光学信息处理讲座第四讲 银盐记录介质在光学信息处理中的应用

光学信息处理以其速度快、信息容量大、结构简单、可以同时完成二维或多通道运算等优点而被人们所重视,并已成为现代光学的重要组成部分.光学信息处理的基本装置可以分为以下几个主要部分:光源、输入转换器、光学处理系统以及输出转换器.目前,输入转换器主要通过感光胶片将输入信号或图象送入处理系统.光学处理系统是由透镜或其它全息光学元件构成的模拟运算系统,此系统中的空间滤波器是光学信息处理系统中的关键元件,必须根据具体课题的要求进行设计并用记录介质或其它材料来制备.输出转换器一般是用记录介质把处理结果记录下来,或通过摄像…     

新型平面集成光学相关器设计与分析

基于微光学与二元光学技术,设计了一种新型的平面折叠式光学相关器,将相关器中组成4f系统的傅里叶变换透镜、全息匹配滤波器、输入面和输出集成到一个平面器件上,与另一平面偏振反射镜构成一个反射型的平面光学系统.讨论了相关器的系统结构设计、系统参数的设计,给出了具体的设计模型,计算出其体积可减小至约12 cm3.利用菲涅耳衍射数值模拟方法对系统的图像识别过程进行了仿真,得到了良好的相关输出结果,证实平面集成光学相关器具有很好的识别性能.     

光学相干层析成像系统的蒙特卡罗模拟

将光学相干层析成像系统采样臂的光纤与聚焦系统和被测样品作为一个整体来模拟光学相干层析成像信号的形成机理.通过追迹采样光束中每一光子在聚焦系统和被测样品中的随机传输轨迹,来决定该光子对光学相干层析成像信号是否有贡献及贡献大小.对样品IntralipidTM的模拟结果与实验结果表明：1）高散射系数和弱前向散射是引起光学相干层析成像信号随测量深度增加迅速减弱的主要原因;2）对于确定的聚焦系统,光纤的数值孔径有一最佳取值范围.数值孔径太小,则光学相干层析成像信号很弱;数值孔径超出这一范围继续增大,光学相干层析成像信号变化很小.3）当光纤的光轴偏离聚焦系统的光轴h距离时,光学相干层析成像信号随h的增加而减弱.     

光电延迟反馈系统几种混沌路径的仿真分析

对非线性光电延迟反馈系统的响应时间序列进行数值分析.模型反馈循环中加入带通滤波器,建立非线性光电延迟反馈系统的数学模型.用龙格-库塔数值分析方法,通过调节参数,发现两种产生混沌信号的路径.设置特定φ时,在低反馈增益情况下,系统输出快速方波信号或慢速周期震荡信号,随着反馈增益的增加,系统输出出现复杂周期信号或混沌breather现象;在高反馈增益时,系统输出从不同的动力特性变成混沌状态.     

适合于内窥成像的共路型光学相干层析成像系统

提出了一种采用光纤型迈克耳孙干涉仪进行光程补偿的菲佐型光学相干层析成像(OCT)系统.该系统的传感探头为共路干涉结构,以解决现有内窥光学相干层析成像系统中存在的探头运动导致图像失真、以及更换使用不同探头时需进行色散和偏振态调节等问题.光程补偿和振动干扰实验结果表明,光程补偿方法正确可行,系统对环境干扰不敏感.利用研制的系统对反射镜和近红外卡进行了成像实验,验证了系统的有效性.提出的方法非常适合于内窥成像,并给出了把系统扩展为内窥光学相干层析成像系统的具体实现过程.     

压缩相干态通过参量图像放大系统的光学像

取压缩相干态作为参量图像放大系统的输入像，研究了输出光学像的性质.结果表明：参量 图像放大系统能够控制输出光学像的压缩度和压缩方向，即压缩度的增加与减小和压缩方向 的改变决定于参量图像放大系统的参数选择. 关键词： 参量图像放大系统 压缩相干态 压缩度 压缩方向角     

二维R—N型声光光学双稳态

本文在理论上给出了对二维R-N(喇曼-奈斯)型声光作用的光学双稳系统普遍适用的动态方程,并由此导出了该声光光学双稳系统的稳态解,借助于计算机给出了取(1,0)级作为反馈级次情况下的几个级次输入～输出关系曲线,并对此进行了稳定性分析;在实验上对该理论进行了验证,实验结果与理论相符.     

光学测试 光学元件测试与设备

TB92 2006043575基于相移和非相干成像的反射镜面形测量方法=Shapemeasurement for reflector based on phase-shift and inco-herent i mging[刊,中]/刘元坤(四川大学光电科学技术系.四川,成都(610064)) ,苏显渝…∥光电子·激光.—2006 ,17(4) .—458-463提出一种新的反射镜面形测量方法。这种方法采用非相干成像和相移技术,CCD摄像机经待测反射镜和相同位置处参考平面镜分别对由计算机产生的正弦光栅进行成像,通过相移技术得到各自的相位分布,从而计算出正弦光栅的相位变化。推导了相位变化与待测反射镜面形梯度的对应关系,提出分别对…     

信息光学 光学滤波与频谱分析

O438 2005053466 高分辨飞秒光学相干断层成像系统=High resolution op- tical coherence tomography using femtosecond Ti:Al2O3 laser[刊,中]／贾亚青(南开大学现代光学研究所,光电信 息技术科学教育部重点实验室．天津(300071)),梁艳梅… ∥光电子·激光．-2005,16(4)．-409-412 建立了飞秒激光自由空间光学相干断层成像(OCT) 系统,给出了该系统的初步实验结果。系统的光源为掺Ti 蓝宝石锁模激光器,输出脉宽<50 fs,中心波长为800 nm, 谱宽约为40 nm,飞秒OCT所达到的纵向分辨率为8μm, 横向分辨率为7．6μm,并用于飞秒激光微加工样品表面轮 廓的检测。图5参9(严寒)     

光学工艺 光学加工工艺与设备

TH706 2005043142 轻量化碳化硅反射镜支撑方案分析=Analysis on support structure of lightweight SiC reflecting mirror[刊,中]／黄启泰(苏州大学现代光学技术研究所,江苏,苏州(215006)), 余景池／／光学技术,-2005,31(2),-252-255,258 讨论了轻量化碳化硅反射镜的支撑方案。利用有限元力学分析方法,对大口径轻量化主镜进行了在两种工况下的支撑方案分析和优化。通过运用最小二乘法对支撑后的镜面进行拟合,使两种工况下的主镜面形变化的均方差均在λ／60(λ=632．8 nm)之内,满足了实际的工程要求。图7表2参4(杨妹清)     

一种广义三模腔光机械系统的相干完美吸收与透射

提出了一种广义的三模式腔光机械系统,系统的中间是一个反射率为100%的可移动的全反射机械振子,两侧均由一个部分透射的固定光学腔镜构成.其中两个光学腔由一束较强的控制场和一束较弱的信号场驱动与同一个机械振子实现耦合.较弱的信号场将会被该系统完全吸收而不产生任何能量输出,并且当相干完美吸收产生时,输入信号场的能量将由两个腔场和机械模共同分担;较弱的输入信号场由一个腔完美透视到另一个腔而不产生任何的能量损耗.分析与数值结果显示,在不同参数机制下,在该三模光机械系统中可以实现相干完美吸收、相干完美透射和相干完美合成的量子现象.此外,改变腔与腔之间的耦合度,可以实现输出探测场在相干完美吸收和相干完美透射之间转换;通过简单的相位调制,可以实现探测场左腔-右腔的输出和输入方向的互换.这些动态控制在量子信息网络可用来构造光子开关、光子路由、光子交换机等一些特殊功能的光子学器件.     

级联三能级介质中非线性光学信号的增强

揭示非最大相干可能比最大相干产生更有效的非线性频率转换. 为此以三能级级联系统(没有最大相干)为例计算其非线性光学信号的强度, 并与三能级Λ型系统(具有最大相干)进行比较. 利用非微扰方法计算表明, 在双光子共振和相同参数的条件下, 级联系统产生的非线性光学信号的最大强度约是Λ系统的两倍. 利用缀饰态表象分析表明, 两个系统中耦合跃迁的自发辐射及其介入的不可逆三光子过程具有相反的作用. 它们在级联系统中加强非线性转换, 而在Λ系统中削弱非线性转换. 关键词： 电磁感应透明 非线性光学过程 双光子共振     

自适应光学曲率波前传感器的衍射理论及其方案分析

曲率波前传感器是自适应光学中的一种很有前途的新型波前传感器。在对衍射理论和几何光学进行近似的基础上,研究了曲率波前传感器的理论分析方法,分析了曲率波前传感器的光学方案和信号获取方法。结果表明,从曲率传感器输出的信号经放大后可直接作为力或弯曲力矩施加到反射镜上,而不需要任何复杂的计算。变形镜可自动地向满足泊松方程的表面形状会聚。利用曲率传感器与双压电晶片反射镜的结合,有望获得一种低价、快速闭环控制的系统。     

空间光学

TH703 2004064490 太空反射镜空间环境效应评述=Review of space environment effects on reflection mirror[刊,中]/魏强(哈尔滨工业大学空间材料与环境工程实验室.黑龙江,哈尔滨(150001)),何世禹…∥光学技术.—2004,30(4).—413-416 对太空反射镜在空间环境作用下所产生的带电粒子和辐照、分子污染、热效应及空间粉尘撞击等效应对其的影响研究现状进行了评述,阐明了深入开展空间环境下反射镜损伤机理及性能演化规律的必要性。研究结果表明,空间环境因素会对光学反射镜造成不可忽视的损伤,包括出现反射率下降、辐照起泡、辐照剂量效应、面形改变等现象。图9表1参24(严寒)     

微处理机在光学双稳态不稳定性研究中的应用

一、前 言 当前理论物理学一个活跃的课题,是研究流体、等离子体、非线性电路、Josephson结、化学、光学等系统中的湍流(chaos,turbulence)是通过什么途径产生的.当某一外界参数变化时,系统的行为将从有序状态(例如周期T)经过倍周期(period doubling)2T,4T,8T,…发展到无序(chaotic)状态.这是一种非线性现象,是非线性系统的普遍特征,不管该物理系统的内部细节如何,几乎都可以用同样的数学模型来描述. Ikeda在关于环行腔中非线性介质的光学双稳及其上肢不稳定性理论[1,2]里首先提出,当信号在腔内的反馈时间 tR》τ或tR《τ[3](τ是非线性…     

空间变光学信息处理述评

一、引 言 近几年来国内外对空间变光学信息处理的研究已有若干进展. 1975年我们曾用一种非相干光方法,处理转动大模糊图象,实验和理论文章已发表[1].在文献[2,3]中论述了用平面光学元件列实现一般线性光学变换以及用迭代法求解.此后,我们对此类系统又做了一些讨论和具体计算. 正如大家所熟悉的,线性光学系统输出函数g(x,y),与输入函数f(x,y)的关系,由迭加积分表述:h(x,y;x',y')是光学系统的点扩展函数,它表示系统在输出平面上(x,y)点对于输入平面上(x',y')点δ函数的响应.当它具有h(x-x'.y-y')形式时,则此系统被称为“空间平移不变的”,或…     

光学信息处理讲座 第二讲 半色调方法实现非线性变换

一、引 言 光学信息处理系统具有二维、并行、高速地完成傅里叶变换、相关和卷积等线性运算的能力.在典型的光学处理器以及低功率的情况下,除非使用特殊的技术,一般只能实现线性运算.但是,许多信息处理的应用又要求对数据进行非线性运算.过去,非线性变换主要是通过数字方法实现的.现在已经使用了多种技术来实现光学非线性运算(变换).最方便的方法是利用胶片特性曲线的非线性,实现非线性变换.例如,对数变换[1],密度切片的提取[2]等. 可饱和吸收体以及在某些情况中的光学反馈,也是实现非线性光学运算的重要途径[3,4].由于介质的非线性光学效应…     

光纤型光学相干层析成像系统的研制

光学相干层析(OCT)成像技术是一新近发展的高分辨力生物医学成像手段,能非侵入性地对活体内部的结构与生理功能进行可视化观察。采用宽带近红外光源,基于迈克耳孙干涉原理和外差探测方法,建立了单模光纤型光学相干层析成像系统,相干地提取从生物体内部返回的深度分辨的弹性散射光信息,并依此构筑了自然状态下活体组织的二维光学相干层析成像图像和三维光学相干层析成像图像。光纤化设计的光学相干层析成像系统紧凑、灵活,便于与光纤导管、内窥镜和其它成像装置的有机结合,以拓展其观察范围和应用领域。     

快速扫描频率分辨光学开关装置测量超短激光脉冲

频率分辨光学开关法是目前测量超短激光脉冲的主流方法之一.本文比较了三大类二次谐波频率分辨光学开关系统的特点和适用范围,提出将标准二次谐波频率分辨光学开关法改装成一种快速扫描频率分辨光学开关法(frequency-resolved optical gating, FROG)装置.利用信号发生器输出的正弦信号同步地驱动音圈电机和扫描振镜,其中音圈电机带动直角反射镜往复运动可实现快速的延时扫描,与此同时扫描振镜快速转动进而按照延时顺序将自相关信号光谱反射至面阵相机感光面上的不同位置.该正弦信号还用于触发面阵相机持续曝光,即可拍摄到一幅完整的FROG迹线图,曝光时间可小于1 s.该方案在需要记录较大矩阵FROG迹线图的情形颇具优势,例如可实现色散大的啁啾脉冲和结构复杂的超短脉冲的实时测量.通过测量从自锁模钛宝石激光器输出的飞秒脉冲以及被200 mm厚的BK7玻璃块展宽后的啁啾脉冲的结构,证实了该装置的实用性.     

空间光学

V447.32007010966高分辨率多光谱数字相机电子学系统的设计=Design andrealization of electronic systemof multispectral digital cam-era[刊,中]/达选福(中科院西安光机所.陕西,西安(710068)),张伯珩…//光学技术.—2006,32(4).—521-523设计了一种基于多光谱技术的机载数字相机电子学系统。它包括时序产生单元、信号处理单元、信号控制单元、数据输出接口单元和数据采集存储单元等几部分。系统具有调光和行频调节功能,用以满足在不同能量状态和不同飞行高度下的成像质量。考虑到机载设备的特殊要求,对其进行了轻量化设计和机载稳定平台…