一种混合负二进制编码的光学矩阵乘法系统

将数学中的编码方法与光学原理相结合,利用光折变晶体的四波混频效应,提出了一种可实现矩阵-矩阵的混合负二进制编码的光学系统.介绍了该系统的工作原理,分析了其工作性能.研究表明,此系统的矩阵面编码信息简单,便于扩展,可实现大规模矩阵乘法运算,对光计算的研究有一定的指导作用.     

存在初级象差下电子和离子光学系统中刘维定理的应用

在电子和离子光学理论(特别是象差理论)中,广泛地应用了矩阵的运算方法。本文讨论了旋转对称电子光学系统与重叠场(环形电场与非均匀磁场的叠加)离子光学系统中存在初级象差下的变换矩阵,证明了这些变换矩阵的行列式数值恒为1.这个普遍结论是刘维定理的具体应用。这对于电子和离子光学象差理论及计算机辅助设计具有一定意义。 关键词：     

电子与高荷电离子碰撞激发的扭曲波截面

采用我们的“快速”扭曲波方法和程序MCDW(9),计算了类氖Ce~(22+)27个精细能级之间351个过程的激发截面,并且与其它理论值进行了比较.结果表明:碰撞强度大的过程一般符合在10%左右.但是由于组态混合导致跃迁矩阵元严重抵消而变成为相对小的过程以及激发能很小的光学禁戒(电偶极振子强度为零)过程,其截面(或碰撞强度)对模型细节敏感,不同作者计算差别较大. 关键词：     

基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数构造

提出一种基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数的构造方法.此方法分为两轮单向加密过程,在第一轮中,先将待处理的数字信息以512bit作为数据块编码,将整个数字信息整分成若干个"8×8的256阶灰度图像"(信息平面),然后在光电混合系统中对上述信息平面组做非线性级联傅里叶变换得到一个数值矩阵,对其进行扩展后得到4个信息平面,再对它们做非线性级联傅里叶变换得到64bit的Hash值(hash1);在第二轮中,先将原始信息平面中的每个数值循环左移4位,构造出相应的辅助信息平面组,然后对其做与第一轮相同的单向加密操作,得到hash2,将其与之前生成的hash1组合起来构成最终128bit的Hash值(hash).同时,本文提出采用雪崩效应系数(AEC)作为评价光学Hash函数性能的参数,理论分析和仿真实验均表明,该方法构造的光学Hash函数具有很好的抗碰撞性和良好的雪崩效应.     

用氦氖激光光源作多种光学现象演示实验

激光在我国工农业生产、国防建设和科学实验等方面的应用已日益广泛. 由于激光的强度大、方向性强、单色性好,所以用它作光源进行光学演示实验具有鲜明的特点:可在一般亮教室内进行,供多人同时观察;装置简单,调节方便. 我们在光学教学中,用激光光源作了部分光学演示实验,现象显著,效果良好. 下述演示实验的光源,均用我校校办工厂生产的氦氖激光器,输出功率约2mw,波长λ=6328A单模.若采用较大功率(如10—15mw)的氦氖激光器作光源,则效果会更好些. 一、光的反射、折射、全反射 和临界角的演示 这些演示可在光路盘、玻璃烟雾箱或玻璃水槽中进…     

光学信息处理讲座 第六讲 光学Mellin变换

以傅里叶光学为基础的相干光处理器,能够进行微分、积分、卷积和相关等多种模拟运算.这种运算的实现,是利用一个理想的薄的正透镜的前后焦平面互为傅里叶变换关系进行的.函数f(x,y)的傅里叶变换F(u,v)定义为用傅里叶透镜组成的相干光处理系统,主要通过正逆傅里叶变换和空间滤波来完成多种运算的.同电子计算机比较,它具有信息容量大,计算速度快两大优点.但是,这种光学处理系统只能解决那些空间平移不变的物理问题,也就是只能解决在数学上用这种卷积积分描述的问题.这是因为设叶G(u,叶,F(。,。)和0(。,。)分别是g(X,y),八X,叫和h(X,y)的傅…     

准直系统热光学效应对静态傅里叶变换红外光谱仪光谱复原的影响研究

在以多级微反射镜为核心器件的静态傅里叶变换红外光谱仪中, 由于准直系统距离红外光源较近, 光源的热辐射会导致其局部温度升高, 从而引起材料折射率发生改变, 使得由准直系统出射的光束存在一定的发散角, 进而影响光谱仪系统复原光谱所能达到的分辨率水平. 本文研究了光谱仪系统正常工作状态下准直系统各区域的温度分布情况, 由此计算出了相应的离焦量. 通过计算准直光束发散角在光程差采样区域内的分布, 分析了由此引入的附加光程差对光谱复原的影响. 通过计算光谱结构误差随准直系统温度的变化, 得到了准直系统温度控制的合理范围. 最后, 对基于SiC光源的光谱仪进行了实验, 结果显示制冷光源复原光谱的光谱结构误差与非制冷光源的光谱结构误差相比有明显改善. 因此, 降低光源温度对减小准直系统热光学效应的影响是非常有效的. 本文的研究结果将为解决同类问题提供参考.     

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…     

矩阵光学与单双光栅成象研究

本文首次用矩阵光学理论结合光栅衍射相干条件,推出双光栅成象的几何光学表示式,用象位移叠加的观点解释了双光栅成象系统Talbot自成象以及双光栅成象现象,首次将双光栅成象现象分为1)基于光栅和透镜组成系统对第一块光栅进行成象的双光栅成象和2)基于编码光源成象原理的双光栅成象,指出这是两种截然不同的双光栅成象,扩展了双光栅成象的物理意义。最后给出了实验结果。     

正弦量加减运算的图形化用户界面(GUI)设计

1 引言 正弦函数其加、减、求导、积分运算后仍是同频率的正弦函数,若用三角函数法或相量法来计算电路中两个同频率正弦量之间的问题,运算量大,比较繁琐.MATLAB是MathWorks公司开发的跨平台的用于矩阵数值计算的简单高效的数学语言,具有强大的数值计算功能、图形表达功能及可视化的仿真环境.     

基于神经网络模型的光学计算

目前的电子计算机适于解决数字运算问题，但是在解决辨别、联想、推理等所谓随机问题方面的能力却远不如人的大脑．企图模仿人脑的解剖结构来设计计算机以解决随机问题，并利用光学的独特功能，这就是光学神经元计算机．据此，Ｈｏｐｆｉｅｌｄ提出了一种关联存贮模型（或称为内容存贮），即每个存贮状态不是按地址存贮，而是按内容存贮在整个神经网络系统上．光学由于具有内禀的并行性，特别适于实现这个模型．采用纯光学或光电混会方法，通过光学矩阵乘法，取阀值运算，反馈迭代过程，可以实现从有误差的输入信息中提取正确的关联存贮信息．利用全息技术，有可能实现二维数据的关联存贮．     

线性双折射色散对OCS灵敏度影响的理论研究

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了线性双折射的色散特性及其对光学电流传感器灵敏度的影响. 在光学电流传感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动. 由于光学玻璃材料线性双折射的色散特性,会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变. 研究结果表明,线性双折射的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生影响,但是影响很小可以忽略. 本研究结果可为光学电流传感器的研究设计人员提供有用的参考.     

大场景光学运动捕捉系统标定方法研究

为解决大场景下光学运动捕捉系统精度检测困难的问题,提出利用全站仪标定大场景下光学运动捕捉系统定位精度的方法。首先在光学运动捕捉系统的四个分区域均匀选取若干公共点,其次利用同尺寸同心靶球解决全站仪和光学运动捕捉系统测量点不一致的问题,之后通过全站仪和光学运动捕捉系统分别测量得到公共点的真实值和测量值,基于罗德里格矩阵的抗差最小二乘迭代方法计算全站仪坐标系到光学运动捕捉系统坐标系的位姿变换矩阵,最后坐标系统一并计算光学运动捕捉系统在分区域和整体区域下的定位精度。同时,基于该方法实现了度量运动捕捉系统和Vicon运动捕捉系统的外参标定。实验结果表明：光学运动捕捉系统在四个分区域的定位精度分别为2.385 mm、0.877 mm、1.787 mm、2.890 mm,整体区域下光学运动捕捉系统的定位精度为8.126 mm。说明大场景下光学运动捕捉系统的定位精度明显降低,验证了利用全站仪进行光学运动捕捉系统标定和运动捕捉系统外参标定的可行性和有效性。     

用光学方法产生随机数的蒙特卡罗计算

蒙特卡罗(Monte Carlo)方法[1,3]是通过随机变量求解数学、物理、工程技术问题的数值方法.它的基本思想是:首先建立一个与实际问题或过程有关的概率模型或随机过程,使它的参数等于问题的解,然后通过对模型(或过程)的观察成抽样试验来计算所求参数的统计特征,最后给出所求解的近似值,而解的精确度可用估计值的标准误差来表示. 蒙特卡罗方法的优点在于能解决一些用经典方法难于求解的问题,尤其适合于求多维问题的解,例如求解高维线性代数方程组,计算效率比用经典方法高得多.此外,蒙特卡罗方法具有很大的灵活性,在计算数学中,很多不同类型的问…     

双光梳非线性异步光学采样测距中关键参数的数值分析

双光梳异步光学采样的绝对测距方法具有量程大、测速快和精度高等特点,在几何量精密测量领域具有广泛的应用前景.特别地,结合异步光学采样和非线性强度互相关的倍频信号时域探测方法,可以有效避免测量过程中载波包络偏移频率对测距精度的影响.本文针对双光梳非线性异步光学采样绝对测距系统,对影响其测距精度的理论模型和关键参数进行数值模拟研究.对双光梳异步光学采样的理论模型进行分析后,分别研究了双光梳光源参数(重复频率和重复频率差)、倍频信号精细拟合及脉冲时间抖动对测距精度的影响.数值分析结果表明:选择合理的重复频率和重复频率差有利于提升测距精度,此外适当提高测量速度可以有效降低脉冲时间抖动对测距误差的影响.     

反射相移色散对OCS灵敏度影响的理论研究

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了单层保偏反射膜反射相移的色散特性及其对光学电流传感器灵敏度的影响.在光学电流传感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动.由于反射膜上产生的反射相移的色散特性,会使光学电流传感器的灵敏度随光源波长的变化而改变.研究结果表明,反射相移的色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响.因此,光源的恒温控制与光源驱动电流的恒流控制是必要的. 本研究结果可为光学电流传感器的研究设计人员提供有用的参考.     

高斯光束共焦扫描激光显微镜的光学传递函数

考虑光源和探测器有一定大小，并引入光源的高斯分布函数，求出此接近实际的共焦扫描成像系统的光学传递函数(OTF)；运用计算机进行数值模拟并讨论光源针孔和探测针孔的大小对横向、纵向分辨率的影响.所得结果在不影响共焦扫描成像系统三维(3D)成像能力的基础上，可以有效地提高系统的信噪比. 关键词：     

光学中的矩阵技术

<正> 一、概述1.简介早在1857年数学家Cayley就提出了矩阵技术。Samson于1913年就指出应用矩阵技术可以解决光学问题,然而过了六十年,矩阵技术在光学中的应用才真正受到应有的重视。1965年Kogelnik采用矩阵技术描述了受衍射限制的激光光束传播特性。2.光学中的矩阵技术任何一种线性系统(图1),输入变量与输出变量之间的变换都可以简单地表示为:     

折射率周期分布取样光纤Bragg光栅的快速分析方法

基于Chebyshev恒等关系,提出了一种分析折射率周期分布取样光纤Bragg光栅(Sampled Fiber Bragg Grating,SFBG)的快速方法.这类SFBG由许多结构一致的折射率分布周期构成,对应计算过程中多次重复的幺模矩阵运算,计算效率低；利用Chebyshev关系可将传输矩阵的幂运算简化为一次矩阵运算,因而这种快速算法能有效地简化计算.应用此方法分析两种典型的周期性结构光栅（周期啁啾SFBG和二元相位SFBG）,数值结果充分验证了其计算速度上的优势.     

光源线度对相关检测的影响

讨论了空间非相干源及相干源的线度对相关检测的影响,包括归化峰值强度,绝对峰值强度及相关轮廓,以环形物为例对圆光源进行了数值计算.数值计算和实验表明,相干相关时光源线度应与制作空间滤波器时相同或相近,而非相干源线度则可显著超过归化峰值强度半功率点的容许值,以大大提高峰值强度而不使相关轮廓明显劣化.