1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 光电信息技术科学教育部重点实验室(天津大学), 天津 300072
不规则粗糙粒子广泛存在于粒子场中, 为获得其尺寸信息, 建立激光干涉成像系统, 提出了不规则粗糙粒子尺寸计算方法。基于光学传输矩阵理论, 模拟了不规则粗糙粒子激光干涉离焦像, 分析得到粒子尺寸与离焦像2D自相关的关系, 给出不规则粗糙粒子尺寸计算公式。以砂砾为样本进行激光干涉成像实验, 采集不同转向下的离焦像并进行频率分析获得粒子尺寸, 实验结果表明, 测量误差不超过10.4%, 满足微小粒子的测量要求, 对实际粒子场的测量具有重要意义。
激光干涉成像 不规则粗糙粒子 离焦像 2D自相关 laser interferometric imaging irregular rough particles defocused image 2D autocorrelation
昆明理工大学理学院物理系, 云南 昆明 650500
在相干光成像研究中,相干传递函数是考查相干光成像质量的基本依据。目前的相干传递函数是在特定的近似条件下定义的,因此,基于相干传递函数建立的单透镜系统成像公式只能近似计算像光场的振幅分布。像光场的振幅和相位是同等重要的物理量,对单透镜成像系统进行研究,建立了理想像及像平面附近像光场复振幅分布的准确计算公式,给出了离焦像场的振幅和相位分布的计算方法,并进行了实验验证。
傅里叶光学 衍射受限成像 相干传递函数 离焦像场 相干光成像 光学学报
2017, 37(12): 1207001
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
在几何光学近似下，研究了非稳腔中的离焦像差的演化，解析地给出了正支共焦非稳腔中离焦像差的线性修正公式。结合氧碘化学激光器的模拟结果表明：光腔的放大率越小，像差演化的影响越明显；变形镜直接放在凹面镜处的补偿效果最好。对比直接补偿，考虑像差演化的补偿可以使光束质量的β值平均降低35%。
激光光学 离焦像差 变形镜 非稳腔 氧碘化学激光器
1 上海理工大学 光学与电子信息工程学院,上海 200093
2 上海电力学院 电力与自动化工程学院,上海 200090
3 上海理工大学 动力工程学院,上海 200093
在对3维粒子场全息图的数值重构过程中,为了提高和改善聚焦粒子再现像的对比度,减小直透光、孪生像以及离焦粒子像的影响,采用了1种数值处理方法,通过对数值重构出的2个聚焦与非聚焦面上粒子复振幅相减,可以将直透光、孪生像和离焦粒子像对聚焦粒子的影响同时减小,并给出了简要理论以及仿真、实验结果。结果表明,在同轴数字全息层析再现粒子场过程中,该方法适用于在某一聚焦面仅显示聚焦粒子; 此外,该过程仅需要一张全息图,而且不需要对全息图做预前和后期处理。
全息 同轴数字全息 焦深 粒子分析 离焦像 holography in-line digital holography depth of focus particle analysis defocused image
1 上海理工大学 光学与电子信息工程学院，上海 200093；上海电力学院 电力与自动化工程学院，上海 200090
2 上海理工大学 光学与电子信息工程学院，上海 200093
3 上海理工大学 动力工程学院，上海 200093
4 上海电力学院 电力与自动化工程学院，上海 200090
记录着不同深度位置的粒子全息图在数值重构过程中由于直透光、孪生像的影响以及离焦粒子像的存在，导致了聚焦粒子再现像质量的下降。针对这一问题，本文提出一种数值处理方法来减小上述三因素对聚焦粒子再现像的影响。该方法通过对数值重构出的两个聚焦与非聚焦面上粒子复振幅相减，将直透光、孪生像和离焦粒子像对聚焦粒子的影响同时减小，因此提高和改善了聚焦粒子再现像的对比度。在同轴数字全息层析再现粒子场过程中，该方法适用于在某一聚焦面仅显示聚焦粒子。此外，该过程仅需要一张全息图，而且不需要对全息图做预前和后期处理。给出了简要理论以及仿真、实验结果。
数字全息 粒子分析 焦深 离焦像 digital holography particles analysis focal depth defocused image
西北工业大学理学院光信息技术研究所陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710072
对数字无透镜傅里叶变换全息图直接采用逆傅里叶变换进行物场的数值重建时,需要满足两个条件：第一,全息图的记录过程必须满足傍轴近似条件,否则再现过程中会产生非傍轴像差; 第二,记录全息图时物平面与参考点光源到全息图记录平面的距离必须相等,否则再现过程中会产生离焦像差。理论分析了非傍轴及离焦记录条件下数字无透镜傅里叶变换全息图的灰度分布特点,并提出了相应的非傍轴及离焦像差的数值校正方法。根据实际的非傍轴或离焦记录情况,分别给所记录的数字全息图灰度分布矩阵乘以适当的非傍轴或离焦校正因子,以消除灰度矩阵中非傍轴或离焦因素的影响,然后再对校正后的全息图灰度矩阵做逆傅里叶变换处理,即可得到准确的数字再现像。实验结果表明,该数值重建方法能够有效地消除无透镜傅里叶变换全息术中数字再现像的非傍轴像差及离焦像差,提高再现像的质量。
数字全息术 无透镜傅里叶变换全息图 非傍轴像差 离焦像差 数值重建
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江,杭州,310027
波前编码技术是在成像系统的光阑面插入一个非球面相位板,得到一个中间模糊图像,并通过数字图像处理得到清晰图像.波前编码使得成像系统对很多离焦像差不敏感,例如温度引起的像差.这使得该技术可以应用于红外成像系统中,同时可以增大系统的焦深.设计了一个有效焦距f'为35mm,光圈F为2,工作波长为8～12μm的红外成像系统,并且通过数值模拟温度-20℃至60℃的改变,得出波前编码系统在不同温度不同物距下的MTF和PSF基本一致,最后通过数字滤波,可以在大温差的情况下重建大景深清晰图像.
波前编码 红外成像系统 温度变化 离焦像差
1 中国科学院,光电技术研究所,成都,610209
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
正支共焦非稳腔在出光过程中易受环境扰动而造成腔长失调,易受热积累影响而使腔镜变形,从而使输出光束产生离焦像差和部分其它像差.为了实现对离焦像差的校正,针对不同的产生原因,提出了2种离焦像差特性分析方法:一为腔镜相对位置失调引起的离焦像差特性理论分析方法,它是另一种分析方法的基础;二为腔镜变形引起的等效腔长变化导致的离焦像差特性分析方法,它是实际激光器中的主要分析方法.得到了离焦像差与腔长的特性关系和离焦像差与腔镜变形量之间的特性关系.研究表明:腔长改变和腔镜变形对离焦像差的影响本质是一样的,都是改变了谐振腔的共焦点位置;腔长改变或腔镜矢高变化与离焦像差都成近似的线性关系.实验验证了离焦像差特性分析方法的有效性,最后指出离焦像差特性可作为激光器中离焦像差动态补偿的有效依据.
化学激光器 正支共焦非稳腔 离焦像差特性 腔长失调 强激光与粒子束
2007, 19(10): 1623
中国科学院上海光机所强光光学开放研究实验室,上海 201800
在建立的一套反射式光纤共焦扫描成像系统上进行了标准板的扫描成像实验及反色、拼接等图像处理,得到了二维扫描像,并进行了二维共焦扫描像及离焦像的比较。实验结果表明,系统具有亚微米级横向分辨能力,并具有微米级纵向层析能力。
反射式光纤共焦扫描成像 系统分辨率 离焦像 图像处理
本文提出用无透镜傅里叶变换全息进行二阶光学微分的新方法,文中给出理论分析及实验结果。
光学微分 无透镜傅里叶变换全息图 离焦像
