离轴抛物面镜离子束抛光工艺研究

针对离轴抛物面镜离子束修形过程中存在的热效应累积和迭代加工效率问题,提出了将总去除量按一定比例划分的分批次加工与变束径加工相结合的方法,并采用该方法进行工艺实验探索。对口径为110 mm、曲率半径为1732.7 mm、初始面形峰谷值(PV)为0.525λ(λ=632.8 nm),均方根(RMS)值为0.025λ的球面镜进行分批次变束径离子束抛光实验,最终加工得到顶点曲率半径为1728 mm、离轴量为85 mm、PV为0.36λ、RMS值0.029λ的离轴抛物面镜。对实验过程及结果进行分析,证明分批次加工方法有效消除了离子束加工过程中的热效应,通过变束径局部精修加工的方法可以减少迭代加工次数,提升加工效率。     

光学并行实现模糊逻辑图像处理

提出和验证一种基于偏振－空间编码方案和多重成像技术的光学方法来实现模糊逻辑图像处理,系统中,模糊变量和它们的补被编码为空间正交分布的两个偏振状态。通过对透镜阵列状态的编程,可以实现两个模糊图像间的模糊逻辑操作。本系统中,两个输入图像被偏振编码为8个编码图像作为输入图像,系统是空不变系统,不需要取阈装置和解码过程,通过引进取阈装置,可以在一层系统中实现两个图像间更为复杂的模糊逻辑操作,并给出了实验结果。     

抛物面镜调校双波段光学系统光轴的误差分析

通常采用离轴抛物面镜来对双波段成像光学系统的光轴进行校准以便实现两个成像系统的像素级图像融合,但抛物面镜和点光源安装时所产生的误差会影响两个光轴的校准精度。根据几何关系及光学成像原理,推导了离轴抛物面镜对焦点附近点光源的成像公式,在此基础上分析了抛物面镜和点光源的安装误差对双波段成像光学系统光轴校正造成的影响。根据推导的误差分析公式可将可见光通道和红外通道双波段光轴的平行性误差控制在1个像素以内。     

逻辑函数形态学算子用于光学二元图像处理

提出了用于二元图像处理的逻辑函数形态学的概念。在逻辑函数形态学中,认为图像和结构核是逻辑函数,用１６个逻辑算子替代图像和结构之间在相关运算中的“乘积”,共得到１２个逻辑函数形态学算子。描述了逻辑形态学的光学实现,同时给出了实验结果。     

离轴90°抛物面镜焦斑特性分析

随着离轴抛物面反射聚焦镜在激光加工领域的广泛应用,如何提高其聚焦光斑质量成为一个嗫需解决的问题.理论上,抛物面反射聚焦方式可以消除球差的影响,得到高质量的聚焦光斑.但是抛物面反射镜是最难调整的反射镜系统之一,对光轴失准的敏感度极高.细微的失准引发的像散将大大降低焦斑的光强.为了深化对其的认识,通过几何光学和物理光学的方法,对离轴90°抛物面镜应用于激光聚焦光路时,光轴的角度失准对聚焦光斑造成的影响进行分析.结果表明,细微的角度失准将导致焦斑面积大大增加,从而大大降低了焦斑的光强.并通过二阶矩法证明了角度失准将导致抛物面镜焦平面附近产生一对互相垂直的焦线,同时证明了两焦线所处z平面与焦点F的绝对距离相等,并与入射偏角θ呈线性关系.焦线的存在使入射高斯光束转变为椭圆高斯光,降低了焦面处的峰值光强.抛物面镜对角度失准的敏感度非常高,几个mrad的失准角将导致焦面处的峰值光强下降一半.     

光学元件损伤在线检测中的图像处理

利用在传统的边缘提取方法上加入灰度抑制,并在梯度计算中考虑每个像素与周围8个邻域的关系的图像处理方法,解决了在线检测中被检测元件以布儒斯特角放置、元件片数较多、CCD所采集的损伤图像噪声成分复杂等造成的像质较差的图像处理问题,并系统地进行了光学元件疵点分析和计算。分析计算结果表明:此图像处理方法得到的损伤疵点尺寸与实际尺寸相符,误差在检测的范围内;为大型光学系统中光学元件损伤的在线、自动化检测提供了一种有用的技术途径。     

抛物面镜调校双波段光学系统光轴的误差分析

通常采用离轴抛物面镜来对双波段成像光学系统的光轴进行校准以便实现两个成像系统的像素级图像融合,但抛物面镜和点光源安装时所产生的误差会影响两个光轴的校准精度。根据几何关系及光学成像原理,推导了离轴抛物面镜对焦点附近点光源的成像公式,在此基础上分析了抛物面镜和点光源的安装误差对双波段成像光学系统光轴校正造成的影响。根据推导的误差分析公式可将可见光通道和红外通道双波段光轴的平行性误差控制在1个像素以内。     

光学元件损伤在线检测中的图像处理

 利用在传统的边缘提取方法上加入灰度抑制,并在梯度计算中考虑每个像素与周围8个邻域的关系的图像处理方法,解决了在线检测中被检测元件以布儒斯特角放置、元件片数较多、CCD所采集的损伤图像噪声成分复杂等造成的像质较差的图像处理问题,并系统地进行了光学元件疵点分析和计算。分析计算结果表明:此图像处理方法得到的损伤疵点尺寸与实际尺寸相符,误差在检测的范围内;为大型光学系统中光学元件损伤的在线、自动化检测提供了一种有用的技术途径。     

离轴抛物镜的最佳子午像面

分析指出,若满足一定的近似条件,离轴抛物镜存在一倾斜的最佳子午像面。文中导出了这一像面的倾角和其上子午弥散大小。理论分析和实际计算结果均表明,此像面上子午像质得到显著提高。     

离轴抛物面反射镜模拟空间环境镜面变形分析

在卫星红外多光谱扫描仪模拟空间环境辐射定标试验中,环境模拟器舱内的稳、瞬态温度场会给光学系统成像质量带来影响.以试验中的实测温度变化作为温度载荷,借助有限元软件,分析了定标系统中通光孔径为φ400mm的离轴抛物面主镜的温度场分布和热弹性变形.选用在单位圆内正交的Zernike多项式为拟合基函数,通过坐标变换,将抛物镜表...     

镜像系统和镜像天线

对电荷电流体系在理想导体平面所形成的镜像系统的各物理量作了全面分析，并得出镜像天线的结果。     

One-operation image algebra for optical processing

A binary image algebra with one operation of a logic operation followed by a dilation and its modification with three additional operations for threshold processing of grey level images are developed in this paper. All the binary image processing functions and various grey level image processing functions related to morphological operations can be represented by the algebraic structure. The algebra is particularly suitable for parallel processing by optics in a cellular logic image processor architecture.     

溶胶-凝胶法制备汽车后视镜

采用溶胶-凝胶法镀膜技术在玻璃基板上用高折射率TiO2和低折射率SiO2材料交替镀1／4波长膜层，形成高反射膜系，制备了汽车亲水性后视镜．利用F-P腔理论，计算了两面镀膜样品在可见光区的透射率，得到的结果与实验结果相吻合．     

基于图像处理的高精度透镜包边方法研究

提出了一种基于图像处理的透镜包边方法,根据待包边透镜的特点确定了光路中各参数,由面阵CMOS器件接收透镜反射的十字叉丝像,并通过图像处理的方法计算透镜的中心偏,以此为依据调整透镜位置,达到误差允许范围,然后加工金属外圆,完成包边。对测量系统、电机控制和软件实现作了详细说明,给出了实验结果。实验结果表明,该方法操作简单、测量精度高,可有效减小透镜中心偏。     

Measurement of 3-D displacement of cambered mirror of cryogenic optical system using white light speckle method

We report a method measuring 3-D displacement of cambered mirror for cryogenic optical system using white light speckle photography with double light sources and double cameras. Data acquiring and processing based on a digital image processing system is described. The 3-D displacement and displacement vector distributions in two low-temperature ranges are measured.     

Optical pulse compression and amplitude noise reduction using a non-linear optical loop mirror including a distributed Gires-Tournois etalon

We propose and analyse numerically a novel dispersion-imbalanced non-linear optical loop mirror (NOLM) scheme allowing simultaneous compression and amplitude noise reduction of chirped ultrashort-pulsed signals. An all-fibre distributed Gires-Tournois etalon (DGTE) made of two uniform fibre Bragg gratings is inserted asymmetrically in the loop, and is used both to dispersion imbalance the NOLM and to compress the pulses. The results show that the output pulses are accompanied by side lobes, which originate from the no-uniformity of the DGTE dispersion spectrum. We analyse the formation of these side lobes and show that, in the case of highly chirped input pulses, side lobes are strongly reduced by the NOLM architecture. In this case, the device operates well even when the signal optical spectrum extends over an entire free spectral range of the DGTE. We believe that this work will be useful for the design of all-optical regeneration schemes for highly chirped data streams in optical transmission systems.     

基于图像处理的光学谐振腔自准直研究方法

针对我国氧碘化学激光器输出能量不断提高的情况下,主要限制光束质量的因素之一是出光过程中的光腔失调,提出了一种基于图像处理的光学谐振腔自准直研究方法。该研究方法利用氦氖穿腔光通过凹腔镜中心孔,并在凸腔镜后方放置工业相机,在屏幕上方形成一个干涉同心圆环。通过借助OpenCV库中二值化、霍夫圆检测等图像处理的方法,获得干涉同心圆环的圆心坐标,再通过以圆心为中心将图像分成上下左右四个部分,通过判断这四部分亮点像素的数量差值来预估干涉同心圆环的偏移状态,进而获得空腔条件下光学谐振腔发生变化的理论判据。实验结果表明,该方法可以获得相当精准的光学谐振腔失调判据,其失调判据选取左右亮点像素差值30 000,上下亮点像素差值45 000,为今后失调判据与步进电机自动调腔的结合做好充足的准备。

     

机械转镜隔离器的光束位置复原特性研究

本文给出了运动光束位置复原的分析方法,对用于高功率激光核聚变实验装置的高速机械转镜隔离器的光束复原特性作了详细的讨论,并得到了光束复原应满足的条件.