线阵CCD在声光调制实验中的应用

用线阵CCD代替可移动的光电二极管,改进了声光调制实验。将声光调制的入射光和衍射光投射在线阵CCD上,线阵CCD的信号输出由数字示波器显示,利用数字示波器的＂光标＂功能测出光斑的距离。改进后,使测量变得简单快捷,提高了实验效率,并减小了实验测量误差。     

矩形靶标测试CCD相机调制传递函数的研究

利用矩形靶标测量CCD相机的整机调制传递函数时,由于靶标与CCD像元之间存在初始角度误差与初始位置误差,实验测得的调制传递函数小于CCD相机实际调制传递函数。根据调制传递函数的定义,模拟CCD对具有初始角度误差与初始位置误差的矩形靶标成像,推导出了CCD像元的亮度分布公式,从而给出了调制度与初始角度误差和初始位置误差的关系,并分别对具有初始角度差、初始位置差的情况进行分析。最后利用像元间的亮度差推导出计算初始角度误差的理论公式并进行了仿真验证。     

声光效应实验研究

介绍声光效应的最新理论进展。采用光栅假设，对各向同性介质中的声光效应作了简要讨论，导出了第m级衍射光的衍射效率公式。研究和介绍一种新的声光效应实验装置。在实验中，应用线阵CCD光强分布测量仪等，通过改变超声波的频率和功率，分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制；定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。实验表明，在布喇格衍射下，通过固定超声波功率，测量衍射光相对于零级衍射光的相对光强与超声波频率的关系曲线，不仅可以计算声速，还可以确定声光器件的带宽和中心频率。     

物理光学 其他

TN652006010060声光效应实验研究=Experi mental investigation of acous-tooptic effect[刊,中]/李明(淮海工学院教务处.江苏,连云港(222005)),李冠成∥应用光学.—2005,26(6).—23-27介绍声光效应的最新理论进展。采用光栅假设,对各向同性介质中的声光效应作了简要讨论,导出了第m级衍射光的衍射效率公式。研究和介绍一种新的声光效应实验装置。在实验中,应用线阵CCD光强分布测量仪等,通过改变超声波的频率和功率,分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制;定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。实验表明,在布喇格…     

推扫式线阵TDI CCD扫描调制传递函数分析

 根据线阵TDI CCD离散采样的特点,以采样间距内成像调制度均值为基础,构建了推扫成像模式下线阵TDI CCD扫描方向的调制传递函数。该调制传递函数的数值分析表明：对于像元为10 μm的线阵TDI CCD,行转移驱动时钟相数为4, 3或2时,Nyquist频率处调制传递函数值分别为0.363,0.333或0.255;行频误差为1%及3%时,不同积分级数下调制传递函数变化曲线表明,增大行频误差及增加积分级数将使调制传递函数值减小,图像分辨率降低。成像实验结果符合所构建调制传递函数的定量分析结论。     

计算机辅助声光调制实验的改进

针对声光调制实验,用MATLAB编写了可视化程序,建立了计算机与数字存储示波器之间的数据传输通道,实现了基于计算机辅助声光调制实验的数据自动采集和处理.提高了声光调制实验的自动化程度,使实验变得更加方便快捷.     

声光通信中最佳传输条件的选择

推导出了声光调制通信原理的有关公式，通过实验给出了最佳传输条件。     

CO2激光外差接收的实时强度成像

利用国内的元器件建立了声光调制CO_2激光外差接收系统,并进行了实验室内静止目标的实时强度成像,成像距离3m,成像视场7°× 5°,像素128×98,4个颜色梯度显示像强度.     

静态调制的光谱偏振成像系统

针对传统光谱偏振成像系统普遍存在的系统结构复杂、需要动态调制、光通量低等问题,提出一种基于静态调制的光谱偏振成像系统,将静态调制偏振探测方法与Savart偏光镜干涉成像原理相结合,可在成像过程中实时获取目标的光谱信息和全部四个Stokes偏振信息。与传统系统相比较,该系统具有无运动部件、无需动态电控调制、没狭缝限制、光通量大等优点。介绍了系统组成和基本原理,搭建了实验装置,实验装置包括二次成像光学系统、偏振调制模块、干涉成像模块、CCD图像采集及数据处理模块等,成像谱段范围为可见光近红外(480~950 nm)。利用实验装置对白板、飞机玩具模型进行了成像实验,验证了该系统的光谱偏振成像数据获取能力。对静态调制的偏振测量精度进行了验证,偏振测量统计误差小于5%。实验结果验证了系统原理的正确性和可行性,获取的光谱偏振成像数据在目标识别、目标分类、遥感探测等方面具有较高的应用价值。     

基于MTF的时间延迟积分CCD成像系统同步误差分析

通过像移调制传递函数MTF分析了TDI CCD行扫速率与运动像不同步时对相机成像质量的影响。为验证速度失配对TDI CCD相机成像质量的影响，针对应用环境，利用高对比度靶标对TDI CCD动态成像进行了仿真实验和动态测试，结果表明，在奈奎斯特频率范围内，只要将相机动态成像系统的同步误差控制在±2%的范围内，并使图像时钟处于连续多相的工作方式，就可以基本上消除同步误差对成像质量的影响。     

单组分荧光寿命成象显微的研究

激发光的调制频率和CCD所记录到的光强度是影响荧光寿命成象显微频域法测量和数据处理精度的主要因素.本文采用Monte Carlo方法,以单组分问题为例,研究了在用频域外差法进行荧光寿命成象显微测量中激发光的调制频率以及CCD所记录到的光强度对数据处理精度的影响,给出了当调制频率不变时,在不同荧光强度下,对于不同的荧光寿命范围、荧光寿命计算的统计结果,给出了改进测量精度的方法.     

CCD摄像法采集激光光斑图像方法研究

为了测量大尺寸激光光斑图像,对CCD摄像法采集漫反射的激光光斑图像方法进行了研究。采用CCD摄像机捕获经漫反板反射的激光光斑图像,光斑图像进行去背景处理后,根据系统噪声特性对光斑图像进行提取,再利用透视投影原理对畸变的光斑图像进行了校正,最后根据人眼对彩色图像敏感的特性,利用灰度级一彩色变换法对光斑图像进行了伪彩色处理。结果表明,CCD漫反射法能够准确地测量大尺寸激光光斑图像。     

基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪

试制了一台基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪原理样机。样机将迈克耳逊干涉仪光路中的一面反射镜偏转一个小角度,使经两平面镜反射后的两束光波面之间产生一维连续的光程差,在图像传感器的像面上形成空间调制干涉条纹,构成空间调制型干涉成像光谱仪。一系列原理验证性实验表明:光谱仪原理正确可行,实验结果与理论相符,并且具有高通量,高信噪比,大视场和体积小,重量轻的优点。     

体视显微镜与CCD成像系统在高阶贝塞尔光束光斑测量中的应用

主要对光学测量仪器体视显微镜与CCD成像系统在高阶贝塞尔光束光斑测量中的应用进行分析,通过以非相干LED绿光经过螺旋相位板和轴棱锥产生的高阶贝塞尔(Bessel)光束为例,模拟出沿轴向不同距离处的截面光强分布图,并与相应的实验参数(如:最大无衍射距离、中心暗斑直径等)进行比较。实验结果表明,体视显微镜与CCD成像系统的测量结果相吻合,但是体视显微镜测量误差较大会影响测量结果的准确度。     

Dynamic optical transfer function of an acoustooptic modulator with a damped sound wave

Based on a spatially dependent dynamic optical transfer function of an acoustooptic modulator, a dynamic model of light modulation by a sound signal under conditions of acoustic damping is developed. A system of equations describing the dynamics of the acoustooptic interaction is given. Solutions of this equation for arbitrary power level and spatial-time structure of a sound signal are found. It is shown that acoustooptic damping has the strongest effect in a nonlinear modulation regime. Here, the dissipation of an acoustic signal suppresses the higher harmonic of the dynamic optical transfer function. An analytical model of the dynamic optical transfer function for a low level of acoustooptic coupling is given. It is shown that when the pump beam aperture is much greater than the spatial size of an acoustic signal, the time response of the acoustooptic modulator response is identical within a phase factor to the amplitude profile of a pump beam apodized by the exponential dependence of the amplitude of a damped sound wave. Otherwise, the sound damping produces almost no distortions of a plane top of the acoustooptic modulator response to a pulsed signal and shows itself only under phase mismatch conditions. Here, the asymmetry of overshoots at the edges of the acoustooptic modulator response is observed. Calculated plots are presented, which illustrate the aforementioned specific features of the transient process under conditions of acoustic damping in the acoustooptic interaction in paratellurite.     

漫透射成像法激光强度时空分布测量装置

 提出用CCD漫透射成像法测量激光强度时空分布和激光功率,给出了测量原理, 简要叙述了装置总体结构,介绍了测量装置各部分,给出了散射屏的散射特性,重点分析了光路布局、镜头焦距、光圈、景深、滤光片的参数选择,介绍了数据处理软件,给出了激光强度分布测量实验结果。结果表明：漫透射成像法测量激光强度时空分布是可行的,该装置测量强度分布分辨力高达5 mm;测量功率准确、可靠,测量不确定度小于6%,使用方便,实现了在小空间内对大光斑进行功率和强度分布的同时准确测量。     

New approaches to lifetime-resolved luminescence imaging

An overview of recent developments in time-resolved imaging technology is presented. A directly modulated CCD imaging device has been developed which is suitable for frequency-domain phosphorescence measurements up to more than 400 kHz. This has been used with a recently-developed blue/UV LED source to implement a low-noise, solid-state phosphorescence/fluorescence imaging system suitable for macroscopic and microscopic imaging. For shorter lifetimes a range of new light sources has become available with higher light output and/or higher frequency modulation performance. Acoustooptic tunable filters have also been investigated as optical “light gates” both for modulation of excitation and for time-resolved imaging, and the limits of performance of these devices are discussed.     

基于渥拉斯顿棱镜的单路实时偏振成像系统设计

针对非实时成像中动态场景偏振探测产生的虚假偏振信息问题,充分利用渥拉斯顿棱镜的分光特性,设计了一种新型实时偏振成像系统.采用像方远心望远透镜系统、准直透镜系统并设计匹配的成像镜系统,在单探测器阵列上同时获取偏振态相互垂直的两幅偏振图像.通过全系统联动设计与优化,系统的调制传递函数在截止频率处不小于0.55,全系统弥散斑均方根半径小于5.3μm,即小于探测器像元尺寸,满足成像设计要求.仿真结果证明该成像系统可有效解决传统分振幅偏振成像系统的实时性差的不足,分孔径偏振成像系统的能量利用率和分辨率低的问题以及偏振焦平面方法中光路串扰的缺陷,应用前景广阔.