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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

    基于三维数字图像相关法的刚体位姿估计

    王永红陈婉琳侯冰菲王标...
    106-114页
    查看更多>>摘要：针对传统位姿测量的不足，提出了一种基于三维数字图像相关(3D-DIC)法的空间刚体位姿估计方法，该方法利用双目相机拍摄待测物运动前后的图像序列，通过3D-DIC方法进行匹配计算，获得待测物运动前后的全场坐标信息，选择计算点坐标后对其进行奇异值分解，求得位姿参数。针对3D-DIC在测量大旋转时误差较大的情况，提出了一种增加中间图像的匹配计算方法。通过平移自由度和旋转自由度的实验验证，本文方法可实现空间刚体多个位姿参数的测量，三个平移自由度的测量误差均小于0。07 mm，测量角度小于10°时，偏航角和滚转角的测量误差均小于0。2°。

    测量数字图像相关法位姿估计六自由度

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    基于马赫-曾德尔干涉仪的1×8硅基热光开关

    高小勇刘阳阳胡光熹陆梁军...
    115-124页
    查看更多>>摘要：设计并制备了一种基于树形结构的1×8硅基热光开关，该热光开关由1个2×2和6个1×2马赫-曾德尔干涉仪的基本单元结构组成。该1×8硅基热光开关采用与互补金属氧化物半导体兼容的工艺制造。通过氮化钛加热器来改变波导的温度，利用硅的热光效应实现光开关功能。实验结果表明:在1550 nm工作波长下，该热光开关的平均片上插入损耗约为1。1 dB;所有输出端口的串扰都小于-23。6 dB;开关响应时间小于60μs。

    集成光学硅基开关马赫-曾德尔干涉仪热光开关

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    基于等离激元涡旋场光学诱捕增强设计

    李香宇王艳红武京治张鹏...
    125-131页
    查看更多>>摘要：利用同轴结构实现纳米粒子光学捕获，研究不同偏振光对光势阱的影响，并通过优化结构参数实现圆偏振下的等离激元涡旋场模式。研究结果表明:该同轴结构在线偏振光750 nm处透射率最大，并且在入射光强为1 μW/μm2时势阱深度达到17kBT;圆偏振光在同轴结构上方形成涡旋场，能量流势阱深度为8kBT。所设计的同轴结构扩大了光场作用范围，优化了光梯度力作用方向，提高了捕获低浓度小尺度粒子的效率。该研究结果对于低浓度生物分子光学捕获具有一定的参考意义。

    激光光学表面等离激元光学捕获圆偏振光涡旋状光场

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    低远场发散角976 nm基横模脊形半导体激光器

    王振诺仲莉张德帅刘素平...
    132-138页
    查看更多>>摘要：采用非对称大光腔外延结构设计制备出976 nm InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱脊形半导体激光器，通过对外延结构的设计优化，以实现器件低远场发散角、低功耗的基横模稳定输出。所制备基横模脊形半导体激光器的脊宽为5 μm、腔长为1500 μm，在25 ℃测试温度下，可获得422 mW最大连续输出功率，峰值波长为973。3 nm，光谱线宽(FWHM)为1。4 nm。当注入电流为500 mA时，垂直和水平远场发散角(FWHM)分别为24。15°和3。90°。在15～35 ℃测试温度范围内对脊形半导体激光器的水平远场发散角进行测试分析，发现随着测试温度的升高，器件远场分布变化较小，水平远场发散角基本维持在3。9°左右。

    激光器976nm半导体激光器基横模脊形波导低远场发散角非对称大光腔结构

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    长波红外量子级联激光器的高效率光纤合束

    张梦王欣杨苏辉李宝...
    139-149页
    查看更多>>摘要：长波红外量子级联激光器(QCL)具有波长设计灵活、体积小、寿命长等优点。目前单横模QCL较低的输出功率(1～3W)是限制其应用的主要因素。光纤功率合束技术是提升输出功率的有效手段。然而由于长波红外波段缺少低传输损耗的玻璃光纤，使得高效率长波红外光纤功率合束的实现难度很大。本文研究了基于低损耗单模空芯光纤的长波红外激光功率合束技术。针对基横模长波红外QCL有源区尺寸大、发散角大的特点，设计了大数值孔径扩展光源双非球面准直镜，有效提高了单模光纤耦合效率。设计制备了无端面损耗的长波红外单模光纤束，光纤传输效率高达91。2％，实现了 7。6～7。8 μm波段QCL的高效率合束。当4个长波红外QCL的输出总功率为2。27 W时，采用所设计的光纤耦合光学系统及制备的4×1单模空芯光纤合束器获得了 1。5 W的连续输出，总合束效率为66％。此外，测量得到单根单模长波红外光纤耦合输出光的光束质量因子M2为1。2，光强分布和光束质量因子均优于QCL的直接输出激光，说明空芯单模光纤具有一定的非高斯光束模式净化作用。合束光束的传输质量因子为2。6，依然具有较好的光束质量。本文所研究的光纤合束方式对QCL的输出波长、偏振态均不敏感，且具有良好的可扩展性。实验结果表明，此方式可有效解决长波红外QCL单元器件输出功率偏低的问题。

    长波红外量子级联激光器光纤合束耦合效率空芯光纤

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    成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复的影响

    夏晓华曹雨松向浩鸣袁述皓...
    150-159页
    查看更多>>摘要：为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律，明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施，在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上，利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主次顺序，重点分析主要和次主要参数对重建精度的影响规律，并揭示最佳成像参数随多聚焦图像采样间距的变化关系。考虑到成像参数的变化实际通过改变系统景深影响聚焦形貌恢复精度，建立了多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式，为系统成像参数的设定提供了理论依据。实验结果表明:焦距和F数是聚焦形貌恢复的主要和次主要影响参数，在给定多聚焦图像采样间距下存在使重建精度最高的最佳焦距和最佳F数，且随着采样间距减小，最佳焦距增大，最佳F数减小;多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式拟合准确率为97。28％，验证准确率为94。76％，可用于最佳景深的计算;采用最佳景深能够显著提升聚焦形貌恢复精度，为大深度物体聚焦形貌恢复精度的提升提供了新途径。

    机器视觉聚焦形貌恢复成像参数大深度物体重建精度

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    二苯并吡啶并喹喔啉类延迟荧光材料的合成及其电致发光性质

    杨耀祖黄飞翔谢凤鸣张强...
    160-168页
    查看更多>>摘要：为获得新颖高效的热激活延迟荧光(TADF)材料，以二苯并吡啶并喹喔啉(BPQ)为受体(A)，三苯胺(TPA)、吩噁嗪(PXZ)为供体(D)，合成两种TADF材料:BPQPXZ和BPQTPA。研究表明，两种材料都具有典型的延迟荧光特性、较小的单重态与三重态的能级差(AEST)和较大的振子强度(f)。基于强受体强供体组合的BPQPXZ的器件实现了深红光发射，发射波长达到660 nm，但受能隙的影响，外量子效率(EQE)仅有1。0％。基于强受体弱供体组合的BPQTPA，因其TPA刚性小于PXZ，BPQTPA的供受体扭曲程度小，轨道交盖程度大，f更大，故BPQTPA具有更大的荧光量子产率(82。7％)。同时因TPA的给电子能力比PXZ弱，BPQTPA内电荷转移效应减小，导致发射峰蓝移，因此基于BPQTPA的器件发射555 nm的黄光，与BPQPXZ相比，BPQTPA器件的启亮电压降低至2。8 V，电流效率、功率效率分别提高了32倍和36倍，EQE提升了 6倍，达到7。0％。

    材料延迟荧光有机发光二极管二苯并吡啶并喹喔啉电致发光

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    基于BSS从多角度X射线投影分离聚焦层的DBT重建

    喻春雨刘明睿孙宁宁
    169-181页
    查看更多>>摘要：提出一种基于盲源分离(BSS)从多角度投影提取出任意深度聚焦层的数字乳腺层析合成摄影(DBT)重建算法。首先，通过DBT成像设备采集乳腺的多角度投影，并对投影进行校正、对数变换等预处理工作;然后以中心投影为基准，根据成像几何将多角度投影通过位移聚焦到所选的重建深度z处;最后，将位移后的多角度投影视为由一个聚焦层内信息和若干层外信息构成的线性组合，进而通过BSS将聚焦层信息分离出来，由此快速重建出乳腺厚度范围内任意深度z处的层面。以中心投影为参考，将位移叠加(SAA)法、滤波反投影(FBP)法、最大似然期望最大化(MLEM)3种当前DBT重建的主要算法与所提重建算法进行比较，4种算法对原投影的噪声污染的改善程度分别为13。4％、18。8％、88。5％、73。6％，图像对比度分别下降83。7％、81。4％、74。6％、10。7％，与中心投影的特征相似性分别为0。841、0。866、0。861、0。886，结构相似性分别为0。596、0。594、0。628、0。787，伪影扩散平均值分别为0。571、0。254、0。189、0。146。此外所提算法的重建速度小于SAA、FBP，但比采用2次迭代的MLEM高56。0％，因此所提算法在降低噪声、保持细节、抑制伪影、重建速度方面的综合性能优秀，且随着BSS技术和计算机硬件水平的快速发展而不断提高其分离重建性能，因此所提算法是一种实用性强、极具发展潜力的DBT重建算法。

    X射线光学数字乳腺层析合成摄影盲源分离伪影扩散函数聚焦层重建

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    投影距离可变的平视显示系统设计及优化

    孙奕晗吴慎将王波陈晓伟...
    182-198页
    查看更多>>摘要：设计了一种基于离轴反射式光学结构、投影距离可以改变的增强现实型平视显示(AR-HUD)系统，以降低驾驶员的视觉疲劳。其中，眼盒的大小为130 mm×50 mm，虚像投影距离为3～10 m，可以通过改变图像生成单元(PGU)到一级镜的距离和像源尺寸的方式实现投影距离连续可调。通过随机取样的方式，在投影距离变化范围内随机选取一个投影距离对系统进行像质分析，证明投影距离连续可变。视场角(FOV)在投影距离的可调范围内恒为15°×5°，畸变小于5％，动态畸变小于5'，MTF在5 lp/mm处优于0。5。结果表明，当车辆与前方物体距离较近时，AR-HUD系统可以根据需要改变虚像的投影距离，且能保证像质始终符合规格。

    光学设计平视显示器光学变倍投影距离离轴三反系统

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    高性能近红外聚合物超透镜的逆向设计

    魏鹤鸣胡文琛庞拂飞
    199-207页
    查看更多>>摘要：传统的光学透镜存在体积较大、聚焦效率低、焦点半峰全宽较大以及在高数值孔径的透镜中性能表现不佳等问题。而光学超表面凭借其自身的亚波长结构，具有强大的操控光相位的能力。相比于传统透镜，超透镜具有尺寸小、厚度薄以及聚焦性能好等优点。本文提出一种基于目标优先算法的逆向设计方法，设计了一种基于低折射率聚合物材料的超透镜结构。其在传播方向上的厚度仅为3。2 μm，在1550 nm的工作波长下，数值孔径为0。82，聚焦效率为72％。较传统设计方法而言，该方法具有计算复杂度低和设计效率高等优点。设计的器件可采用高精度微纳打印技术实现批量化的快速制造。考虑到超透镜在制备过程中存在制造容差，进一步讨论了超透镜轮廓偏移以及三维旋转操作对所设计的二维超透镜的影响。

    超表面超透镜逆向设计目标优先算法偏振不依赖性

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