率一致,然后度量不同位置的SIPC重采样数据与POSP数据的一致性程度,选取一致性最强的位置作为视场匹配位置。最后通过多场景下数据相关性最高的SIPC像元相对序号,作为参考视场匹配位置,将多场景下分别计算的匹配位置与参考位置的平均绝对值误差作为视场匹配误差,约为10个SIPC像元,即0.12个POSP像元,满足应用需求。
测量 偏振扫描仪 视场匹配 拖影 辐射测量 
光学学报
2020, 40(13): 1312004
作者单位
摘要
1 华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
2 湖州师范学院工学院, 浙江 湖州 313000
数字图像相关方法(DIC)是一种非接触式全场光学测量方法,在许多领域已被用于物体表面位移和应变的测量。传统的DIC全场应变测量通常使用高精度逐点局部位移场最小二乘法,但该方法对于旋转物体的应变测量仍存在显著误差。为此,在传统DIC应变计算方法的基础上,引入变形前后的旋转矩阵,提出一种考虑旋转的局部位移场最小二乘应变计算方法。该方法能够补偿由旋转引起的应变误差,从而实现任意旋转角度下应变的高精度测量。在模拟实验中,分别对多种旋转角度下的同一应变以及同一旋转角度下的不同应变进行测量,由两种实验应变测量获得的均方根误差(RMSE)平均值相对传统DIC方法分别为由0.00498降低到0.00011以及由0.00703降低到0.00027,两种实验结果均证明所提方法能较大程度地提高旋转条件下的应变测量精度。
测量 数字图像相关方法 全场应变 旋转物体 
光学学报
2020, 40(13): 1312005
张凯龙 3,4陈浩伟 1,3,4陆宝乐 1,2,4,**白晋涛 1,2,3,4,*
作者单位
摘要
1 西部能源光子技术与功能材料省部共建国家重点实验室, 陕西 西安 710069
2 国家级光电技术与功能材料国际联合研究中心, 陕西 西安 710069
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心, 陕西 西安 710069
4 西北大学光子学与光子技术研究院陕西省光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710069
报道了一种采用新型二维材料二硒化铪可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器。通过机械剥离法制备了二硒化铪薄片,将其作为可饱和吸收器件插入掺铒光纤激光器谐振腔内,实现了稳定的调Q脉冲激光输出。在泵浦功率为140 mW时,通过控制偏振控制器调节谐振腔内的偏振状态,获得了中心波长为1532.3 nm,3 dB谱线宽度为0.68 nm的稳定调Q脉冲输出;当泵浦功率增加到360 mW时,脉冲输出的重复频率从42.3 kHz变化到88.2 kHz,脉冲宽度从3.3 μs变化到1.8 μs。实验结果表明,在最大泵浦功率处,光纤激光器输出的最大功率为6.1 mW,单脉冲能量为68.5 nJ。
激光器 光纤激光器 二硒化铪可饱和吸收体 掺饵光纤 
光学学报
2020, 40(13): 1314001
作者单位
摘要
海军研究院, 上海 200436
根据单目视觉高精度位姿测量中合作目标形状和图案设计的基本原则,分析了在透视投影情况下方形和圆形合作目标特征点的提取精度,指出在特征点提取时方形合作目标角点具有透视不变性、圆形合作目标圆心存在固有偏移误差的特点,并得出减小单个圆形目标尺寸容易造成抗污染能力差而方形目标抗污染能力强的结论。针对光阴影干扰测量精度的问题,提出将方形合作目标外边缘作为测量基准、内边缘斜率作为修正因子的角点提取算法。基于单目视觉位姿测量系统内部和外部参数,给出了合作目标几何尺寸设计和加工精度要求的计算方法。最后,通过合作目标设计实例和实验,验证了方形合作目标能满足复杂光干扰环境下高精度位姿测量需求。
机器视觉 单目视觉测量 合作目标 图形设计 亚像素精度 阴影补偿 透视不变性 
光学学报
2020, 40(13): 1315001
鞠默然 1,2,3,4,5罗江宁 6王仲博 1,2,3,4,5罗海波 1,2,4,5,*
作者单位
摘要
1 中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁 沈阳110016
2 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中国科学院光电信息处理重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
5 辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
6 麦吉尔大学, 加拿大 魁北克 H3A 0G4
基于串联(concat)操作的特征融合方法仅仅融合了相邻尺度的特征,并没有充分利用来自其他尺度的输出特征。并且,串联操作只是在通道维度上将不同尺度的特征连接,不能反映不同通道间特征的相关性和重要性。针对这些问题,提出了一种基于注意力机制的特征融合算法。该算法利用注意力机制来融合不同尺度的特征,通过对每个通道的特征进行权重分配来学习不同通道间特征的相关性。将基于注意力机制的特征融合算法与YOLO V3相结合,构建多尺度目标检测器,并利用Focal loss和GIOU loss来设计检测器的损失函数。在PASCAL VOC和KITTI数据集上对不同算法进行对比实验,实验结果表明,多尺度目标检测器具有更高的检测精度和较快的检测速度。
机器视觉 卷积神经网络 特征融合 注意力机制 YOLO V3 
光学学报
2020, 40(13): 1315002
作者单位
摘要
宁波大学物理科学与技术学院, 浙江 宁波 315211
实验上观测了贝塞尔光束在饱和非线性介质中的呼吸传输行为,出射光斑的时间演化过程验证了其传播存在呼吸现象。结合怪波形成的线性几何会聚理论和非线性诱导理论,进一步通过实验设计,使具有一定间隔的两束贝塞尔光束以一定夹角入射,当两个贝塞尔呼吸子在出射面碰撞时,可获得一个巨峰,该巨峰的峰值能量为线性情况下的3.1倍。此光斑的高峰值特性和反相位边锋的分布特性与怪波的基本特性吻合。相应的数值模拟结果与实验结果也表现出很好的一致性。研究结果为光怪波的形成提供了一种有效的线性和非线性相结合的设计方法,对海洋怪波的研究有一定的借鉴意义。
非线性光学 饱和非线性 贝塞尔光 碰撞 呼吸子 怪波 
光学学报
2020, 40(13): 1319001
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130012
2 中国科学院长春光学精密与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了提升单晶碳化硅(SiC)材料的抛光效率及表面质量,提出了将传统抛光与磁流变抛光(MRF)相结合的新方法,并对一块直径为100 mm的单晶SiC晶圆进行实际加工。首先,采用环抛技术将单晶SiC晶圆表面粗糙度快速加工至0.6 nm左右;然后,通过配制特殊的磁流变抛光液,采用磁流变抛光技术对晶圆进行35 min快速均匀抛光,改善了SiC晶圆表面的缺陷,消除了晶圆亚表面损伤;最后,采用纳米金刚石抛光液,通过环抛对SiC晶圆进行精抛光,获得了粗糙度为0.327 nm的高表面质量单晶SiC晶圆。该方法将单晶SiC晶圆的加工时间缩短了约7 h,有利于提升SiC晶圆的加工效率、精度及质量。
光学制造 碳化硅晶圆 磁流变抛光 环抛 表面质量 亚表面损伤 
光学学报
2020, 40(13): 1322001
王超 1,2,*史浩东 1,2李英超 1,2付强 1,2刘壮 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
面向天基空间探测应用,设计了较大视场(FOV)的超分辨望远成像光学系统。对于含低旁瓣因子五环带纯相位光瞳调制器的系统,分别研究了各类像差及调制器误差对其超分辨参数的影响。指出在超分辨望远成像系统中,非对称性像差需严格抑制,而对称性像差影响较小,且可互相补偿。根据此结论,优化设计了全视场内像质均一、残留一定量球差的宽FOV大口径望远光学基底系统,加入调制器后,其在0.28°视场内具有圆整且十分相似的PSF,超分辨倍率不小于1.25,旁瓣因子小于0.1。基于超分辨望远系统特点,建立了合理的像差容限模型,有效地控制了加工成本与难度。
光学设计 望远成像 超分辨 像差 
光学学报
2020, 40(13): 1322002
作者单位
摘要
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
电润湿液体透镜是通过改变液面的形状而实现变焦的,变焦时间由透镜本身和驱动电压共同决定。为了减少变焦时间,需加快液面运动的速度,而黏滞系数较大的液体透镜其液面运动速度较慢。针对这一问题,提出了一种减少变焦时间的方法,即采用过驱动电压提高液面运动速度,然后将驱动电压降至目标电压。为验证该方法的有效性,基于近轴光线的传输理论,设计并搭建了电润湿液体透镜变焦时间的测试系统,分析了该系统的测试机理,研究了不同过驱动电压对电润湿液体透镜变焦时间的影响。结果表明,最佳情况下变焦时间由350 ms减少至82 ms。
光学设计 液体透镜 变焦时间 过驱动电压 
光学学报
2020, 40(13): 1322003
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室, 吉林 长春 130033
增强现实头盔显示器(HMD)需要两个或更多焦平面,用以显示不同焦距上的画面,既能增强景深效果又能减少单焦面带来的视觉辐辏冲突及不适感。较为传统的解决办法是使用两块分离的图像生成单元(PGU)分别显示两个焦面的内容,增加了成本,降低了可靠性并且体积庞大。使用单个图像生成单元和单个自由曲面棱镜设计了一个新的结构,在图像生成单元上设置两个分开的区域,并通过平面反射镜将其中一个图像区域中继到新的较远位置以实现双焦面显示,最终得到一个视场角为18°×16°,出瞳直径为8 mm,波长为540~640 nm,出瞳距大于15 mm,焦距为95.2 mm和35.2 mm的双焦面头盔显示光学系统。
光学设计 头盔显示 双焦面 自由曲面 
光学学报
2020, 40(13): 1322004
作者单位
摘要
宁波工程学院电子与信息工程学院, 浙江 宁波 315016
基于交替光栅和石墨烯设计了一种近红外波段电磁超材料多通道吸收器。采用时域有限差分法(FDTD)数值模拟了结构设计参数对吸收光谱的影响规律,获得了最佳结构。同时探究了各通道吸收率对入射光源角度的依赖性。仿真结果表明,基于法布里-珀罗(F-P)腔共振、磁激元共振和相消干涉形成的吸收光谱主要集中在0.95~1.15 μm近红外波段。交替光栅的结构参数和介质层厚度对光谱特性影响较大,当光栅高度增大或周期减小时,腔共振模迅速右移,并伴随各干涉峰小幅度右漂,吸收率大幅改变;介质层厚度对干涉谱影响强烈,当介质层厚度达40 nm以上时,干涉谱几乎消失。各通道吸收峰对光源入射角不敏感,但当入射角在10°以上时,低端吸收率随入射角线性增大,线性拟合度高达0.9931。
表面光学 吸收器 多通道 交替光栅 石墨烯 带宽 吸收率 
光学学报
2020, 40(13): 1324001
作者单位
摘要
1 郑州师范学院物理与电子工程学院, 河南 郑州 450044
2 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与探测器重点实验室, 上海 200083
提出一种基于硅衬底的涂覆石墨烯层的三角形纳米线等离激元波导,并采用有限元方法详细研究了基模传输特性及其与几何参数、物理参数的关系。结果表明:间隙区域大小、顶角角度、圆角半径和石墨烯化学势对模式传输特性有很大影响。通过优化设计,该波导结构可以实现石墨烯等离激元的深度亚波长传输,传播距离可达10 μm,同时归一化模式场面积仅约为10 -6。该石墨烯表面等离激元波导为可调谐纳米光子器件的设计提供了一定的参考。
表面光学 光学器件 波导 表面等离激元 红外波 
光学学报
2020, 40(13): 1324002
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学航天学院空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
提出了一种快速测量双向反射分布函数(BRDF)的子孔径扫描傅里叶变换系统。子孔径扫描傅里叶变换方法,使用单个傅里叶变换透镜进行测量,具有扩展单次测量视场、工作距离长、成本低以及系统简单等优点,可以在大空间频率范围内实现BRDF的快速有效测量。与角度细分光谱辐射计测量方法相比,子孔径扫描傅里叶变换方法具有更高的灵敏度和精度,提高了检测速度。该方法通过与子孔径扫描方法结合,测量样品平面上散射的光场,并在傅里叶空间中进行数值拼接,扩大了测量BRDF的角度范围。最后,利用对比实验数据对该方法进行了验证。实验结果表明,该方法与角度细分光谱辐射计的相对误差小于1%,测量时间是角度细分光谱辐射计的1/10,角度分辨率可以达到0.005°。这些结果为子孔径扫描傅里叶变换系统在快速BRDF测量中的应用提供了理论依据和技术支持。
散射 双向反射分布函数 傅里叶变换 测量 
光学学报
2020, 40(13): 1329001
杨玉峰 1,2,**韩安丽 1,*雷思辰 1,***
作者单位
摘要
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安理工大学陕西省智能协同网络军民共建重点实验室, 陕西 西安 710048
对偏振光在火星沙尘中的传输特性进行了研究,首先分析了火星沙尘粒子散射系数、吸收系数和不对称因子随粒径尺寸的变化关系,然后利用偏振蒙特卡罗方法模拟了偏振光在火星大气中的多重散射,计算并分析了波长、粒径分布、风速、高度、粒子数浓度对偏振光传输特性的影响。研究结果表明:偏振光退偏度随着传输距离的增大而增大,粒子数浓度越大,偏振度退化越严重。当波长为0。55 μm时,对于所选用的两组粒径分布,有效粒径小时反而退偏严重, 15。3 m/s和1。7 m/s风速对应的退偏度相差将近两个数量级,在所选的6个波长中7。46 μm激光在火星沙尘中传输时偏振保持性最好,而波长0。66 μm激光在火星沙尘中传输时透射性是最好的。
散射 火星 沙尘粒子 蒙特卡罗方法 偏振度 
光学学报
2020, 40(13): 1329002
作者单位
摘要
东南大学电子科学与工程学院教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室, 江苏 南京 210096
研究感知亮度与光亮度、色度之间的关系,并针对激光投影电视设计了两次异色感知亮度匹配实验。实验一中基于两台具有相同参数的单色激光电视,研究了色饱和度、色调对感知亮度的影响。结果表明,当在同一色调,光亮度相同时,色饱和度越高,感知亮度越高,色饱和度变化程度对色调的系统等效亮度与光亮度比值(Lseq/L)的影响排序为蓝大于红大于绿。实验二中基于单色和双色激光投影电视,研究了不同色域对感知亮度的影响。结果表明,光亮度相同时,色域越大的电视,感知亮度越高,自然图片的Lseq/L略低于相应主色调的纯色图片。目前,激光显示从单色发展到双色、三色激光,色域得到扩展,双色、三色激光投影电视的电功率亮度转换效率比单色分别提高了3%、24%。研究结果有助于对宽色域、低功耗、高感知亮度的激光显示进行优化设计。
视觉光学 颜色视觉 感知亮度 色度 异色感知亮度匹配 激光投影电视 
光学学报
2020, 40(13): 1333001