一位自强不息的当代光学专家——莫·弗朗松教授

1960年激光问世,光学发展迅速,相继产生了不少分支.这是与许多有关科学工作者辛勤的努力密切相关的.国际知名的光学家、法国巴黎第六大学教授莫里斯·弗朗松(MauriceFrancon)就是其中卓越的一员. 英勇斗争的爱国战士 1913年6月15日,莫·弗朗松出生于巴黎的一位化学工程师的家庭.在巴黎读完小学和中学后,以优异的成绩先后毕业于巴黎大学理学院和光学学院,有幸成为著名光学家法布里的学生.1938年9月,他在Metz入炮兵部队,六个月后进了Poitiers炮兵学校.1939年9月1日,希特勒对波兰发动突然袭击,法德处于交战状态.第二次世界大战开始时,他被授…     

傍轴矩阵光学

为使光学技术人员对矩阵光学有所了解,本文对傍轴矩阵光学的有关内容作了较为系统的介绍。最后还说明了矩阵法在设计变焦距镜头中的应用。由于水平有限,不妥之处,请大家指正。     

结构光编码的MATLAB程序优化设计

结构光编码在光学非接触三维测量中是一种重要的图像编码方法。因为它要对多幅图像中的对应像素点进行处理,数据量很大,循环运算次数很多,因而通常是在代码执行效率较高的VisualC++上实现。由于VisualC++编程和调试都比较困难,所以不是一种理想的研究平台。由于MATLAB具有很强的矩阵运算、信号处理、数据分析、图像处理和显示等功能,应用和扩展方便简单,因而MATLAB是理想的结构光编码研究平台。尝试在MATLAB中实现高效的结构光编码算法,用向量化代替常规的循环判断,使程序运行效率提高较大,进而与其它部分一起组合成为统一、方便、快速和灵活的与结构光编码相关的光学无接触三维测量研究平台。     

光学矩阵运算(Ⅲ)

我们在前两篇文章中,介绍了几种典型的光学矩阵运算系统.在这些系统中,由于矩阵或矢量的元素值都是用强度的模拟量表示的,所以存在如下两方面的问题:(1)由于光源强度和系统对强度线性响应范围的限制,它不能解决大数值的运算问题;(2)使用强度模拟量表示数值的运算系统,无论怎样减小由光源、凋制器和探测器等造成的误差,计算的精确度最大也只达到 10 bit.而要想使光学运算系统可以和电子数字运算系统相比拟,运算精确度至少要达到 16 bit或更高.因此,为解决大数值计算问题,更主要是解决计算的精确度问题,人们已在余数编码、二进制编码的表示方…     

用于液晶电光特性计算的无奇异点2×2矩阵研究

Berreman的矩阵法是研究和计算液晶光学特性的通用方法.为了减少计算量,近年来许多学者致力于简化其方法以提高计算速度,本文根据各向异性介质中光传播的电磁场理论以及光学折反射定律,在保证其准确性的同时,推出了新的矩阵方法.这种2×2矩阵公式表示相当简单.理论研究结果表明,该方法减少了以往的计算量,快速简洁,结果准确.     

复指数矩阵法研究螺旋液晶光学传播特性

提出一种研究螺旋液晶光学特性的数学处理方法.螺旋型液晶可当作N层双折射材料晶片叠合而成,而相邻晶片的光轴依次旋转一个小角度.在光学转换矩阵中引入复数来研究螺旋型液晶光学性能,给出了相关的数学处理方法.研究了线性偏振光在螺旋液晶中的传播特性,并给出了光经过螺旋液晶后电场强度的矩阵表达式.研究发现,如果入射光波长等于螺旋液晶螺距,线偏振光经过右螺旋液晶后是左旋圆偏振光.理论上分析了螺旋液晶对可见光选择性反射机理.     

光学/数字混合图像处理用于星体斑点干涉术的模拟实验

本文介绍一种光学/数字混合图像处理方法,它可用于星体斑点干涉术,以克服大气扰动的影响,使天文望远镜达到理论衍射极限.混合处理系统包括相干光傅里叶交换装置、光学输出数字化的显微密度计和微计算机三部分。在简单分析星体斑点干涉术数据处理的要求之后,本文将叙述系统各部分的组成和设计,介绍处理模拟星体图像的结果,讨论今后的发展和其它可能的应用。     

激光光学演示仪

<正> 在讲授“几何光学”这门课时,为了使学生尽可能直观地看到各种光学现象,我们研制了一台激光光学演示仪,作为形象教学的教具,其外形如图1所示,它由激光电源、演示箱、烟雾盒三部分组成。演示箱是进行光学演示和实验的空间,其中可装有各种演示用的光学零件,为了使激光光线更明显地显示出来,设有烟雾盒,以造成演示箱内烟雾。使激光光线在烟雾中产生散射,这样就可显示出鲜红明亮的激光光线。     

测量透镜焦距的矩阵光学—散斑法

本文介绍一种基于矩阵光学但利用激光散斑确定像平面位置的测透镜焦距的方法。此法操作简单,结果比较准确,而且对正、负、厚、薄透镜都适用。一、原理 1.基于矩阵光学的焦距表示式图1中,L表示一待测正透镜;RP_1和RP_2是任意选定的两个参考平面,设从RP_1到RP_2的转移矩阵为,则从     

平面屏系统中标量光波传播的矩阵理论(柱坐标)

本文在文献[8]的基础上,提出了一个平面屏系统中标量光波传播的矩阵理论。由于采用的是柱坐标系,所以它主要适宜于具有理想轴对称性的系统。它的主要优点,是较便于处理上述系统中某些用已有理论实际上较难处理的光传播问题。本文中未考虑散射屏。这个理论的适用范围是:系统中所有平面屏都垂直光传播轴;可对每一屏的衍射应用本文的衍射公式和近似条件;在反射、吸收和增益屏上的入射光锥角较小等。作为应用的例子,本文得出和讨论了无源光学谐振腔中振荡模的矩阵方程。把它和已有的Fox和Li的积分方程作了比较,表明了矩阵方程具有某些重要的实际优点。 关键词：     

以微机为基础的可编程光学信号处理器

本文介绍一种以微机为基础的实时可编程光学信号处理系统。这种系统采用了磁光空间光调制器(MOSLM)和液晶光阀(LCLV),可以实现各种复杂的光学运算,例如:图象相关、图象相减和矩阵乘法。它的主要优点是可编程和实时寻址能力。这些性能对空间自动化领域中的遥控机器人视觉是十分重要的。本文讨论了实际实现这种系统的设计要求和建议,进行了某些初步实验,目的在于证实这种系统可以用于光学图形识别中的图象相关、IC 芯片检查中的图象相减和用于光计算中的矩阵乘法。     

相干光学信息处理中的空间光调制器

光学信息处理无疑是目前光学研究中最活跃的领域之一。它的最使人感兴趣的特点是其高速、高信息量和并行处理的能力。一个光学处理系统,是以光速进行运算的,它的数据的输入是在二维空间上所有的点并行输入的,这样的特点是任何数字计算机无法比拟的。但是由于存在着一些难以克服的问题,所以光学数据处理机的发展和应用受到了阻碍。     

表面与界面的非线性光学探测

激光器的诞生,使非线性光学成为一门独立的、新的学科.在这四分之一个世纪内,它的发展极其迅速,其各分支已深入自然科学的各个领域.虽然Bloembergen早在1962年就研究了涉及介质表面的反射二次谐波的产生[1],但表面非线性光学作为非线性光学的一个新的分支并得到迅速发展,却是近十几年内的事情.尤其是它允许把非线性光学领域和正在不断发展的表面科学的领域紧密地联系起来,更引起了人们的兴趣和重视.本文着重介绍表面非线性光学的一个重要方面──用非线性光学方法研究和探测表面和界面的物性.表面科学中的一些常规的测试方法都依赖于一些有…     

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:     

脉冲波超声场的激光显示

一、引 言 声波是看不见的.为了研究声波的行为,又需要“看见”它.人们发现,借助于光波,可以在透光的材料里看见声波,从而形成了声的光学显示方法.声波在传播介质中形成疏密相间的结构,有光照射时,如同光栅一样,会使光衍射.用光栏选出衍射光,就得到了声场的可见图象:有声的地方,就有相应的(衍射)光,呈现亮的区域;没有声的地方,没有(衍射)光,呈现暗的区域.国内早就成功地显示了连续波超声场,在超声学的研究中得到了应用. 在连续波超声场的光学显示中,使用的是连续光源,显示的是稳定的超声场.要显示脉冲超声,需要使用脉冲光,使脉冲光和脉冲超…     

Kerr缺陷一维耦合腔光波导的双稳态方向性

本文提出一种只在一层高折射率介质层中掺杂Kerr介质的一维耦合腔光波导.利用一维传输矩阵理论和非线性传输矩阵方法研究了此结构的光学双稳态.根据一维传输矩阵理论分析了此结构的线性特性,包括低频带边模的偏移及场分布的特点,讨论了此结构实现双稳态的原理.研究发现:由于缺陷层中场分布与入射光方向密切相关,而缺陷层光场的局域,将激发Kerr介质的三阶非线性效应,从而改变了缺陷层的折射率,所以不同方向的入射光具有不同的双稳态阈值.利用非线性传输矩阵方法研究了光学双稳态特性.结果表明:由于缺陷层的位置导致缺陷模正方向（由左到右）入射的场分布大于反方向（由右到左）入射的场分布,正方向的阈值低于反方向的阈值,相差一倍.     

光学透射式AR-HUD系统的标定方法研究

针对增强现实系统中的标定问题,提出了一种光学透射式平视显示系统标定方法.分析系统中各组成部分之间的关系,定义不同的坐标系.由于在标定时相机与光学显示系统会带来一定程度上的虚拟图像畸变,因此在建立模型时,将相机与光学显示部分的畸变考虑进去,并进行校正.利用非线性回归估计方法对模型求解,计算系统标定参数.这种结合光学显示图像畸变与相机成像畸变校正的标定方式,提高了光学透射式平视显示系统的标定精度.实验结果表明,本文标定算法的平均相对误差小于0.42%,基本满足系统对标定精度的要求.     

基于光学菲涅耳衍射的"盲数字水印"技术

基于光学菲涅耳衍射,设计了一种新的“盲数字水印”计算方法。水印图像通过离散菲涅耳衍射变换成一复矩阵,将此复矩阵的实部和虚部分开,分别嵌入到宿主图像的不同位置中。通过将水印嵌入点的宿主图像的像素值更改为其近邻像素值的均值,而实现“盲水印”的提取。数值计算结果表明:该水印计算法对像素变换攻击具有很强的鲁棒性,如图像亮度、对比度和灰度曲线的调整;能抵抗JPEG有损压缩、剪切和噪声污染攻击;能抵抗对图像的重采样攻击,可从显示屏幕拷贝的图像中提取水印。由于该方法为使用者提供了灵活的水印嵌入方式和双重密钥的选取,以及提取水印不需要原始图像数据,因而使该方法具有很高的安全性和实用价值。     

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.     

全新的电导率特征矩阵方法及其在石墨烯THz频率光学特性上的应用

基于麦克斯韦方程组所要求的电磁场边界条件首次从理论上严格推导得到超薄导电体及其复合多层介质结构光学特性的一般计算方法及其特征矩阵公式, 其优点在于只要借助于导电体的电导率而无需知道其介电常数和磁导率即可计算得到反射、透射和吸收等光学特性, 克服了传统的传输矩阵方法必需知道组成材料的介电常数和磁导率才能获得其光学性质的问题, 并利用此方法获得了石墨烯及其复合多层结构在THz频率范围内反射、透射和吸收等光学行为.