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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
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    基于图像修复及多视角扫描的太赫兹调频连续波检测

    薛凯亮陈友兴王召巴张文娜...
    107-116页
    查看更多>>摘要：提出图像修复及多视角扫描方案用于太赫兹调频连续波(FMCW)层析成像及三维重建.以防热瓦式热防护结构和聚酰亚胺泡沫保温层为主,设计了不遮挡缺陷及遮挡缺陷检测场景.对于不遮挡缺陷检测场景,提出了一种图像修复算法用于层析成像,首先在近端层检测结果上标注Mask块,依据块信息对远端层检测结果进行目标消除,随后通过补丁元素感知消除区与背景之间的差异,依据纹理信息进行区域填充,最终得到仅包含远端层信息的检测结果.对于遮挡缺陷检测场景,讨论了低反射率和高反射率缺陷层析成像及三维重建结果,针对高反射率缺陷提出了多视角扫描方法以减小检测盲区,将试件正面放置于检测台进行一次扫描,随后翻转试件进行二次扫描,通过图像配准进行信息融合,最终实现三维重建.所提方法为太赫兹FMCW技术的工业无损检测应用提供了思路和方案.

    成像系统太赫兹检测调频连续波图像修复层析成像多视角检测

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    相机温度漂移效应建模及补偿方法

    林泽纯梁慧萍刘立豪王宝琼...
    117-129页
    查看更多>>摘要：首先从成像几何模型出发,推导了相机的像点漂移模型,该模型明确阐述了像点漂移与相机关键参数变化之间的数学关系.为深入剖析大范围温度变化及不同温变速率对像点漂移的影响,基于温控箱搭建了测试环境,系统地采集了多组实验数据.最后引入回归分析方法,构建了温度与相机内外参数变化量之间的映射模型,并对温致像点漂移进行预测补偿.实验结果表明,补偿后的室内环境的像点漂移误差减小了89.34％,室外环境下的位移误差减小了79.31％和85.71％,验证了所提的相机温度漂移效应模型的有效性.该研究为视觉测量系统在大型结构变形长期监测中的应用提供了重要的误差补偿手段.

    摄像测量像点漂移模型相机温度漂移效应长期监测

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    八边形腔和缺口圆环腔耦合MIM波导的Fano共振及传感特性研究

    司珂军白晶王进孟腾飞...
    130-138页
    查看更多>>摘要：提出一种由上方正八边形腔和下方缺口圆环腔耦合的金属-介质-金属(MIM)等离激元波导结构.入射光在金属纳米波导结构表面激发等离激元,通过八边形腔和缺口圆环腔的离散态与带金属挡板直波导的连续态发生干涉,产生Fano共振现象.采用有限元法对谐振腔单个结构参数进行研究,并根据介质前后折射率的变化对MIM波导透射率大小的影响进行分析.详细讨论八边形腔边长、缺口圆环腔半径和缺口圆环腔角度对传感器透射光谱以及品质因数(FOM)的影响.当八边形腔边长S=268 nm,缺口圆环腔半径R=268 nm,缺口圆环腔角度θ=220°时,仿真结果显示:该结构产生的三个 Fano共振的FOM 分别为 1.6047× 104、3.8852× 104和 1842.54,灵敏度分别为 650 nm/RIU(refractive index unit)、1000 nm/RIU和1250 nm/RIU.该系统结构所具有的良好传感特性,为实现高性能微型光学传感器提供一种可行的技术方法.

    Fano共振表面等离激元传感波导灵敏度

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    基于片上光学微腔的便携式温度传感装置

    杨辉万帅邹长铃董春华...
    139-152页
    查看更多>>摘要：基于回音壁模式(WGM)片上微环谐振腔传感芯片设计了一款便携式温度传感装置.该装置集成了可调谐激光器、激光器驱动器、示波器、波形发生器、光电探测器和片上光学微腔温度传感器等功能模块,并且设计了专用的上位机软件进行数据监测和存储,实现了对实验室外温度的高精度和大范围测量.实验结果表明,此便携式装置的测温灵敏度为0.02 nm/℃,探测的极限分辨率约为0.009 ℃,测温范围可达17 ℃,平均误差为0.045 ℃,可完全替代实验室相关专业仪器.所设计WGM光学传感器在温度测量方面具有较高的准确度和可信度,对片上微腔传感便携化应用具有示范意义.

    集成光学片上光学微腔微环谐振器便携式装置温度传感

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    单腔多增益介质单频激光器强度噪声表征

    郭永瑞黄磊徐学森陈珊珊...
    153-159页
    查看更多>>摘要：针对现有激光器强度噪声理论不能直接用于模拟单腔中含有多块单独泵浦的相同增益介质单频激光器强度噪声的问题,对现有的强度噪声理论中表征增益介质激活原子数与腔内光子数相互作用强度的激光受激辐射速率进行了修正.在此基础上,利用等效受激辐射速率模型和求解激光器输出功率所应用的等效原子数模型,对单腔中增益介质个数N=1、2、4所对应的激光输出功率分别为50、101、140 W单频Nd∶YVO4激光器的强度噪声进行了模拟,并将模拟结果与激光器的实际激光强度噪声进行了比较.研究表明,相比于等效原子数模型,采用等效受激辐射速率模型对单腔多增益介质激光器强度噪声进行模拟时,模拟结果更能真实反映激光器的强度噪声特性.

    全固态激光器多增益介质端面泵浦激光受激辐射速率激光强度噪声

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    基于相位调制的窄线宽光纤激光器受激布里渊散射效应抑制技术

    欧琢璐丁亚茜文建湘王鑫玥...
    160-171页
    查看更多>>摘要：在不同调制参数变化的条件下,研究了白噪声信号(WNS)和伪随机二进制序列(PRBS)相位调制对窄线宽光纤激光器的光谱半峰全宽和受激布里渊散射(SBS)阈值的影响.实验结果表明,在仅对种子源进行功率缩放时未出现自脉冲效应.对于不同的调制信号,调制参数的变化对线宽和SBS阈值的影响差异较大.PRBS相位调制比WNS更不易出现自脉冲效应;级联WNS相位调制比单级WNS具有更高的SBS阈值.同时,对种子源进行相位调制,采用三级主振荡功率放大结构,搭建线偏振全光纤激光器系统,在1055 nm中心波长处实现了0.081 nm(21.8 GHz)的线宽,斜率效率高达87.0％,偏振消光比大于13.5 dB,在激光输出功率为1.25 kW时未出现SBS效应和自脉冲效应,SBS阈值增强因子为57.8.通过对比实验,给出了不同调制信号的参数分析,进而为窄线宽光纤激光器相位调制系统方案的选择提供参考.

    相位调制窄线宽光纤激光器受激布里渊散射效应自脉冲效应

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    基于双轴锥镜的多层面快速自动对焦系统设计

    李林晗刘英于晨周广鹏...
    172-180页
    查看更多>>摘要：针对现有显微成像系统对透明样品对焦时存在抗干扰性差、易脱焦、光能利用率低等问题,计算、设计并搭建了一种基于双轴锥镜的半环形光束自动对焦系统.为了获得环形光束内、外径的计算公式,利用斯涅尔定律与几何关系,获得了环形光束口径与轴锥镜折射率、间距之间的相互关系;由于系统光源的非对称性,为了计算系统的空间分辨率和轴向分辨率,采用分割近似和振幅叠加原理,推导了半环形光束的远场振幅分布,可计算系统分辨能力;为了验证光束质量并与实验相互验证,根据菲涅耳-基尔霍夫理论推导了高斯光束经过轴锥镜后的准确光能分布公式.设计并搭建了工作波长为785 nm、半环形光束内/外径为19 mm/20 mm、成像焦距为200 mm的快速自动对焦系统,其中成像光路在400～790 nm范围实现了宽谱段消色差,避免了不同波长对焦不一致;照明光路获得了边界清晰锐利的环形光束光能分布,为多层面识别提供了良好照明条件;在物镜数值孔径(NA)为0.8时,计算得到对焦系统的空间分辨率为0.77 μm,轴向分辨率为0.40 µm,小于显微物镜景深的1/4,满足高精度对焦要求.

    自动对焦轴锥镜多层面光学设计显微镜

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    面向微显示芯片的车载抬头显示光路设计

    陈怡妃陈灏翰戴高宇路秀真...
    181-193页
    查看更多>>摘要：增强现实车载抬头显示器(AR-HUD)以投影的方式为驾驶员提供实时路况信息.基于micro-LED的微显示芯片具有自发光、高亮度、体积小的优点,可作为AR-HUD的高性能图像源.基于Zernike多项式原理,利用ZEMAX软件设计了面向微显示芯片应用的AR-HUD光路结构,得到包括5倍放大倍率的放大镜组和25倍放大倍率的自由曲面镜组,最终将信号放大125倍.采用0.6 inch(1 inch=2.54 cm)的micro-LED显示屏作为光源,虚像距离(VID)为7.7 m.为了减少阳光倒灌,设计了针对绿色光源的窄带通滤光片,其绿光透过率可以达到60％～70％.搭建了车载抬头显示光学实验平台,并证实了预放大镜组辅助成像的可行性,这为小体积、高亮度和自发光的micro-LED应用于车载抬头显示的设计及实现提供了方案.

    micro-LED增强现实车载抬头显示ZEMAX自由曲面

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    双锥透镜天线整形光学系统设计

    刘显著徐达杨翘楚孙高飞...
    194-201页
    查看更多>>摘要：针对卡塞格林天线系统中次镜遮拦引起的传输效率低的问题,提出一种基于双锥透镜的整形光学系统,通过双锥透镜对称放置来实现实心-空心光束的相互转换,并给出双锥透镜整形系统的设计方法.分析基于双锥透镜整形的天线系统传输效率的影响因素,推导出双锥透镜顶角倒角、倾斜、离轴和轴向位移对传输效率的影响,可以为实际工程中双锥透镜整形系统的装调和加工提供一定的技术支撑,有效提升卡塞格林天线系统的传输效率.

    天线系统卡塞格林锥形透镜传输效率实心-空心光束转换

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    基于介电润湿液体棱镜的大气色散校正

    俸银川张安宁朱杨冕梁海鑫...
    202-210页
    查看更多>>摘要：随着现代望远镜口径的增大,大气色散效应对观测星体的影响越来越大.设计了一种应用于大气色散校正的介电润湿液体棱镜,其腔体内填充两种在中心波长589 nm处折射率相同但阿贝数不同的不混溶液体.理论计算了不同天顶距下的大气色散值,推导了液体棱镜偏转角与大气色散值的关系;借助COMSOL和ZEMAX软件仿真模拟了液体棱镜内部液-液平界面在不同偏转角情况下对可见光波段3.50"以内色散值的校正效果,得到了校正不同色散值所需的最佳偏转角,并与理论计算的最佳偏转角进行了比较.研究发现,该液体棱镜能够实现色散补偿,色散校正值与棱镜偏转角呈线性增大趋势.3.50"色散可见光经偏转角为1.421°的液体棱镜的色散补偿后,出射光的残余色散约为0.001238",远小于常见望远镜的衍射极限.这种大气色散校正器具有响应速度快、无机械运动等特点,有望用于常见天顶距下的色散校正.

    大气色散校正器液体棱镜电润湿效应大气色散偏转角

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