1 江苏科技大学理学院，江苏 镇江 212100
2 山东大学信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
叠层成像的成像分辨率会受到数值孔径和电荷耦合器件（CCD）像素尺寸的限制。CCD靶面有限则数值孔径有限，采集大光斑图像时，易丢失CCD靶面边缘的部分高频信息。此外，像素尺寸较大会导致成像时采样率不足，也会丢失部分细节高频信息。提出了一种高分辨率叠层成像方法，可同时处理数值孔径和CCD像素尺寸的分辨率限制问题。首先，利用外推法补充因数值孔径有限丢失的高阶衍射信息，之后将外推法重建的图像代入基于多权重损失函数的生成对抗网络中，即可快速解决像素尺寸受限问题，提高成像分辨率。多权重损失函数为均方误差、特征图误差和对抗误差的加权和。通过设置合理的权重，可以实现像素和视觉层面的均衡处理。仿真及实验结果表明，该方法在提高叠层成像系统分辨率上具有显著效果，且运算效率高。
超分辨率 叠层成像 外推法 生成对抗网络 多权重损失函数 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811003
1 山东大学光学高等研究中心, 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
2 山东大学信息科学与工程学院, 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
太赫兹参量源是一种激光驱动的太赫兹辐射源, 它具有高相干性、可调谐、室温运转等优点。在简要介绍太赫兹参量源的基本原理后, 重点总结了近年来国内外对太赫兹参量源的代表性研究成果, 主要包括: 1) 太赫兹参量源中常用的几种非线性晶体, 包括铌酸锂、磷酸钛氧钾、砷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷; 2) 大单脉冲能量太赫兹参量源, 主要产生方法包括使用垂直表面出射结构、使用环形腔、增加非线性晶体损伤阈值等, 目前报道的最大单脉冲能量达到 17 μJ; 3) 高平均功率太赫兹参量源, 主要产生方法包括使用半导体激光器侧面泵浦激光器、兼顾提高泵浦光脉冲能量和脉冲重复频率等, 目前报道的最大平均功率为 367 μW; 4) 太赫兹参量源的理论模拟, 主要包括以耦合波方程为基础的, 分别针对太赫兹参量产生器、种子注入式太赫兹参量产生器、内腔泵浦与外腔泵浦太赫兹参量振荡器建立的理论模型。
非线性光学 受激电磁耦子散射 太赫兹参量源 非线性晶体 耦合波方程 nonlinear optics stimulated polariton scattering terahertz parametric source nonlinear crystal coupled wave equations
1 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
2 山东大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
3 华东电子测量仪器研究所，山东 青岛 266555
为了满足光电探测设备对不同温度环境下多波段的目标模拟需求，设计了一种便携式红外目标模拟器，选用可切换的黑体光源来进行照明，实现3~5 μm和8~14 μm的中波红外和长波红外的辐射特性。作为准直系统的平行光管口径为110 mm，考虑到中心遮挡问题，采用离轴反射式光学结构。在装调时利用该结构对300 mm口径的参考平面镜进行测量，测试结果PV值为0.356λ（λ=632.8 nm），RMS值为0.047λ。采用MSC. Patran进行建模，利用有限元分析方法完成了系统的光机热分析，在−10~50 ℃工作环境下，由温度变化引起的主次镜面形变化为纳米级别，对中红外波段可实现实时稳定成像，为光电探测设备提供宽波段的多种直接模拟目标。
光学工程 目标模拟器 光学设计 平行光管 optical engineering target simulator optical design collimator 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220554
1 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
2 山东大学信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
3 中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
为实现高精度大量程精密位移测量，提出了一种基于涡旋光共轭干涉的精密位移测量方法。通过建立位移过程中涡旋光共轭干涉图样的旋转角弧度与位移之间的数学关系，实现了对旋转角弧度的精确提取，得到了高精度的精密位移测量结果。基于该原理对测量方案进行了光学系统设计与仿真，研制了实验系统并进行了实验测试。当标准位移为20 nm时，实验测量结果的误差为25 pm，相对误差为0.13%，证明了所提亚纳米级精密位移测量方案的有效性。所提系统还可通过计量干涉图样旋转圈数进行大测量范围的精密位移测量。实验结果表明，所提方案可在30 μm范围内实现精密位移测量。
测量 干涉法 涡旋光 位移测量 光学系统 像差补偿
1 山东大学 信息科学与工程学院，山东青岛266237
2 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东青岛6637
3 中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东青岛266555
光学干涉测量技术得益于高灵敏性和高重复性常用于位移等几何量的高精度测量。为了实现纳米级位移精确测量，以涡旋光与平面波干涉模型为基础，建立并验证了花瓣状干涉图旋转角度与位移的线性关系，提出一种微位移测量方法。位移测量模型使用涡旋光束干涉光路，经仿真验证了原理的可行性，并搭建位移实验系统进行测量实验。实验结果表明，当位移量为200.0 nm时，测量结果为196.3 nm，误差为3.7 nm，误差百分比为1.9%，可实现纳米量级的微位移测量。与传统的球面波干涉、共轭涡旋光干涉等位移测量方案相比，该微位移测量方法在测量可靠性和测量精度方面均具有明显的优势。
干涉测量 涡旋光 微位移 平面波 interferometry measurement vortex beams micro-displacement plane wave 光学 精密工程
2022, 30(17): 2058
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210514
1 江苏科技大学理学院, 江苏 镇江 212100
2 山东大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266237
扩展叠层成像方法(ePIE)到达收敛条件时需消耗大量迭代次数及计算时间,计算负担大。为提高ePIE的收敛速度,提出了一种基于非全局轴向多光强限制的快速收敛ePIE。该方法要求经样品调制的衍射光强由分光棱镜分束后用两个相同型号但轴向距离不同的CCD接收,在成像算法上分为2次轴向多光强限制和ePIE重建阶段。轴向多光强限制阶段在ePIE中加入了两个CCD平面之间的往返迭代及强度限制,可约束物函数和照明光场函数向有效方向更新,进而提高收敛速度;ePIE重建阶段使用常规ePIE算法,既能保持轴向多光强限制阶段带来的有效收敛速度,又能减少两个CCD多次往返的衍射计算,提高时间效率。仿真及实验结果表明,本方法在收敛速度和时间效率方面均具有优越的性能。
信息处理 相位复原 叠层成像 快速收敛 非全局轴向多光强限制 中国激光
2021, 48(21): 2109002
1 山东大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 366237
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610206
随着波前测量技术的发展，具有多光谱通道的大口径波前测量系统成为波前测量领域的研究热点。设计了一种大口径多光谱通道波前测量系统，主要由前置RC缩束系统、调光组件、分光组件和波前传感器等组成，有效口径为450 mm，工作波段为0.5～0.8 μm、0.9～1.7 μm和3～5 μm。给出了光学系统的设计参数，描述了系统中光学元件的参数选择，运用Zemax软件完成了光学系统的建模和仿真。进行了机械系统的方案设计，并完成了系统的光机热集成分析。测试了大口径多光谱通道波前测量系统的各项参数，结果表明该波前测量系统的有效口径大于450 mm，在?10～50 ℃工作环境下，对可见光、近红外、中红外波段的波前均可实现高精度实时稳定测量，系统的波前测量稳定性优于0.05λ（RMS，λ=532 nm）。
光学设计 波前测量系统 有效口径 稳定性 optical design wavefront measurement system effective aperture stability 红外与激光工程
2020, 49(8): 20190559
Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Electronic Test & Measurement Laboratory, The 41st Research Institute of CETC, Qingdao 266555, China
2 School of Information Science & Engineering and Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Technology and Application, Shandong University, Jinan 250100, China
3 Institute of Applied Electronics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
A double-pass grating imaging spectrometer is proposed and demonstrated. The traditional entrance slit is replaced by a middle reflective slit, which is used as a spectral filter rather than a spatial filter. The light from the scene passes through the same dispersive grating twice. The full image of the scene can be obtained with a snapshot. Therefore, the stripe noise and image distortion caused by image mosaicking can be eliminated. Besides, the target is easier to be captured and focused, just like using a camera. This method can be used to obtain clearer spectral images of the scene conveniently and quickly.
120.6200 Spectrometers and spectroscopic instrumentation 110.4234 Multispectral and hyperspectral imaging 300.6190 Spectrometers Chinese Optics Letters
2019, 17(1): 011202
