大视场紫外告警相机光学系统研究与设计

为了提高紫外探测器系统的信噪比,确保紫外告警相机的低虚警率,分析与研究了大视场紫外光学系统的结构型式,采用反远距、准像方远心光路,实现了大视场光学系统的像差校正,使系统具有优良的成像质量及均匀的像面照度.设计了波段范围为0.254~0.272μm、视场角为110°、相对孔径为1/3的光学系统.系统成像质量良好,畸变小,像面照度均匀.成像质量分析结果表明:全视场最大弥散斑半径小于53.7μm,轴上、轴外视场像面照度均匀性小于15%,0.85视场的相对畸变小于20%,满足紫外告警相机的使用要求.     

三线阵立体测绘相机光学镜头的设计

为了提高测绘相机的立体测绘定位准确度,设计了一种透射式像方远心光路的光学镜头,并阐述了基于可测性设计的单镜组以及整镜头的装调理念.本文设计的光学镜头传函为0.45(@77lp/mm);地面分辨率为5m;畸变为3/10000.检测及试验结果表明,各参量能够满足用户提出的指标要求.     

星载多角度偏振成像仪光学系统设计

星载多角度偏振成像仪是一种超广角画幅式低畸变成像的偏振传感器。介绍了多角度偏振成像仪的基本工作原理,从保证偏振测量精度和大视场成像质量要求出发,分析了光学系统的设计难点及光学系统的结构型式,最终采用了反远距型像方远心光路结构。根据光路结构的像差特点,采用非球面镜校正畸变及像散,改善像面照度的均匀性,依据这样的思路,运用光学设计软件对多角度偏振成像仪的光学系统进行了光线追迹和优化,其工作光谱范围为420~930 nm,全视场角为118.74°,焦距为4.833 mm,相对孔径为1:4,并对设计系统进行了像质评价,结果表明,光学系统的传递函数在全视场大于0.5@22.22 lp/mm,最大畸变为0.9669%,像面相对照度均匀性高于97%,经过光学系统的加工制造装调,成像质量满足实际任务要求。     

多光谱相机光学系统公差分析与研究

光学系统公差的合理制定是影响相机总体性能的主要因素。首先针对光学系统设计的指标要求,综合考虑空间环境适应性、结构布局等因素,采用像方远心光路,设计离轴三反多光谱相机光学系统;运用公差的灵敏度分析和反转灵敏度分析,计算系统内各公差参数对相机各谱段成像质量的影响,给出合理的公差要求及合适的补偿调整参数。按给定的公差要求,加工、装调了具有较高成像质量的光学系统。实验检测结果表明,相机静态传递函数在全视场所有谱段的实测值均在0.243以上,满足指标要求,制定的公差合理、可行,验证了公差分析与研究方法的正确性。     

离轴三反测绘相机调焦机构的设计

针对测绘相机对相机成像质量和内方位元素稳定性的要求,在分析3种调焦方式特点的基础上,确定了符合离轴三反测绘相机需要的调焦方式。设计了滚珠丝杠驱动的直线导轨式调焦机构,计算得到调焦机构的灵敏度为0.2μm。对该调焦机构进行了精度检测和试验验证,结果显示其指向精度〈2″,定位精度〈3μm。得到的结果表明：该空间调焦机构具有结构紧凑、刚度高、位移精度好等特点,能够满足离轴三反测绘相机的调焦要求。     

大视场大相对孔径长波红外物镜

介绍适用于非致冷焦平面阵列(FPA)探测器的大视场大相对孔径长波红外物镜设计与研制.由三块非球面锗透镜组成,采用"负-正-正"像方远心光路,全视场角和相对孔径分别达135°和F/0.8.镜头的成像性能接近于衍射受限,具有体积小、重量轻、像面辐照度均匀等优点.给出非球面锗透镜的研制、测试结果和用此光学系统得到的室内目标热辐射成像图片.     

调焦方式对测绘相机主点位置的影响

考虑测绘相机调焦会影响相机的主点位置,从而改变相机的内方位元素,降低立体测绘精度,故本文分析了空间相机常用的3种调焦方式（镜组调焦、平面反射镜调焦、焦面调焦）对测绘相机主点位置的影响。简要介绍3种调焦方式的工作原理,研究了理想情况下3种调焦方式对主点位置的影响。在考虑系统装凋误差的情况下,建立了主点位置变化量与调焦量之间的数学模型,通过实例计算得出焦面调焦易满足测绘相机主点定位精度〈0．2pixel,是最适合的调焦方式。最后,以某一型号相机调焦机构为实验对象,对平面反射镜方式对主点的位置变化进行了实验量测,结果证明了提出的主点位置变化量理论计算公式的准确性和分析得到的不同调焦方式对主点位置影响的正确性,该公式可以用于指导测绘相机调焦方式的选择,以满足高精度测绘的需要。     

消畸变、长焦距相机光学系统设计

随着空间光学技术的不断发展,时间延时积分电荷耦合器件(TDI-CCD)相机得到了广泛的应用,TDI-CCD图像传感器的应用不仅提高了相机系统的信噪比而且使相机的光机结构更加紧凑,但光学系统的畸变在推扫过程中会造成像移,并最终导致图像模糊,因此对光学系统的设计提出了新的要求。分析了光学系统畸变对TDI-CCD推扫成像时的影响,研究了空间相机光学系统设计中消除畸变的方法,并进行了光学系统设计。设计了谱段位于450～900nm,焦距f=6000mm,F数为10的三反射消畸变光学系统。设计结果表明,当光学系统视场角为1.6°时,光学系统的畸变量小于0.01%,当面中心遮拦为0.06时,Nyquist频率(50lp/mm)处调制传递函数优于0.50,成像质量达到衍射极限,可以满足高分辨率TDI-CCD空间相机的使用要求。该光学系也适用于多光谱、立体成像和立体测绘等对光学系统畸变有严格要求的相机系统。     

集成式双线阵立体测绘相机光学系统设计

针对双线阵立体测绘相机光学系统设计指标的要求,设计了一种三反离轴光学系统,并针对该光学系统的特点,对像质进行了分析.光学系统设计传递函数在0.6左右(在50lp/mm处),相对畸变小于3×10-4,校正绝对畸变小于20μm,相机在成像质量方面达到立体测绘的要求.同时,为了使相机在体积尺寸小、结构紧凑及轻量化等方面满足卫星平台的要求,采用了一种新型的光学系统布局,在减小双线阵立体测绘相机的体积、材料及减轻重量等方面,具有独特的优势;光学系统可以安装在同一机械结构体内,以利于采取有效的热控措施,将主镜以一定的交会角在同一基准上支撑、装调,所以它具有尺寸稳定性好,温度敏感度低等优点.     

基于像散法的线阵CCD相机检焦技术

航天立体测绘相机受卫星发射过程的振动、冲击以及复杂的空间环境的影响,相机的靶面将不同程度地偏离相机的焦平面,导致图像分辨率下降.对于测绘相机,其主点位置和主距变化量直接影响地面目标定位准确度.为了弥补利用编码器进行检焦的不足,提出了一种基于像散量的检调焦方法.该方法采用四象限光电探测器测量相机靶面变化引起的像散量,参照已标定的靶面位置与像散量之间的关系,计算出靶面偏离相机焦平面的实际大小和方向.这种检焦方法包含引起相机靶面离焦的所有因素,试验结果表明,基于像散法的测绘相机调焦机构的分辨率可达0.025mm.     

人乳腺癌组织阵列拉曼谱的模型成像研究

测量了人体乳腺管正常上皮组织及浸润性导管癌组织的阵列(Mapping)拉曼谱;利用作者前期建立的人体乳腺组织拉曼光谱模型,拟合了这些阵列谱,并将得到的归一化的拟合系数映射为灰度值,构建了乳腺组织的阵列拉曼谱模型成像。结果表明,这种模型成像具有较为明确的意义,尤其是细胞质、DNA、细胞间质基谱的拟合系数成像,较为清晰地呈现肌动蛋白、DNA及胶原的空间分布特征以及组织形态结构。与相关系数成像比较,模型成像给出了相似的结果。但模型成像对生化物质含量更敏感,成像分辨率更高。模型成像还显示癌变组织中细胞核明显增大、与细胞质相对比例明显增高,并为发展乳腺肿瘤拉曼诊断方法提供实验依据。     

透射式GaAs光电阴极的X射线衍射研究

本文介绍了高精度多晶多反射X射线衍射仪的一种新的应用.首次将其应用于研究高灵敏度第三代微光象增强器中由掺Zn的p型GaAs/GaAlAs、玻璃组成的光电阴极的材料特性；发展了用倒格子空间衍射图方法评价光电阴级组件晶体质量的方法.通过分析得知,衍射强度在倒格子空间沿。方向展宽主要起因于晶体中的嵌镶效应的增强.文中采用衍射动力学理论的计算方法并忽略初始条件,模拟后得到的曲线与衍射强度沿ω/θ方向的投影强度曲线符合的比较好.粘接良好的阴极样品表明,GaAs/GaAlAs晶格常数的变化基本上可以消除,但粘接引起的嵌镶效应的增强却不能完全消除.     

基于SLAM的连续运动测量坐标转换算法研究

本文基于同步定位与地图创建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)原理,通过双目视觉系统的坐标转换方法,建立动态坐标系与静态基准点之间的关系,实现连续运动测量。通过实验,设计运动路线,验证坐标转换算法,并得到了建立在世界坐标系下的空间线形曲线。实验结果表明：转换后的坐标,x、y、z三个方向的最大误差不超过0.734mm。     

使用基于MAPPING哈密顿的对称准经典动力学方法和基于ML-MCTDH的量子动力学方法研究超快电子转移

Symmetrical quasi-classical (SQC) method based on mapping Hamiltonian is an efficient approach that is potentially useful to treat the nonadiabatic dynamics of very large systems. We try to evaluate the performance of this method in the ultrafast electron transfer processes involving a few of electronic states and a large number of vibrational modes. The multilayer multiconfigurational time-dependent Hartree (ML-MCTDH) method was used to get the accurate dynamical results for benchmark. Although the population dynamics in the longtime limit show differences in the ML-MCTDH and SQC calculations, the SQC method gives acceptable results.     

显微红外光谱填图法示踪中国三个产地的天然钻石中氮杂质的非均匀生长

钻石产地特征研究在了解地幔演化及遏制国际冲突钻石非法交易等方面具有重要意义,采用傅里叶变换显微红外光谱技术对采自中国三个商业性产地的14片天然IaAB型钻石进行了系统的面扫描分析,根据显微红外光谱谱图定量计算出钻石中的氮含量(1 616个红外测试数据)并进行填图示踪。结果表明,钻石生长过程中氮的含量和聚集度不断变化,且成核阶段氮含量可高于或低于其他生长阶段,不同生长阶段氮杂质含量不具有单向变化规律,显示钻石生长过程中地幔流体碳和氮存在复杂的交换,不同产地钻石中氮含量频率分布及NB%/N(T)特征存在一定的区域性差异,与跳点法红外光谱测试相比,面扫描法填图能更直观和连续的示踪钻石生长过程中氮杂质的不均匀生长。     

A novel multilevel coding technique for high speed optical fiber communication systems

This paper delineates a novel coding technique, a combination of coding and multiplexing technique, known as mapping multiplexing technique (MMT). A mapping algorithm is used to multiplex four channels, each of which running at 10 Gbit/s. Up to four bits per symbol at a symbol rate of 10 Gboud was successfully transmitted over a single wavelength. Compare to the conventional return to zero (RZ) and none-return to zero (NRZ)-time division multiplexing (TDM) more than 75% and 50% reduction in the spectral width are achieved, respectively. Calculated chromatic dispersion tolerance of ±130 ps/nm is achieved for the 40 Gbit/s MMT transmission system at the expense of ∼2 dB degradation in the receiver sensitivity (compared to NRZ) due to an increase in the number of levels and in the signal dependency of signal-spontaneous beat noise. In comparison with conventional 4-ary system, the proposed system depicts ∼6.5 dB improvement in terms of receiver sensitivity.     

基于函数映射的快速傅里叶变换算法

给出了一种新的快速傅里叶变换算法.算法利用了傅里叶变换因子C_N^kn、S_N^kn的对称特性,将函数序列x(n)个数压缩至四分之一.对其压缩后的函数序列,按其相邻函数值之差映射为函数p(n),同时对傅里叶变换因子C_N^kn、S_N^kn按累进求和映射为A_N^kn、B_N^kn.不同于FFT算法要求N为2的整数次幂,该算法中N可为任何偶数.对诸如方波、三角波、锯齿波及可分解为阶梯波的光学图象、特别是二值光学图象,能极大地减少计算量,某些情形低于FFT算法的计算量.     

SXRF分析恐龙脊椎头化石微量元素

利用同步辐射X射线荧光成像方法(SXRF)检测了二件不同地区的脊椎头恐龙化石,在每件化石截面上的二个不同区域分别获取了8种元素的分布图及其荧光光谱。在两件样品靠外层的骨密质部位,发现有较密集的稀土元素Y(钇)。在姜驿恐龙化石中Y的富集,来自于化石的成岩过程,在元素分布图中与稀土元素Y共生的含Ca化合物是氟磷酸钙。武定田心恐龙脊椎头化石中,在稀土元素钇的富集的区域,其它元素包括Ca的含量均特别少。此种稀土元素的富集可能是由于化石中含有分解不完全的有机物的吸附所致。在姜驿恐龙脊椎头化石中,微量元素Mn、Fe和Al属于共生矿物;As、Sr、Y元素集中分布在化石的外边缘处,也是三者共生。在田心恐龙脊椎头化石中,微量元素Mn、Fe和Al属于共生矿物,Sr、Y元素共生,Cu元素的分布相对集中。研究表明,恐龙化石中矿物的元素含量及其分布与骨骼所属的部位无关,只与源地有关。恐龙化石中稀土钇富集的地方,呈现白色。同步辐射X射线荧光探测法,能原位、快速、无损地检测出化石样品各种元素的荧光光谱,给出恐龙化石元素分布的二维信息,对于分析恐龙化石所蕴含的侏罗纪时期的古地质特征和古生物信息,给出了重要的依据。     

Mapping of an ultrasonic bath for ultrasound assisted extraction of mangiferin from Mangifera indica leaves

The present work deals with the mapping of an ultrasonic bath for the maximum extraction of mangiferin from Mangifera indica leaves. I₃⁻ liberation experiments (chemical transformations) and extraction (physical transformations) were carried out at different locations in an ultrasonic bath and compared. The experimental findings indicated a similar trend in variation in an ultrasonic bath by both these methods. Various parameters such as position and depth of vessel in an ultrasonic bath, diameter and shape of a vessel, frequency and input power which affect the extraction yield have been studied in detail. Maximum yield of mangiferin obtained was approximately 31 mg/g at optimized parameters: distance of 2.54 cm above the bottom of the bath, 7 cm diameter of vessel, flat bottom vessel, 6.35 cm liquid height, 122 W input power and 25 kHz frequency. The present work indicates that the position and depth of vessel in an ultrasonic bath, diameter and shape of a vessel, frequency and input power have significant effect on the extraction yield. This work can be used as a base for all ultrasonic baths to obtain maximum efficiency for ultrasound assisted extraction.