黑白图象假彩色化的新实验

引言 鉴于黑白图象被彩色化后能大大提高其分辨率以及密度假彩色化方法越来越广泛的在科研和生产当中的应用,我们在1983年将我系张静江、王书颖、刘大禾等同志在1982年研究成功的“光栅编码位相型图象的假彩色化”方法排成一个新实验,安排在学生的光学专业选修课及进修教师的实验课中.该方法仅用一张黑白图片,经光栅一次编码,并且将其作显影、漂白处理后,再在白光处理光路中进行分频处理,即可在输出面上得到等密度假彩色图象.该方法不仅操作简单,而且所得彩色图象清晰度高、颜色丰富.选用不同的级还能使图象变成不同的颜色,可以收到不同的处…     

白光图象处理中颗粒噪声的研究

本文对白光处理系统的主要噪声——输入面上的振幅型颗粒噪声进行了研究,从理论上分析了光栅编码片中振幅型噪声的形成原因。说明傅里叶频谱面的滤波处理及编码光栅的衍射效率对图象输出信噪比的影响。 关键词：     

在白光图象处理系统中利用色度测量作黑白图象的加法和减法

本文提供了一个新技术的理论和实验结果,即在白光图象处理系统中利用傅里叶频谱平面的彩色滤波和在输出平面的色度测量来作黑白透明图象的加法和减法。待处理的透明片的光强透过率可用原色的色度坐标来表示,两个图象的相加和相减的结果可在同一输出平面上以其相应的色度坐标值表示出来。 关键词：     

梯形透过率光栅远场光强分布及光栅方程的解析推导

二值化梯形透过率光栅是一种具有离轴衍射级次的二维光栅,其各衍射点光强信息和位置信息的确定对该新型光栅的实际应用具有重要意义。然而,目前尚无相关解析理论对其进行合理的描述。为了解决上述问题,通过二维傅里叶变换方法获得了该光栅各个衍射级次光强分布的解析表达式,并根据二维光栅的结构特征给出了在透射式和反射式情况下该光栅满足的光栅方程。这为该新型光栅的光线追迹计算打下了理论基础。最后,将解析表达式计算结果与采用X-Lab软件标量衍射模块计算的数值模拟结果进行比较,验证解析理论的正确性。     

等腰闪耀光栅的相位补偿设计

设计了一种新型同面相位补偿型等腰闪耀光栅。等腰设计保证了正负衍射级对称分布在光栅法线两侧;通过优化设计同面相位补偿槽的大小,可使衍射能量向中间级次转移,只保留两个衍射极大值方向,抑制0级和高衍射级能量分布,避免能量的浪费．而且降低了高衍射级次光线因刻线阻挡导致的散射噪声,解决了加工对准与多次衍射的难题。通过理论建模和计算机仿真．分析了与反面相位补偿等腰闪耀光栅的差异,绘制了典型的衍射光强分布图。另外,还探讨了这种新型等腰闪耀光栅的灰度掩模二元光学加工方法。     

基于光谱合束技术的透射光栅模拟设计

半导体激光器光谱合束技术能够实现近衍射极限的高功率激光输出,已成为当前研究热点。衍射光栅的性能直接决定光谱合束的激光输出效果。模拟设计了一种针对940 nm波长、熔融石英材料的亚波长透射光栅。基于严格耦合波理论对光栅结构进行初步设计,运用Rsoft软件依次对光栅占空比、脊高和周期等参数进行优化确定,同时分析了各个参数对光栅衍射效率的影响。所设计的透射式光栅实现第-1级衍射级次的波分复用功能,衍射效率达到91.2%(TE模式),同时压缩其他衍射级次,使其衍射效率降到1.2%以下。同时在光栅入射角度59°±3°范围内保持90%以上的衍射效率,实现高功率激光输出的同时具有较高的误差容错率,易于调节,满足光谱合束技术的要求。     

位相光栅的严格模式理论及其全反射特性

用严格的模式理论研究了位相光栅中的电磁场分布和各衍射级次的衍射效率.用分段解析函数来表达本征函数，而不采用无穷级数的方法.利用稳定、快速和精度高的递推公式来计算反射透射阵和振幅系数阵，从而能处理任意多台阶的位相光栅.数值计算结果表明，存在全反射.也讨论了全反射的条件和物理机制. 关键词：     

基于亚波长偏振光栅的偏振光分束器设计

利用琼斯矩阵和矢量傅里叶系数方法分析了二元亚波长偏振光栅的偏振特性和衍射效率,并给出了相应的数学解析式.研究发现,通过入射光的偏振可以控制不同衍射输出级的偏振态,且0级输入偏振态与输出偏振态始终相同,而其它级次除线偏光外都与入射偏振态相反.当二元亚波长偏振光栅的位相延迟分别设置为0.62π和π时,可以将二元亚波长偏振光栅设计为1→3或1→2的偏振光分束器,且分束器具有衍射效率高、宽带宽、对入射角的变化不甚敏感的特点.     

用白光信息处理作褪色透明片的彩色复原

本文提供了用白光信息处理技术作褪色透明彩色照片彩色复原的原理和实验,其中之一是由空间编码和彩色滤波两步骤完成的,即将待处理的透明彩色片用空间编码技术编制在一张黑白感光底片上,在白光光学处理系统的傅里叶平面中对这编码的黑白片的频谱进行彩色滤波,最后在系统的输出平面给出彩色增强或复原的图象,另一种是用白光处理技术作褪色透明彩色片的彩色复原实时处理,它可供及时的直接观察并且有操作简便,成本经济和能灵活多用的特点,这两种技术为彩色图象的彩色增强和复原提供了新方法。 关键词：     

基于一维光栅函数的纯相位全息编码

提出一种基于一维光栅函数进行纯相位编码的方法,该方法以双相位全息编码技术为基础,将复振幅图像编码成纯相位图,并将编码得到的相位图直接加载到相位型空间光调制器上进行光学重建。在重建过程中,用一个有低通滤波器的4-f系统选择衍射级次,并选用一级衍射分量进行重建。一维光栅函数编码可以提高一级衍射分量所能获得的能量。因为没有相位元件零级信息的影响,重建图像的质量得到了提升。数值模拟和实验结果证明,该方法可以有效重构编码复杂物体的振幅和相位,该方法得到的一级衍射能量比二维棋盘格函数编码得到的一级衍射能量高。     

拼接光栅缝隙对激光脉冲光强分布的影响

以拼接光栅作为色散元件的激光脉冲压缩器中,要求脉冲压缩光栅表面光强分布均匀、能量输出效率高。利用菲涅耳-基尔霍夫衍射原理对脉冲压缩光栅表面光强和远场光强分布进行了研究。计算了拼接光栅缝隙宽度对光栅表面光强变化量和远场光强极大值的影响。在利特罗角附近入射时发现激光脉冲光强分布与拼接光栅缝隙宽度相关,得出了光栅拼接缝隙宽度应控制在0.5 mm以内。适当提高缝隙衍射效率能够改善光强分布均匀性和提高光能量输出,提出了对拼接缝隙采用两次重复曝光以提高其衍射效率的方法。     

亚波长光栅调制的偏振稳定垂直腔面发射激光器研究

基于微光学技术设计得到了偏振稳定垂直腔面发射激光器结构, 将亚波长光栅结构集成在上分布布拉格反射镜表面, 光栅周期小于材料中光波长, 透射波和反射波中仅包含零级衍射, 避免了高级次衍射造成 的损耗. 集成光栅后不同偏振方向光阈值增益不同, 从而实现偏振控制. 实验结 果显示, 集成亚波长光栅结构后, 整个激射过程中偏振方向被固定在平行于光栅槽方向上, 获得偏振稳定激光输出, 正交偏振抑制比大于12 dB, 且阈值电流仅增大7.14%.     

用光栅的±1级能量之比测量光栅参量

提出了利用透射光谱结合优化算法来反演衍射光栅参量的新方法。利用衍射光栅两个对称级次(m=±1)的能量比来处理这种差异,实现光栅参量的成功反演。首先,在理想光栅(以正弦面型光栅为例)透射光谱曲线上叠加高斯噪声来模拟实验测量曲线,结合正单纯形法对该法进行模拟反演,所得结果非常接近真值。其次,对于体积相位全息光栅,利用实验测得的透射光谱±1级能量比,反演得到的各参量的相对误差不超过2%,这进一步证明了该方法的可行性和有效性。同时该方法具有无损伤、操作简便、可重复、易推广、成本低等优点。     

部分偏振部分相干光光栅衍射场的偏振特性和角相关研究

为了研究部分偏振部分相干光光栅衍射场的衍射特性.利用部分偏振部分相干光的光束相干-偏振(BCP)矩阵,推导出了部分偏振部分相干光通过任意偏振光栅后,衍射场的偏振度及场中衍射级次角相关的一般解析表达式.以部分偏振的高斯-谢尔模型光束(PGSM)为例,数值分析了偏振光栅TE和TM波的复振幅透过率、入射光束的光学参量对衍射场偏振度和场中各衍射级次的角相关的影响.计算结果表明,部分相干光透过偏振光栅后的其衍射光场是一非均匀、周期变化的部分偏振相干光场;场中对称级次的角相干值对应相等,且随衍射级次序数的增大而缓慢递减至零.     

基于分数Talbot效应的棋盘格状阵列照明器北大核心CSCD

基于分数Talbot效应,利用纯位相光栅设计了一种二维棋盘格状阵列照明器。利用菲涅尔衍射理论分析了平面光波照射下纯位相光栅衍射光场,得到位相调制为(0,π/2)的二阶纯位相光栅可以实现压缩比为2的棋盘格状阵列照明。利用二元光学器件制作技术,在光学玻璃基底上制作了位相光栅。在扩束激光光束照射下,在分数Talbot距离处获得了效率为83.2%的棋盘格状明暗相间光斑阵列。实验结果很好地验证了理论分析结论。研究结果对于光互连、光通信、光电混合处理领域中阵列微光束生成和应用都具有较高的理论和实用价值。     

基于数字闪耀光栅的位相全息图光电再现优化

针对利用液晶空间光调制器（LC-SLM）进行全息图光电再现过程中,再现像面存在多级衍射像造成单一像能量利用率低的问题,提出了一种在位相全息图中加载数字闪耀光栅的方法,以提高全息图光电再现中单一衍射像的衍射效率.分析了闪耀光栅作为衍射光学元件的特性及其对光波进行位相调制的原理,并阐述了在LC-SLM中加载数字闪耀光栅对位相全息图光电再现时像面能量分布的影响.搭建了基于LC-SLM的位相全息图光电再现实验系统.理论分析表明：在其他条件不变的情况下,加载竖直（或水平）槽向周期为2 pixels的数字闪耀光栅可使 关键词： 全息光电再现 位相全息图 数字闪耀光栅 液晶空间光调制器     

太赫兹立体相位光栅衍射特性分析

针对太赫兹谱成像对宽光谱、高光能利用率、实时探测分光器件的需求,提出了一种太赫兹立体相位光栅(MPMG)分光器件。MPMG通过刻槽深度的变化引入光程差,实现对入射光的相位调制,从而使反射太赫兹波前的不同区域具有不同的相位信息,其零级衍射光具备分光能力。在分析MPMG衍射场光强分布的基础上,讨论了光栅参数对衍射场分布的影响,并通过实验验证了MPMG的衍射特性。结果表明,MPMG各光栅单元在0.5 THz、0.34 THz的衍射效率理论值与实测值相吻合,证明了MPMG的零级衍射光具备分光能力。     

压缩态光场平衡零拍探测的位相锁定

平衡零拍探测是测量量子光场的重要方法之一. 通过对相位灵敏光学参量放大器注入的信号进行位相调制, 然后利用平衡零拍探测系统测量光学参量放大器输出的压缩光. 将相位灵敏光学参量分别运转在参量放大和参量缩小, 通过观察噪声谱中的调制信号就可确定测量的量子光场是正交振幅或位相分量. 通过解调位相调制信号可获得误差信号, 实现锁定平衡零拍探测系统本底光与待测光场相对位相为零(对应于待测光场振幅噪声分量). 关键词： 平衡零拍探测 位相锁定     

用编码非相干扩展光源实现相幅转换

在4F系统中利用光栅完成位相振幅转换。采用编码非相干扩展光源可抑制相干噪音,获得清晰的输出图象。一、前言观察位相物体,历来是人们感兴趣的问题,例如生物学中对透明标本的观察,矿物学中对云母片等透明矿物的观察,对晶体、玻璃、塑料等透明材料的观察以及对温度场分     

遥感物理讲座——第五讲 遥感图象的相干光处理

遥感图象的获得手段是多样的.除了直接凭目视判读这些原始图象外,往往还对它们作某些加工,即进行图象处理. 应该着重指出,所谓图象处理。只能根据需要对图象原来包含的信息作某种加工,决不能增加任何有用信息.实际处理方法常视具体的目的和任务而定.例如,为了显示原有图象的细节,可以作高通滤波处理。即抑制反映图象缓慢变化的低频信息,相对地突出高频信息.不存在能普遍增强一切信息的办法. 遥感图象处理就其目的来说可分为三类: 1.图象的恢复和噪声的消除.图象记录系统的局限性及噪声均能导致象质下降。所以必须通过处理以重现原始场景.例…