硝酸钠光学宝石二色镜研究

介绍一种利用硝酸钠晶体研制的新型宝石检测用二色镜，对其设计原理，结构和性能进行了详细的研究。     

透镜焦距及球面曲率的测量

概述目前透镜焦距及球面曲率半径的测量方法，介绍透镜焦距及球面曲率半径的准直光束补偿测量法的原理，指出该方法的关键是对补偿光束准直性的检测，提出一种用准直光束补偿和横向错位进行干涉测量透镜焦距及球面曲率的新方法。     

泽尔尼克与相衬显微镜

相衬法是通过空间滤波器将物体的位相信息转换为相应的振幅信息，用改变频谱的位相来改善透明物体成像的反衬度，从而提高透明物体的可分辨性，泽尔尼克首先提出相衬法并发明了相衬显微镜．相衬显微镜现已在生物学、医学、晶体学、高分子材料结构性能的研究和矿物晶体微形貌学进行晶体表面生长的动态观察中获得了相当好的效果．     

基于纳米光学等离子晶体的新型纳米光子学器件的发展

通过设计合适的纳米表面等离子结构,纳米光学等离子晶体具有光场增强效应,能调控近场范围内的光场分布,可用来设计新型的纳米光子学器件。介绍了纳米光学等离子晶体的原理、结构特点、制作工艺和纳米光子学器件的设计方法,对纳米光学等离子晶体和普通光子晶体做了比较。归纳了纳米光学等离子晶体的物理机制、光学特征,描述并分析了波长选择性场增强效应和束流效应等。给出几种基于纳米光学等离子晶体的纳米光子学器件应用实例。     

用于印刷电路板缺陷检测的光学视觉

本文提出了一种利用光学形态变换探测印刷电路板缺陷的新方法。以非相干光学相关器为基础，构成了一个实现印刷电路板微小缺陷检测的形态变换光学视觉系统给出了原理性实验结果。     

制作连续沟形微光学元件的新方法

提出一种制作连续沟形微光学元件的新方法，用移动物面上二元图案的方法来获得连续灰度的记录，再用卤化银明胶处理技术，把灰度银像转化成明胶硬度潜像，最后采用酶蚀显影工艺把潜像显现为连续沟形的浮雕结构，文中给出了原理分析和实验验证，初步结果令人满意。     

利用宽带倍频特性精确测量准相位匹配晶体的极化周期

 提出了利用准相位匹配晶体进行宽带脉冲倍频，再根据准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲输出中心波长的相位匹配关系来精确测量准相位匹配晶体极化周期的新方法。理论分析了准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲的光谱关系、倍频容许带宽与晶体长度的关系。研究表明：宽带脉冲倍频后输出的脉冲峰值波长对应于角度的调谐曲线具有对称性；对于长度为10 mm的极化晶体，其倍频容许带宽不到0.2 nm。实验中，采用了国产PPKTP晶体试验片，晶体尺寸为10 mm×7 mm×1 mm，理想极化周期9 300 nm。结果表明：对于中心波长为537.25 nm的倍频光，其对应的实际晶体极化周期为9 303.9 nm，大于晶体加工时的理想值；当倍频脉冲光谱测量精度为0.01 nm时，准相位匹配晶体的极化周期测量精度达到0.1 nm，远高于一般光学显微镜的观测精度。     

压力对有机半导体均苯四甲酸晶体结构转变和电子性质的影响

研究高压条件下均苯四甲酸(C₁₀H₆O₈)材料的结构和性质对探索有机半导体材料的应用有积极意义.基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法，开展了0-300 GPa压强下C₁₀H₆O₈晶体的结构、电子和光学性质的研究.晶格常数在压强20 GPa和150 GPa下出现了明显跳变，且原子之间随着压强变化反复地出现成键/断键现象，表明压强可诱导晶体结构变化.电子结构的性质表明，0 GPa的C₁₀H₆O₈晶体是带隙为3.1 eV的直接带隙半导体，而压强增加到150 GPa时，带隙突变为0 eV,表明了晶体由半导体转变为导体.当压强为160 GPa时，晶体又变成了能隙约为1eV的间接带隙半导体，这可能是费米能级附近仅受O-2p轨道电子影响所导致.通过对C₁₀H₆O₈晶体介电函数的分析，再次验证了晶体在150 GPa时发生了结构相变.同时...     

基于各向异性晶体的光学微分运算

光学微分运算是边缘图像的光学检测核心原理,与传统的数字图像处理方法相比,具有效率高、结构简单且无需考虑算法和功耗等优点.本文提出一种基于各向异性晶体的光学微分运算装置,用定制的晶体片实现光的空间分化,从而实现多角谱分量下的全方位边缘成像.本文中的方案需要将光束的左右旋圆偏振分量横向分离,再对中间部分的线偏振光进行滤波处理.该方案主要是基于各向异性晶体的双折射效应,整个装置整合为一条笔直的光路,与自旋霍尔效应和超表面相比,具备原理简单、成本较低且成像稳定的优点,不过对晶体的厚度有较高的要求.实验结果也较为理想地验证了此方案,未来可望在量子观测、生物细胞和医学等领域实现一定潜在应用.     

反射式数字全息显微术对细胞的研究

根据全息理论和光的衍射理论，理论分析了数字全息显微术原理，并依据四步相移和最小二乘相位展开技术，研究了重构细胞相位的方法.设计了用球面光波作为参考光的反射式数字全息显微光路，通过反射式数字全息显微术的方法分析研究了新鲜洋葱表皮细胞的形貌结构.实验以新鲜洋葱表皮细胞为样本，完成了实验检测和相位重构，得到了细胞的相位和三维信息.分析表明，系统理论分辨率应达到0.8 μm.     

对Talbot自成像和几何成像关系的分析

针对Talbot自成像与几何光学成像毫无关系的传统观点,本文提出了一种用于几何光学成像原理和物理光学成像原理对光栅成像进行对比分析的方法,发现在某一特殊的Talbot成像距离处,光栅自成像和几何成像有相同的成像规律,当光源为单色光照射时可以认为光栅的几何成像实际上是某一个特殊位置的Talbot像.     

Fourier-transform profilometry calibration based on an exhaustive geometric model of the system

In Fourier-transform profilometry (FTP), the height information is extracted from the phase distribution through triangulation; the relationship between the phase and height distribution depends on the system parameters such as the relative position of the projector and the camera, the fringe frequency and the reference plane position. In this paper, we propose a novel calibration approach for FTP that uses calibration planes to calculate the system parameters. The main innovation of this method is the application of an exhaustive geometric model of the FTP that expresses the phase-to-height relationship in the most general way with a camera and a projector not aligned; the aberration due to optics is also considered and compensated for. The obtained calibration data have a precise physic meaning and can be easily compared with the real system. Tests on both simulated and real data showed that the proposed method is robust, even in the case on non-negligible noise level.     

基于朗伯定律重建光学三角法测位移原理公式

利用朗伯定律重构了光学三角法测位移的原理公式，与用几何光学原理建立的公式进行了比较。利用新公式对影响光学三角法漂移精度的主要误差因素进行了深入的分析，给出了实验结果，并提出了减小和校正误差的方法。     

双频光栅轮廓术的研究

在投影栅相位法轮廓检测中,当物体含突变部分时,包裹相位很难准确恢复,对此可用双频变精度技术来解决。如果用两种不同频率光栅分两次进行测量,无疑增加了测量负担,也无法满足实时检测的要求。提出用软件生成两种不同频率成分的复合正弦光栅,用液晶投影仪投影,针对不同物体具体突变部分的情况,可灵活生成各种不同灵敏度的复合光栅。只采一次图像就可以达到以往双频技术中多次采集的效果,该法具有快速和去包裹精度高的特点。最后,进行了实验测试,结果非常满意。     

大变焦范围电调谐液晶变焦透镜的研究

基于向列相液晶指向矢随施加电场作用发生变化的特性, 结合几何光学和液晶理论提出了一种液晶透镜结构模型, 研究了电极大小、隔垫物厚度等液晶透镜参数对液晶透镜焦距的影响. 通过优化参数, 得到结构简单、变焦范围较大的新型液晶透镜样品, 在驱动电压0 V_RMS–250 V_RMS下可调的焦距范围为75–230 mm, 达到155 mm.     

激光间接驱动聚变柱形靶腔内光束传输研究

 应用衍射积分理论, 对激光在间接驱动聚变柱形靶腔内的传输特性进行了研究, 给出了柱形腔靶注入孔以及内壁上的光强分布, 并与几何光学方法所得结果进行比较, 得出几何光学方法的适用条件。     

Wavefront analysis for plenoptic camera imaging

The plenoptic camera is a single lens stereo camera which can retrieve the direction of light rays while detecting their intensity distribution. In this paper, to reveal more truths of plenoptic camera imaging, we present the wavefront analysis for the plenoptic camera imaging from the angle of physical optics but not from the ray tracing model of geometric optics.Specifically, the wavefront imaging model of a plenoptic camera is analyzed and simulated by scalar diffraction theory and the depth estimation is redescribed based on physical optics. We simulate a set of raw plenoptic images of an object scene, thereby validating the analysis and derivations and the difference between the imaging analysis methods based on geometric optics and physical optics are also shown in simulations.     

基于子孔径拼接的Hindle球检测法

为了能够准确获取基于子孔径拼接的Hindle球检测大口径双曲面镜的Hindle球参数,研究了Hindle球检测凸双曲面镜的理论模型,并从几何光学入手,讨论了基于子孔径拼接的Hindle球检测法的系统结构,推导了符合子孔径拼接要求的小口径Hindle球的参数计算式。对一个凸双曲面镜进行了在不同测量环带数目下的基于子孔径拼接的Hindle球检测法和经典Hindle球检测法的Hindle球参数对比。结果表明该Hindle球检测方法使Hindle球参数更合理。     

利用彩虹强度角谱分布对圆柱直径的测量

采用ＣＣＤ线阵的散射光强角分布测量系统,测量了水、酒精液柱、光纤的彩虹角分布。根据严格米氏理论,数值研究了大尺寸参数圆柱的彩虹现象,获得与实验相吻合的数值结果。讨论了几何光学和艾里理论局限性,将米氏理论和几何光学结合,对彩虹现象给予了更为合理的解释。利用第一级彩虹角反演折射率,以及将彩虹强度导数角分布进行快速傅里叶变换获得了角谱反演圆柱粒子的直径。并讨论了利用角谱反演粒子折射率和直径的精度。     

波前编码景深延拓与几何光学景深的关系

波前编码成像系统将模拟编码方法与数字解码技术相结合解决景深延拓问题,可以用信息光学的方法进行分析,得到波前编码系统的景深延拓扩展率。但是这种方法使用的景深概念和几何光学的景深概念有所不同。从几何光学角度研究了信息光学导出的波前编码系统的景深延拓扩展率与几何光学景深延拓的关系。最后得出结论,在F数一定的情况下,随着探测器分辨率的提高,几何光学景深延拓扩展率与信息光学给出的波前编码光学系统的景深延拓扩展率趋于一致。