1 西北工业大学 宁波研究院, 浙江 宁波 315103
2 西北工业大学 机电学院, 陕西 西安 710072
3 空天微纳系统教育部重点实验室 陕西省微纳机电系统重点实验室,陕西 西安 710072
4 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安 710065
5 北京理工大学信息与电子学院, 北京 100081
作为一种新型光电探测技术，偏振成像可同时获取场景的空间分布和偏振特征，针对特定应用场景具有优异的材质区分及轮廓辨识能力，广泛应用于目标探测、生命科学、环境监测、三维成像等领域。偏振分光或滤光器件是偏振成像系统的核心元件，然而该类传统器件受限于体积庞大、性能不佳、易受干扰等问题，难以满足高集成、高性能、高可靠性偏振成像系统的要求。超构表面是一种结构单元以亚波长间隔准周期排列而成的二维平面器件，可在不同偏振方向对光场的振幅、相位进行精细操纵。基于超构表面的偏振器件具有体积小、重量轻、维度高等特点，为集成化偏振成像系统提供了新的解决方案。本文针对偏振成像，综述相关超构表面的功能原理、发展脉络和未来趋势，讨论并展望其在成像应用和系统集成方面所面临的挑战与机遇。
光学器件 微纳结构 超构表面 偏振成像 成像系统 optical device micro-nano structure metasurface polarization imaging imaging system 郝佳 1,2,3王燕 1,2,3周奎 1,2,3余晓畅 1,2,3虞益挺 1,2,3,*
1 西北工业大学 深圳研究院，广东深圳58057
2 西北工业大学 空天微纳系统教育部重点实验室，陕西西安71007
3 西北工业大学 陕西省微纳机电系统重点实验室，陕西西安710072
作为分焦平面型偏振成像系统的核心光学器件，微偏振阵列（Micropolarizer Array，MPA）对场景目标偏振信息的重构有着重要影响。针对传统2×2 MPA存在的图像分辨率损失和瞬时视场误差等问题，以及现有模型仅能设计2×N系列MPA的局限性，基于傅里叶频域提出了一种可涵盖2×N系列和N×N对角系列MPA排布模式的设计模型，并优化设计了3种新型对角排布的MPA。通过理论分析、外场实验和数值模拟对已有的MPA及新设计的MPA的重构性能进行了定性分析与定量测试。实验结果表明：利用2×2×2 MPA重构的S0，S1，S2及线偏振度图像在定量测试和视觉效果方面最优，而对于单探测器的快照式成像系统，新型3×3 MPA获得的重构效果最佳。本文改进模型的应用和新型MPA的提出可为多样化和高性能MPA的制备提供理论依据，促进了DoFP偏振成像系统的工程实际应用。
偏振成像 傅里叶频域 微偏振阵列 数值仿真 图像重构 polarization imaging Fourier domain micropolarizer array numerical simulation image reconstruction 光学 精密工程
2021, 29(10): 2363
王飞 1,2,3,4余晓畅 1,2,3,4罗青伶 5周晨阳 5虞益挺 1,2,3,4,6,*
1 西北工业大学深圳研究院, 广东 深圳 518057
2 西北工业大学机电学院, 陕西 西安 710072
3 西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室, 陕西 西安710072
4 西北工业大学陕西省微纳机电系统重点实验室, 陕西 西安710072
5 西北工业大学教育实验学院, 陕西 西安710072
6 西北工业大学宁波研究院, 浙江 宁波 315103
片上光谱成像系统具有结构紧凑、轻量便携等诸多优点,可灵活搭载于无人机、立方星等平台,具有广阔的应用前景。本文综述了近年来片上光谱成像系统的研究进展及应用情况,梳理了片上光谱成像系统的分光原理、集成方式,展示了片上光谱成像系统在生物医疗、环境监测、**装备和智能消费电子等领域的应用前景,揭示了片上光谱成像系统目前所面临的挑战和未来发展方向。
激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2000002
1 西北工业大学工业工程系, 陕西 西安 710072
2 西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室, 陕西 西安 710072
3 西北工业大学陕西省微纳机电系统重点实验室, 陕西 西安 710072
4 西北工业大学环境工程系, 陕西 西安 710072
5 西北工业大学材料科学与工程系, 陕西 西安 710072
6 西北工业大学复合材料系, 陕西 西安 710072
胶体晶体是指由分散的微米级或亚微米级的胶体颗粒形成的具有有序结构的一类物质。自组装技术是胶体晶体制备工艺中一种常用的方法。概述了胶体晶体的基本概念及自组装的相关工艺,针对其在微纳光学领域的应用展开了详细的分析,介绍了不同的研究团队如何将自组装胶体晶体用于彩色打印、全息图、抗反射涂层、光学器件制造中,并对胶体晶体发挥的作用进行了归纳总结。胶体晶体独特的周期性结构赋予了它广阔的应用前景,通过不同的自组装技术提升胶体晶体的质量具有重要的意义。
光学设计与制造 胶体晶体 微纳光学 结构色 光子带隙 激光与光电子学进展
2019, 56(23): 230001
1 西北工业大学 空天微纳系统教育部重点实验室, 陕西 西安 710072
2 西北工业大学 陕西省微纳机电系统重点实验室, 陕西 西安 710072
传统光谱成像系统采用探测器与传统分光元件耦合的方式, 体积较大、定制化能力不足。微/纳光机电系统的快速发展, 为微型化光谱成像系统提供了解决途径。基于表面等离激元学和光学超表面的微纳滤波结构, 可实现像素级的光场调控, 有望替代传统滤波器件并具有与成像系统片上集成的潜力。近年来, 集成了动态或静态滤波结构的光谱成像微系统已崭露头角, 逐渐构建起全新的光谱成像方法, 但在原理机制、器件性能、制造成本、集成装配工艺等方面还有许多需要攻克的难题。本文综述了国内外在像素级微纳滤波结构、滤波和成像器件的集成制造和装配等方面的研究进展, 梳理了光学滤波-探测集成器件的发展脉络, 探讨了其局限性并展望了发展趋势。
光谱成像 集成光学器件 光学滤波 光学超表面 spectral imaging integrated optical devices color filtering optical metasurfaces
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
2 武汉市杰都易光电科技有限公司, 武汉 430014
为了获得激光清洗轮胎模具的工艺参量, 采用自主研制的平均功率达250W的脉冲式YAG激光清洗设备开展了轮胎模具激光清洗实验研究。取得了不同激光参量对轮胎模具清洗效果的实验数据, 并研究了激光峰值功率、能量密度等参量与轮胎模具清洗速度、清洗效果的关系。结果表明, 清洗轮胎模具脉冲YAG激光比CO2激光更高效; 轮胎模具清洗的激光能量密度阈值约为250mJ/mm2, 提高激光峰值功率和平均功率能提高清洗速度和清洁效果。此结果为激光清洗设备的研究提供了参考。
激光技术 激光清洗 轮胎模具 YAG激光 laser technique laser cleaning tire mold YAG laser
