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期刊信息/Journal information
光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
正式出版
收录年代

    基于矢量光束偏振特性的薄膜参数表征

    李金花曹兆楼郑改革
    112-118页
    查看更多>>摘要：传统椭偏仪表征薄膜参数时存在光斑尺寸较大、空间分辨率较低且基底透明时易受背面反射光干扰等问题.针对这些问题,提出采用高数值孔径显微物镜聚焦线偏振光的方法,以形成矢量光束照明薄膜.紧聚焦光束由不同角度入射光线组成,受到薄膜反射系数的影响,光束反射时形成结构化图案,且图案细节与薄膜参数密切相关,通过对反射光束进行成像即可反演薄膜参数.基于电磁理论数值模拟了薄膜不同参数对反射光场的影响,并进行了实验验证.结果表明,反射光场对薄膜参数的变化较为敏感,硅表面二氧化硅薄膜厚度的反演误差低于2nm,重复测量误差低于0.3 nm.该方法得到的光斑尺寸接近衍射极限,显著提高了空间分辨率,在纳米结构表征领域的应用前景广阔.

    偏振矢量光束薄膜参数反射逆问题

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    用于极紫外光刻非球面光学元件检测的复合三相位计算全息元件

    张海涛谢常青
    119-125页
    查看更多>>摘要：提出一种同时出射3个波前的复合三相位计算全息图(CGH),并将其应用于波前误差校正.通过6次组合测量标定出CGH基底制造误差和图形位置误差,并在检测结果中予以消除.所测试的极紫外光刻(EUVL)非球面光学元件峰谷(PV)值和均方根(RMS)误差分别为31.6 nm和4.88nm.此外,对同一非球面光学元件进行基于折射零位补偿的检测实验,其PV值和RMS误差分别为38.6 nm和5.14 nm.所提出的复合三相位CGH具有实现亚纳米量级的EUVL非球面光学元件面形检测潜力.

    测量非球面复合相位计算全息图组合测量

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    数字图像相关法辅助的条纹投影轮廓术相位展开方法

    骆志明周易非李睿蒋震宇...
    126-134页
    查看更多>>摘要：相位展开是相移条纹投影轮廓术中的关键技术之一.为了提高复杂形貌的测量能力和降低噪声的干扰,相位展开算法或处理策略变得日益复杂.本文引入立体数字图像相关(DIC)法,针对时间相移条纹投影轮廓术提出了一种简单有效的相位展开方法.该方法在投影N步相移条纹图之后,额外投影一幅散斑图至待测物体表面.计算相位时,先用边缘检测算法确定被包裹的相位主值图中灰度跳变轮廓线,然后运用立体DIC法估算轮廓线上像素点的相位及其条纹级次.利用上述信息,可迅速地对轮廓线之间的相位主值连续分布区域进行相位展开.实验表明,该方法可以达到常规三频四步相移法的测量精度,并且对复杂的表面形貌和包含相位非连续分布的例子,表现出良好的适应性,无需人工干预,即能自动完成准确的相位展开.

    条纹投影轮廓术时间相移法相位展开数字图像相关法

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    基于叠栅条纹投影成像的差动式光栅位移测量系统

    姚云飞高旭
    135-143页
    查看更多>>摘要：为突破传统光栅位移测量系统依赖四裂相正弦波光电信号测量的局限,提出了一种基于叠栅条纹投影成像的差动式光栅位移测量方法.根据光栅偏振光干涉原理,利用图像处理方法和叠栅条纹的位移放大特性,规避了当前光栅的加工水平对高精度位移测量的限制,设计了叠栅条纹投影成像的高分辨率单光栅位移光学感知系统,实现了 4倍光学细分位移信号的获取,并利用CMOS图像探测器完成了位移信号的图像式转换.推导了图像式位移感知信号的数学模型,从叠栅成像的光学机理出发,对光栅这一核心元件的刻划误差、平整度误差、装调误差等进行了具体的解算,并对系统进行了仿真模拟和设计性能的分析,进一步阐述了系统动态工作的最大允许速度与帧率之间的关系,在0.048 mm/s的最大允许速度下,该系统的基础分辨率可达2.075 μm,细分后分辨率可达纳米/亚纳米量级.

    物理光学光栅位移测量系统叠栅条纹投影成像相移

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    一种基于条纹相位特征的印刷电路板三维重建方法

    吴福培彭俊龙叶玮琳郑志丹...
    144-153页
    查看更多>>摘要：重建印刷电路板(PCB)表面元器件的三维形貌对确保其贴装质量具有重要意义.为提升PCB表面三维重建的精度和可靠性,本文提出了一种基于条纹相位特征的PCB三维重建方法.首先,基于自适应权重法建立多曝光图像的融合规则,进而合成高质量的条纹图像,并构建异步多频相移法以求解视场内各像素点的相位值;其次,针对结构光三角立体模型因标定误差而影响PCB重建精度的问题,由相机和结构光发生器视线映射关系建立高度重建模型;在此基础上,基于标准量块的测量值标定并拟合出最终的三维重建参数.实验结果表明,所提方法可有效提升高动态范围复杂表面的三维重建效果;在精度评价实验中,采用所提三维重建方法测量陶瓷标准球的平均直径误差为0.0188 mm,且能准确可靠地恢复PCB表面元器件的三维形貌,进一步检验了所提方法的有效性.

    三维重建条纹结构光印刷电路板参数标定图像融合

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    外差波前检测仪检测精度影响分析

    戴玉张文喜孔新新赵思泽鹏...
    154-161页
    查看更多>>摘要：外差波前检测仪主要用于检测空间光与光纤耦合的环形器耦合效率以及装调过程,其具有检测精度高、环境适应性好等优点.基于其检测原理,分析声光移频器固定频率偏差、声光移频器随机频率偏差、探测器固定帧频偏差和探测器散粒噪声对检测精度的影响,单一因素引起的检测波前PV(Peak to valley)值变化在10-3λ量级.实验验证了仿真分析的有效性,系统的综合精密度优于0.01λ.研究结果为研制外差波前检测仪提供理论支撑.

    测量外差干涉测量光纤失配频差偏差帧频偏差波前检测

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    激光软钎焊系统中半导体激光器温度模型预测控制设计

    闫宽张聪陈绪兵李明超...
    162-168页
    查看更多>>摘要：针对激光软钎焊领域对核心器件半导体激光器的高精度热控要求,提出一种基于模型预测控制算法的热控方法.通过非平衡热力学等方法对热控系统的热电制冷器及部件构建了精准的数学模型,并引入丢番图方程推导模型预测控制热控系统,搭建了激光软钎焊半导体激光器热控实验平台.由随机变换电流输入热控实验结果可知,激光器输入电流变化导致温度波动的平均超调量在1.12％内.激光器中心波长稳定性实验结果表明,所提方法使激光中心波长漂移量减少了 52％.激光软钎焊加工能力实验结果表明,该控制方法可以有效控制半导体激光器的输出功率,相比于比例积分微分控制的激光器,所提模型预测控制热控系统的温度曲线与焊点的理想温度曲线的线性拟合度提高了 21.05％.该研究结果将为后续研发性能稳定、高质量焊接的激光软钎焊系统提供理论和工程指导.

    激光器热控系统模型预测控制激光软钎焊

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    基于深度交互性多尺度感受野特征学习的三维点云配准网络

    周涵王旭初袁越
    169-180页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于深度交互性多尺度感受野特征学习的三维点云配准网络(DIM-RFNet),通过结合点云结构的上下文一致性寻找潜在相似结构特征以实现点云准确配准.首先通过点云的分组构建邻域片并提取邻域片特征,使用上下文编码-解码器来提取多尺度感受野特征,并降低内存开销和提高不同结构特征的区别度.为了使任务集中在重叠区域、减小异常值的不利影响,并进一步扩大多尺度特征感受野,DIM-RFNet构建一种新的重叠关系编码-解码器,通过预测重叠关系置信度得到特征表示、重叠得分、匹配得分.将该方法在ModelNet40、ModelLoNet、3DMatch、3DLoMatch和OdometryKITTI数据集上与相关方法进行比较,结果表明,该方法显著提高了特征提取能力,并在低重叠率场景中取得有竞争力的配准性能.

    三维点云配准注意力机制结构特征特征交互重叠关系

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    立方相BiFeO3磁光晶体的熔盐法制备与性能分析

    林楠茜杨新攀许晨浚吴华钦...
    181-190页
    查看更多>>摘要：采用熔盐法,以Bi2O3为自助溶剂,成功制备了Sr/Ti∶BiFeO3系列晶体.X射线衍射谱和Rietveld精修结果显示,Sr2+、Ti4+离子掺杂使BiFeO3的结构从三方相转变为无双折射的立方相.这一结构转变也通过扫描电子显微镜的观察得到了证实.Sr/Ti∶BiFeO3的X射线光电子能谱表明,随着Sr2+、Ti4+的引入,BiFeO3的Fe元素价态发生改变.高价Fe离子的生成使BiFeO3产生晶格畸变,并对其周期性螺旋自旋磁结构产生抑制作用,从而使BiFeO3的宏观磁性得到提高,但矫顽力没有发生明显变化.晶体磁滞回线和磁圆二色效应光谱显示,Bi0.7Sr0.3Fe0.7Ti0.3O3的饱和磁化强度较BiFeO3提高了 3倍,其磁光效应达到商用Y3Fe5O12的4.5倍.

    材料熔盐法磁光晶体磁圆二色性BiFeO3磁性

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    变焦型双光路车载抬头显示光学系统设计

    田曼力薛常喜
    191-201页
    查看更多>>摘要：提出了一种变焦型双光路增强现实抬头显示光学系统,并利用矢量像差理论进行初始结构设计.该系统用两块图像生成单元搭建近光路和远光路,分别用于显示基础信息和交互信息,且远光路成像距离可在一定范围内进行连续调节,最终得到了一个眼盒大小为120 mm×60 mm、视场角分别为5°×1°和10°×5°、成像距离分别为2.5 m和10～20 m的双光路车载抬头显示系统.本研究为增强现实抬头显示系统提供了一种新的设计结构,提高了增强现实显示效果.

    光学设计抬头显示器增强现实变焦平面矢量像差理论

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