利用全息扫描技术实现条码识别

根据条码识别装置的特点，利用全息扫描技术设计条形码扫描器及相应的辅助部件，从而使学生对全息照相及扫描技术有进一步的理解，掌握物理实验设计的一般要求。     

新型光波导阵列电光快速扫描器的光波导效应

对新型光波导阵列电光快速扫描器中的光波导效应进行了研究,分析了考虑光波导模式效应的光波导阵列电光快速扫描器的扫描特性,指出光波导模式特性主要影响新型光波导电光快速扫描器的扫描范围和效率,并研究了在应用该器件进行光束扫描时的技术要求.     

扫描镜稳定度对TDI CCD测量精度的影响

利用TDI CCD成像数值仿真模型,研究了TDI CCD测量系统的测角精度随扫描镜速度稳定度的变化规律。首先根据TDI CCD推扫成像的物理过程,建立了数值仿真模型,设计了从光学像和扫描镜稳定度到数字图像的仿真链路;然后利用图像重心计算方法求取图像中心坐标并得到目标点的角位置坐标;通过蒙特卡诺法进行海量打靶试验,对结果进行统计得到扫描镜各稳定度水平上的测量精度值;最后将某工程样机的扫描镜速度稳定度带入仿真模型,仿真结果表明：测试误差增大5.67 μrad,达到了像元角分辨率的1/4。在光学测量系统的系统设计时,需要考虑像元分辨率及扫描镜稳定度的综合影响,选用合适的扫描镜稳定度要求,使测量角分辨率满足用户需求。     

一种新型的光波导阵列电光快速扫描器

研究一种新型的光波导阵列电光快速扫描器，分析了它的工作原理及光波导阵列结构对输出光空间分布特性的影响，并通过实验验证了器件的扫描特性，指出这种光波导阵列器件可以用很小的控制电压（＜10V），实现二维空间快速宽视场窄光束扫描。     

栅扫描重离子束治癌束流配送系统对运动靶区的适形放疗(Ⅱ)可行性实验

在栅扫描束流配送系统下, 进行了重离子束对运动靶体进行适形照射的可行性实验研究. 利用实时修正束流扫描参数的方法, 使得束流追踪靶体在横向上的运动; 在纵向上利用一个机械驱动的束流降能装置(称深度扫描器)迅速调节束流 能量, 使得重离子束高剂量的Bragg峰区落在运动靶体需治疗的断层之上. 实验结果表明: 栅扫描器主动补偿靶体横向运动及深度扫描器补偿靶体纵向运动是可行的.     

红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法

为解决扫描镜摆角实时动态非接触测量问题,基于激光检测技术和CCD探测技术,提出一种红外地球敏感器扫描镜摆角激光动态测试方法,并研制了扫描镜摆角动态测试系统,其可实现扫描镜的摆动频率、零位角、幅值、峰峰值平均等参量的动静态激光非接触测量。介绍了系统的组成和总体结构,着重对扫描镜摆角动态测量理论和大视场、大相对孔径特殊线性扫描光学系统的设计方法进行了分析与探讨,通过建立系统的数学模型,解决了测量数据误差修正与图形处理问题。对测量系统的精度进行了验证,结果表明系统的摆角测量范围为0~±12°,分辨力为0.01°,动静态测量精度优于±0.04°。     

新型波导阵列电光扫描器特性研究

利用有限差分光束传输法研究了波导耦合对波导阵列电光扫描器传输特性和扫描特性的影响.结果表明：耦合对其传输特性和扫描特性的影响明显;只有在一定条件下,对其影响才较小,可以忽略.由此可知,在设计光波导阵列结构时,考虑波导耦合效应是至关重要的.进一步,提出了描述光波导阵列电光扫描器的技术指标,并研究了该扫描器的结构优化设计问题.     

一种空间反射镜机械法轻量化技术

空间光学仪器中使用的反射镜通常都具有质量轻、比刚度好的特点。钻铣机械加工法是制造轻量化空间反射镜镜坯的一种应用较为广泛的方法。研究了用金刚石刀具在数控钻床上对玻璃质镜坯进行异形盲孔的加工，以求获得加工精度、效率及轻量化程度更高的镜坯。加工后的镜坯浸入低浓度氢氟酸溶液中进行处理，以消除残余应力和微裂纹层。结果表明这种方法是实用的。应用此种工艺加工的一套空间遥感光学仪器主反射镜和扫描镜轻量化程度超过４０％，孔的尺寸和位置精度可达±０．０２ｍｍ，孔间壁厚可薄到３ｍｍ左右，抛光后的镜面面形精度达到λ／５０（ＲＭＳ）。     

大角度低温光学扫描器

本文介绍了低温大角度扫描器的理论特性和制作技术。我们进行了利用压电陶瓷“逆压电效应”原理在常温条件下进行大角度、可控光扫描的探索性工作,并取得了可喜的成功,并在此基础上研究出了能在液氮环境下进行大角度扫描的低温扫描器。     

折轴望远系统光学传递函数测试中像分析器的扫描方向

在测量具有潜望高和俯仰观察功能的折轴望远系统的光学传递函数时，往往要求获得任一视场处的子午和弧矢两个方向的ＭＴＦ，那么由正交刀口构成的扫描器必须沿着恰当的方向扫描。本文提出了用旋转像分析器的方法来解决这种复杂系统的ＭＴＦ测试，同时给出了扫描器的转角与望远系统折轴角和视场角的大小关系，以供实际工程设计及测试时参考。     

Compact optical delay line for long-range scanning

We proposed and demonstrated an optical delay line composed of all reflective components for long-range scanning without walk-off problem. The optical delay line consists of a retro-reflector, an inclined reflection mirror and a scanning mirror. The size of the optical delay line is within 2 cm × 2 cm and the scanning range can reach 2.9 mm when the beam is incident at the pivot of the scanning mirror and the vibration angle of the scanning mirror is 9.6°. The scanning range can be further increased when the pivot of the scanning mirror is laterally deviated from the incident beam. The optical delay line possesses the advantages that it is compact, easy to fabricate and can perform rapid scanning in large scanning range without walk-off problem. The optical delay line was demonstrated with a low-coherence reflectometer where the scanning rate was 400 Hz. A higher scanning rate can be achieved when a scanning component with higher scanning rate is applied.     

基于自适应遗传算法的质子调强放疗扫描路径优化

研究和开发了基于自适应遗传算法的质子调强放疗扫描路径优化方法,并在此基础上对质子调强放疗扫描时间进行初步临床评估。利用自适应遗传算法具有的较强容错性和全空间最优搜索能力开发点扫描质子调强路径优化模块,并将其集成到自主研发的放疗计划系统,选取AAPM TG-119头颈部肿瘤和前列腺肿瘤模拟例题及两例临床病例进行测试,对比扫描路径优化前后质子放疗计划扫描路径长度。对于AAPMTG-119头颈部肿瘤和前列腺肿瘤模拟例题,总扫描路径长度分别降低了27.17%和18.72%,临床头颈部肿瘤和前列腺肿瘤病例总扫描路径长度分别降低了25.36%和32.95%,优化前后路径长度降低比率与零权重扫描点及肿瘤解剖结构有关。基于自适应遗传算法的扫描路径优化方法可减少质子调强放疗计划扫描时间,从而缩短病人治疗时间,可广泛应用于质子重扫描临床技术。The objective of this research is to study and develop a proton spot scanning path optimization method using an improved genetic algorithm for proton therapy and to evaluate the scanning time under clinical conditions. An Improved Adaptive Genetic Algorithm (IAGA) based scanning path optimization module was developed and integrated into the home-grown treatment planning system. Four cases, including two AAPM TG-119 standard cases and two clinical cases, were selected to compare their scanning path length before and after scanning path optimization. For the two AAPM TG-119 cases, the optimized scanning path length dropped by 27.17% and 18.72%, and for the corresponding clinical cases, the optimized scanning path length dropped by 25.36% and 32.95% respectively. The performance of scanning path optimization was affected by the number of zero-weight spots and connected regions in the scanning map. IAGA based scanning path optimization can reduce the total scanning path length in intensity modulated proton therapy and, therefore, can be used in spot rescanning to accommodate organ motion.     

重离子治疗肿瘤点扫描控制系统

为了实现重离子治疗肿瘤点扫描,对扫描磁铁进行相应的控制。治疗计划进行剂量与肿瘤适形数据的生成,并传输至点扫描控制器与剂量控制器。同时也向点扫描控制器中存入事例数据,以纳入整个加速器控制时序,等待同步时间事例系统的事例触发。点扫描控制器根据剂量控制器的脉冲控制换点治疗操作以及进行换点治疗的扫描磁铁插值算法平滑处理。剂量控制器对气体电离室前端电子学已经刻度的剂量脉冲进行计数。当达到治疗剂量时,控制法拉第筒来阻挡束流,实现点扫描安全治疗。实验证明在现有的电源与磁铁等设备条件以及束流品质下,点扫描控制系统能实现2mm点间距扫描。     

红细胞显微激光共焦拉曼散射光谱扫描技术研究

采用显微激光共焦拉曼散射光谱扫描系统对活态红细胞进行拉曼光谱(点测定、线扫描、二维扫描)测定及成像的技术与方法进行了研究,并对514 nm激光对红细胞在拉曼扫描中的影响进行了评价。通过扫描前后细胞的拉曼光谱变化和亮场图像变化确定了在不同扫描模式下既可获得较好的拉曼散射信号,又不会影响细胞生命活动与功能的合适扫描参数的设置。对于点扫描模式,样品激光功率是重点调节的参数,一般应小于1.5 mW。对于线扫描模式,照射激光功率和扫描间隔(步进)是要重点关注的参数。小扫描间隔意味着激光能量相对聚集,易对细胞造成损伤;大扫描间隔可以较好地降低激光对细胞的损伤,但是空间分辨率会因此而下降。对于线扫描,建议扫描间隔大于0.5 μm、照射激光功率小于0.7 mW。对于二维扫描,除照射激光功率、扫描间隔需要调节外,其他扫描参数也要作相应调节以降低激光对红细胞的影响,可适当降低样品温度和增加共焦孔径尺寸降低二维扫描过程中激光对红细胞的影响。1.0 μm扫描间隔、0.7 mW的照射激光功率和500 μm共焦孔径,以及样品温度适当调低可得到较好的二维红细胞拉曼图像。对于所有扫描模式,如果得到的红细胞的拉曼信号足够强,也可适当降低曝光积分时间以降低激光对红细胞的影响。实验前进行实验过程的优化对活态细胞的拉曼测试也非常重要。     

共焦激光扫描荧光显微镜的扫描系统研究

本文简述共焦激光扫描灾光显微镜的基本原理，提出扫描系统的方案确定和优化设计的方法，使用该方法何使扫描渐晕减少为原来的１％。同时还给了扫描控制系统运行和控制法以及是均匀图的补偿方法。     

基于改进Fleury算法的激光扫描投影路径规划方法

为改善激光扫描投影系统在扫描复杂图形时由于扫描频率远小于20 Hz而引起的严重闪烁问题，基于图论理论将Fleury算法应用于激光扫描投影路径规划，并针对该算法无法优化非欧拉路径的局限性，提出了改进的Fleury算法。应用MATLAB对上述算法的扫描路径优化效果进行仿真分析，并应用到已有的激光扫描投影系统中进行实验，实验结果表明:基于改进的Fleury算法的激光扫描投影路径优化技术可以使激光扫描投影频率提升至20 Hz左右，有效解决频闪问题，提高绘制图像的质量，从而提升自主研发激光扫描投影仪器的实际应用价值。     

Scanning-Position Error-Correction Algorithm in Dual-Wavelength Ptychographic Microscopy

We propose a new algorithm for the error correction of scanning positions in ptychographic microscopy. Since the scanning positions are varied mechanically by moving the illuminating probes laterally, the scanning errors will accumulate at multiple positions, greatly reducing the reconstruction quality of a sample. To correct the scanning errors, we use the correlation analysis for the diffractive data combining with the additional constraint of dual wavelengths. This significantly improves the quality of ptychographic microscopy. Optical experiments verify the proposed algorithm for two samples including a resolution target and a fibroblast.     

Double-reflection polygon mirror for high-speed optical coherence microscopy

We report on a high-speed, high-efficiency, high-duty-cycle, path-length-maintaining and linear beam scanner suitable for en face scanning optical coherence microscopy. Fast transverse beam scanning is achieved by use of a double-reflection polygon mirror (DRPM) rotating at a constant speed. With a motor speed of 18,000 rpm and a scanner diameter of 50 mm, the DRPM provides a line rate up to 3 kHz, +/-1.8 degrees scanning range, and 90% duty cycle. A much higher scanning speed and much larger scanning range can be readily achieved by increasing the scanner diameter.     

Optical receiving solution for optical scanning lag effect of LADAR

Optical scanning plays a very important role in LADAR system for large field of view (FOV). But it introduces the optical scanning lag effect due to the optical scanning and the time delay between laser pulse transmitting and receiving. Optical scanning lag angle will make a part of received optical energy fall out of the optical sensitive area of detector, which will greatly degrade the detecting performance of LADAR in many cases. Optical scanning lag effect and optical scanning lag angle are firstly computational analyzed in detail in this paper. A novel optical receiving design approach is proposed, and the experimental result is given.     

光学传递函数测量仪刀口和狭缝两种扫描方法比较分析

GC 2 11光学传递函数分析仪是北京理工大学光电工程系自行研制的一台能对折轴、潜望等复杂光学系统进行测量的大型精密测量仪。其测量采用了刀口扫描和狭缝扫描两种方式。但实际应用时 ,用刀口扫描方式得到的光学传递函数值总是小于理论值。通过分析计算 ,得出在相同条件下 ,刀口扫描法比狭缝扫描法抗干扰能力差的结论 ,弄清了长期以来刀口扫描测试数值偏小的问题。