用于功率谱分析的楔环阵列探测器

楔环阵列探测器是光电混合型功率谱分析系统实现光电转换的关键器件。本文报导了环探测单元没有角度盲区的新型楔环阵列探测器的设计、制造和特性。     

基于光学传递函数的光学系统频谱分析

光信息处理是60年代发展起来的一个新的研究方向,而现在师范类院校有关光信息处理内容的介绍中大部分都是由实验入手没有从根本上解释光学系统的频谱分析[1].结合光信息处理教学实际,应用光学传递函数[3]解释相干光和非相干光学系统在衍射受限光学系统、像差光学系统和有限视场光学系统中的频谱分析,发现应用光学传递函数解释光学频谱分析能够更有效培养理科生逻辑推理能力.     

红外变焦距光学系统的研究

基于战场环境要求红外光学系统不仅可以兼顾大视场搜索,还能够满足小视场瞄准跟踪的需求,针对160×128元非制冷焦平面阵列探测器,设计了8~12μm波段折射式长波红外连续变焦系统。该系统变焦过程中相对孔径不变,F数为3,变倍比为15∶1,在20~300 mm范围内可连续变焦。用ZEMAX光学设计软件对设计结果进行像质评价,结果表明,系统的调制传递函数接近衍射极限,成像质量优良,满足光学系统的设计要求。     

多环形光学涡旋阵列的实验产生及特性

将多个完美涡旋同轴叠加,产生了一种多环形光学涡旋阵列。多环形光学涡旋阵列中涡旋的数量和大小由所用完美涡旋的拓扑荷决定,其涡旋性质通过调控±1级多环形光学涡旋阵列干涉验证。通过改变完美涡旋初始相位差,可以实现多环形光学涡旋阵列的旋转。研究结果表明:相邻两环间隔最小时,锥透镜锥角差为0.04 rad。在最小环间隔条件下,将多束完美涡旋同轴叠加,探索出多环形光学涡旋阵列中环数量的极限为4。     

离散成像系统的光学传递函数

分析了含有离散探测器阵列的离散光学成像系统存在传递函数的条件及由于离散探测器采样不足而产生的混谱现象，并针对离散探测器的特点提出了平均离散点扩散函数概念，综合以上因素，建立了离散光学成像系统的统计光学传递函数理论。     

菲涅耳微透镜衍射光学性能测试

基于微透镜阵列的基本光学原理,建立了一套评价微透镜光学质量的微光学测试系统.该系统可以测量微透镜的点扩散函数、衍射效率、焦长等特征性能参数,从而可以有效地对微透镜阵列进行评价.讨论了微透镜的各种参数的基本概念和测量方法,同时分析了测量中的误差影响因素.     

半导体激光器阵列发光面光束均匀度的特性测试

针对高功率的半导体激光器阵列,提出一种测试其发光端面均匀度特性(包括光强分布均匀度及光谱特性均匀度)的测试方法和测试系统.激光光束通过光纤传输后由光纤尾端的探测器或光谱仪接收用以获得测试点的光强或波长,利用电移台带动光纤扫描整个发光面得到发光面上每一点的光强或波长,从而获得其发光面光束均匀度特性.实验表明该方法和系统是可行的,可以作为评价半导体激光器阵列光束质量和性能的一种有效手段.     

可获得连续可调均匀矩形焦斑的光学系统

设计了正交光楔列阵和正交柱透镜组合的光学系统,可获得焦斑宫续可调的强度平顶分布的无旁瓣的边缘陆峭的矩形光斑,以满足物质定物理实验和应用需要,根据标准射积分和旁轴矩阵光学的方法,详细分析了焦斑上光强分布特性,给出焦斑光强分布特性的理论计算和系统的优化设计参数。     

高效联合变换相关实验研究

本文提出了种实现高联合交换相关的方案，通过把输入面划分为上个大小相等的窗口，并利用楔镜阵列使相应于不同窗口的光学信息在谱面上形成联合功率谱阵列，在输出面上可以获得增强了相关信号，文中分析了系统原理，并给了出实验结果。     

阵列天线多载波CDMA系统性能比较

将阵列天线应用于多载波CDMA系统可以显著改善系统的性能,讨论了3种阵列天线多载波CDMA系统发射、接收信号和信道模型,给出了系统的误码率公式.分析了3种阵列天线多载波CDMA系统在频谱效率相同时的系统参数.在频谱效率相同的条件下,通过数值结果比较了3种阵列天线多载波CDMA系统的误码率性能.结果表明,阵列天线MC-CDMA系统由于受空域和频域分集的联合影响,系统的误码率性能最好;阵列天线MT-CDMA系统可获得空域和时域分集增益,系统性能次之;阵列天线MC-DS-CDMA系统只有空域分集增益,系统性能相对最差.     

基于微透镜阵列的光场成像系统

传统成像系统在拍摄过程中需要对目标物体准确对焦,这在拍摄快速变化的物体时显得非常无力.为了克服这一缺陷,本文以Levoy的光场渲染理论为基础,利用光学设计软件ZEMAX在普通成像系统中加入一个微透镜阵列,设计出一个由成像主镜、微透镜阵列和像面CCD探测器三部分组成的光场成像系统,并仿真模拟了光场图像的采集.这样的设计能够同时记录光线的强度和方向信息,对光场图像的后处理以傅里叶切片理论为基础,通过Matlab编程,实现了光场图像的重新聚焦.本文使用普通相机镜头、微透镜阵列和CCD探测器搭建了光场成像实验系统,实验采集光场图像并进行重聚焦处理,实现了三维物体的光场成像,验证了理论及算法的正确性.     

基于多通道窄带滤波阵列的微型多光谱成像仪

设计出一种基于多通道窄带滤波阵列的微型多光谱成像仪.系统根据推帚式成像光谱仪的原理进行设计,采用多通道窄带滤波阵列在后光学系统进行分光,利用高精度载物台驱动实验目标进行推扫成像,选用USB总线作为数据采集的微机接口.整个系统由宽光谱光源、普通光学镜头、分光滤波片、面阵CCD成像装置、载物台自动装置以及数据采集和控制模块等几部分组成.系统的光谱范围从760 nm到900 nm,共16个波段,光谱分辨率＜10 nm.系统具有同时获取不同波长光谱信息、结构紧凑、成本低、可靠性强和小型化等优点;不仅能够提供目标在近红外的单波段光谱图像,而且能够获得图像中任意像素的光谱曲线,实现光谱技术和成像技术的结合.     

用二维全息光栅制作光学时钟分布中的全息光学元件

提出了用二维全息光栅制作自由空间光学时钟分布中的全息光学元件的方法.实验中采用类似于马赫 泽德干涉仪的光路;其中,物光为二维光栅中间的9个衍射级.分析了二维光栅各衍射级的衍射效率、位置及各衍射级之间的间距.初步实验得到了可产生二维3×3输出端的全息光学元件.理论分析表明,该全息光学元件可适用于3×3光敏面半径大于10μm的光探测器阵列.     

光场成像系统仿真分析与深度标定研究

微透镜阵列的光场相机可以根据微透镜阵列与传感器之间的距离分成非聚焦(传统型)、聚焦开普勒型和聚焦伽利略型3种光场相机,使用光学仿真软件Zemax对这3种光场相机进行模拟,对得到的白板图进行微透镜中心标定以及对原始光场图片进行渲染处理,得到系统的空间分辨率(重聚焦图片分辨率)、角度分辨率(多视角数)等信息.利用重聚焦系数...     

漏斗状几何信道模型及其角度参数分析

针对移动台(MS)处散射体分布发生突变的室外宏小区移动通信环境,在三维空间域中建立和分析漏斗状空间信道模型.将基站(BS)和移动台看作分布在一条直线上的两点,分别以其为坐标原点建立笛卡尔坐标系.考虑移动台处散射体分布空间不同大小的情况下,着重推导波达信号角度参数的概率密度和环阵列(UCA)多入多出(MIMO)多天线阵列信道容量的表达式,阐明波达信号角度参数与信道系统容量的影响机理.分析结果与半球体信道模型的多入多出多天线阵列的环阵列相比较,结果表明漏斗状空间信道模型在多天线阵列环阵列下的信道容量对方位扩展角变化的敏感度高于半球体信道模型.     

基于4f光学系统的透镜FT、IFT变换光学频谱特征分析实验

分析了基于4F光学系统的透镜FT、IFT变换光学的数学表述,指出其参数所表征的物理意义;据此提出利用若干等焦距透镜建立变换光学频谱特征分析实验的构思,利用CCD件和计算机进行采样、分析,阐述d0试件几何孔径等因素对其变换光学频谱特征的影响．     

标量光场平面屏衍射的矩阵理论 (Ⅰ)光场表示

本文提出了一种新的光场表示方法,并证明这方法能表示范围很广泛的标量光场.和已有的方法比较,这个新方法的优点是方便使用的范围广;能保证在普遍情形下、在任意给定的误差范围内,表征光学系统作用的矩阵可截取为有穷阶;它还能够明显地显示场分布的对称性质、空间局限性质,并可表示场在自由空间内的三维分布.在这个光场表象中,光场用序列空间l_1的一个元素表示,光学系统的作用由一个作用矩阵表征.在线性光学范围内,这个矩阵与入射和衍射光场无关.文中还给出了复合光学系统的作用矩阵与各组成系统的作用矩阵间的关系.     

液体光学定向补偿的光学结构研究

液体光学补偿可实现最高等级的基准补偿.将液体自然表面作为基准直接应用到光学系统设计参数中,能够充分发挥液体自然表面基准定向精度,实现对光轴的高精度自动定向补偿.通过对动态光学的理解以及对液体光楔的研究,建立了一套研究液体光学补偿的理论方法.通过归纳总结将各种液体光学补偿构架归结为统一的数学模型,并由数学模型出发研究系统结构的组成方式,设计出一些具有实用意义的液体光学补偿结构.利用数学模型对结构进行匹配分析,总结出液体折射率与补偿结构的关系,针对实际问题制作了液体稳像平行光管实验样机.     

非接触式表面粗糙度测量仪

以散射光理论为基础，研制了非接触式表面粗糙度测量系统，该系统由ＣＣＤ传感器，光学系统和计算机系统构成。其优点是灵敏度高，测量范围宽、精度高，适合于不同加工方法形成的表面，可以实现实时，在线，动态检测和控制。     

微悬臂梁阵列成像系统光学特性分析

光学读出式红外成像系统是近年来提出的一种新型红外成像技术,该技术是基于探测双材料微悬臂梁吸收红外辐射后的变形量.这种红外光学成像系统由微悬臂梁阵列和光学读出设备组成,在本文中,将首先论述其系统结构和成像原理;在此基础上,通过分析单个微梁的衍射谱在透镜谱面上空域分布特点,提出了一种改进的谱平面刀口滤波方法,特别是讨论了成像系统将热变形角度转换成图像灰度的原理以及影响因素,并深入分析了成像系统的灵敏度.最后,给出了利用本系统获得37 ℃和300 ℃温度的红外发光物体成像结果.