2022年 15卷 第1期
2022, 15(1): 1-13.
doi: 10.37188/CO.2021-0115
cstr: 32171.14.CO.2021-0115
摘要
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摘要:
铌酸锂薄膜调制器具有体积小、带宽高、半波电压低的优点，在光纤通讯和光纤传感领域具有重要应用价值，是近年来的研究热点。本文梳理了铌酸锂薄膜调制器的波导结构、耦合结构、电极结构的研究进展，总结了LN薄膜波导的制备工艺，并深入分析了不同结构调制器的性能。基于SOI和LNOI结构，薄膜调制器实现了VπL<2 V∙cm，双锥形耦合方案实现了耦合损耗<0.5 dB/facet，行波电极结构实现了调制带宽>100 GHz。铌酸锂薄膜调制器的性能在大多数方面优于目前商用铌酸锂调制器，随着波导工...
铌酸锂薄膜调制器具有体积小、带宽高、半波电压低的优点，在光纤通讯和光纤传感领域具有重要应用价值，是近年来的研究热点。本文梳理了铌酸锂薄膜调制器的波导结构、耦合结构、电极结构的研究进展，总结了LN薄膜波导的制备工艺，并深入分析了不同结构调制器的性能。基于SOI和LNOI结构，薄膜调制器实现了VπL<2 V∙cm，双锥形耦合方案实现了耦合损耗<0.5 dB/facet，行波电极结构实现了调制带宽>100 GHz。铌酸锂薄膜调制器的性能在大多数方面优于目前商用铌酸锂调制器，随着波导工...
2022, 15(1): 14-21.
doi: 10.37188/CO.2021-0061
cstr: 32171.14.CO.2021-0061
摘要:
无衍射光束是一种能在自由空间稳定传输的光束。近来，一类具有复杂光学形态的无衍射光束被引入，比如马蒂厄光束、抛物光束、非对称贝塞尔光束等。为了产生具有复杂结构的无衍射光束，需要对光波进行复振幅调制，即同时调制光波的振幅和相位。但目前的商用光学调制元件只能调制光波的振幅或相位。本文基于二元计算全息法，编码二维复透过率函数分布，构建了具有复振幅调制功能的二元实振幅非负计算全息图。利用实验室自主研发的投影成像光刻系统，对银盐干板进行曝光处理，经显影、定影处理，将其加工为相应的振幅掩模板，用来产生精确的具...
无衍射光束是一种能在自由空间稳定传输的光束。近来，一类具有复杂光学形态的无衍射光束被引入，比如马蒂厄光束、抛物光束、非对称贝塞尔光束等。为了产生具有复杂结构的无衍射光束，需要对光波进行复振幅调制，即同时调制光波的振幅和相位。但目前的商用光学调制元件只能调制光波的振幅或相位。本文基于二元计算全息法，编码二维复透过率函数分布，构建了具有复振幅调制功能的二元实振幅非负计算全息图。利用实验室自主研发的投影成像光刻系统，对银盐干板进行曝光处理，经显影、定影处理，将其加工为相应的振幅掩模板，用来产生精确的具...
2022, 15(1): 22-33.
doi: 10.37188/CO.2021-0101
cstr: 32171.14.CO.2021-0101
摘要:
针对柔性复合薄膜成形试验中极限应变难以测量的问题，提出一种基于双目立体视觉结合数字图像相关法的测量方法。首先对于薄膜材料成形过程中产生大变形或裂纹时图像难以匹配的问题，根据系列图像相邻状态变形的连续性，提出了一种图像匹配基准自适应更新的弱相关分步匹配方法；然后根据薄膜材料表面应变分布不同于钢制件的特性，提出了一种构建应变场截线来拟合薄膜材料的极限应变曲线的方法。专门组建视觉测定的软、硬件系统，通过Q235钢试件进行极限应变曲线测量并与坐标网格方法进行对比，材料极限应变精度能够提高0.02%，证明...
针对柔性复合薄膜成形试验中极限应变难以测量的问题，提出一种基于双目立体视觉结合数字图像相关法的测量方法。首先对于薄膜材料成形过程中产生大变形或裂纹时图像难以匹配的问题，根据系列图像相邻状态变形的连续性，提出了一种图像匹配基准自适应更新的弱相关分步匹配方法；然后根据薄膜材料表面应变分布不同于钢制件的特性，提出了一种构建应变场截线来拟合薄膜材料的极限应变曲线的方法。专门组建视觉测定的软、硬件系统，通过Q235钢试件进行极限应变曲线测量并与坐标网格方法进行对比，材料极限应变精度能够提高0.02%，证明...
2022, 15(1): 34-44.
doi: 10.37188/CO.2021-0114
cstr: 32171.14.CO.2021-0114
摘要:
夜间有雾图像通常具有对比度低、光照不均匀、颜色偏移以及噪声较多等现象，这些退化现象使得夜间图像去雾具有极大的挑战性。针对夜间图像存在的退化问题，本文提出了一种能够在夜间图像中有效去雾并提高图像质量的方法。首先，将图像分解成光晕层和有雾层，并对有雾层进行颜色校正。其次，通过一种新提出的带有伽马变换的图像光源分割方法来分割光源,并设置分割阈值作为像素点属于光源区域的概率值。然后，将得到的概率值与最大反射先验相结合来估计光源和非光源区域的大气光值。最后，根据图像深度与亮度、饱和度以及梯度之间的关系建立...
夜间有雾图像通常具有对比度低、光照不均匀、颜色偏移以及噪声较多等现象，这些退化现象使得夜间图像去雾具有极大的挑战性。针对夜间图像存在的退化问题，本文提出了一种能够在夜间图像中有效去雾并提高图像质量的方法。首先，将图像分解成光晕层和有雾层，并对有雾层进行颜色校正。其次，通过一种新提出的带有伽马变换的图像光源分割方法来分割光源,并设置分割阈值作为像素点属于光源区域的概率值。然后，将得到的概率值与最大反射先验相结合来估计光源和非光源区域的大气光值。最后，根据图像深度与亮度、饱和度以及梯度之间的关系建立...
2022, 15(1): 45-55.
doi: 10.37188/CO.2021-0129
cstr: 32171.14.CO.2021-0129
摘要:
三维姿态角的精确测量在航空、航天、国防等领域应用广泛，为方便准确地实现三维姿态角的测量，本文设计了一种基于透镜阵列的测量系统，并建立了微小三维姿态角测量分析模型。系统中，准直平行光束通过4个排列成金字塔形的阵列透镜，在CCD上形成规则分布的阵列光斑。通过分析CCD成像光斑间的距离、透镜阵列上相邻孔径之间的距离以及透镜阵列与CCD之间的倾斜角，可以得到光束相对于接收系统俯仰角和偏摆角，利用阵列光斑连线相对水平或垂直面的夹角，可同时得到绕Z轴的滚转角。通过与高精度自准直仪测量结果进行比较，证明所提方...
三维姿态角的精确测量在航空、航天、国防等领域应用广泛，为方便准确地实现三维姿态角的测量，本文设计了一种基于透镜阵列的测量系统，并建立了微小三维姿态角测量分析模型。系统中，准直平行光束通过4个排列成金字塔形的阵列透镜，在CCD上形成规则分布的阵列光斑。通过分析CCD成像光斑间的距离、透镜阵列上相邻孔径之间的距离以及透镜阵列与CCD之间的倾斜角，可以得到光束相对于接收系统俯仰角和偏摆角，利用阵列光斑连线相对水平或垂直面的夹角，可同时得到绕Z轴的滚转角。通过与高精度自准直仪测量结果进行比较，证明所提方...
2022, 15(1): 65-71.
doi: 10.37188/CO.2021-0127
cstr: 32171.14.CO.2021-0127
摘要:
紫外探测技术已广泛应用于人类生产生活的各个方面，宽谱段紫外成像仪系统的研究具有重要意义。本文通过推导色差理论公式，提出了单一透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学系统色差校正方案。结合高灵敏度大动态紫外成像探测器的性能指标要求，设计了仅一种透镜材料且所有透镜均为球面的210~400 nm宽谱段紫外成像仪光学系统，并运用光学设计软件CODE V进行系统优化及像质评价。结果表明：在奈奎斯特频率40 lp/mm下，全视场全波段系统的调制传递函数优于0.6，系统点列图RMS<7.8 μm，具有良好的成像质...
紫外探测技术已广泛应用于人类生产生活的各个方面，宽谱段紫外成像仪系统的研究具有重要意义。本文通过推导色差理论公式，提出了单一透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学系统色差校正方案。结合高灵敏度大动态紫外成像探测器的性能指标要求，设计了仅一种透镜材料且所有透镜均为球面的210~400 nm宽谱段紫外成像仪光学系统，并运用光学设计软件CODE V进行系统优化及像质评价。结果表明：在奈奎斯特频率40 lp/mm下，全视场全波段系统的调制传递函数优于0.6，系统点列图RMS<7.8 μm，具有良好的成像质...
2022, 15(1): 72-78.
doi: 10.37188/CO.2021-0116
cstr: 32171.14.CO.2021-0116
摘要:
针对640×512长波红外制冷型探测器，设计了一种制冷型长波红外光学系统，用于对目标的红外跟踪探测。该光学系统采用二次成像结构以达到100%冷光阑效率，采用锗和硫化锌玻璃材料相结合，实现了像差校正和消色差设计，通过引入高次非球面，很好地校正了系统的高级像差，简化了系统结构。光学系统由6个镜片构成，焦距为400 mm，工作波段为7.7~9.3 μm，视场角为1.37°×1.10°，F数为2。设计结果表明：在空间频率33 lp/mm处，轴外视场MTF>0.24，接近衍射极限，具有较高的成像品质...
针对640×512长波红外制冷型探测器，设计了一种制冷型长波红外光学系统，用于对目标的红外跟踪探测。该光学系统采用二次成像结构以达到100%冷光阑效率，采用锗和硫化锌玻璃材料相结合，实现了像差校正和消色差设计，通过引入高次非球面，很好地校正了系统的高级像差，简化了系统结构。光学系统由6个镜片构成，焦距为400 mm，工作波段为7.7~9.3 μm，视场角为1.37°×1.10°，F数为2。设计结果表明：在空间频率33 lp/mm处，轴外视场MTF>0.24，接近衍射极限，具有较高的成像品质...
2022, 15(1): 79-89.
doi: 10.37188/CO.EN.2021-0009
cstr: 32171.14.CO.EN.2021-0009
摘要:
双波长视网膜成像自适应光学系统非常适用于视网膜微血管的高对比度和高分辨率成像。本文重点研究了双波长自适应系统的轴向色差补偿问题。首先对轴向色差进行了测量，对实测波前进行了分析，并给出任意波前轴向色差补偿法。自适应校正实验结果显示，色差补偿后，波前均方根误差减小到0.16 λ（λ=589 nm），视网膜微血管分辨率提高到6 μm。这项工作可用于视网膜成像的临床应用。
双波长视网膜成像自适应光学系统非常适用于视网膜微血管的高对比度和高分辨率成像。本文重点研究了双波长自适应系统的轴向色差补偿问题。首先对轴向色差进行了测量，对实测波前进行了分析，并给出任意波前轴向色差补偿法。自适应校正实验结果显示，色差补偿后，波前均方根误差减小到0.16 λ（λ=589 nm），视网膜微血管分辨率提高到6 μm。这项工作可用于视网膜成像的临床应用。
2022, 15(1): 90-100.
doi: 10.37188/CO.EN.2021-0004
cstr: 32171.14.CO.EN.2021-0004
摘要:
单光楔补偿检测法具有良好的适用性、鲁棒性和灵活性，但是在检测光路中存在多种误差耦合，误差解耦困难，影响了单光楔补偿检测的精度和可信度。针对这一问题，本文提出一种计算全息法(Computer Generation Hologram, CGH)标定单光楔补偿检测光路系统误差的新方法。文中首先分析了单光楔补偿检测法系统误差的来源，并对CGH标定光楔补偿器的可行性进行了分析。结合工程实例，对口径为150 mm的单光楔补偿器设计了CGH，经分析可得CGH的标定精度为1.98 nm RMS，CGH标定后单光...
单光楔补偿检测法具有良好的适用性、鲁棒性和灵活性，但是在检测光路中存在多种误差耦合，误差解耦困难，影响了单光楔补偿检测的精度和可信度。针对这一问题，本文提出一种计算全息法(Computer Generation Hologram, CGH)标定单光楔补偿检测光路系统误差的新方法。文中首先分析了单光楔补偿检测法系统误差的来源，并对CGH标定光楔补偿器的可行性进行了分析。结合工程实例，对口径为150 mm的单光楔补偿器设计了CGH，经分析可得CGH的标定精度为1.98 nm RMS，CGH标定后单光...
2022, 15(1): 101-110.
doi: 10.37188/CO.EN.2021-0006
cstr: 32171.14.CO.EN.2021-0006
摘要:
设计并分析了一种高灵敏度表面等离子体共振(SPR)传感器，该传感器由偏芯D型结构的十重光子准晶光纤(PQF)组成，并局部涂覆氧化铟锡(ITO)。偏芯D型结构可以使液体分析更加方便，增强了纤芯模与SPP模之间的耦合，提高了传感灵敏度。采用有限元法对传感器的特性进行研究。结果表明，传感器的波长灵敏度随折射率(RIs)的增大而增大，最大波长灵敏度和分辨率分别为60000 nm/RIU和1.67×10−6 RIU。该传感器性能优良，在液体折射率测量方面具有很大的应用潜力。
设计并分析了一种高灵敏度表面等离子体共振(SPR)传感器，该传感器由偏芯D型结构的十重光子准晶光纤(PQF)组成，并局部涂覆氧化铟锡(ITO)。偏芯D型结构可以使液体分析更加方便，增强了纤芯模与SPP模之间的耦合，提高了传感灵敏度。采用有限元法对传感器的特性进行研究。结果表明，传感器的波长灵敏度随折射率(RIs)的增大而增大，最大波长灵敏度和分辨率分别为60000 nm/RIU和1.67×10−6 RIU。该传感器性能优良，在液体折射率测量方面具有很大的应用潜力。
2022, 15(1): 111-118.
doi: 10.37188/CO.EN.2021-0001
cstr: 32171.14.CO.EN.2021-0001
摘要:
研究光束在海洋湍流中的传输特性尤为重要。为了更贴近实际情况，人工搭建了能控制水下湍流强度和盐度的装置来研究涡旋光束和高斯光束在水下湍流中的传输特性。结果表明：相比于未添加海盐的水下湍流，光束在增添海盐的水下湍流中传输光斑会更加弥散，光强会更弱。无论是强湍流还是弱湍流，m=2的涡旋光束在盐度为4.35‰的水下湍流中的闪烁因子都大于其在盐度为2.42‰的水下湍流中所对应的闪烁因子。另外，m=2的涡旋光束传输到相同的距离时，其闪烁因子随着水下湍流的盐度和强度的增大而增大。不同盐度条件下，m=2的涡旋光...
研究光束在海洋湍流中的传输特性尤为重要。为了更贴近实际情况，人工搭建了能控制水下湍流强度和盐度的装置来研究涡旋光束和高斯光束在水下湍流中的传输特性。结果表明：相比于未添加海盐的水下湍流，光束在增添海盐的水下湍流中传输光斑会更加弥散，光强会更弱。无论是强湍流还是弱湍流，m=2的涡旋光束在盐度为4.35‰的水下湍流中的闪烁因子都大于其在盐度为2.42‰的水下湍流中所对应的闪烁因子。另外，m=2的涡旋光束传输到相同的距离时，其闪烁因子随着水下湍流的盐度和强度的增大而增大。不同盐度条件下，m=2的涡旋光...
2022, 15(1): 119-131.
doi: 10.37188/CO.2021-0092
cstr: 32171.14.CO.2021-0092
摘要:
波长为532 nm的绿色金宝搏188软件怎么用 在大气层中有较强的穿透能力，可用于自由空间光通信和金宝搏188软件怎么用 三维测绘，为了抑制背景光的干扰，需要半功率带宽小于100 pm的光谱滤波器。因此，设计并研制了基于光学干涉薄膜的超窄带滤光片。将五氧化二钽（Ta2O5）和二氧化硅（SiO2）分别作为高低折射率膜层材料，将熔石英作为基片，采用双离子束溅射沉积方法制备出所设计的光学薄膜。利用可调谐金宝搏188软件怎么用 器和功率计测量滤光片的透射光谱，其半功率带宽为（60±2） pm，透过率达到...
波长为532 nm的绿色金宝搏188软件怎么用 在大气层中有较强的穿透能力，可用于自由空间光通信和金宝搏188软件怎么用 三维测绘，为了抑制背景光的干扰，需要半功率带宽小于100 pm的光谱滤波器。因此，设计并研制了基于光学干涉薄膜的超窄带滤光片。将五氧化二钽（Ta2O5）和二氧化硅（SiO2）分别作为高低折射率膜层材料，将熔石英作为基片，采用双离子束溅射沉积方法制备出所设计的光学薄膜。利用可调谐金宝搏188软件怎么用 器和功率计测量滤光片的透射光谱，其半功率带宽为（60±2） pm，透过率达到...
2022, 15(1): 132-143.
doi: 10.37188/CO.2021-0058
cstr: 32171.14.CO.2021-0058
摘要:
亥姆霍兹-科尔劳施效应（简称H-K效应）指的是人眼对色光的感知亮度随着色纯度的增加而提升的现象。量子点背光技术可显著提升液晶显示的色域和视觉感知亮度，已经在众多显示产品中开始应用。本论文通过观看者亮度感知实验，对比了YAG荧光粉白光LED背光电视（YAG电视）和量子点背光电视（量子点电视）的H-K效应差异，根据Kaiser模型与Nayatani模型分析纯色实验的测试结果，并通过彩色实验探究了显示器的色域对感知亮度与主观偏好的影响。实验结果表明：量子点电视具有更为显著的H-K效应，视觉感知亮度明显...
亥姆霍兹-科尔劳施效应（简称H-K效应）指的是人眼对色光的感知亮度随着色纯度的增加而提升的现象。量子点背光技术可显著提升液晶显示的色域和视觉感知亮度，已经在众多显示产品中开始应用。本论文通过观看者亮度感知实验，对比了YAG荧光粉白光LED背光电视（YAG电视）和量子点背光电视（量子点电视）的H-K效应差异，根据Kaiser模型与Nayatani模型分析纯色实验的测试结果，并通过彩色实验探究了显示器的色域对感知亮度与主观偏好的影响。实验结果表明：量子点电视具有更为显著的H-K效应，视觉感知亮度明显...
2022, 15(1): 144-160.
doi: 10.37188/CO.2021-0084
cstr: 32171.14.CO.2021-0084
摘要:
增强荧光发射可以提高荧光检测灵敏度、提高LED的亮度，在提高发光器件性能方面具有重要意义。由于金属结构在增强局域场、增强荧光发射方面具有很好效果，而柔性电介质材料具有灵活的可弯曲性特性，本文提出一种由金属-电介质-金属（MDM）组成的柔性结构以增强荧光发射。利用时域有限差分方法系统研究了该结构对量子点定向发射增强的影响。理论计算表明柔性MDM结构局部起伏和弧度对荧光增强起促进作用，且可以使位于结构中心位置量子点的量子效率增强约7倍。此外，还可以改变电介质的折射率和厚度从而实现目标波长的可调谐性。...
增强荧光发射可以提高荧光检测灵敏度、提高LED的亮度，在提高发光器件性能方面具有重要意义。由于金属结构在增强局域场、增强荧光发射方面具有很好效果，而柔性电介质材料具有灵活的可弯曲性特性，本文提出一种由金属-电介质-金属（MDM）组成的柔性结构以增强荧光发射。利用时域有限差分方法系统研究了该结构对量子点定向发射增强的影响。理论计算表明柔性MDM结构局部起伏和弧度对荧光增强起促进作用，且可以使位于结构中心位置量子点的量子效率增强约7倍。此外，还可以改变电介质的折射率和厚度从而实现目标波长的可调谐性。...
