检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2025年第2期45卷 43-67页

作者：吕金光梁静秋赵百轩陈宇鹏王维彪秦余欣赵莹泽郑凯丰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 光学系统先进制造全国重点实验室吉林长春130033

傅里叶变换光谱技术基于干涉调制原理,具有多通道、高通量、波数精度高、杂散光影响小、自由光谱范围宽、光谱分辨率高、信噪比高等一系列优点,在物理、化学、生物、医学、环境、材料等领域具有十分广泛的应用。本文首先根据干涉调制的... 详细信息

傅里叶变换光谱技术基于干涉调制原理,具有多通道、高通量、波数精度高、杂散光影响小、自由光谱范围宽、光谱分辨率高、信噪比高等一系列优点,在物理、化学、生物、医学、环境、材料等领域具有十分广泛的应用。本文首先根据干涉调制的类型,对Michelson干涉结构、Mach-Zehnder干涉结构以及Sagnac干涉结构的系统光路形式与调制干涉原理进行介绍;然后按照干涉图像的数据采集模式,对具有成像功能的时间调制、空间调制以及时空联合调制三种傅里叶变换光谱成像技术的干涉成像光学原理和干涉图像数据结构进行阐述,并综述了国内外傅里叶变换光谱成像技术研究的历史背景与研究现状,对每种类型的代表性研究成果进行了介绍;最后对各类傅里叶变换光谱成像技术的优点和局限性进行了分析,并对未来发展趋势进行展望,进而对实际具体应用任务中傅里叶变换光谱成像技术的合理选型与设计起到一定的指导作用。

关键词：光谱学光谱成像干涉调制傅里叶变换光谱

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大视场高分辨率P+G+P光谱仪谱线弯曲校正方法

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光学学报 2025年第2期45卷 254-263页

作者：郑强郑玉权蔺超张佳伦中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造重点实验室吉林长春130033

大视场高分辨率光谱成像系统往往伴随着严重的谱线弯曲,会大大增加光谱信息提取难度,降低系统获取信息的准确性,因此在光学设计过程中需要将谱线弯曲作为重要指标进行优化处理。针对这一问题,提出利用棱镜与光栅以棱镜+光栅+棱镜(P+G+P... 详细信息

大视场高分辨率光谱成像系统往往伴随着严重的谱线弯曲,会大大增加光谱信息提取难度,降低系统获取信息的准确性,因此在光学设计过程中需要将谱线弯曲作为重要指标进行优化处理。针对这一问题,提出利用棱镜与光栅以棱镜+光栅+棱镜(P+G+P)的组合方式对谱线弯曲进行校正,结合该结构谱线弯曲特性以及色散特性,通过理论推导得到P+G+P色散模型,并建立P+G+P校谱线弯曲参数组合解算方法,最终解算并设计一套大视场高分辨率校谱线弯曲P+G+P光谱仪光学系统。该系统适用于温室气体探测中O2-A波段的探测,具有60 mm的长狭缝,工作波段为747~777 nm,并且系统具有较宽的色散谱面以达到高分辨率。最终设计与优化结果表明:系统色散谱面宽度达15 mm,平均光谱分辨率达0.0386 nm,在Nyquist频率为25 lp/mm处,全波段MTF(modulation transfer function)均优于0.6,RMS(root mean square)点列图小于12μm,最大视场处校正后的谱线弯曲小于1 pixel(20μm),色畸变接近0.5 pixel。该设计方法实现了对大视场高分辨率P+G+P光谱仪系统谱线弯曲的有效校正,使系统具有很好的成像质量。

关键词：光学器件棱镜+光栅+棱镜大视场光学设计谱线弯曲

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基于导电层与取向层的多层减反射膜的设计

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液晶与显示 2025年第3期40卷 393-399页

作者：刁志辉赵慧茹彭增辉刘永刚穆全全中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京101408

导电层与取向层是液晶器件中最为常见且重要的膜层结构。两种膜层位于基板与液晶之间,并由于折射率不匹配会导致膜层透过率下降,降低液晶器件的光能利用率。针对这一问题,本文提出一种基于导电层与取向层的多层减反射膜设计方法,将导电... 详细信息

导电层与取向层是液晶器件中最为常见且重要的膜层结构。两种膜层位于基板与液晶之间,并由于折射率不匹配会导致膜层透过率下降,降低液晶器件的光能利用率。针对这一问题,本文提出一种基于导电层与取向层的多层减反射膜设计方法,将导电层与取向层作为膜层体系中的一环来实现高透过率。首先,构建了基于导电层与取向层的多层减反射膜物理模型;然后,基于该模型在理论上设计了相应的膜层结构,以实现膜层的高透过率;最后,系统研究了液晶加电过程对膜层透过率的影响规律。结果表明:设计所获得的减反射膜在500~800 nm波段内透过率保持在99%以上,在400~500 nm波段内维持在96%以上;驱动液晶会导致膜层透过率下降,以液晶混合折射率为设计基础,能够将透过率下降幅度减小到0.35%以内。本研究将有利于实现高能量利用率、高稳定性的液晶器件。

关键词：导电层取向层减反射膜

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基于成像模型和傅里叶描述符的微生物轮廓分割方法

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激光与光电子学进展 2025年第2期62卷 378-389页

作者：杨昊史圣兵姚亮亮桂甸时璐赵金宇孟浩然中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 解放军63850部队吉林白城137000 陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻昆明代表室云南昆明650000

海洋微生物是海洋生态系统的基础,针对水下成像过程中因水体吸收散射引起的图像中微生物轮廓模糊问题,提出一种结合成像模型和傅里叶描述符的水下微生物轮廓分割方法。首先通过水下成像模型估计背景光和水体衰减系数,从而提取对象的无... 详细信息

海洋微生物是海洋生态系统的基础,针对水下成像过程中因水体吸收散射引起的图像中微生物轮廓模糊问题,提出一种结合成像模型和傅里叶描述符的水下微生物轮廓分割方法。首先通过水下成像模型估计背景光和水体衰减系数,从而提取对象的无水特征图。然后通过分类头确定目标位置,回归头则基于傅里叶描述符获取微生物的轮廓表示,并在像素域中进一步细化轮廓。此外,还进行了全息图重构和预处理,并制备了微生物轮廓分割数据集。实验结果表明,傅里叶描述符相较于星状多边形方法,在轮廓表示精度和空间连续性上均具有优越性。在与传统分割方法的对比中,本文算法的F1分数为0.8894、交并比为0.7887、像素精确度为0.8608,相较其他算法均有提高,表明本文算法具有较好的分割能力。

关键词：实例分割水下图像处理水下成像模型傅里叶描述符

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1550 nm VCSEL硅基光电集成变迹光栅耦合器设计及入射角方向性优化研究

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发光学报 2025年第4期46卷 730-741页

作者：孙松伟石琳琳马超邹永刚范杰付曦瑶王玉坤长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室吉林长春130033

为了打破均匀光栅对称结构的限制,进一步提高硅基光电集成片上光源的耦合效率。本研究提出基于绝缘衬底上硅结构的高效递进式光栅耦合器的设计,适用于垂直腔面发射激光器(VCSEL)键合到硅光子集成电路,降低了VCSEL光电集成对键合角度的... 详细信息

为了打破均匀光栅对称结构的限制,进一步提高硅基光电集成片上光源的耦合效率。本研究提出基于绝缘衬底上硅结构的高效递进式光栅耦合器的设计,适用于垂直腔面发射激光器(VCSEL)键合到硅光子集成电路,降低了VCSEL光电集成对键合角度的工艺难度要求。该方法通过同时改变光栅的周期和占空比,并优化光栅的刻蚀深度,实现了对布拉格条件的调整,使衍射场分布与高斯场分布更为匹配。此外,还优化设计周期与占空比为定值的均匀光栅耦合器和周期固定、占空比改变的前端渐进式光栅耦合器两种结构。作为对比验证了递进式光栅耦合器设计的有效性,在提升耦合效率的同时,增加了VCSEL入射角倾角的耦合方向性,使VCSEL器件耦合方向更为灵活。数值仿真结果显示,设计的均匀光栅、前端渐进式光栅、递进式光栅的最高耦合效率分别达到54.62%(−2.63 dB)、60.18%(-2.21 dB)、64.55%(-1.90 dB)。得益于设计的优化,该结构对光源入射倾角具有6°~21°的容差范围,大幅降低了实验工艺的难度。通过数值计算结果证明了该方法的可靠性,同时也展现了在不使用背反射镜的情况下,基于硅基异质集成结构能实现高达64.55%(-1.90 dB)耦合效率和大入射角度容差的潜力。实验结果表明,在1500~1600 nm波段范围内设计的光栅耦合器在光纤不同入射角度测试中,对不同的入射角均具有较高的耦合效率,具有更好的耦合方向性。

关键词：硅基光电集成模式匹配入射容差耦合效率光栅耦合器

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基于ANSYS的内嵌编织软管波纹管流热固耦合分析

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计算机仿真 2025年第4期 451-458+472页

作者：张文杰高飒飒翟宏哲宋源陕西科技大学机电工程学院中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造重点实验室

氧化铝纤维编织软管的嵌入可有效减小管道内的流致振动。为了探究其减振机理和波纹管道的振动特性,建立了冷却管道的流热固耦合分析模型,分别研究了不同管径和流体流速对管内气液两相流流动状态、管道变形量、固有频率和振动状态的影响... 详细信息

氧化铝纤维编织软管的嵌入可有效减小管道内的流致振动。为了探究其减振机理和波纹管道的振动特性,建立了冷却管道的流热固耦合分析模型,分别研究了不同管径和流体流速对管内气液两相流流动状态、管道变形量、固有频率和振动状态的影响。结果表明,在管径8mm、10mm和15mm中,管内静压为脉动压力,管内气相体积分数随流速的增大而减小,只有内径8mm和10mm的管道内出现了段塞流;所有管道径向变形量随时间变化不具有周期性,仅在内径10mm的管道中出现了明显的波峰;流体流速对所有管道的固有频率影响较小,管道的共振频率集中在第一阶固有频率附近。

关键词：流热固耦合氧化铝纤维编织软管气液两相流模态分析谐响应分析流型分析

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单光子激光主动探测信噪比数学建模与评估

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应用光学 2025年第1期46卷 194-201页

作者：胡蕴航王灵杰刘洋王连强周頔中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 应用光学国家重点实验室吉林长春130033 光学系统先进制造重点实验室(中国科学院) 吉林长春130033

使用单光子激光雷达进行远距离探测可以提高最远探测距离,由于其传输链路比较复杂,因此建立了单光子激光主动探测信噪比数学模型。首先,建立了脉冲激光在主动探测链路中发生衍射效应下的回波信号模型,计算了单光子探测器接收到的信号光... 详细信息

使用单光子激光雷达进行远距离探测可以提高最远探测距离,由于其传输链路比较复杂,因此建立了单光子激光主动探测信噪比数学模型。首先,建立了脉冲激光在主动探测链路中发生衍射效应下的回波信号模型,计算了单光子探测器接收到的信号光子数大小;而后,分析了主动探测过程中噪声光电子的组成,定量计算了噪声光电子数。基于上述模型,建立了考虑视轴瞄准偏差下的回波信噪比模型。通过一套用于理论模型验证的单光子激光探测系统的系统参数进行仿真,分析了不同目标探测距离与不同接收系统口径大小下的激光脉冲能量与回波信噪比大小之间的关系,并将其与以激光雷达方程为基础建立的回波信噪比模型计算出来的结果进行比较,证明了该数学模型简单可行。

关键词：单光子激光雷达主动探测信噪比探测距离数学模型

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具有陡降特性的新型混合单元频率选择表面

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物理学报 2014年第7期63卷 365-371页

作者：王岩松高劲松徐念喜汤洋陈新中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033

频率选择雷达罩是频率选择表面(FSS)的重要应用之一,为了获得频率选择雷达罩更好的隐身性能,设计了一种基于开孔单元FSS新型单元FSS.这种新型单元是在原有开孔单元周期边界处增加条形孔构成,其传输性能兼具开孔型和贴片型FSS的特征,因... 详细信息

频率选择雷达罩是频率选择表面(FSS)的重要应用之一,为了获得频率选择雷达罩更好的隐身性能,设计了一种基于开孔单元FSS新型单元FSS.这种新型单元是在原有开孔单元周期边界处增加条形孔构成,其传输性能兼具开孔型和贴片型FSS的特征,因此称作混合单元频率选择表面.以FSS在某导弹雷达罩上的应用为背景,采用周期矩量法及离散粒子群算法进行设计优化.仿真结果表明,新型混合单元FSS与对应的开孔型FSS相比具有更陡峭的过渡带和更低的阻带透过率;与双屏FSS相比具有更低的通带插入损耗和更薄的厚度,且结构和制作工艺相对简单.采用自由空间法对等效平板样件进行传输性能测试,测试和仿真曲线符合较好,验证了设计的准确性和可行性.新型混合单元FSS特别适用于敌我双方工作频段接近的情形,它的提出为FSS隐身雷达罩研制提供了一条可行性较高的新途径.

关键词：频率选择表面混合单元

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基于离散粒子群算法的频率选择表面优化设计研究

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物理学报 2014年第13期63卷 401-407页

作者：徐念喜高劲松冯晓国中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室长春130033

为了解决大角度照射下的单侧介质加载的频率选择表面(frequency selective surfaces,FSS)通带高透过率和阻带高反射率要求之间的矛盾,本文采用离散粒子群算法(discrete particle swarm optimization,DPSO)优化设计FSS的周期间隔和图形... 详细信息

为了解决大角度照射下的单侧介质加载的频率选择表面(frequency selective surfaces,FSS)通带高透过率和阻带高反射率要求之间的矛盾,本文采用离散粒子群算法(discrete particle swarm optimization,DPSO)优化设计FSS的周期间隔和图形几何尺寸等多个参数,在通带高透过率和阻带高反射率要求之间寻求一个最优的折衷的设计目标.仿真与试验表明:在TE电波70?照射下,采用DPSO优化出的一个半波壁厚电介质加载的密集型Y环孔径结构,其通带透过率达到80%,阻带透过率低于30%,从而为大角度照射下的天线罩提供一种优良FSS设计结果,并为解决FSS通带高透过率和阻带高反射率要求之间的矛盾提供理论指导.

关键词：天线罩频率选择表面离散粒子群算法

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2m大口径RB-SiC反射镜的磁控溅射改性

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光学精密工程 2016年第7期24卷 1557-1563页

作者：刘震高劲松刘海王笑夷王彤彤中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033

为了消除RB-SiC反射镜直接抛光后表面存在的微观缺陷,降低抛光后表面的粗糙度,提高表面质量,针对大口径SiC的特性,选择Si作为改性材料,利用磁控溅射技术对2m量级RB-SiC基底进行了表面改性。在自主研发的Φ3.2m的磁控溅射镀膜机上进行基... 详细信息

为了消除RB-SiC反射镜直接抛光后表面存在的微观缺陷,降低抛光后表面的粗糙度,提高表面质量,针对大口径SiC的特性,选择Si作为改性材料,利用磁控溅射技术对2m量级RB-SiC基底进行了表面改性。在自主研发的Φ3.2m的磁控溅射镀膜机上进行基底镀膜,利用计算机控制光学成型法对SiC基底进行了抛光改性。实验结果表明,改性层厚度达到15μm;在直径2.04m范围内,膜层厚度均匀性优于±2.5%;表面粗糙度由直接抛光的5.64nm(RMS)降低到0.78nm。由此说明磁控溅射技术能够用于大口径RB-SiC基底的表面改性,并且改性后大口径RB-SiC的性能可以满足高质量光学系统的要求。

关键词：光学加工磁控溅射表面改性 RB-SiC 大口径

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