光学信息处理讲座第十一讲 相干光学反馈技术

电子学中的反馈技术在光学领域中的引入,给光学信息处理带来了灵活性.本文着重讨论相干光学反馈系统. 相干光学反馈的基本原理:在系统输出端取出部分二维输出信号,将其与输入信号叠加后,重新输入系统,并对其二维空间频谱进行调制,得到一个非线性的、可变的系统传递函数. 实现相干光学反馈技术的光学系统有多种形式,其中主要包括二反射镜型反馈系统[1]、四反射镜型环形反馈系统[2]、平行平板型法布里-拍罗干涉仪反馈系统[3]和共焦球面型反馈系统等[4]. 一、二反射镜型反馈系统[4] 二反射镜型反馈系统是在常规的相干光处理系统(4f系统)的基础…     

空间变光学信息处理述评

一、引 言 近几年来国内外对空间变光学信息处理的研究已有若干进展. 1975年我们曾用一种非相干光方法,处理转动大模糊图象,实验和理论文章已发表[1].在文献[2,3]中论述了用平面光学元件列实现一般线性光学变换以及用迭代法求解.此后,我们对此类系统又做了一些讨论和具体计算. 正如大家所熟悉的,线性光学系统输出函数g(x,y),与输入函数f(x,y)的关系,由迭加积分表述:h(x,y;x',y')是光学系统的点扩展函数,它表示系统在输出平面上(x,y)点对于输入平面上(x',y')点δ函数的响应.当它具有h(x-x'.y-y')形式时,则此系统被称为“空间平移不变的”,或…     

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。     

光学信息处理讲座 第二讲 半色调方法实现非线性变换

一、引 言 光学信息处理系统具有二维、并行、高速地完成傅里叶变换、相关和卷积等线性运算的能力.在典型的光学处理器以及低功率的情况下,除非使用特殊的技术,一般只能实现线性运算.但是,许多信息处理的应用又要求对数据进行非线性运算.过去,非线性变换主要是通过数字方法实现的.现在已经使用了多种技术来实现光学非线性运算(变换).最方便的方法是利用胶片特性曲线的非线性,实现非线性变换.例如,对数变换[1],密度切片的提取[2]等. 可饱和吸收体以及在某些情况中的光学反馈,也是实现非线性光学运算的重要途径[3,4].由于介质的非线性光学效应…     

光学信息处理讲座 第九讲 傅里叶光学中的算符方法

傅里叶光学是光学信息处理的理论基础,它的基本内容是应用傅里叶变换方法来研究衍射、成象以及光学变换等问题,这些问题是作为近轴菲涅耳衍射问题来处理的.如果系统中有多个透镜,那么系统的输入-输出关系式就包含多重衍射积分,非常繁复,写出和推演都非常不便[1].但是,如果我们分析一下这些关系式,就可以看到,出现的基本演算只有有限几种.这样,就很适合于使用算符方法,对这些基本演算定义一些算符,用算符的代数运算代替积分运算.算符方法的优点是非常简洁,这不但简化了书写记号和数学推演,而且有助于揭示问题的物理实质,不致被数学的冗繁所掩…     

光学信息处理讲座 第八讲 非相干光(白光)信息处理

光学信息处理在六十及七十年代的发展,主要集中在相干光处理技术上,它取得了许多重要的成果.与此同时,计算机图象处理也以惊人的速度发展着,并得到了广泛的应用.即使如此,光学信息处理仍未失去它的青春活力.其主要原因在于,光学系统对二维信号(图象)具有高容量的平行处理能力,这是计算机处理所望尘莫及的. 然而,相干光学处理的发展存在着一些根本性的障碍.因此,自七十年代后期以来,非相干光(白光)信息处理开始发展起来,并且愈来愈为人们所重视. 我们先简单说明相干光与非相干光系统的基本区别,并对相干光系统存在的主要困难进行分析,然后讨…     

光学信息处理专题学术讨论会议简讯

由中国物理学会和中国科学院物理研究所联合主办的光学信息处理专题学术讨论会,在福建师范大学物理系的大力支持下于1983年8月26日至30日在厦门举行.来自全国各地17个研究单位和27所高等院校共84位代表参加了会议.他们当中的大多数是从事多年光学信息处理研究工作和将要开展这方面工作的中青年科学工作者.张洪钧、张以谟、徐大雄在全体会议上分别作了题为“光学双稳态不稳定性及与视觉系统非线性的类比”、“光学反馈”、“全息散斑空间变信息处理的研究”等专题报告.他们就光学信息处理同其它学科的联系、可能发展的方向,结合国内外情况谈…     

全息光学元件的军事应用

全息光学元件是利用全息摄影技术制作的薄膜型光学元件。它利用光的衍射原理,象透镜、棱镜等普通光学元件那样,实现光束韵会聚、发散、偏转、分束、色散、扫描等。全息光学元件是在玻璃或塑料基片上涂附记录介质(如光敏材料、光致抗蚀剂)薄膜,然后在专门设计的曝光系统中曝光,再经显影、干燥、峦封等处理而制备成的。浮雕型全息光学元件还可用热压法大量复制。     

光学信息处理讲座第五讲 光学普遍变换

一、引 言 光学信息处理是一门交叉学科,它是光学和信息论相结合的产物.光学信息处理的基本依据之一是基于透镜的傅里叶变换作用:一个理想的薄透镜的前后焦平面上的光场分布互为傅里叶变换[1].利用透镜的这个特性,可以进行各种模拟数学运算:例如频谱分析、加、减、乘、除、微分、积分、相关、卷积等 利用透镜进行傅里叶变换的方法虽然有许多优点,但也存在着很大的局限性.例如,有许多二维函数对其傅里叶频谱进行空间滤波,效果不好,与傅里叶变换相联系的卷积和相关定理,仅能适用于线性空间不变的光学系统,而更大量的光学系统的点扩展函数是空…     

信息光学 光学信息处理、图像识别

O438.2 2005021113 基于计算机处理的光电混合联合变换相关=Optic-elec- tronic hybrid joint transform correlation based on computer processing[刊,中]／李曙光(苏州大学信息光学工程所.江 苏,苏州(215006)),王策//激光杂志．-2004,25(5)．- 62-64 对CCD记录的联合变换功率谱进行拉普拉斯算符运 算和卷积运算的处理,并通过处理后的功率谱直接在计算     

光学双稳态技术新发展

本文主要评述了光学双稳态技术发展的进程、现状及应用与发展的前景。一、引言光学双稳态是指光通过非线性介质,对应一个输入光强产生两个能相互转换的稳定输出光强的状态。这种光学现象在物理学上是非常有趣的,并且在光电子学和光子学的应用领域有巨大的实际意义。它将为新兴的光通讯、光信息处理及光计算机等高技术提供全光学开关、放大和信号处理器件的全新的方法。     

光学信息处理讲座 第六讲 光学Mellin变换

以傅里叶光学为基础的相干光处理器,能够进行微分、积分、卷积和相关等多种模拟运算.这种运算的实现,是利用一个理想的薄的正透镜的前后焦平面互为傅里叶变换关系进行的.函数f(x,y)的傅里叶变换F(u,v)定义为用傅里叶透镜组成的相干光处理系统,主要通过正逆傅里叶变换和空间滤波来完成多种运算的.同电子计算机比较,它具有信息容量大,计算速度快两大优点.但是,这种光学处理系统只能解决那些空间平移不变的物理问题,也就是只能解决在数学上用这种卷积积分描述的问题.这是因为设叶G(u,叶,F(。,。)和0(。,。)分别是g(X,y),八X,叫和h(X,y)的傅…     

应用激光二极管和全息元件的光学图象识别系统(英文)

在光学信息处理中,用匹配空间滤波器可以进行图象识别和定位的运算。全息光学元件(HOE)以及激光二极管的出现,使得研制结构紧凑而稳定的光学图象识别系统有了可能。这样的识别系统对航天和机载的应用有重要的意义。本文首次和比较全面地从理论和实验的角度论述了整个应用激光二极管和全息元件的图象识别系统。 该系统采用了无透镜匹配空间滤波器。这就是用全息透镜代替一般相关器中的第二傅里叶变换透镜,并且把它与匹配空间滤波器综合在一张全息干板上。结果,简化了系统的结构,提高了稳定性,避免了滤波器与第二傅里叶变换透镜相对位置的调整问题。 本文首先从理论的角度分析了这一系统的可行性,指出在输出平面可以获得相关结果,相关峰值位置对应于输入图象的相对位置(位移不变性),并且用实验证实了这一结果。由于参考光束有一定的倾斜角,综合在匹配滤波器上的实际是一个离轴全息透镜,轴外象差(特别是象散)应加以限制。本文列出了该系统三级象散的计算公式,用实例估算了象散的大小,说明只要合理选择系统参数,象差可控制在允许的范围内,保证输出相关亮点不致扩散。 目前的激光二极管发射的激光相干长度短,波长较长,功率不够大,所以只能用于相关识别,同时制作匹配滤波器还必须用常用的气体激光器。因而记录     

具有非线性反馈的光学双稳态装置

一、前 言 双稳态光学器件(BOD)具有双稳态电子器件类似的功能,可以用作存储器、放大器、振荡器、限幅器和开关元件等.如果实现微型化,做成集成光路元件,其开关速度估计可达1ns对于光学信息处理和光通讯的应用具有重要意义,可能成为未来光学数字计算机的一种基础逻辑元件.因而近年来引起人们的重视. 目前国外研究的BOD器件有两种类型,一类是纯光学的。即将非线性光学介质(如饱和吸收染料,金属蒸汽等)置于F-P谐振腔中构成;另一类是光电结合的,即利用电光普克尔效应构成.而电光BOD器件主要有两种方案:一种是P,W,Smith等人提出的F-P谐振…     

Matlab在光学信息处理仿真实验中的应用

提出了一种利用计算机并通过Matlab软件仿真光学信息处理实验的方法 ,其特点是可以随意改变物理参量 ,克服了光学实验上难以实现的操作 .文中分别给出了光栅衍射、空间滤波、图像边缘增强、相关识别等实验的部分仿真结果 .     

信息光学 光学信息处理、图像识别

O438 2006043117用功率谱复制技术实现高效联合变换相关=Realization ofhigh-efficient joint transform correlation wih power spec-trumreplicating technique[刊,中]/王红霞(第二炮兵工程学院物理室.陕西,西安(710025)) ,毛彩荣…∥光电工程.—2006 ,33(4) .—97-100提出利用复制技术对高通滤波后的功率谱复制多份以获得高效的联合变换相关。平方律探测器CCD将功率谱输入计算机,经相减运算和Butter-worth高通滤波后,将其复制成N份,成阵列形式呈现在空间光调制器上,经光学傅里叶变换得到信号相叠加的高效相关输出。计算机模拟和光学实…     

部分相干信息处理系统的噪声演绩(Ⅰ)——时间部分相干照明

本文研究了时间相干性对光学信息处理系统噪声演绩的影响.用Wolf的部分相干光理论评价了输出信噪比.用输出信噪比作为信息处理系统噪声演绩的度量.输入及傅里叶平面上记录介质的颗粒噪声及相位起伏作为两个主要的噪声源.结果表明,除了在输入平面上的颗粒噪声外,输出信噪比一般都可以通过使用时间部分相干照明而得到改善     

光学双稳态装置研究进展

光学双稳性(Optical Bistability)是光波通过某种光学装置强度发生非线性变化的特性,　对应某一输入光强存在着两个或多个稳定的输出光强状态.这是属于量子电子学的非线性光学领域的一个新研究课题.利用光学双稳性可以制成具有光开关、光存储、光放大等功能的光学器件,具有开关     

白光光学图象处理的基础研究及其应用研究

一、发展概况 光学信息处理近20年来发展迅速,已成为.现代光学的前沿.以美国的Cutrona,Leith, Upatricks,Stroke和 Vander Lugt,西德的Lohman,法国的Marechal以及日本的■内顺 平等为代表,在相干光的光学信息处理方面作 了相当充分的研究,作出了举世瞩目的贡献.但 是,70年代末期,人们提出了这样的问题:是 否所有光学信息处理都必须而且只能在相干光 处理系统中进行?相干光处理系统所固有的噪声能否消除或减小? 1980年前后,以美国的Leith和FrancisT.S.Yu为代表开始发展多色光的光学信息 处理.几年来的研究表明,白光光学信息处理 也能完…     

全息光学元件

全息光学元件是一种有别于经典光学元件(反射或折射型)的衍射光学元件[1,2].由于它是薄膜型光学元件,因此有重量轻、性能可靠、制造方便、成本低等特点.它特别适用于“准单色光系统”和激光系统.如果全息光学元件与经典光学元件相结合,还能扩展和改善光学系统的性能和应用范围.