期刊基本信息
创刊:
1975年 • 双月刊
名称:
光学技术
英文:
Optical Technique
主管单位:
国防科工委
主办单位:
中国兵工学会
北京理工大学
中国北方光电工业总公司
出版单位:
光学技术杂志社
主编:
揭德尔 名誉主编:周立伟
副主编:
夏阳
ISSN:
1002-1582
刊号:
CN 11-1879/O4
电话:
010)68948720 68913628
邮箱:
地址:
北京市海淀区中关村南大街5号北京理工大学求是楼137室光学技术杂志社
邮编:
100081
定价:
50元/期

本期栏目 2022, 48(6)

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光学技术 第48卷 第6期

作者单位
摘要
光学技术
2022, 48(6): 1
作者单位
摘要
光学技术
2022, 48(6): 1
作者单位
摘要
1 钢铁研究总院, 北京 100081
2 钢研纳克检测技术股份有限公司研究院, 北京 100094
3 长春理工大学空间光电技术研究所, 长春 130012
针对目前手持拉曼的微型光谱仪的光谱范围较窄, 光谱分辨率较差, 体积较大等技术短板, 提出一种用于手持拉曼的宽谱段高分辨分光系统设计方法。在综合考虑安装调试及性能基础上, 创新性采用楔形柱面镜消除像散, 既保证了信号强度又便于机械安装。在约束不同波长经过光栅衍射后, 出射光束口径变化的前提下, 利用交叉式非对称Czerny-Turner光路结构的像差特性, 实现全谱范围内的慧差矫正。基于ZEMAX软件对光谱仪结构进行仿真和优化, 并完成了样机研制, 样机尺寸为72mm×43mm×62mm。采用氦-氖灯对其性能进行了测试, 结果表明: 分辨率优于6cm-1、拉曼光谱范围150~4000cm-1,验证了该微型光谱仪系统光学设计的可行性和合理性。
光谱仪 光学设计 交叉式非对称Czerny-Turner结构 拉曼 spectrometer optical design crossed asymmetric Czerny Turner structure Raman 
光学技术
2022, 48(6): 641
作者单位
摘要
四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610064
稀疏孔径光学成像系统有固定的填充因子和确定的传函特性。为提高系统成像性能, 增强其中频信息, 分析了变焦结构对离散稀疏孔径系统成像的影响, 推导了焦距、填充因子、调制传递函数(MTF)之间的关系式。设计了一个焦距为2857~4000mm范围内可变焦稀疏孔径成像系统。成像特性分析表明, 系统焦距变小, 填充因子随之增大, MTF截止频率减小, 但MTF中频响应增强。通过图像融合将大填充因子清晰的中频条纹信息用于补偿小填充因子缺失的中频信息, 仿真成像结果证明, 不同填充因子下得到的图像通过融合后可有效提高整体图像各频段的成像质量。
变焦系统 稀疏孔径成像 填充因子 调制传递函数 图像融合 zoom system sparse-aperture imaging filling factor modulation transfer function image fusion 
光学技术
2022, 48(6): 647
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学 物理与光电工程学院, 江苏 南京 410044
2 湖北师范大学 电气工程与自动化学院, 湖北 黄石 435002
燃烧会产生黑体辐射和自由基辐射。为了获取火焰燃烧时产生的紫外辐射信息, 设计了一个基于火焰光谱信息检测需要的紫外光学系统。增大了紫外光学系统工作带宽, 改进长焦光学系统常规视场范围, 使得该系统兼具宽谱段﹑大相对孔径﹑相对大视场和高分辨率等特点, 提高了紫外光学系统成像质量, 以便在较大范围内获取较为精准的火焰紫外光谱信息, 从而获取火焰燃料成分等火焰基本信息, 提升紫外光学系统适用性。系统工作波长范围为240~390nm, 工作带宽较宽, 系统F数为2.5, 相对孔径较大, 视场角为15°, 全系统共十片透镜组成, 总长小于170mm, 结构紧凑, 满足燃烧探测的所有基本需求。像质评价结果显示, 系统各个视场像点弥散斑均方根半径均小于9μm, 全波长范围内系统垂轴色差小于1个像素大小, 同时调制传递函数值在截止频率50(lp·mm-1)处优于0.5, 系统畸变不超过0.5%。设计结果表明, 紫外光学系统具有成像性能优良, 工作带宽较宽, 色差小, 分辨率高, 畸变小等优点, 与此同时系统所有透镜均为球面透镜, 便于加工与检测, 满足设计要求。
火焰检测 光学系统设计 宽工作带宽 大视场 分辨率高 畸变小 flame detection optical system design wide working bandwidth large field of view high resolution small distortion 
光学技术
2022, 48(6): 653
作者单位
摘要
南阳理工学院 信息工程学院, 河南 南阳 473004
为解决棱镜分光式光谱成像系统存在的直视性差、分光线性度低、固有谱线弯曲较大的问题, 提出了基于双阿米西棱镜的光谱成像系统。通过矢量折射定律, 运用MATLAB编程实现棱镜谱线弯曲的精确计算, 并进行了仿真验证。在研究双阿米西棱镜谱线弯曲特性的基础上, 搭建直视型消谱线弯曲双阿米西棱镜作为分光元件, 设计得到的光谱成像系统工作波段为400~800nm, 全波段光谱分辨率高于7nm。在中心波长600nm处, 中心视场主光线经双阿米西棱镜后的出射光线与光轴夹角小于0.31 °, 全波段谱线弯曲最大值小于2.557μm。系统满足直视性和消谱线弯曲的要求, 方法对消谱线弯曲棱镜光谱成像系统的设计具有普适性的指导意义。
应用光学 双阿米西棱镜 谱线弯曲 光谱成像系统 矢量折射定律 applied optics double Amici prism smile spectral imaging system vector refraction law 
光学技术
2022, 48(6): 658
作者单位
摘要
长春电子科技学院 电子工程学院, 长春 130022
直线运动动态目标发生器用于检测与标定光电跟瞄吊舱的动态分辨率、跟踪带宽等性能指标。动态目标发生器内置平行光管用于模拟无限远动态目标, 动态图形置于光管的焦平面并做变速直线运动模拟地面景物的移动动态。发生器内的平行光管由于其长焦距、大口径、大视场的特点, 其二级光谱需重点考虑, 基于复消色差理论, 矫正二级光谱并平衡场曲等其余像差。设计了1m焦距、口径100mm、视场角为5°的大视场、长焦距无限远目标模拟光学准直系统。设计结果表明, 光学系统的传递函数优于0.3@100lp/mm, 畸变≤0.03%, 沿轴色差远小于焦深, 有效地矫正了二级光谱。采用分辨率板法检测光学系统的轴上、轴外点的空间分辨率, 检测结果表明光管的空间分辨率均达到20组152lp/mm, 满足系统要求。
动态目标模拟 平行光管 复消色差 长焦距 光学系统设计 dynamic target simulation the collimator apochromatism long focal length optical system design 
光学技术
2022, 48(6): 664
作者单位
摘要
1 韶关学院 智能工程学院, 广东 韶关 512005
2 韶关学院 信息工程学院, 广东 韶关 512005
红外荧光粉是制备基于蓝光芯片宽带近红外光源的关键。采用高温固相法制备了LiScSi2O6: Cr3+近红外荧光粉样品并制备了相应的pc-LED器件, 详细研究了样品的光致发光特性及pc-LED的性能。荧光粉在460nm蓝光激发下产生中心波长为850nm, 半高宽约为156nm的宽带近红外光谱。在温度为160 ℃时, 发光峰的强度下降为室温下的75.38%。把粉体涂覆在InGaN蓝光芯片(Pmax=5W)表面制备的近红外pc-LED, 得到最大近红外光输出功率为436.7mW @ 300mA, 最大电光转化效率为18.3% @ 1mA。采用pc-LED作为红外光源, 隐藏在油墨下的文字信息清晰可见, 表明该红外荧光粉可用于制备基于蓝光芯片的宽带红外光源, 且在夜视和信息防伪领域有良好的应用前景。
近红外 荧光粉  宽带 荧光转换发光二极管 near infrared phosphor chromium broadband pc-LED 
光学技术
2022, 48(6): 668
作者单位
摘要
玉林师范学院 化学与食品科学学院, 广西 玉林 53700
CdSe量子点是一种重要的半导体纳米材料。以巯基乙胺(CA)为稳定剂, CdCl2·2.5H2O为镉源, SeO2为硒源, 采用简单的一步水相法合成水溶性的CdSe量子点。详细地研究了加热回流时间、初始pH值、硒与镉的摩尔比和回流温度等实验条件对CdSe量子点发光性能的影响。利用X-射线粉末衍射、透射电子显微镜、紫外-可见光谱和荧光光谱等表征量子点的结构和光学性能。结果表明, 采用巯基乙胺为稳定剂制备的CdSe量子点为立方晶相, 颗粒大小约为2.0nm, 量子点的荧光发射峰在560~589nm内连续可调。
量子点 水相法 荧光性能 quantum dots aqueous phase fluorescence properties 
光学技术
2022, 48(6): 674
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院, 北京 100081
实现不同OAM光束的空间分离在许多领域都起到重要作用。通过光学坐标变换原理可以实现不同轨道角动量模式的空间分离, 而且可以降低相邻模式之间的串扰, 从而提高OAM模式分辨率。研究为OAM模式分束提供了一种更具可行性的新方案。
轨道角动量 坐标变换 OAM模式分束 orbital angular momentum coordinate transformation OAM beam splitting 
光学技术
2022, 48(6): 679
作者单位
摘要
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
奇偶函数法与N次旋转法是平面绝对检验方法中常用的两种方法, 这两方法在恢复面形的过程中都使用了奇偶函数分解算法, 但是在求解奇奇项方面使用的方法不同, 对比了这两种绝对检验方法。在奇偶函数法与N次旋转法的算法仿真过程中加入待测平晶重力形变的有限元分析, 并对100mm口径平晶进行奇偶函数法与N次旋转法实验, 将面形恢复结果与液面法测量结果对比, 结果显示奇偶函数法恢复面形的PV值差值为4.864nm, N次旋转法恢复面形的PV值差值为1.853nm。结果表明存在重力影响时, N次旋转法恢复面形精度优于奇偶函数法。仿真分析旋转角度误差对于奇偶函数法与N次旋转法的影响, 结果显示N次旋转法抗旋转角度误差能力强于奇偶函数法。
干涉测量 平面绝对检验 奇偶函数法 N次旋转法 有限元分析 interferometric measurement absolute flatness test Odd-even function method N-rotation method finite element analysis 
光学技术
2022, 48(6): 684
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
在传统焦度计测量中, 由于被测镜片后表面曲率半径变化, 使得镜片后顶点与光阑表面无法完全重合, 造成焦度测量误差随镜片度数增大而增大的情况。针对此传统测量上无法克服的测量误差, 提出了一种利用不同焦度镜片图像提取不同特征的方法, 获得了不同焦度镜片的特征数据集, 并将特征数据集利用机器学习中k-近邻聚类算法(KNN algorithm)进行分类。选取折射率为1.551的-20 ~+20m-1每隔1m-1的单焦点镜片, 折射率为1.56与1.60的-15 ~+8m-1每隔0.5m-1的单焦点镜片进行镜片图像采集。实验结果表明, 所提方法下分类的精准度、召回率与F1评分均为100%, 三个模型均能正确识别其对应的所有测试镜片, 克服此测量误差。
焦度计 测量误差 KNN算法 focimeter measurement error KNN algorithm 
光学技术
2022, 48(6): 690
作者单位
摘要
1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院 安徽省信息材料与智能感知实验室, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 合肥学院, 安徽 合肥 230601
4 中国科学技术大学 环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
基于CMOS探测器的静态光散射法能够实现水体悬浮颗粒物粒度分布的快速检测, 受探测器工作特性和面幅大小的限制, 前向光散射的CMOS粒度测量范围和精度难以提高。提出了颗粒前向光散射的双CMOS测量技术, 重点研究双CMOS散射信号拼接测量方法, 设计消除背景干扰的CMOS探测器分环方式, 实现宽粒径范围颗粒粒度的准确测量。实验结果表明: 基于CMOS探测器的颗粒粒度测量上限提高到了1000μm, 1000μm、500μm标样的D50测量相对误差分别为0.7%、0.1%, 大粒径颗粒粒度测量准确度高; 同时双CMOS探测的方式将单CMOS的粒度测量下限由5μm提高到了2μm, 5μm、2μm标样D50相对误差分别由单CMOS的15.0%、51.1%下降至双CMOS的1.4%、2.6%。
粒度测量 Mie散射理论 CMOS图像传感器 图像处理 particle size measurement Mie scattering theory CMOS image sensor image processing 
光学技术
2022, 48(6): 696
作者单位
摘要
1 河池学院 人工智能与制造学院 人工智能与信息处理重点实验室, 广西 河池 546300
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 太赫兹技术研究院, 上海 200093
针对太赫兹时域光谱仪的国产化、高性能和灵活便携要求, 分析了微弱太赫兹脉冲信号的顺序等效采样原理, 设计了用于太赫兹光电导探测的高速直接数据采集系统, 提出一种由飞秒脉冲激光器、电动光学延迟线、太赫兹光电导天线、直接数据采集系统、三轴位移平台、半导体制冷温控器和PC计算机组成的直采式太赫兹时域光谱快速扫描系统, 最后进行系统测试和分析。实验结果表明, 在相同的空载测试条件下, 系统比传统SR830锁相放大系统的信号频域动态范围提高了9dB、有效频谱宽度提高了0.4THz, 经过512次时域平均后系统信号频谱动态范围超过72dB、有效频谱宽度高达3.5THz。
赫兹时域光谱 直接数据采集 顺序等效采样 快速扫描 模数转换 terahertz time domain spectroscopy direct data acquisition sequential equivalent sampling rapid scanning Analog-digital conversion 
光学技术
2022, 48(6): 703
作者单位
摘要
1 西安交通大学 第一附属医院皮肤科, 陕西 西安 710061
2 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
面向医学检测领域对单色X射线的应用需求, 提出了一种X射线荧光单色仪的多阳极二次靶台结构优化设计方案。计算了不同能段X射线光子在人体皮肤、骨骼、脂肪中的穿透深度, 通过蒙特卡洛软件MCNP计算了原级X射线的最佳靶角、光子产生效率和辐射特性, 优选了阳极靶材料。在此基础上, 通过建立多能量点X射线荧光单色仪的二次靶台结构模型, 计算了不同阳极高压、靶角下二次铜靶的单色X射线转换效率, 量化了其Kα特征谱的占比。研究的相关工作为评估X射线荧光单色仪的辐射特性提供了一定依据。
X射线单色仪 辐射特征 蒙特卡洛模拟 光子产生效率 阳极靶结构 X-ray fluorescence monochromator radiation characteristics monte carlo simulation X-ray photons produce efficiency anode target structure 
光学技术
2022, 48(6): 710
作者单位
摘要
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 重庆嘉陵特种装备有限公司, 重庆 400032
单镜头天幕靶配接线阵光源构成等腰三角形探测光幕, 常用作室内靶道速度测量装置, 探测灵敏度直接影响天幕靶测速精度。分析了该类探测光幕的构建及工作原理, 考虑天幕靶光学镜头的边缘效应及照度距离衰减, 建立了灵敏度计算模型, 推导了弹丸穿过光幕时刻遮挡光源引起光通量变化量的计算公式, 以弹丸穿过光轴上某处产生的光通量变化量为参考值进行归一化处理, 得到探测光幕内灵敏度分布规律并进行实弹射击试验验证, 文中的结论可用于指导天幕靶配接线阵光源测速系统的使用和设计。
应用光学 天幕靶 线阵光源 速度测量 探测灵敏度 applied optics sky-screen linear array light source velocity measurement detection sensitivity 
光学技术
2022, 48(6): 715
作者单位
摘要
北京理工大学 宇航学院 精密测试实验室, 北京 100081
稀疏角度下图像重建算法的研究是发射光谱层析技术在场分布测量方面应用的关键问题。代数重建算法、同时迭代重建算法以及联合代数重建算法是其中应用较为广泛的迭代类图像重建算法。以蜡烛火焰为重建对象, 利用均方差、峰值信噪比、结构相似性和图像平均梯度等图像质量评价指标来分析评价不同算法的图像重建效果, 并发展了一种多指标优化算法融合的技术, 充分利用三种算法的恢复重建优势, 实现了火焰三维温度场的分区重建, 重建温度误差在5%以内。实验结果证明, 所发展的算法融合技术适用于火焰三维温度场的高质量重建。
光学测量 图像重建算法 多指标优化 算法融合 三维温度场 图像质量评价 optical measurement image reconstruction algorithm multi-index optimization algorithm fusion three-dimensional temperature field image quality assessment 
光学技术
2022, 48(6): 721
作者单位
摘要
1 昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
2 云南省人工智能重点实验室, 云南 昆明 650500
为解决残差块间的层级特征利用不充分导致生成的图像结构扭曲、视觉模糊等问题, 提出结合注意力和残差聚合的图像超分辨率重建算法。网络通过浅层特征聚合模块获取多尺度的特征并输入到残差聚合网络, 采用渐进式融合策略从局部和全局两方面对各个残差块的特征进行聚合, 以达到充分利用残差块层级特征的目的。为进一步增强特征表示, 利用双重注意力机制分别从空间和通道来关注特征之间的相互依赖性。实验结果表明, 与SRCNN、FSRCNN等方法相比, 算法重建的图像结构清晰且细节信息丰富。
超分辨率 残差聚合 注意力机制 层级特征 super-resolution residual aggregation attention mechanism hierarchical features 
光学技术
2022, 48(6): 731
作者单位
摘要
长春理工大学 电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
针对近红外图像彩色化过程中存在近红外与可见光图像间模态差异较大、图像域样式不佳而导致其彩色化结果出现色彩纹理不吻合的问题, 提出一种基于空洞循环卷积的近红外图像彩色化方法。改进CycleGAN网络, 利用级联结构和空洞卷积块的优势设计了一种名为空洞级联模块, 该模块采用编解码级联结构, 代替原模型残差网络中的单向连接结构, 进行特征通道的级联。在编解码级联层中引入空洞卷积模块, 利用空洞卷积不损失图像纹理细节的优势, 进一步提取不同尺度的近红外图像特征信息, 最后通过解码将近红外灰度图像上色成彩色近红外图像。算法在生成网络中采用空洞级联方式改善误着色问题; 在判别网络中引用感知损失函数改善网络收敛速度慢的问题。并且在NIR_VIS数据集上开展验证和分析。实验结果表明, 所提方法提升效果明显, 更好地保持了原目标的结构及色彩纹理特征, 有效地提升了近红外图像的可视化效果。
近红外图像 彩色化 空洞级联 对抗生成网络 near infrared images colorization dilated convolution generative adversarial network 
光学技术
2022, 48(6): 742
作者单位
摘要
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
针对Faster R-CNN在多尺度目标检测时易出现小目标漏检和误检的问题, 提出一种改进的多尺度目标检测算法。将利于小目标检测的低层网络和利于大尺度目标检测的高层网络进行多尺度特征融合; 在训练阶段, 采用在线难例样本挖掘算法维护难例样本分类池, 加速神经网络模型迭代收敛, 解决训练样本不均衡、训练效率低下的问题; 计算并统计待检测目标的尺度大小, 合理控制用于生成候选区域的锚框尺寸, 提高模型泛化能力。采用PASCAL VOC2012公开数据集和类人足球机器人自建数据集进行算法验证, 实验结果表明, 相比Faster R-CNN算法, 本算法的平均检测精度在上述数据集下分别提高了8.61和5.47个百分点。
目标检测 多尺度特征融合 在线样本难例挖掘 足球机器人 target detection multi-scale feature fusion online hard example mining Faster R-CNN Faster R-CNN humanoid soccer robot 
光学技术
2022, 48(6): 749
作者单位
摘要
山西工程科技职业大学 现代物流学院, 山西 晋中 030600
机载红外探测系统在近地背景下检测目标时, 地面将对弱小目标产生严重的干扰, 导致传统检测方法对弱小目标的检测性能下降。针对该问题, 利用生成对抗网络提出一种近地背景下的机载红外探测系统弱小目标检测方法。将深度自编码器作为生成对抗网络的网络框架, 引入inception机制对视觉信息进行多尺度特征提取, 并引入残差块来缓解梯度消失问题。在神经网络的对抗训练中, 生成器考虑了移动损失与对抗损失两个损失函数, 提高了生成器的训练效果。最终, 在公开的无人机机载红外探测数据集上完成了实验, 结果表明所提方法能在近地背景下成功检测出红外弱小目标, 且检测的平均精度与速率均优于其它对比方法。
机载红外探测系统 户外探测 弱小目标检测 深度自编码器 生成对抗网络 airborne infrared detection system outdoors detection weak and small target detection deep auto-encoder generative adversarial network 
光学技术
2022, 48(6): 755