1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中科聚研（吉林）干细胞科技有限公司，吉林 吉林 132000
在显微成像领域中，高成像质量图像的获取与良好的照明方式息息相关。传统显微镜使用聚光透镜来提供均匀强度的照明，调节聚光透镜的光阑匹配不同放大倍率的物镜。然而无色生物细胞的光学吸收系数低，在传统显微镜下难以观测到其细节信息。为了突破传统显微镜的成像功能，本文设计了一种可调控的显微镜聚光镜模块，通过将小型扭曲液晶器件嵌入聚光透镜的后焦面处，调控液晶器件的对光的透过效果可以实现明场成像以及差分相衬成像。系统由一款商用显微镜改装而成，液晶器件尺寸为22 mm×18 mm，实现了系统的高度集成化。通过实验验证了系统的成像性能，实现了对微凸透镜样品的定量相位重建，实验与理论曲线的互相关系数达到0.994 9，并且通过胚胎干细胞的重建展示了系统在实际应用中的效果。
显微镜 计算成像 差分相衬成像 microscopy computational imaging differential phase contrast imaging
1 无锡学院物联网工程学院，江苏 无锡 214105
2 南京信息工程大学自动化学院，江苏 南京 210044
3 江南大学理学院，江苏 无锡 214122
4 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
地基大口径望远镜观测时会受到大气湍流的影响，分辨能力严重下降。为应对此问题，成像系统中需要配备自适应光学系统以校正波前相差。然而，自适应光学系统仅能实现部分校正，残余波前畸变导致的图像退化需要通过后续图像复原算法恢复。提出了一种针对泊松噪声天文图像的盲复原算法以提高自适应光学系统校正后的图像质量，该算法在图像梯度域中使用自适应L1范数项精确估计点扩散函数，并使用Richardson-Lucy算法与低通去噪声滤波相结合对图像进行复原。在模拟和真实天文图像上的实验结果表明，与其他算法相比，所提算法能够获得更准确的点扩散函数和更真实的复原图像，并且可在不需要额外信息的情况下显著提高自适应光学校正后天文图像的质量。
大气光学 自适应光学 图像复原 盲卷积 泊松噪声 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0401001
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 中国科学院大学, 北京 100049
3 航天材料及工艺研究所, 北京 100071
为实现对复合材料内部缺陷进行无损检测并对缺陷位置进行准确标记, 本文提出了红外热波检测投影标注方法。利用红外热像仪获得闪光灯脉冲激励下样品的红外图像序列, 并通过时间采样优化的脉冲相位算法进行处理, 增强缺陷的检测效果, 再通过自动阈值对缺陷位置进行提取并由投影仪将提取结果投射到样品表面。针对投影仪与热像仪视角差异等因素引起的图像畸变问题, 本文提出了一种可见-红外相机辅助标定方法, 通过辅助相机对投影仪进行标定, 建立投影仪与热像仪的空间坐标关系, 对缺陷提取结果进行畸变矫正, 提高缺陷标记的精确度。实验结果表明, 该缺陷检测及标记方法对不同大小缺陷的面积标记误差在10%以内,中心标记误差在3 mm以内, 可以对材料内部缺陷进行较为精确的标记。
无损检测 脉冲相位法 阈值分割 投影变换 投影仪标定 non-destructive testing pulse phase method threshold segmentation projection transformation projector calibration
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 中国科学院大学, 北京 100049
3 东北电力大学 计算机学院,吉林 吉林 132012
4 吉林省农村经济信息中心, 吉林 长春 130033
针对支架等遮挡物对720°全景相机底部图像造成遮挡的问题, 本文提出了一种基于分步拍摄的消除底部支架遮挡方法。通过对侧面、顶部一次拍摄和对底部两次拍摄消除底部遮挡。在此基础上, 针对侧面、顶部、底部图像亮度不一致问题进行了优化。基于全局的匀色算法会导致不同区域的图像互相影响, 造成匀色结果的偏差, 提出了一种基于区域生长法图像分割的Wallis匀色算法。实验结果表明, 本文方法能够消除底部图像遮挡; 使用本文算法匀色, 图像颜色差异较使用基于全局算法减小59.3%。
全景相机 全景图像拼接 匀色算法 panoramic camera panoramic image stitching dodging algorithm
1 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
2 浙江水晶光电科技股份有限公司 中央研究院，浙江 台州 318015
3 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
体光栅波导作为实现增强现实显示的一种方案，其核心是体光栅的制备。本工作提出了一种简单，易于搭建的非对称曝光的光路，制备的倾斜体光栅衍射效率高达80%。使用632.8 nm He-Ne激光监测光栅的演化过程，结果表明光栅在25 s内反应结束，形成光栅。SEM图像证明了光栅的倾斜特性，并与理论计算结果一致。制备的倾斜体光栅的衍射效率失谐曲线与耦合波理论取得了良好的一致性，其半高宽为3.22°。倾斜体光栅可以被外界电场调谐，90%以及10%调谐场强分别为5.1 V/μm以及11.25 V/μm。本工作对倾斜/液晶聚合物体光栅的制备提供了积极的指导和借鉴。
液晶/聚合物光栅 倾斜体光栅 衍射效率失谐 电场调谐 liquid crystal/polymer grating slanted volume grating diffraction efficiency mismatch electrical switching
1 曲阜师范大学物理工程学院, 山东 曲阜 273165
2 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
基于液晶/聚合物光栅,以MDMO-PPV为增益介质,在抽运增益介质层不同位置处对出射激光波长进行粗略调谐,通过施加外部电压对出射激光波长进行精密调谐,最终得到调谐范围为18 nm、可连续精密调谐的液晶/聚合物光栅有机半导体激光器。该研究可为改进可调谐分布反馈有机半导体激光器提供一些新思路。
激光器 可调谐激光器 液晶/聚合物光栅 有机半导体
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
In this Letter, we present an electrically tunable holographic waveguide display (HWD) based on two slanted holographic polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) gratings. Experimental results show that a see-through effect is obtained in the HWD that both the display light from HWD and the ambient light can be clearly seen simultaneously. By applying an external electric field, the output intensity of the display light can be modulated, which is attributed to the field-induced rotation of the liquid crystal molecules in the two HPDLC gratings. We also show that this electrically tunable performance enables the HWD to adapt to different ambient light conditions. This study provides some ideas towards the development of HWD and its application in augmented reality.
230.3720 Liquid-crystal devices 160.3710 Liquid crystals 050.1950 Diffraction gratings Chinese Optics Letters
2019, 17(1): 012301
1 济源职业技术学院, 济源 459000
2 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, 长春130033
3 中国科学院大学, 北京100049
报道了液晶分子不同取向对液晶/聚合物光栅电光特性以及激光出射的影响。通过扫描电子显微镜观察液晶/聚合物光栅的截面，成功观察到了光栅的体光栅结构。液晶分子垂直光栅矢量排列时，由于光栅形貌变差，衍射效率由液晶分子沿光栅矢量排列时的83.2%降低至72%，同时散射损耗由11.8%增加至19.1%。液晶分子垂直光栅矢量时，液晶/聚合物光栅的调谐电场由液晶分子沿光栅矢量时的13.6 V/ μm下降至3.1 V/ μm。液晶沿光栅矢量排列时，激光出射阈值更低，为利于激光出射的方向。本文工作为进一步加深对液晶/聚合物光栅以及染料掺杂分布式反馈选频的理解和认识，提供了指导和借鉴。
液晶/聚合物光栅 液晶分子取向 调谐 分布反馈 LC/polymer grating LC orientation tuning distributed feedback
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 中国科学院大学, 北京 100039
为了提高自适应光学系统科研人员的工作效率, 满足自适应光学系统向高低阶多波前校正器的发展需求, 本文研究了一套自适应光学系统控制软件设计方法, 以适应实验设备的不断更新换代, 避免实验过程中软件不断更新修改所带来的问题。本文首先从功能和性能两方面分析了实验对软件系统的需求, 提出基础层、功能层及表示层3层的软件架构体系, 采用共享内存和临界区对象相结合的软件开发方法, 确保自适应光学系统的实时性与准确性, 避免资源冲突和浪费; 采用Windows API事件实现多线程之间同步协调控制。基于上述思想开发了液晶-变形镜混合的高低阶自适应光学系统控制软件, 可在0.6 ms内完成波前采集、波前计算、控制信号计算和各设备间的同步协调控制。最后, 使用该软件进行自适应光学校正: 仅变形镜和倾斜镜校正后峰峰值由3.38 μm降为0.95 μm, 均方根误差由0.66 μm降为0.12 μm; 液晶校正器、变形镜和倾斜镜同时校正后峰峰值为0.44 μm, 均方根误差为0.02 μm, 计算总延迟为0.378 ms。由实验结果可知, 本文设计的软件可以实现自适应光学系统的实时校正, 在保证校正精度的同时具有方便修改、功能齐全及模块化的优势, 为后续自适应光学实验提供保障。
自适应光学 液晶波前校正器 变形镜 上位机控制软件设计 模块化 adaptive optics liquid crystal wave front corrector deformable mirror software design modulation
