光学元件损伤在线检测图像处理技术

针对光学元件损伤图像中损伤区域的高精度检测问题,对内全反射照明下光学元件损伤图像的处理技术进行了研究。根据在线检测图像中损伤区域中心峰值的信号强度高于局部背景的信号强度这一特点,利用高斯滤波器生成待检测图像的局部信号强度比图像,实现了对损伤区域的低漏检率自动定位;根据CCD的成像原理,利用辐射标定的方法建立起损伤区域的尺寸与其在图像中总灰度的关系方程,实现了损伤区域的亚像素高精度尺寸测量。实验结果表明,与传统的光学元件损伤图像处理算法相比,本文提出的算法在保持低漏检率的同时大大提高了损伤区域的测量精度。     

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。     

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。     

光学元件亚表面缺陷的全内反射显微检测

 光学元件亚表面缺陷的有效检测已成为高阈值抗激光损伤光学元件制造的迫切要求。基于全内反射照明原理开展了全内反射显微技术检测光学元件亚表面缺陷的实验研究。结果表明：全内反射显微技术可有效检测光学元件亚表面缺陷;入射光偏振态和入射角度会影响元件内界面下不同深度处驻波形式照明强度的分布,对于可见度发生明显改变的微小缺陷点能衡量出其一定的深度尺寸范围;利用显微镜精密调焦对界面下一定深度处缺陷成像,可知缺陷点的位置深度。     

光学元件亚表面缺陷的全内反射显微检测

光学元件亚表面缺陷的有效检测已成为高阈值抗激光损伤光学元件制造的迫切要求。基于全内反射照明原理开展了全内反射显微技术检测光学元件亚表面缺陷的实验研究。结果表明：全内反射显微技术可有效检测光学元件亚表面缺陷;入射光偏振态和入射角度会影响元件内界面下不同深度处驻波形式照明强度的分布,对于可见度发生明显改变的微小缺陷点能衡量出其一定的深度尺寸范围;利用显微镜精密调焦对界面下一定深度处缺陷成像,可知缺陷点的位置深度。     

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

利用暗场成像原理,研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置,并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测,并可对损伤点的图像进行分析处理,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进该装置的检测效果。     

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

 利用暗场成像原理，研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置，并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比，该检测装置可以实现对光学系统的在线检测，并可对损伤点的图像进行分析处理，最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进该装置的检测效果。     

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

TH741 2004064435 光学元件损伤在线检测装置及实验研究=Online inspection apparatus and experiments on optics damage[刊,中]/任冰强(中科院上海光机所.上海(201800)),黄惠杰…∥强激光与粒子束.—2004,16(4).—465-468 利用暗场成像原理.研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置,并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测,并可对损伤点的图像进行分析处理,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进装置的检测效果。图9参4(于晓光)     

光学元件高反射比、高透射比测试技术研究

 为了实现光学元件、光学薄膜等高反射比、高透射比的测量,以单次反射测量法为基础,并结合激光稳功率技术、双光路测量技术以及精密探测技术,建立了一套精密测试系统,实现对光学元件632.8 nm和1 064 nm两个波长下高反射比与高透射比的测量。实验和测量不确定度分析验证测试系统在632.8 nm波长下高反射比与高透射比的测量不确定度优于0.008%,在1 064 nm波长下高反射比与高透射比的测量不确定度优于0.015%。     

光学元件缺陷在线检测光学系统设计

为实现对望远镜系统中光学元件表面缺陷在线检测,介绍了一种用于光学元件表面缺陷检测的变焦距成像光学系统,采用机械变焦形式实现变焦功能。根据望远镜系统技术要求计算出变焦距系统的关键参数, 通过Zemax软件设计并优化得到最终结果,整个变焦系统的设计实现了90 mm~540 mm的6倍变焦,在变焦过程中F数和像面位置保持不变,变焦系统总长为553.1 mm。从调制传递函数(MTF)、点列图 2个方面分析了系统的成像质量,系统在各焦距处的MTF值在100 lp/mm处均大于0.3,物方分辨率优于0.055 mm,在不同焦距处弥散斑半径均方根值均控制在艾里斑半径范围内。最后对系统环境适应性进行了分析, 讨论了工作温度范围为-10℃~40℃时对系统成像质量的影响,并给出了温度补偿方案。实验结果表明,补偿后的系统成像质量良好,满足实际需求。     

A Simple Design Approach of a Fresnel Lens for Creating Uniform Light-Emitting Diode Light Distribution Patterns

Abstract

Devising an efficient method for distributing high-radiance light-emitting diode emissions onto target surfaces is a continuing challenge. Most current design methods are mathematically complex and require intricate optimizations. In this article, a simple and highly accurate geometric optics analysis is described for creating a free-form total internal reflection collimator lens and a Fresnel exit lens, which can be fabricated easily for producing a specific intensity distribution. A powerful application is the ability to create various high-efficiency and uniform illumination patterns from a standard widely used MR16 light bulb by simply attaching a Fresnel exit lens onto the face of the bulb.     

High-Order Autocorrelation with Imaging Fluorescence Correlation Spectroscopy: Application to IgE on Supported Planar Membranes

The use of high-order autocorrelation with imaging fluorescence correlation spectroscopy is described. Fluorescently labeled, antitrinitrophenyl IgE antibodies were specifically bound to substrate-supported planar membranes composed of trinitrophenylaminocaproyldipalmitoylphosphatidylethanolamine and dipalmitoylphosphatidylcholine. The IgE-coated membranes were illuminated with a laser beam that was totally internally reflected at the substrate/solution interface. The evanescently excited fluorescence arising from the membrane-bound IgE was measured with a CCD camera. The images were corrected for background and for the elliptically Gaussian spatial dependence of the evanescent excitation intensity. A series of high-order pixel-to-pixel spatial fluorescence fluctuation autocorrelation functions was calculated from the images. The autocorrelation functions generated multiple independent parameters which were used to characterize the nonuniform spatial distributions of the membrane-bound IgE. These parameters varied with the IgE density and also changed significantly when the IgE-coated membranes were further treated with unlabeled, polyclonal anti-IgE. The high-order autocorrelation functions calculated from images of planar membranes containing fluorescently labeled lipids rather than bound, labeled IgE demonstrated that the spatial nonuniformities were prominent only in the presence of IgE. Images of fluorescent beads were used to demonstrate the principles and the methods.     

Vertical flow apparatus for enhancement and efficient collection of Raman signal

To improve the signal‐to‐noise (S/N) ratio of Raman spectra, we developed a sample flow system in a vertical flow apparatus (VFA). The VFA consists of a brass plate with a drilled pinhole, cover slip on the brass plate, circulation pump, and reservoir. The sample solution flows through a gap between the brass plate and cover slip, spouts from the pinhole, and forms a laminar flow column. The sample column and surrounding air, respectively, serve as the core and cladding of an optical fiber that confines both excitation beam and scattered light owing to the total reflection at the core–cladding interface. The VFA enabled the enhancement and efficient collection of the Raman signal. The VFA with a 0.2‐mm pinhole produced a 12.0‐fold enhancement of the non‐resonant Raman signal of H₂O compared to that measured using a capillary, and the S/N ratio exhibited a 4.1‐fold enhancement. The signal count was inversely proportional to the square of the pinhole diameter (φ), possibly owing to the dependence on the density of the electromagnetic energy of the excitation beam in the sample column. The S/N ratio was inversely proportional to φ because the signal enhancement was accompanied by an increase in the photon shot noise. The VFA also produced a 4.9‐fold enhancement of the resonance Raman signal of Congo red, although the enhancement factor was smaller than that in the non‐resonant Raman measurement. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

全内反射型三角晶格光子晶体多模波导中的光传播特性

研究了光波在没有光子带隙的三角晶格型光子晶体多模波导中的传播特性. 利用等效折射率法,将该结构等效为三层平板介质波导,基于自映像原理,数值分析和模拟了其多模干涉效应. 研究结果表明,由于全内反射和分布式布拉格反射的联合效应,光场类似于传统波导模式,能高效地传输;随着填充率的增大,高透射区域将向波长减小的方向移动,带宽和透射率也随之增加, 研究结果为实际应用中选择适当的填充率提供了理论依据. 关键词： 光子晶体多模波导 全内反射 填充率 时域有限差分法     

一种改进型菲涅尔棱体的设计与分析

通过对光学材料和器件内全反射角的优化设计，提出一种改进型菲涅尔棱体模型，使入射光在器件内以相同的内反射角θ在两种不同玻璃材料和空气构成的界面上发生两次全反射，由反射引起的相位延迟的变化可以相互补偿，从而设计出对入射角不敏感的相位延迟器.计算表明，入射角变化±2°时，该相位延迟偏差不超过0.36°，且保持了原型菲涅尔棱体正入射和正出射的优点，大大方便了使用. 关键词： 相位 全内反射角 折射率     

入射光的偏振特性对全内反射荧光显微术中荧光激发的影响

基于麦克斯韦的电磁场理论，研究了在全内反射荧光显微术中不同偏振态的入射光所产生的 不同偏振的隐失场以及对不同取向的荧光分子荧光发射的影响.理论分析结果表明，p偏振的 入射场将产生椭圆偏振的隐失场，s偏振的入射场将产生s偏振的隐失场.随着荧光分子三维 取向的不同，这两种隐失场的激发荧光效率也将不同，由此引起荧光发射强度的各向异性分 布.据此特性，可以实现对膜表面分子三维取向的成像. 关键词： 全内反射 荧光显微术 隐失波 偏振态     

全反射对混合型光纤电流传感器检测灵敏度的影响

在利用法拉第(Faraday)效应的混合型光纤传感器中,通常用全反射改变光的传递方向,以增加有效光程,并使结构紧凑。反射将改变光的偏振状态,从而影响传感的灵敏度。本文用琼斯(Jones)矩阵方法推导了有反射时传感头的传光特性,分析了反射对检测灵敏度的影响,获得了与实验一致的结果。