CMYK防伪印刷微镜阵列

以印刷微镜的反射亮度、反射稳定性和CMYK颜色模式为基础,建立了一种新型的CMYK印刷微镜结构模型。利用微镜表面函数的雅可比行列式和梯度函数,对模型的表面反射亮度和稳定性进行了分析评价。结果表明:该结构模型表面函数的雅可比行列式近似为0,梯度函数随坐标变化而变化。因此,此结构模型表面的反射光具有足够大的亮度和稳定性,适用于创建基于位置和角度变化来改变光变图案反射密度的光学防伪效果。设计了一幅由不同CMYK印刷微镜组成的防伪光变图案,模拟了该防伪图案的印刷微镜阵列结构。     

数字微镜器件动态红外场景投影技术

动态红外场景投影(DIRSP)技术是考察和评估红外成像测量跟踪系统性能指标的主要方法。本文回顾了国内外DIRSP技术的发展现状及应用,概述了几种主要的DIRSP技术及其特点。在详细介绍数字微镜器件(DMD)的工作原理及机械结构的基础上,总结了灰度等级控制的方法及其特点。通过对3种数字光处理(DLP)显示系统投影原理的对比,指出了各自的特点和应用场合。重点分析了基于DMD的DIRSP系统—微镜阵列投影系统(MAPS)的工作原理、系统结构、性能指标及技术优势,并讨论了将DMD应用于DIRSP所采用的6大关键技术。最后,结合DIRSP技术的应用背景和国内外研究现状,对下一步的研究工作做了展望。     

数字微镜器件的相位调制性质

为了提高数字微镜器件(DMD)的空间光调制性能,发挥其在光信息处理中的作用,研究了的数字微镜器件相位调制性质。通过分析数字微镜器件的微观物理结构,考察了数字微镜器件的光栅特性;从计算的角度研究了其对相干光波的相位调制,并给出数学描述和实验结果。重点研究了数字微镜器件的衍射光栅特性,分析了其工作原理及微镜偏转导致的镜片空间相对位置的改变,利用闪耀光栅理论计算了偏转微镜间的相位差,得出了数字微镜器件光栅的闪耀规律,实现了闪耀状态。提出了利用不同方向的微镜列状态研究数字微镜器件相位调制性质的方法,推导和模拟了关于数字微镜器件的微结构和工作原理,在数字微镜器件光调制研究方面提供了一些结果,对数字微镜器件在信息光学中的更广泛应用有一定意义。     

基于数字微镜器件随机编码调制的相位成像

数字微镜器件(DMD)作为空间光调制器,有着高调制速度、高精度的优势,可对照明光进行振幅调制或相位调制,广泛应用于相位成像系统中。利用DMD对照明光振幅进行随机编码调制,通过数值仿真分析DMD加载随机编码图案时最小调制单元尺寸、开/关占比对相位成像的影响,利用差值映射迭代算法实现光场重建。通过实验验证了基于数值仿真分析所得的参数可以更快的迭代速度、更少的测量次数完成振幅与相位的恢复,本文方法对于视场为4.3 mm×4.3 mm的物体的重建分辨率可达6.9μm。     

基于数字微镜技术的阿达玛变换近红外光谱仪

构建了一个基于数字微镜技术的新型阿达玛变换近红外光谱仪.光学信号采用光纤引入,以光栅作为分光元件,利用数字微镜代替传统的机械式阿达玛模板进行光学编码调制,使用单点InGaAs红外探测器检测调制后的光信号,通过快速阿达玛解码还原出原始光谱.通过实验检验了光谱仪的分辨率、信噪比、稳定性以及谱图获取速度等指标.实验结果表明,...     

基于数字微镜器件的数字线扫描荧光显微成像技术

在激光扫描共聚焦显微镜的基础上,线扫描荧光显微术利用线扫描代替点扫描,提升图像获取速度,具有系统结构简单、成像速度快、光毒性弱、更适合于活体厚样品的高分辨快速成像,对于生命科学和生物医学等领域的研究具有重要的意义.然而,目前的线扫描显微技术在系统灵活性、成像速度、分辨率和光学层析能力等方面仍面临着许多亟需解决的问题.因此,本文提出一种基于数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)的数字线扫描荧光显微(digital line-scanning fluorescence microscopy, DLSFM)成像方法和系统,在照明光路中引入高速空间光调制器DMD实现多线并行扫描激发,简化光学系统,提升系统灵活性和扫描速度;提出基于荧光信号标准差的DLSFM图像重构算法,结合三维Landweber解卷积算法实现了三维高分辨光切片图像重构.在此基础上,利用搭建DLSFM开展了荧光珠和老鼠肾切片标准样品的成像实验,实验结果表明, DLSFM具有快速三维高分辨层析成像能力.     

一种数字微镜阵列分区控制和超分辨重建的压缩感知成像法

提出一种压缩感知成像框架结构.该结构采样端用新建的采样矩阵实现数字微镜阵列分区控制,可增强信息获取的准确性,测量得到与新数字微镜阵列对应的压缩采样值;重构端由采样值优化重构出低分辨率图像后,根据分区控制过程建立压缩感知理论框架下的超分辨重建模型,利用梯度稀疏约束优化算法进行求解,恢复出原高分辨率图像.实验结果表明:数字微镜阵列分区控制与超分辨重建相结合的方法可以明显降低压缩感知成像系统的计算量,缩短成像时间,并且具有较高的图像重构质量.     

数字微镜器件反射效率测试方法及装置北大核心CSCD

为了获得数字微镜器件的真实光学特性,提出了其反射特性测试方法,并搭建实验装置对数字微镜器件的相对反射效率进行了测试,搭建了测试光路;利用该光路分别测得数字微镜器件和铝反射镜作为反射元件时相机接收到的光斑能量分布曲线,并对曲线进行积分;将2种测试条件下获得的积分值做除法,得到数字微镜器件的相对反射效率。测试结果表明,在使用632.8 nm波长激光器作为光源时数字微镜器件的相对反射效率为45.33%,在使用白光LED作为光源时数字微镜器件的相对反射效率为71.75%,经过多次测试发现2种测试模式下的重复精度均为±5%左右。上述测试结果可对今后使用数字微镜器件开发相关仪器时的能量传递效率计算以及器件选择起到一定参考作用。     

数字微镜近红外光谱仪光学系统设计与实验

针对传统光谱仪体积大、成本高、检测速度慢、需样品前处理等不足,提出了利用数字微镜面阵（DMD）实现光谱谱面分割分时选通的近红外光谱仪光学系统.首先,对比传统光路介绍单探测器微型光谱仪系统测量原理|然后结合DMD特性提出光路方案,根据几何光学原理进行初步光学元件选型和光路结构设计,利用ZEMAX光学软件对光路进行仿真,确定结构参数|最后,搭建实验平台,进行光路测试.实验结果表明:该系统光路尺寸为70 mm×130 mm,测量波段为（900～1 500 nm）,分辨率可达19 nm|在能量损失较小的情况下,减小狭缝尺寸可提高光学分辨率,狭缝的极限尺寸为200 μm|减小狭缝子午面高度可减小谱面内弯曲现象.本系统基本满足近红外分光,实现单点探测器光谱测量的要求.     

高分辨率衍射图形的DMD并行激光干涉直写

通过将数字微反射镜（Digital Micro-mirror Device,DMD）输入阵列图形微缩干涉成像,激光干涉直写系统在光刻胶板上得到缩小的干涉光斑图形,像素特征尺寸3.5 μm,干涉条纹周期1 μm.控制刻蚀深度、干涉条纹取向和DMD输入图形的结构,系统能数字化完成2D/3D、3D光变图像、超微图形文字以及二元光学元件的制作,实现了超高分辨率图形与高效的干涉光刻.给出了实验结果.     

He-Ne激光对增强UV-B辐射拟南芥抗氧化系统的损伤修复

以培养6周左右的拟南芥为材料,采用UV-B辐射（剂量1 KJ/m2/d）和He-Ne激光器（波长632.8 nm,输出功率5 mW·mm2,辐照时间60 s）对材料进行处理,分成CK（没有经过UV-B或激光辐照）组、B(UV-B辐射)组、BL（UV-B和激光复合处理）组和L（激光辐照）组4个不同处理组.结果表明:增强的UV-B辐射拟南芥幼苗导致MDA(Malondialdehyde)、超氧阴离子含量升高,GSH(Glutathione)含量降低,PAL(phenylalanine ammomia-lyase)、CAT(catalase)和APX(ascorbate peroxidase)活性升高,SOD(supemxide dismutas)活性降低.单独He-Ne激光处理使MDA、超氧阴离子含量降低,GSH的含量升高,SOD、APX、CAT的活性升高,PAL的活性降低.UV-B辐射后再用He-Ne激光进行后处理,发现与单独UV-B辐照处理相比,MDA、超氧阴离子含量降低,GSH含量升高,SOD、APX、CAT的活性升高了,PAL的活性降低了.因此激光在一定程度上提高了拟南芥叶片抗氧化能力,在此基础上讨论了其可能的形成机理.     

微机电系统红外脉冲光源调制特性的研究

针对微机电系统热激发红外光源的动态特性,采用一种新的计算方法。即通过建立光源在不同初始温度下升温与加电时间、功率之间的关系,定量估算不同脉冲频率下辐射功率的调制深度。该方法可以计算调制深度大情况下的动态特性。就其中两个重要影响因素加电方式和发射率分别进行讨论,得到:饱和功率相同的前提下,采用恒压源供电方式相比恒流源供电和恒定功率供电响应时间更小,从而更有利于改善光源的动态调制特性;相同条件下,选择高发射率的光源材料也有利于缩短上升时间。结合计算结果,对一个微型铂金薄膜红外光源的频响特性进行了验证测试,测试结果与计算分析符合较好。     

Adaptive Correction of a High-Power Titanium-Sapphire Laser Radiation

An adaptive optical closed-loop feedback system based on a phase-conjugation algorithm has been developed and investigated. It includes a deformable bimorph mirror and a Shack-Hartmann wavefront sensor. This system was used to improve the radiation focusing in an ultrashort-pulse laser designed for basic research in the field of high-energy physics. With the indicated system, the power density of 10-TW radiation pulses in the focal plane of a Ti:Al₂O₃ laser reached 4 ⋅ 10¹⁹ W/cm². Report at the Fifth International Scientific and Technical Conference “Quantum Electronics,” November 22–25, 2004, Minsk, Belarus. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 72, No. 5, pp. 678–683, September–October, 2005.     

红外对射式机床安全保护系统研究

利用对射式红外线收发模块、记忆自锁继电器和语音录放模块,设计了红外对射式机床安全保护系统。当操作者未进入危险区域时,安全保护系统没有反应,一旦有人的身体或其中的一部分进入危险区域遮断红外光束时,系统立即报警,同时控制电路输出控制信号至机床安全执行机构,使机床紧急制动,从而避免机床设备的损坏和人身伤害事故的发生。机床安全保护系统为模块化结构,具有安全、可靠性高、通用性强、电路简单、维修方便、耗电省、成本低、工作稳定、对光容易、抗振动与抗干扰能力强等特点,适合在冲压机械、注塑机,数控机床、剪板机、弯板机、油压机等机床设备上安装使用。     

Method of Measuring the Spectral Shape of the Radiation Line of a Three-Micron Long-Path Laser Gas Analyzer

A new method to experimentally determine the spectral shape of the radiation line of a tunable long-path absorption laser gas analyzer operating in a three-micron range ( = 2.5–4.5 m) on the basis of a difference-frequency generator is suggested. The method is based on measurement of the transmission function of a gas medium upon modulation of its optical thickness or pressure. Specific vibrational–rotational transitions and also optimal pressures of CO₂, N₂O, and CH₄ are recommended for carrying out experiments.     

辐射雾对激光吸收特性的研究

为了得到辐射雾对激光的吸收特性,本文根据Maxwell-Garnett公式计算了高频条件下辐射雾中等效介电常数,然后由等效介电常数得到激光在雾中的吸收率,最后通过MATLAB平台进行数值模拟得出了直观的结果。结果表明,辐射雾对激光的吸收率与辐射雾中等效介电常数的虚部有关,且与其虚部成正比关系;辐射雾对激光的吸收率与辐射雾的可见度成正比;随着频率的增加,辐射雾对激光的吸收率迅速增大,在5THz时达到最大值,随后逐渐减小,最后趋于一个稳定值。     

室内可见光多维CAP空间调制

针对室内可见光通信（VLC）光链路发射源（LED器件）有限的调制带宽问题,基于多维无载波幅度相位调制（CAP）技术,提出一种频带利用率高效的光空间调制方案（OSM-CAP）。OSM-CAP系统将输入信息序列分成两部分,一部分进行空域映射即空间调制,其结果用来选择激活的LED;另一部分进行信号域映射,即CAP调制。其中,CAP调制采用序列二次规划算法求取的时域正交多维CAP滤波器组实现。对于采用强度调制/直接检测（IM/DD）的VLC系统,该CAP信号还将进行单极化处理,文中提出两种相应的解决方案,即采用添加直流偏置（OSM-DCO/CAP方案）和零值位置极性编码（OSM-U/CAP方案）。基于朗伯体辐射模型,且可见光背景噪声建模为加性高斯白噪声,推导了OSM-DCO/CAP、OSM-U/CAP调制方案的误码率理论解,仿真验证了其准确性。在5 m×5 m×3 m的室内场景下,探讨了无载波幅度相位调制维度以及接收机个数、发射机间距、收发平面距离以及链路遮挡情况等信道参数对系统性能的影响。结果表明,星座调制阶数相同时,CAP调制维度越高,误码性能越好;接收机个数增多、发射机间距加大以及收发平面距离减小与系统可靠性存在正相关关系;链路存在遮挡情况时,会提高信道间的差异性,改善系统性能。     

基于PASCO系统的低温热辐射影响因素的研究

利用美国PASCO公司传感器热辐射实验系统对加热的立方腔体的表面特性、温度、距离、相对位置等主要影响因素对低温热辐射实验的影响进行了对比研究,并将实验结果以数据云图和3D立体图的形式直观的显示出来。     

基于激光雷达的多旋翼飞行器实时避障系统

针对多旋翼飞行器的障碍物规避问题,提出一种基于激光雷达的自主飞行多旋翼飞行器避障系统,实现多旋翼飞行器自主飞行的实时避障;该避障系统针对静态、低速运动障碍物,综合飞行器本体姿态、速度、加速度等状态信息,建立基于改进势场法的避障模型和算法;在机器人操作系统(ROS,Robot Operating System)平台进行该避障系统的软件实现,其通过串口与飞控进行通信,完成多旋翼飞行器的自主避障飞行;同时,为了使该系统能在强光环境正常工作,在不影响系统实时性的前提下,对激光雷达的干扰问题进行优化设计;大量实验表明:该避障算法计算量小,能够保证避障系统的实时性,在机体慢速以及低速运动(机体与障碍物之间的相对运动速度小于等于3 m/s)的场景中能够正确检测范围6 m内,并迅速规避障碍物。