双光栅衍射在成像中色散与合成的实验研究

讨论了在白光照射下双光栅色散和合成成像,搭建了基本实验装置,对双光栅不同组合和角度等因素进行相关实验,并对结果进行了讨论.     

用菲涅耳衍射理论分析双光栅成像效应

从理论上对双光栅成像效应现象进行研究,分别从菲涅耳衍射理论和平面透射光栅的菲涅耳衍射公式出发,分析了物光波经过两个平行放置的平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。分析结果表明,在理想状态下,当两个光栅的放置位置满足一定条件时,在第二个光栅后面可以观察到一个清晰的原物体图像。理论分析解释了两个光栅在双光栅成像效应中的作用,得到了双光栅成像效应发生时,两个光栅的空间频率、衍射光级数以及光栅放置位置之间的关系式,这与实验所得结果相一致。     

双光栅衍射消色散成像实验图像的处理

针对双光栅衍射消色散成像实验现有图像处理程序要求图像对称造成的实验操作难、测量误差大的问题,通过分析图像数据在计算机中的存储情况,提出了改进算法,该算法可实现非对称实验图像的处理,降低了实验操作难度,提高了实验测量精度。     

基于光栅衍射的实验分析

对当前高校本科生中开设的关于光栅衍射实验对学生的培养点、教学点进行了分析,介绍了新开设的光栅衍射实验,对照光栅衍射特性下的各种效应进行了比较分析。     

有限宽双光栅成像效应的分析与应用

用稳相积分法分析了点光源经过2个平行放置的有限宽平面透射光栅组成的系统衍射后的复振幅分布。当两光栅满足双光栅成像条件时,将其衍射成像与无限宽双光栅衍射成像进行对比,得到有限宽光栅对双光栅衍射像的位置没有影响,而衍射像随两光栅之间的相对距离及衍射级数而变化。文中计算了满足双光栅成像条件时,某实验参数下衍射像的大小的情形,结果有限宽双光栅成像被放大了1.22倍。并根据其原理进行白光再现普通透射全息图色彩研究。     

基于RGB色彩模式的彩色烟幕遮蔽效果测量方法

介绍了烟幕的类型和使用方式,分析了喷射式彩色烟幕的遮蔽原理。根据三基色原理提出了采用RGB色彩模式测量评估彩色烟幕色度的方法。分析了目前普遍采用的衰减率数据矩阵插值法测量烟幕形成时间的方法以及该方法在使用中存在的误差因素,提出采用彩色烟幕RGB数据矩阵法测量评估彩色烟幕形成时间的新方法,该方法解决了由烟幕的形状及形成方式、目标的数量及布设方式等因素引起的系统误差,经分析该方法对喷射式烟幕形成时间的测量精度提高到90%以上,具有测量精度高、便于数据处理的优点,丰富了烟幕遮蔽效果测量的评估措施。     

体布拉格光栅滤波片及其光谱成像应用

利用厚体布拉格光栅的波长选择特性对目标光场进行窄带滤波,是实现高光谱成像的一种新途径。基于严格耦合波理论,设计了体布拉格光栅结构,探索了厚体布拉格光栅的制作工艺,搭建系统光路验证了体布拉格光栅的光谱成像能力。研究结果表明：要获得较窄滤波谱宽,需要提高体布拉格光栅的厚度周期比,并严格控制入射光束发散角;刻写光束质量、震动和偏振会极大地影响制作的光栅条纹面质量,需要从优化写入光的光束均匀性、采用防震措施以及调整两刻写光束偏振一致性等方面优化刻写过程,以提高光栅的衍射效率和质量;验证了体布拉格光栅滤波片进行空间二维面阵成像的能力,宽谱光源透射条件下,通过对入射光束进行准直,滤波谱宽5 nm左右,空间分辨率约4 lines/mm;漫反射条件下,使用体布拉格光栅对进行色散补偿,能够实现较为清晰的成像,空间分辨率约4.9 lines/mm。     

X射线光栅相位成像的理论和方法

通过对X射线光栅相位衬度成像实验装置的理论分析,提出了光栅位移曲线的表达式,推导出了X射线光栅相位衬度成像方程.根据该成像方程,提出了基于光栅成像相位提取方法.这些理论结果将简化光栅相位衬度成像实验步骤,提高信息获取效率,并为X射线光栅相位衬度成像和计算机断层成像的结合,进一步提出光栅相位衬度CT的简化理论奠定基础. 关键词： X射线 相位衬度成像 光栅衍射 Talbot效应     

窄带快照式多光谱成像色彩还原方法

由于兼具光谱分辨和空间分辨能力, 快照式窄带多光谱成像在资源遥感、精准农业、医疗检测等领域将有广泛应用。由于该方法使用窄带成像来提高光谱分辨率及图像对比度,所获得的图像是灰度信息,失去了场景的色彩信息,不便专家对图像鉴别、评价与赏析。已有的色彩还原算法主要针对光谱波段带宽较宽或者多个波段叠加基本覆盖整个可见光谱范围等两种光谱成像仪,不适合窄带多光谱成像方法的色彩还原。该研究适合于快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法,提出建立窄带多光谱彩色相机的概念。首先,提出两种窄带多光谱色彩还原方法：(1)基于CIE色度系统三刺激值色的,(2)基于贝尔阵列插值算法的;其次,分别应用两种算法还原快照式窄带多光谱相机所获得的植物、手臂及宫颈组织等三种代表性场景窄带多光谱灰度图像;之后,计算并比较表征两种算法所得的代表性场景彩色图像的均值、方差、熵及梯度等表征图像质量的参数数值,确定出适合快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法;最后,对所确定的色彩还原算法进行色偏校正。实验结果表明,基于CIE三刺激值色彩还原方法比贝尔阵列插值法更适用于窄带多光谱成像颜色复原。配合使用CIE三刺激值色彩还原方法及灰度图象校正算法,从窄带光谱成像所获得的植物、手臂皮肤及宫颈组织的灰度图像所还原出的近彩色图像逼近物体真实色彩,满足人眼观察习惯。介绍了仅覆盖可见光光谱范围30%的窄带多光谱图像进行色彩还原的方法,该方法证明快照式窄带多光谱成像可以兼具光谱分辨能力,同时保持可供人主观辨识的色彩信息。所提出实现快照式窄带多光谱彩色成像的方法,有望设计不同于传统RGB相机的彩色相机实施方案。     

基于双AOTF的新型成像光谱偏振探测系统

声光可调谐滤波器(AOTF)具有体积小、波长稳定性好、扫描范围宽、调制速度快等优点,在光谱成像中被广泛应用,但单独采用AOTF的成像光谱偏振探测还较少。为此提出只采用两个AOTF的成像光谱偏振探测新方法。该方法首先通过分束镜将入射光分成两束,两束光分别通过两个AOTF,而两个AOTF的正一级衍射光的偏振方向互成45°,由于AOTF的正一级衍射光的偏振方向互相垂直,因此两个AOTF的正负一级分别可得到0°,45°,90°和135°的光强,在测量中需保持两个AOTF的滤光所对应的波长完全相等。最后通过对两个AOTF的正负一级衍射成像,最终得到Stokes偏振信息中S₀(0°和90°光强和)、S₁(0°和90°光强差)和S₂(45°和135°光强差),结合相应的理论公式对被测目标的线偏振度(DoLP)和线偏振角(AoLP)实现成像。再通过对AOTF的射频驱动进行扫频,实现对被测目标不同波长偏振成像,最终实现成像光谱偏振探测。并通过对500,550和600 nm偏振成像进行实验验证。该方法具有无运动部件、无需转动、一次测量同时获得成像光谱偏振信息的优点。     

不同结构的电控双折射无刻痕光栅研究

用MLC-7700-100向列相液晶制备了不同结构的电控双折射无刻痕液晶光栅.用波长为632.8 nm的He-Ne激光为光源,测量两种液晶光栅的光学衍射特性,用偏光显微镜观察不同电压下两种液晶光栅的液晶分子偏转状态和织构态改变的情况,并进行分析对比.发现双面电极条纹液晶光栅的电控衍射特性比单面电极条纹液晶光栅好.此结果...     

制作具有预期位相调制度的卤化银乳胶位相型薄全息光栅的研究

提出了一种制作具有预期位相调制度的卤化银乳胶位型薄全息光栅的方法。它通过分析所拍摄的第一张全息光栅的数据来获得最佳曝光参量，从而使继后的拍摄，在同样的实验条件下能获得所预期的位相调制度。文中给出了这方法的理论分析和某些应用。     

声光效应实验中叠加光栅产生的双衍射现象探究

声光效应实验光路中叠加光栅,产生双衍射现象,用光强分布测定仪测出产生的衍射图样中光强值,并用Origin7.5统计软件画出衍射3D图样,形象直观展示了两种情况下衍射光强的分布情况及变化情况。反应了基础实验在改变原实验条件下,能演示新实验现象,拓宽了基础实验原来的功能,更大程度地发挥了实验器材的最大作用。     

基于分光计的光栅光谱特性研究

在分光计上,观察并测试了不同光栅常数的光栅在汞光源下的光谱,探究光栅的分辨能力与光栅常数之间的关系。实验结果表明,在光栅有效使用宽度一定的情况下,随着光栅常数的减小,光栅的色分辨本领R和角色散率D都大幅提高,光栅的分辨能力提高。因此,在技术许可的条件下,减少光栅常数d是提高光栅色分辨本领的有效措施,这对光栅的制作和选用以及相关领域的发展具有较好的指导作用。     

光束发散度对紫外写入光纤光栅的影响

用傅里叶衍射光学分析了准分子激光束发散度对于光纤光栅制备的影响，发现光束发散角使光纤光栅的布拉格波长发生改变，相位版后干涉场沿光纤轴向和径向不均匀，对制备30dB高反射率光纤光栅造成困难。实验结果与理论分析基本一致，相对于理想平行光束情况，会聚光束使得光纤光栅布拉格波长出现在短波一边，发射光束使得光纤光栅布拉格波长出现在长波一边。     

基于光栅衍射的晶体X射线衍射缺级的理论基础和实验研究

以光栅衍射缺级理论为切入点对晶体X射线衍射缺级的现象、产生的根源进行了理论分析,得出：(1) 晶体X射线衍射缺级存在的可能性在于某些晶体材料晶胞的几何结构因子为零;(2) 在复式格子晶体或具有某种特殊缺陷的晶体的X射线衍射图样中存在缺级是这方面实验研究的方向。这些结论在材料物相、材料结构类型和不完整性分析等方面具有一定的参考价值。     

Color Appearance of a Patch Explained by RVSI for the Conditions of Various Colors of Room Illumination and of Various Luminance Levels of the Patch

Whenever we enter a space illuminated differently from a previous space whether in color or in illuminance, we can quickly adapt to the new atmosphere and can again perceive white for the originally white object; this is known as color constancy. This phenomenon is explained by rotation of the recognition axis of the recognized visual space of illumination (RVSI) toward the illumination color. The explanation then predicts that the color appearance of a test patch changes radically toward the opposite direction from the color of illumination when the physical property of the test patch is kept unchanged at a neutral white. This prediction was confirmed by Experiment 1, where eight different colors of illumination were employed. The test patch appeared very vivid in color and shifted toward the opposite direction from the color of the illumination. In RVSI theory the light source color mode is explained by the release of the test patch from the restriction of RVSI. The release can be achieved by increasing the luminance of the test patch and the color appearance of the patch should then return to its own color as it is no longer controlled by RVSI. In Experiment 2 these predictions were investigated by increasing the luminance of the test patch to a much higher level than that of the objects in the lit room fixed at an illuminance of about 1001x. The color appearance of the test patch indeed became the light source color and returned to the original neutral white. Emphasis was given in the course of the experiments that the subjects were observing the test patch presented in a real 3D space where the subjects also stayed inside so that they could properly construct RVSI for the space.     

基于离散衍射光的全息光栅的带宽压缩

提出一种基于离散衍射光的全息光栅的带宽压缩算法。人眼的视觉分辨率是有限的 ,即空间频率变化在Δfpupil以内时 (两根光线的夹角小于 0 .3°) ,不会察觉光线的跳变。首先对衍射光的频谱进行采样 ,使全息光栅衍射的是空间频率不连续的离散光 ,即在光栅的编码中只包含离散光频谱 ,且满足人眼视觉要求。这样 ,光栅的条纹函数为周期性函数 ,因此 ,在条纹编码中我们只需记录一个周期的函数值 (样本数 ) ,光栅的条纹函数的样本数可得到有效的压缩。然后在解码中通过简单的复制可恢复光栅条纹函数的全部样本值。采用这种方法 ,大大压缩了数据量 ,提高了传输速率 ,达到了动态显示的要求     

用三色光栅和黑白感光胶片作彩色摄影术的研究与进展

报道南开大学现代光学研究所白光信息处理课题组近十几年在将白光光学信息处理用于黑白胶片作彩色摄影的研究中，各阶段所取得的技术进展，以期社会予以评论和指导。