检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与激光工程 2022年第1期51卷 259-273页

作者：曹良才何泽浩刘珂瑄隋晓萌清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

相比二维显示,三维显示可以提供更接近真实世界的图像内容,是5G、大数据、元宇宙和物联网领域的关键性技术。计算全息三维显示可以提供所有种类的深度线索,被认为是三维显示的终极实现方式,在智能制造、远程教育、异地办公和娱乐社交等... 详细信息

相比二维显示,三维显示可以提供更接近真实世界的图像内容,是5G、大数据、元宇宙和物联网领域的关键性技术。计算全息三维显示可以提供所有种类的深度线索,被认为是三维显示的终极实现方式,在智能制造、远程教育、异地办公和娱乐社交等领域都具有广阔的应用前景。文中首先介绍了计算全息技术的发展历史和重要技术节点,分析了高质量全息动态三维显示面临的挑战,主要包括计算全息图重建质量不足、波前调制器件和全息显示系统性能受限以及三维内容源匮乏等,进一步介绍了已有的解决方案,比较了各类方案的优势与不足,进而分析了高质量全息动态三维显示的主要研究方向,包括低噪声全息图的获取、像质优化和畸变校正技术的开发以及三维内容源的构建。实现高质量、低噪声、无畸变、高刷新、真三维的动态全息三维显示,是计算全息显示发展的必由之路,也是元宇宙等典型应用对全息三维显示提出的必然要求。

关键词：三维显示元宇宙计算全息计算全息图全息显示系统三维内容源

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基于压缩感知的菲涅尔孔径编码无透镜成像(特邀)

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光子学报 2022年第7期51卷 261-270页

作者：吴佳琛曹良才清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

为了降低菲涅尔孔径编码成像的传输带宽,改善小尺寸像感器拼接成像质量,提出菲涅尔孔径编码成像的压缩感知重建算法。基于压缩感知理论框架对部分采样的编码图像重建可行性进行分析,指出压缩感知重建误差随波带片常数缩小而降低。根据... 详细信息

为了降低菲涅尔孔径编码成像的传输带宽,改善小尺寸像感器拼接成像质量,提出菲涅尔孔径编码成像的压缩感知重建算法。基于压缩感知理论框架对部分采样的编码图像重建可行性进行分析,指出压缩感知重建误差随波带片常数缩小而降低。根据重建图像中孪生像和原始像在梯度域稀疏性的差异,引入全变差正则化实现抑制孪生像的效果。建立压缩感知理论框架下图像重建目标函数,利用交替方向乘子法进行求解。结合编码图像的能量分布和采样模式的可实现性,测试了矩形采样和辐射线采样两种模式,对不同采样数据量下重建图像质量进行分析。结果表明,辐射线采样模式相比矩形采样模式具有更高的图像采样效率,且仅通过7.3%的实验测量数据就可以获得质量良好的图像,为多块小尺寸像感器拼接成像提供了理论基础,有利于拓展编码掩膜无透镜成像的应用领域。

关键词：无透镜成像压缩感知菲涅尔波带片编码掩膜图像重建

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提升全息光栅掩模占空比均匀性的曝光系统

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光学学报 2023年第8期43卷 288-295页

作者：许晨璐赵宇暄冒新宇曾理江清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京至格科技有限公司北京100089

在基于衍射光栅光波导的增强现实近眼显示设备中,光栅的占空比均匀性对成像均匀性影响很大。提出一种提升全息光栅掩模占空比均匀性的罗艾镜曝光系统,该系统采用移动挡板和改变干涉场光强的方法,来补偿全息曝光时高斯光束光强不均匀导... 详细信息

在基于衍射光栅光波导的增强现实近眼显示设备中,光栅的占空比均匀性对成像均匀性影响很大。提出一种提升全息光栅掩模占空比均匀性的罗艾镜曝光系统,该系统采用移动挡板和改变干涉场光强的方法,来补偿全息曝光时高斯光束光强不均匀导致的光栅掩模占空比不均匀。实验中使用该方法制备的光栅,其占空比的极差相比用传统罗艾镜曝光系统制作的光栅降低了66%以上;制成的衍射光波导片的纯色屏幕的均匀性至少提升30%。

关键词：光栅全息曝光占空比衍射光波导成像均匀性

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基于双光子聚合的片上光学互连(特邀)

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光子学报 2022年第8期51卷 213-223页

作者：赵曜林琳涵孙洪波清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

集成光子芯片是将激光光源、低损耗波导、调制器、探测器等多类光电器件结合在一起,实现功能化集成,在高速光通讯、量子信息处理、光学传感等领域有具有重要的应用。然而由于不同的光电器件基于不同材料体系,实现多材料体系的光电器件... 详细信息

集成光子芯片是将激光光源、低损耗波导、调制器、探测器等多类光电器件结合在一起,实现功能化集成,在高速光通讯、量子信息处理、光学传感等领域有具有重要的应用。然而由于不同的光电器件基于不同材料体系,实现多材料体系的光电器件集成极其困难。传统的异质集成和单片集成方法难以同时解决定位精度不足、低拓展性、高损耗、低带宽等一系列问题。基于飞秒激光的双光子聚合技术具有高精度和高穿透的优势,可以实现多材料体系的片上微纳光学元件增材制造,具有极高的加工自由度。本文对片上光学元件的激光增材制造这一领域进行综述,探讨了光子引线键合和微空间光路元件两种技术路径,总结了现有技术的发展现状,并对未来的发展前景进行了展望。

关键词：集成光学增材制造飞秒激光双光子聚合混合集成光子引线键合微空间光路元件

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非线性激光制造的进展与应用(特邀)

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红外与激光工程 2022年第1期51卷 180-194页

作者：刘雨晴孙洪波清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

超快激光是指脉冲宽度极窄的激光,其瞬时功率极高,与物质之间的相互作用呈现出非线性、非平衡、多尺度的状态。超快激光具有超快(脉冲持续时间短)、超强(瞬时功率高)、超精细(加工结构精细)等特点,由此实现的非线性激光制造技术可以打... 详细信息

超快激光是指脉冲宽度极窄的激光,其瞬时功率极高,与物质之间的相互作用呈现出非线性、非平衡、多尺度的状态。超快激光具有超快(脉冲持续时间短)、超强(瞬时功率高)、超精细(加工结构精细)等特点,由此实现的非线性激光制造技术可以打破传统微纳制造的局限,实现各类难加工材料和复杂微纳结构的超精细制造,精度可达亚微米至纳米量级,在微光学、生物医学、智能电子器件等前沿领域体现出了独特的应用价值。文中主要聚焦飞秒激光微纳加工技术前沿,简要概括了飞秒激光加工的特点;介绍了飞秒激光加工的主要技术手段,包括飞秒激光直写和飞秒激光并行加工;讨论了飞秒激光加工技术的前沿应用领域,如微纳光学器件、微流体器件、多功能结构化表面、生物医学工程等;最后,对飞秒激光加工制造技术未来的发展趋势和研究方向进行展望。

关键词：超快激光飞秒激光非线性相互作用微纳制造三维加工

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参考点共面条件下的稳健相机位姿估计方法

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激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 137-145页

作者：陈津平吴晓亮天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

单目视觉中的参考点共面问题是计算机视觉领域内一个基础而重要的问题。建立了针对共面参考点的PnP(Perspective-n-Point)问题模型,并提出了一种稳健的解决方法,具体包括直接法和迭代法两个部分。在直接法环节,针对位姿恢复过程中存在... 详细信息

单目视觉中的参考点共面问题是计算机视觉领域内一个基础而重要的问题。建立了针对共面参考点的PnP(Perspective-n-Point)问题模型,并提出了一种稳健的解决方法,具体包括直接法和迭代法两个部分。在直接法环节,针对位姿恢复过程中存在的尺度不统一问题,利用奇异值分解方法对旋转矩阵的恢复进行改进,获得相机位姿估计结果,并将此结果用作迭代法的初始值。在迭代法环节,介绍了以物方空间共线性误差为目标函数的正交迭代算法,为提升该算法的稳健性,研究了加权正交迭代算法,确立了重投影误差中外点的判定阈值并以此为依据引入了权重信息。实验结果表明,在参考点数量较少或少量异常值存在的条件下,所提方法具有良好的计算精度及稳健性,有较高实用价值。

关键词：单目视觉共面参考点位姿估计共线性误差

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高品质因数压电驱动氮化铝基悬臂梁微谐振器

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压电与声光 2023年第5期45卷 698-704页

作者：石帅杨清瑞原毅李浩霖牛鹏飞刘伯华张孟伦天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对当前压电驱动悬臂梁谐振器存在加工工艺复杂、成本较高的问题,该文提出了一种基于氮化铝支撑层的新型压电驱动悬臂梁层叠结构,它不仅能有效降低加工难度,还能在实现器件小型化的同时保持较高的品质因数。该文通过理论分析研究了固... 详细信息

针对当前压电驱动悬臂梁谐振器存在加工工艺复杂、成本较高的问题,该文提出了一种基于氮化铝支撑层的新型压电驱动悬臂梁层叠结构,它不仅能有效降低加工难度,还能在实现器件小型化的同时保持较高的品质因数。该文通过理论分析研究了固定频率下谐振器品质因数与器件尺寸设计的关系,并对比了不同支撑层材料对谐振器品质因数的影响。通过实验研究了电极尺寸设计对谐振器在真空中性能的影响,从而确定了工作在面外弯曲振动模式的压电驱动氮化铝基悬臂梁谐振器的最优设计。测试结果表明,在电极宽度占比为1,长度占比为2/3时,该谐振器表现出最好的性能,其品质因数为7786,谐振频率为63.44 kHz,运动阻抗为66.70 kΩ。

关键词：微机电系统氮化铝悬臂梁微谐振器有限元仿真品质因数运动阻抗

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光纤锁模激光器:从单模时域耗散孤子锁模到多模时空耗散孤子锁模(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 69-83页

作者：高晨心曹博鲍成英杨昌喜肖晓晟清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084 北京邮电大学电子工程学院信息光子学与光通信全国重点实验室北京100876

在光纤锁模激光器中,模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程,产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器,锁模机理从一维(1D)时域耗散孤子锁模发展到了(3+1... 详细信息

在光纤锁模激光器中,模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程,产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器,锁模机理从一维(1D)时域耗散孤子锁模发展到了(3+1)维时空耗散孤子锁模。通过深入理解耗散孤子的产生机理,有望进一步推动光纤锁模激光器在科学和应用领域的发展,为更多领域带来更多创新和可能性。首先介绍单模光纤锁模激光器中的一维时域耗散孤子锁模,探讨不同色散区域中时域耗散孤子的产生机理;随后介绍多模光纤锁模激光器中时空耗散孤子的最新研究成果,讨论模间色散的补偿方法,揭示其丰富的时空锁模机理和潜在的应用场景;最后对光纤锁模激光器的发展前景进行展望。

关键词：激光器光纤锁模激光器耗散孤子锁模机理非线性光学

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基于光学频率梳的表面形貌测量方法

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激光与光电子学进展 2023年

作者：施立恒李尔格吴冠豪清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

表面形貌检测是工业生产和科学研究所需的关键技术之一，高精度和高效率是该领域一直以来的发展方向。光学频率梳有着独特的宽光谱、窄线宽和稳定的频率特性，展现了优越的计量潜力，在表面形貌测量领域也有重要的应用并取得了重要的进... 详细信息

表面形貌检测是工业生产和科学研究所需的关键技术之一，高精度和高效率是该领域一直以来的发展方向。光学频率梳有着独特的宽光谱、窄线宽和稳定的频率特性，展现了优越的计量潜力，在表面形貌测量领域也有重要的应用并取得了重要的进展。本文首先介绍了光学频率梳的定义；根据不同的技术路线，分类回顾了光学频率梳在形貌测量中的研究现状及特点；最后，对基于光频梳的形貌测量技术进行了展望。

关键词：光学频率梳形貌检测干涉显微轮廓术

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基于双光谱二维相关谱的葡萄糖溶液温度扰动分析方法研究

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光谱学与光谱分析 2023年第4期43卷 1051-1055页

作者：刘蓉王苗苗孙泽宇陈文亮李晨曦徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

在近红外光谱分析应用中,温度扰动导致的光谱变化对于定量分析的准确度影响较大。针对温度扰动识别及定量分析的需要,研究了基于双光谱二维相关谱(2T2D-COS)的光谱扰动分析方法。选择葡萄糖水溶液为样本,根据人体血糖浓度范围和在体组... 详细信息

在近红外光谱分析应用中,温度扰动导致的光谱变化对于定量分析的准确度影响较大。针对温度扰动识别及定量分析的需要,研究了基于双光谱二维相关谱(2T2D-COS)的光谱扰动分析方法。选择葡萄糖水溶液为样本,根据人体血糖浓度范围和在体组织温度范围设计实验,测量样本在浓度扰动和温度扰动下的透射光谱。对其进行基线校正和滤波预处理后,通过2T2D-COS分析得到浓度扰动和温度扰动下的异步谱。结果表明,温度扰动引起的交叉峰出现在强氢键结合水对应的特征吸收波长(1474 nm)和弱氢键结合水对应的特征吸收波长(1410 nm)附近,而葡萄糖浓度扰动引起的交叉峰出现在水分子对应的特征吸收波长(1450 nm)和葡萄糖分子对应的特征吸收波长(1595 nm)附近。为了定量分析样品温度,进一步提取了温度扰动异步谱交叉峰1410 nm波长下的切片谱,其在1410~1600 nm波段的相关峰强度随温度的升高而增大,与样品温度之间具有较好的相关性;选择波长(1475±4)nm范围内的切片谱,对谱峰强度积分后进行线性拟合,建立样品温度的线性回归模型,对温度的预测均方根误差可以达到0.1259℃。以上结果表明,双光谱二维相关谱只需要对两条光谱进行运算,就可以通过异步谱中交叉峰的位置判别扰动来源,还可以根据交叉峰的强度对温度进行定量分析,且只需要较窄特征波段的光谱就可以建立高精度的温度预测模型,为简化在体光谱测量系统的设计,减少在体温度变化的影响提供了重要参考。

关键词：双光谱二维相关谱温度扰动近红外光谱葡萄糖

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