期刊基本信息
创刊:
1979年 • 双月刊
名称:
光学仪器
英文:
Optical Instruments
主管单位:
中国科学技术协会
主办单位:
中国仪器仪表学会
上海光学仪器研究所
中国光学学会工程光学专业委员会
主编:
庄松林
副主编:
吴幼华
ISSN:
1005-5630
刊号:
CN 31-1504/TH
电话:
021-55270110
邮箱:
地址:
上海市军工路516号381信箱
邮编:
200093
定价:
15元/期

本期栏目 2022, 44(3)

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光学仪器 第44卷 第3期

作者单位
摘要
1 上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093
2 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093
3 华东理工大学 上海市煤气化工程技术研究中心,上海 200237
分别采用彩色相机和多光谱相机构建辐射测温系统,利用黑体炉进行温度模型标定实验,并基于BP神经网络对标定数据进行训练得到测温模型。通过蜡烛火焰的温度测量实验,验证了测温模型的可靠性,且结果显示多光谱成像测温系统的测温精度高于彩色相机测温系统。针对常规辐射成像测温系统空间分辨率不足的问题,采用多光谱相机结合显微镜搭建了显微测温平台,对高温热台内的单石油焦颗粒燃烧过程进行记录,得到了石油焦颗粒表面的温度分布以及随时间的温度变化过程。
多光谱成像 彩色成像 温度分布测量 显微热台 单颗粒 神经网络 multispectral imaging color imaging temperature distribution measurement hot stage microscope single particle neural network 
光学仪器
2022, 44(3): 1
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院大学,北京 100049
为了对特定微结构时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)相机进行装调及性能测试,提出并搭建了一套动态调制传递函数( MTF )地面模拟测试装置。在实现TDICCD相机成像的基础上,利用刃边法对相机的MTF进行测量。经理论分析及实验验证,该装置测量精度优于5%,满足设计要求。并利用该装置分析了速高比v/h、偏流角 $ \theta $这两个因素对TDICCD相机像质的影响,其结果与理论相符。所提出的装置满足TDICCD相机地面动态MTF测试技术需求,具有一定工程意义。
TDICCD 动态调制传递函数 测试装置 成像质量 刃边法 TDICCD dynamic modulation transfer function test device imaging quality edge method 
光学仪器
2022, 44(3): 14
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
表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术将纳米结构材料和拉曼光谱相结合,解决了传统拉曼散射技术灵敏度低的问题,为痕量物质检测提供了新的技术手段。高SERS活性基底材料是将拉曼光谱应用到痕量物质检测中的关键。采用磁控溅射技术结合脱合金工艺在硅片上制备出岛状纳米多孔金SERS基底,该基底的孔隙尺寸和金韧带宽度的比值远小于传统纳米多孔金,有效地增强了金韧带之间的电磁耦合效应,表现出更强的局域电磁场。该基底的检测极限可达约10−10 mol·L−1,且SERS光谱相对强度与浓度呈现出较好的线性关系,动态响应范围可达3个数量级。同时该基底结构均匀、性能稳定,制备工艺具有良好的可重复性。
表面增强拉曼散射 岛状纳米多孔金 磁控溅射 surface enhanced Raman scattering island like nanoporous gold magnetron sputtering technology 
光学仪器
2022, 44(3): 23
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
高重复频率光纤激光器因其光斑质量好、集成化程度高、光光转化率高等优势在光学频率梳、工业加工、超高速光学采样等领域有着举足轻重的作用。利用非线性偏振旋转(NPR)的锁模机理,设计并搭建了一款基础重复频率为163 MHz的“十字腔”型孤子锁模光纤飞秒激光器。该激光器锁模后在450 mW的泵浦功率下可以输出200 mW的最大功率,光谱半高宽为30 nm,输出脉宽为786 fs。通过进一步分析激光器泵浦功率与输出功率之间的关系,得到泵浦功率处于400~500 mW时,激光器处于最佳锁模状态,并且可以实现自启动锁模。所设计的激光器由于其更加紧密的光学频率梳齿、更好的成像质量和更快的成像速度,在精密光谱、天文探测等领域具有应用意义。
光纤激光器 非线性偏振旋转 高重复频率 fiber laser nonlinear polarization rotation high repetition frequency 
光学仪器
2022, 44(3): 31
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
超构表面因其体积轻薄易于集成化,有望在某些特定场合取代传统透镜实现多功能光学器件。超构表面的光束偏转角随波长的增加而增大,与传统折射透镜相比产生相反的色散,这种色散又被称为“异常色散”或“负色散”。理论上利用超构表面的负色散和传统折射光学器件的正色散相抵消,可以完全矫正光学系统的色差。由此出发,设计了一种基于光刻胶材料,由Pancharatnam-Berry(PB)相位型超构表面作为第一透镜,传统球面透镜作为第二透镜的消色差超构表面复合透镜,利用时域有限差分数值模拟软件FDTD Solutions探索了该透镜在780~980 nm波段的聚焦性能,证明了消色差光刻胶超构表面复合透镜优异的消色差效果。相对传统的消色差超构表面通过相位补偿来消色差的方法,这种消色差设计简单且高效,为特定波段内的消色差成像提供了一定的借鉴意义。
光刻胶 超构表面 消色差 photoresist metalens achromatic 
光学仪器
2022, 44(3): 37
作者单位
摘要
上海大学 精密机械系,上海 200072
对于鱼眼镜头一类光学系统,其超大视场的物点对于光学系统的成像,是符合平面对称光学系统的成像规律的。应用LU发展的平面对称光学系统的波像差理论,研究如何在鱼眼镜头光学系统中应用非球面对成像系统进行优化设计。首先,通过计算各个光学面的非球面系数对超大视场光学系统波像差的影响,找到受非球面系数变化影响最大的几个光学面;然后,以这几个面的非球面系数为变量,以光学系统调制传递函数作为评价函数,应用自适应归一化实数编码遗传算法,优化设计鱼眼镜头光学系统;最后,通过实例验证了所提出方法的有效性。所提出的方法可以有效地确定一个或多个最佳非球面的位置,对优化设计鱼眼镜头系统具有指导意义。
非球面优化 光学设计 波像差 鱼眼镜头 平面对称光学系统 aspheric optimization lens design wave aberration fisheye lens plane symmetric optical system 
光学仪器
2022, 44(3): 44
作者单位
摘要
沈阳仪表科学研究院有限公司,辽宁 沈阳 110043
金属材料薄膜的光学常数会随膜层厚度发生变化,从而导致薄膜的光谱特性也发生变化。在制备工艺中,不论是热蒸发工艺还是溅射工艺,Ni80Cr20(简称镍铬)薄膜在较“薄”和较“厚”的时候光谱中性度都较差,并且其光谱特性趋势相反。理论计算结果表明,增加镍铬合金中Cr(铬)的比份可以提高“薄”膜的中性度,而“厚”膜则需要提高Ni(镍)的比份。针对光谱特性相反的“薄”膜和“厚”膜,分别提出了“有意分馏”和增加镍的比例的方法来改善光谱的中性度。试验结果表明:为改善膜层的中性度,低密度时可采用“有意分馏”的热蒸发工艺来提高膜层中铬的含量;而高密度时则可以镀制纯镍。“有意分馏”的热蒸发工艺可将光谱中性度提升至1.8%;纯镍工艺可将OD4的光谱中性度提升至4.6%。所提出的改进的镀膜工艺是有效的,并为光谱检测、光纤通讯、摄影摄像等应用领域的衰减片制备工艺的改进提供了参考。
中性密度滤光片 中性度 镍铬合金 热蒸发 分馏 溅射 neutral density filters neutrality nickel-chromium alloy thermal evaporation fractionation sputtering 
光学仪器
2022, 44(3): 56
张驰良 1张大伟 1,2,3,*韩朝霞 1,2,3
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
2 上海理工大学 光学仪器与系统工程研究中心,上海 200093
3 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
光源是投影显示系统的核心组成部件。激光投影光源具有亮度高、寿命长和色域广等特点,但存在成本较高和散斑现象的问题。将激光结合激发荧光作为投影机光源,可以有效降低成本并解决散斑问题。通过将钇铝石榴石(YAG)荧光粉和激光单元结合制成混合光源,研究了不同荧光粉质量分数及工作温度对混合光源发光特性的影响。实验结果表明,光源的亮度和色度坐标值均随着荧光粉质量分数的增大而提高,而荧光粉的转化效率随着工作温度的升高而降低。研究结果验证了激光–荧光混合作为投影机用光源的可行性,不仅降低了整机的制造成本,解决了激光光源存在的散斑问题,而且降低了对光源光学元件加工的精度要求,提升了量产的制成能力。
投影显示 激光光源 荧光 发光特性 projection display laser light source fluorescence luminous characteristics 
光学仪器
2022, 44(3): 62
作者单位
摘要
云南师范大学 物理与电子信息学院,云南 昆明 650000
针对光谱反射率研究中因训练样本数据量大造成的冗杂等问题,提出了一种基于RGB信息进行聚类的样本分类方法。首先对颜色进行聚类并确定聚类个数,后对每一类光谱反射率使用BP神经网络分别进行重建。对于实验结果,使用ΔE00、均方根误差(RMSE)以及适应度系数等标准进行评价,同时与主成分分析算法进行对比。从实验分析可得出,在聚类数目为7时光谱反射率重建效果最好,这时的平均CIE2000的色差为0.836,平均RMSE为0.0149,平均适应度系数为99.82%,并且,在最后对重建色差较大的色块进行了优化处理。实验证明,颜色聚类方法可以很好的应用于光谱反射率重建。
聚类分析 光谱反射率重建 BP神经网络 颜色 cluster analysis spectral reflectance reconstruction BP neural network color 
光学仪器
2022, 44(3): 68
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
基于石墨烯材料的半浮栅场效应晶体管因其非易失性的存储特性而被广泛研究。通过定点转移工艺制备了一种以少层石墨烯为沟道,六方氮化硼作为隧穿势垒层,石墨烯作为半浮栅电荷俘获层的石墨烯场效应晶体管。由于其独特的半浮栅结构,器件的转移特性曲线出现双狄拉克点。对器件转移特性曲线双狄拉克点现象进行了系统理论分析。另外,得到石墨烯浮栅器件的稳定保留特性,在200 s内,器件存储擦除电流差可以维持在20 μA左右。所提出的研究有助于实现基于半浮栅结构的二维材料多功能光电子器件。
石墨烯 半浮栅 场效应晶体管 存储器 graphene semi-floating gate field-effect device memory 
光学仪器
2022, 44(3): 75
作者单位
摘要
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
为了对现有的时间传递系统进行管理和控制,保障系统的灵活性、完备性、安全性和高可用性,设计了一整套光纤时间传递监控系统。在系统结构上采用集中式的结构,在功能上包括故障管理、性能管理、配置管理、安全管理和数据存储与管理5个部分,并对各个功能的具体实现方法作了详细的说明。监控系统对时间传递系统各节点进行集中管理和分散控制,并将获取到的数据存储在数据库中。最后在基于双向时分复用同纤同波的点对点时间传递系统上测试了监控系统,实验表明该系统能够对系统实时监控并对故障做出一定的处理,具有较高的可靠性。
时间传递 系统监控 故障管理 光纤传输 time transmission system monitoring fault management fiber transmission 
光学仪器
2022, 44(3): 81
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
为了实现高速度切割碳化硅(SiC)晶圆,采用自行研制的高能量皮秒脉冲光纤激光器进行了隐形切割实验。依据切片的截面形貌、表面热损伤区和边缘直线度,分析了皮秒激光器的切割结果,并探究了单脉冲能量和扫描速度对切片质量的影响。结果表明,当使用中心波长为1030 nm、重复频率为100 kHz、单脉冲能量为20 μJ、脉冲宽度约为100 ps的皮秒脉冲隐形切割360 μm厚度的SiC晶圆时,切片的质量能够满足实际应用要求,且激光的扫描速度可达400 mm/s,相应的切割速度为44.44 mm/s,高于其他相关报道。
光纤激光器 高能量皮秒脉冲 隐形切割 4H-SiC晶圆 fiber laser high energy picosecond pulse stealth dicing 4H-SiC wafer 
光学仪器
2022, 44(3): 88