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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。
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    渐进多焦点自由曲面镜片渐进通道优化设计

    张欣项华中马乐飞郑泽希...
    208-218页
    查看更多>>摘要：渐进多焦点镜片子午线光焦度分布设计直接影响镜片像散分布，是优化设计的核心之一。提出了一种基于累积分布函数的子午线光焦度分布方法;针对渐进通道宽度过窄的问题，对子午线光焦度分布下的不同轮廓线求解对应的矢高进行加权叠加，同时推导新的子午线光焦度分布函数以降低子午线光焦度变化率;仿真及加工了 3片镜片。研究结果表明:采用累积分布函数能够设计出满足光学性能要求的渐进镜片;使用矢高叠加扩展了渐进通道的宽度，保持了像散梯度的平滑过渡，且将最大像散分布在镜片鼻翼两侧;新的子午线光焦度分布函数在拓宽渐进通道宽度下会存在像散梯度变化堆积问题，所以需要将光焦度分布和面型等因素结合考虑，并进行优化。本研究方法为渐进多焦点镜片的子午线光焦度优化设计提供了新的理论。

    光学设计子午线光焦度加宽渐进通道渐进多焦点镜片

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    长焦镜头光学系统设计及无热化研究

    张丽芝陆秋萍段帆琳戴幸...
    219-228页
    查看更多>>摘要：为满足车载激光雷达接收光学系统在复杂环境实际应用中的温度适应性要求，本文基于一种将长焦镜头与线阵探测器相结合，通过局部图像级成像显著提高激光雷达系统探测分辨率的方案，设计了一款轻小型无热化的四片式全玻璃长焦镜头，研究了其在不同温度下的像面漂移。分析结果表明，所设计的长焦镜头在整个-40～100 ℃的温度范围内焦移量为0。021mm，小于焦深0。074 mm，在30 lp/mm处各视场调制传递函数(MTF)均大于0。5，全视场内光斑半径在7μm以下，水平及垂直角分辨率为0。045°(H)×0。045°(V)。此长焦接收光学系统结构简单、成像质量高、环境适应性强，在车载激光雷达领域具有良好的应用前景。

    车载激光雷达长焦光学系统光学设计无热化

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    太赫兹多维复用与折射率传感集成器件

    揭璐李海粟刘亚静王建帅...
    229-241页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于亚波长偏振保持光纤的多维复用与折射率(RI)传感集成器件。该器件由定向耦合器、Y型分束器和布拉格光栅器件构成，能够同时实现三维空间中偏振和频率(解)复用、色散补偿以及RI传感功能。集成器件下行端口输出偏振解复用后的x偏振态，其在0。25 THz频率处的传输率和消光比分别为-5。94dB和15。16 dB。此后，原波导中y偏振态(工作频率为0。25 THz)与x偏振态(工作频率为0。27 THz)复用后于直通端口输出，传输率分别为-7。20 dB和-2。02 dB。同时，集成的均匀光栅和π相移光栅可分别实现色散补偿(群速度色散为-109。4 ps·THz-1·mm-1)和RI传感(灵敏度为0。181 THz/RIU)功能。基于太赫兹亚波长光纤的集成器件在下一代通感一体化信息系统中具有良好的应用前景。

    光学器件太赫兹耦合器复用器传感器

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    基于平板电极的非球面组合液体透镜的仿真与实验分析

    孔梅梅董媛徐春生刘悦...
    242-248页
    查看更多>>摘要：应用介电泳原理设计了一种基于平板电极的非球面组合液体透镜。该透镜主要由上下平行的4块氧化铟锡(ITO)导电平面玻璃板、腔体、介质层和疏水层组成，具有结构简单、易于实现的优点。利用COMSOL、MATLAB和Zemax软件，建立了基于平板电极的非球面组合液体透镜的光学模型，仿真分析了其在不同电压下的焦距变化，并讨论了平板电极的平行度对组合透镜焦距的影响。对该非球面组合透镜的器件制备与实验分析，结果表明:当工作电压由0增加到280 V时，焦距由28。7135 mm变化为20。1943 mm，与仿真结果基本相符;该器件的成像分辨率最高可达49。8244 lp/mm。

    光学器件介电泳原理非球面平板电极液体变焦透镜

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    偏振不敏感高选择性颜色滤波器

    肖功利李苗杨宏艳王博文...
    249-255页
    查看更多>>摘要：提出一种偏振不敏感且高选择性的新型纳米结构颜色滤波器。当平面光入射到超材料表面时，金属与介质交界处会发生表面等离子体共振和光学异常透射现象，部分频率的光被束缚在微纳结构中，而其他频率的光发生透射，从而实现滤色效果。采用时域有限差分法，对4种不同结构的滤波器的透射光谱和颜色显示规律进行研究。同时，还研究了结构周期、圆环直径、十字架宽度和偏振角等参数对透射光谱和滤波特性的影响。结果表明:与单层表面等离子结构相比，所提双层等离子体亚表面结构模型的透射率更高;在可见光波段内，该滤波器具有偏振不敏感特性，半峰全宽的最小值为23。26 nm，并且具有90。5％的高透射率。这项研究为下一代颜色滤波器的设计提供了理论参考。

    表面光学高传输效率偏振不敏感高选择性双层等离子体可见光

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    同步环带子孔径干涉非球面检测方法

    苏媛田爱玲王红军刘丙才...
    256-264页
    查看更多>>摘要：提出一种可用于非球面面形检测的同步环带子孔径干涉(SASI)检测方法。该方法利用双焦点透镜形成两个测量波前来匹配非球面不同子孔径区域，进而实现非球面的同步环带子孔径干涉测量。分析SASI检测非球面面形的原理，确定双焦点透镜的焦点间距选取原则，建立子孔径的基准统一模型，通过光学追迹软件辅助建模和坐标变换实现子孔径基准统一与非球面面形重构。结合实例对一个口径为90 mm、顶点曲率半径为317 mm的抛物面进行面形检测实验，SASI方法面形重构结果与Luphoshcan方法检测结果的对比，验证了 SASI方法的正确性。该方法在一定程度上扩大了干涉仪直接检测非球面的动态范围，且无需复杂的运动机构就可以同步得到被测非球面两个子孔径区域的干涉图样，加快了检测速度、降低了运动误差对测量精度的影响。

    物理光学干涉测量非球面检测非零位测量同步环形子孔径

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    可调谐手性结构光场的产生及调控

    叶文妮胡俊涛应志豪王逸舒...
    265-272页
    查看更多>>摘要：提出一种环形相位构造方法，并通过实验产生了一种可调谐手性结构光场。在螺旋相位的基础上引入径向相位与等相相位形成环形子相位，在平面波上加载该相位产生单环手性结构光场。进一步利用相位叠加原理，组合多个不同环形子相位构成一个环形相位，进而利用其调控产生多环形手性结构光场。研究发现，通过控制拓扑荷数、等相位因子、径向偏移因子，能够灵活控制螺旋强度瓣叶的数量以及手性方向。此外，通过引入等相位梯度实现了光场的动态旋转。所构建的可调谐手性结构光场有益于手性结构微加工，在光学微操纵及光学通信领域也有较大的潜在应用价值。

    物理光学光场调控相位调制结构光场手性光场

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    基于光子共振隧穿的激光测距技术

    王智勇贾志国邵光存李岸然...
    273-281页
    查看更多>>摘要：从非连续介质波导构造的光子双势垒模型出发，建立了光子的双势垒量子贯穿理论，给出了光子穿透双势垒的量子概率公式。同时从解析和数值仿真两个角度分别讨论了行波光子和隐失波光子产生共振穿透效应所需的物理条件，研究了光子穿透概率与双势垒的几何尺寸、波导填充介质的折射率以及光子频率之间的依赖关系。比较不同物理条件下的仿真曲线，概括其物理规律。尤为重要的是，当双势垒由截止波导构成时，频率或双势垒结构参数发生细微变化会对光子穿透概率产生极大的影响。基于这些物理规律，初步探讨了光子的量子共振隧穿效应在一些光学器件设计中的潜在应用，重点研究了其在激光测距技术中的原理设计。

    量子光学电磁波导量子隧穿光子双势垒共振穿透激光测距

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    联合微光辅助红外遥感数据的夜间微小火点识别算法

    刘慧何玉青胡秀清孙春丽...
    282-295页
    查看更多>>摘要：基于美国国家极地操作环境(NPP)卫星可见光红外成像辐射仪(VIIRS)的红外和微光遥感数据开展夜间火点检测识别研究，并提出一种联合微光辅助红外遥感数据的夜间微小火点识别(FRJLI)算法。首先，采用VIIRS多天数据融合获得研究区的城市灯光背景图，为火点检测消除城市灯光影响;然后，在传统红外通道火点识别算法的基础上，联合微光通道的火点阈值调试，通过多通道阈值判别、绝对火点识别和上下文判别得到最终的识别结果。以韩国2022年3月4-13 日森林火灾和蒙古国2022年4月18-19日草原火灾案例进行实验，根据夜间假彩图和植被指数验证了 FRJLI算法识别火点的正确性，分析每天识别火点的亮温和辐射值关系，得出红外与微光数据的相关性及敏感性差异，FRJLI算法较NASA官方火点产品或其他火点算法结果具有更高的识别质量，特别是提高了微小火点的识别率，为更高效准确地识别火点提供了技术支持。针对森林和草原火点的识别效果表明，该算法适用性更广。

    遥感VIIRS微光红外波段夜间火点识别联合识别

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    基于Swin-Transformer迭代展开的有限角CT图像重建用于PTCT成像

    袁伟席雅睿谭川东刘川江...
    296-307页
    查看更多>>摘要：针对相对平行直线扫描CT(PTCT)图像重建存在的有限角伪影问题，提出一种学习局部和非局部正则项的深度迭代展开方法。该方法将具有固定迭代次数的梯度下降算法迭代展开到神经网络，利用具有坐标注意力(CA)机制的卷积模块和Swin-Transformer模块作为迭代模块交替级联部署，构成端到端的深度重建网络。卷积模块学习局部正则化，其中CA用于减少图像过平滑;Swin-Transformer模块学习非局部正则化，提高网络对图像细节的恢复能力;在相邻模块间，使用迭代连接(IC)增强模型提取深层特征的能力，提高每次迭代的效率。通过消融实验验证了网络各部分的有效性，并在两种类型的数据集上进行实验，结果证明了本文方法的效果。实验结果表明，本文方法在抑制PTCT重建图像有限角伪影的同时，能较好地保留重建图像细节，提高重建图像质量。

    X射线光学计算机断层成像相对平行直线扫描图像重建有限角深度学习

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