横向放大率法测定光具组的基点

介绍了用横向放大率法确定两薄透镜组成的光具组基点的原理和方法,该方法采用线阵光电耦合器件(CCD)测量物经光学系统成像的横向放大率,进一步提高了测量精度.     

理想光具组作图成像研究

利用理想光具组基点基面的性质研究了如何利用两条特殊光线求解理想光具组所成的像.总结了用作图法求理想光具组像的方法.为同领域的师生学习与研究提供借鉴.     

用二次成像法测量透明玻璃板的折射率

介绍了用二次成像法测定透明玻璃板折射率的原理和方法.由于采用线阵光电耦合器件(CCD)测量,提高了测量精度.     

基于二次成像的像面干涉高光谱成像方法

像面干涉高光谱成像技术主要应用于遥感成像领域,为了实现不同距离目标的光谱成像探测,提出了一种基于二次成像的像面干涉高光谱成像方法。通过在无限远成像系统中加入前端成像物镜、中继准直物镜和横向剪切分束器,构建一个二次成像的干涉系统。通过采用分离式的前端成像物镜方案,选用变焦镜头或不同焦距的定焦镜头,有效地兼顾远、近距离目标的成像光谱探测。对该方法的成像系统、光谱分辨率和推扫方式等方面进行了分析,进一步搭建了实验装置,对室内近场目标和室外远场目标进行了成像实验,并对生物组织进行了显微光谱干涉成像实验。实验结果表明,该成像方法能够有效用于不同距离目标的高光谱成像探测。     

一种测量光具组基准点的实验方法

提出了一种新的测量光具组基准点的实验方法。基于光具组焦点的定义,利用平行光法先确定其焦点位置,并利用牛顿公式法测定光具组的焦距,进一步确定光具组主点（与节点）的位置。     

二次成像型库德式激光通信终端粗跟踪技术

库德式激光通信终端粗跟踪探测器大视场接收信标光时,需通过望远单元、多块库德反射镜、分光片和粗跟踪透镜组,信标光传输路径长,使得后续子光路粗跟踪支路口径明显增加;捕获时望远单元和库德反射镜与粗跟踪探测器存在相对运动,信标光传递环节多,跟踪模型复杂。针对这两个问题,首先,对比了3种传统库德光路,选择二次成像型库德光路并对其进行设计,通过设计使后续子光路光学口径减小,利于后续子光路轻小型化设计;随后,对二次成像型库德式激光通信终端的跟踪模型进行推导,通过反射镜矩阵和坐标变换建立跟踪模型,并用Matlab-Simulink对跟踪模型进行仿真;最后,通过地面试验,对终端的跟踪性能进行测试,实测方位跟踪最大脱靶量为84.65μrad(3σ)、俯仰最大脱靶量为56.33μrad(3σ),满足通信要求的150μrad(3σ),二次成像型库德结构和跟踪模型可满足星间激光通信粗跟踪捕获和跟踪要求。     

二次谐波共焦成像的分辨率

通过与双光子荧光共焦成像过程比较,研究了非线性二次谐波的强度脉冲响应函数并对它进行频域分析,获得了横向、纵向截止频率和通频带.研究结果表明：二次谐波共焦成像具有更高的分辨率.     

重焦折射系统的成像

推导了重焦系统的成像公式,并利用成像公式讨论了重焦系统的成像特性,作为理想光具组理论的补充。     

二次序列闪光高速照相系统研究

首次提出二次序列闪光高速照相系统结构。利用二次序列闪光激光光源在CCD相机曝光时间内两次发出超短激光脉冲,实现在一幅图像中捕获两个不同位置处高速运动目标图像。此系统可实现在一个照相站内两次成像,相当于实现两个照相站的功能,在现代弹道测量中有广泛的应用前景。     

二次伏安法测电阻

伏安法测电阻是利用欧姆定律的原理测量电阻,是物理学中一个重要的实验,但由于电流表的分压作用和电压表的分流作用,往往会产生较大的系统误差,如果电路方式(安培表内置法或安培表外置法)选择不适当,系统误差更大,这样,实验效果不明显.而二次伏安法测电阻,克服了前者的缺点,我们不必选择电路方式,就能使系统误差大大减少.其实验原理及其误差分析如下:     

横向放大率法确定复合光学系统的基点

介绍了应用测量横向放大率确定两薄透镜组成的复合光学系统基点的方法。由于采用线阵光电耦合器件（CCD）测量物经光学系统成像的横向放大率，提高了测量精度。     

应用四元数方法对光存储光学系统的建模

光存储中的光学系统是一种非同轴光学系统，其中各个光学元件的设计位置与装配精度是保证系统光线正常传输并获得准确信号的前提。四元数方法是一种可以方便地描述空间光线的传输计算与坐标变换的数学方法。通过将四元数引入到光学头光学系统的建模中，使用四元数法表征非同轴光学系统的传输方式，并给出建立光学元件的设计、安装参数与聚焦光斑、读出光斑之间关系的流程图。据此模型对各个独立的研究对象进行分析的结果，对光存储中光学系统的设计与生产装配工艺的制定有指导意义；同时,以此模型分析物镜的连续运动对光斑和读出信号的影响，对光学头中的可执行机构力矩器的设计有实践作用。     

高斯光束经复合光学系统的聚焦特性

 讨论了高斯光束经由凹透镜，子系统和凸透镜构成的复合光学系统的聚焦特性，利用矩阵光学方法，推导出了高斯光束经复合光学系统聚焦后束腰宽度和像距的计算公式。计算例表明，选择适当参数的复合光学系统，既可以获得较小的束腰宽度，又可以获得较长的像距。     

三视场红外搜索光学系统的设计

设计一款实际工程应用的红外三视场光学系统,其中大中视场利用透镜组切换变倍,小视场和大视场利用反射镜切换变倍。设计中采用二次成像的方式,3个视场共用二次成像透镜组,保证100％冷屏效率,减小第1片透镜的过口径。同时,采用非球面技术校正系统的球差和彗差,通过光学设计软件CODE V仿真,得出最大的点列斑为11 m左右,并且MTF接近衍射极限,成像质量完全满足使用要求。最后,该系统利用反射镜折叠光路实现了系统结构紧凑、体积小的特点。     

利用蒙特卡洛法分析红外光学系统的杂散辐射

介绍了杂散辐射的概念及其对光学系统成像质量的影响。以一透视式红外系统为例,通过对系统的光机结构的合理简化,利用杂散辐射分析软件Light tools中已有的蒙特卡洛分析方法,对已建立的红外系统光机结构的三维模型进行光线追迹分析,得到了系统像面的照度分布结果。同时,基于辐射度学相关理论对该系统中各结构表面的热辐射进行了定量计算,分析了结构中不同组成部分对系统像面的杂散辐射影响,提出本文系统中前镜框内表面为主要杂散辐射源。针对分析结果,探讨了红外系统的杂散辐射抑制方法,提出的方法可为后续设计提供参考。     

时间飞行法测量光阱刚度的实验研究

传统的测量光阱刚度的方法如功率谱法是基于微粒的布朗运动,适用于直径范围几百纳米到几微米的微球,在几微米以上并不具有明显优势．本文发展一种时间飞行的方法测量光阱对微球的刚度．该方法是基于跟踪微粒的运动轨迹获得光阱刚度．通过比较不同功率下,不同大小以及不同材料的微球的光阱刚度和误差,结果表明时间飞行法适用于直径范围5—10μm的微球;论文中用功率谱法和均方位移法测量了5μm标准聚苯乙烯小球的光阱刚度与时间飞行法测得的结果作为对比,由于受相机采集速率的影响,所测刚度值比理想值偏高,比较而言,时间飞行法的测量结果更加接近于真实值,对于光阱刚度的快速标定有着重要意义．该方法可以应用在特殊光场分布的激光阱中测量微球的光阱刚度;在实现细胞层次的力学特性测量中它可避免使用微球作为探针,为更深层次研究细胞上的复杂单分子过程提供了一个研究手段．     

大动态CMOS APS的星敏感器光学系统主要参数设计

星敏感器广泛用于空间飞行器的姿态测量,为减少飞行器飞行过程中转动对星敏感器测量精度的影响,定量分析了捷联安装的星敏感器透光孔径、曝光时间、视场、焦距、像素数目与转速之间的关系,提出了大视场、短曝光时间、较少的像素都能提高星敏感器的动态。鉴于这三者之间是相互关联的,首先,由导航星的捕获概率确定了视场大小,然后,根据恒星辐射模型和CMOS有源像素传感器的噪声计算模型,确定了透光孔径、曝光时间。     

利用Offner光学系统进行图像恢复和光学检测

设计了一种Offner光学系统,用于基于相位差异技术的图像恢复和光学系统波像差的辅助检测。该Offner光学系统采用同轴抛物面反射镜作为Offner反射镜,以高速CCD相机和Shack—Hartmann波前探测器作为接收元件,能完好地消除复色光源在图像恢复过程中带来的色差;设计的RMS波像差小于a／50（A=632．8nm）,结构简单,容易实现。利用该系统分别以分辨率板和光纤光源为目标进行了图像恢复实验,经过恢复后的图像分辨率提高了19％。此外,利用该系统,采用相位差异算法解算了系统波像差,并与Shack—Hartmann波前探测器的测量结果进行了比较。比较显示两者的RMS波像差测量值相差5％,证明该系统同样能够进行光学波前检测。