基于高斯拟合的激光光斑中心定位算法

激光光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一。通过对常用定位算法的分析,给出利用光斑图像中的不饱和点对光斑进行高斯拟合,并以拟合函数的幅值点作为光斑中心的方法。利用人工光斑对该算法进行验证,结果表明该算法误差远小于0.1 像素;利用一维高精度电动平移台、CCD相机、激光器等搭建测试系统,由计算机自动采集激光光斑图像并对其进行分析,实验结果表明该算法与理论分析结果的均方根误差仅为0.1 像素。     

一种激光光斑衍射环的检测方法

提出一种对激光光斑的衍射环进行检测的方法,该方法将衍射环的检测转换到梯度空间进行.该方法首先应用衍射环梯度方向信息定位可能是衍射环的区域,然后应用衍射环梯度模值信息进行校验,找出真的衍射环,并对真衍射环进行精确定位,从而达到对光学元件进行间接损伤检测的目的.模拟激光光斑图像的衍射环检测实验表明,该方法误报率低,定位准确.     

光栅衍射型超广角激光告警系统光斑定位方法

成像光斑中心精确定位是光栅衍射型超广角激光告警系统具有高定向准确度和高波长分辨能力的基础.本文分析了光栅衍射型超广角激光告警系统成像光斑特点.针对随激光入射角增大,系统成像光斑畸变为强度近似高斯分布倾斜光斑的问题,提出一种改进型高斯拟合法计算光斑中心,通过仿真模拟和实验测试研究了新方法的定位性能.模拟结果表明,高斯噪音标准差为0.01情况下,光斑长轴与x轴夹角由0°逐渐增大为90°过程中,本文方法的定位误差平均值小于0.005像素,误差标准差小于0.02像素.实验测试表明,实验图像经帧相减和高斯平滑滤波预处理后,光斑长轴与坐标轴方向一致时,本文方法与高斯拟合法的定位结果非常接近,明显优于灰度重心法.光斑倾斜时,本文方法求得的激光入射方向角的误差均值和标准差明显小于灰度重心法和普通高斯拟法.     

校正空间分块镜复位误差所需的最少自由度的确定

可收展式分块镜共相位成像技术是实现光学系统超大口径、超高分辨率成像的关键技术。分块镜复位误差会引起各子镜之间的共相位误差和整个拼接镜面的面形误差。合理确定校正分块镜复位误差所需的自由度具有非常重要的意义。计算机仿真分析了分块镜的复位误差对拼接镜面面形误差的影响。结果表明,所需的校正自由度的个数不仅与展开机构的复位精度有关,而且与分块镜镜面的几何参数有关。     

衍射光学元件的设计方法

衍射光学是基于光学衍射原理和利用计算机产生全息图和相息图（ｋｉｎｏｆｏｒｍｓ）以及微电子加工　　技术而发展起来的一个新的光学分支。衍射光学元件能够同时实现几种光学功能,从而实现光学元件的微型阵列化与集成化。着重介绍基于衍射标量理论、衍射光学元件的设计原理和相关的算法。通过简单的例子来说明设计的步骤和结果。     

指示光源衍射所引起的位置敏感探测器附加定位误差探讨

介绍位置敏感探测器工作原理,分析了其自动取光斑重心的定位机理。概括了位置敏感探测器的各种工作方式,指出了在许多位置敏感探测器的应用场合,光源衍射不可避免,并从理论上分析了因衍射而造成的对位置第三探测器定位的影响,为估算由此造成的定位误差提供了理论依据,同时对工程应用也有一定的参考价值。     

基于Si-PM阵列的辐射作用位置定位方法研究

在辐射成像中准确估计射线与探测器相互作用的空间位置是保障成像质量的关键步骤。为进一步提升辐射作用事件的定位效果,有效抑制重心法在辐射事件作用位置靠近探测器边缘时造成的定位偏移,针对Si-PM阵列构成的位置灵敏探测系统建立了基于响应函数的定位算法。搭建了基于CsI阵列与Si-PM阵列构成的位置灵敏探测器和基于ASIC的电子学读出系统,使用等效电阻网络简化了Si-PM阵列的输出信号数量, 通过实验获得了辐射事件在Si-PM阵列上的响应函数。实验结果表明,在同一条件下使用响应函数法在最边缘像素散点的FWHM仅为使用重心法获得FWHM的46.2%,与中央像素散点的FWHM相当,基于响应函数的辐射事件方法定位效果明显优于传统重心法的定位效果,可有效克服重心法的边缘效应。     

计算全息图案位置误差致波前误差的标定方法

通过对计算全息图检测非球面的误差进行分析,提出了一种用于计算全息图检测非球面过程中图案位置误差引入的波前误差的标定方法。该方法先设计检测过程中所需要的辅助波前和检测波前在计算全息基板上所对应的相位分布,再通过光场叠加的方式得到复合相位。辅助波前用于计算实际位置与设计位置的偏差,进而计算出位置畸变引起的检测误差,并将其从系统中消除。检测波前用于得到与非球面匹配的波前,进而对非球面面形进行检测,并提出了图案位置误差引入的非球面波前差的计算方法。为评估该方法的可行性,将复合相位所对应的计算全息图导入衍射计算软件中进行仿真,同时得到了平面、球面和非球面各个级次的衍射光斑,证明了该方法的正确性。     

一种光纤波长解调光谱峰值定位算法

提出一种基于低复杂度Levenberg-Marquarat的光纤波长解调光谱峰值定位算法,该算法相对于现有的功率加权算法和高斯-多项式拟合算法,具有高精度定位光谱峰值的优点,实验结果表明,在高性噪比情况下,采用基于低复杂度Levenberg-Marquarat的峰值定位算法可以有效地抵制噪声提高解调精度,将光纤波长解调误差控制在1pm内。通过简化后的数据处理过程,可以满足高速解调的要求,便于在数字电路上实现。     

一种猫眼列阵赝相位共轭镜的研究

本文介绍一种由一块透镜网格板和一块平面反射镜组成的后向式猫眼列阵赝相位共轭镜(PPCM),并研究了它的视场大小、分辨率及信息自由度.     

Distortion of a simple Gaussian beam on reflection from off-axis ellipsoidal mirrors

We examine the distortion of a simple linearly polarised Gaussian beam on reflection from an off-axis ellipsoidal mirror. Expressions are derived for the distorted reflected fields and for the loss of power into higher order and cross-polarised modes.     

X射线衍射多相谱中某一物相点阵参数的直接求解方法

介绍了一种新的求解点阵参数的方法--不涉及结构的谱峰拟合方法.该方法适用于单一物相或多个物相衍射谱中某一物相点阵参数的直接求解,可以避免外推函数的不同选择而造成的差异,且快速准确.根据此方法编写的应用程序已在实际工作中得到应用.程序中还包括了调整样品表面离轴偏差和零度偏差以提高拟合精确度的功能. 关键词： X射线衍射 谱峰拟合 点阵参数     

A two-dimensional diffraction pattern sampling system for determining the optimum parameters of a matched spatial filter

The synthesis of a matched spatial filter based on holographic methods requires that the spatial frequency band in which the holographic fringe pattern with the best modulation is formed be tuned to the appropriate weighting at the Fourier transform plane of the spatial frequencies of the input object to be studied. For this purpose both the spectral intensity distribution of an input object at the Fourier transform plane and the intensity distribution of a reference beam at that plane must be accurately known beforehand. A two-dimensional diffraction pattern sampling system has been constructed which enables the Fourier spectral intensity distribution of the input object and the reference beam intensity distribution to be faithfully recorded. A preliminary experimental study shows the usefulness of this system.     

衍射增强成像提取多种信息的简便方法研究

衍射增强相位衬度成像中的信息分离研究一直以来都是相关研究人员重点关注的方向之一. 本文在利用余弦函数拟合衍射增强成像中的摇摆曲线的基础上, 推导出了峰位像、左腰像和右腰像的余弦函数表达式以及吸收像、折射角像和散射角方差像的解析表达式, 形成了一种基于衍射增强成像的简便信息分离方法. 该方法只需利用摇摆曲线左腰、右腰和峰位三幅图像, 就能提取出样品的吸收、折射和散射信息, 具有方法简便、样品所受辐射剂量低等优点. 对模型样品和真实样品的实验结果表明, 本文所提方法可成功对样品进行信息分离, 并且所获得的信息分离结果可以和目前常用的多图统计方法(至少需要7张图像)获得的实验结果相比较. 关键词： 衍射增强成像 相位衬度成像 样品信息提取     

微球透镜对亚波长表面结构的显微成像研究

为了研究微球透镜对亚波长物体的成像特性,利用直径为3.4μm的二氧化硅微球透镜对刻录蓝光光碟的亚波长表面结构进行了显微成像实验,观察了不同排列方式和液体浸没深度下微球透镜的成像特性。实验结果表明:微球透镜在不同浸没深度下对亚波长表面结构具有放大作用,放大率为1.2~1.8倍,并且通过微球透镜的密排列,可以获得更大的视场;浸没液体深度增大时,图像的放大率减小,视场增大。基于时域有限差分的电场仿真表明,微球透镜可以将光场汇聚成半高全宽为260nm,纵向可持续几个微米的高强度光区域,引起强的背景散射,从而获得普通光学显微镜不能分辨的亚波长表面结构图像。     

Error analysis of the piston estimation method in dispersed fringe sensor

Dispersed fringe sensor(DFS) is an important phasing sensor of next-generation optical astronomical telescopes. The measurement errors induced by the measurement noise of three piston estimation methods for the DFS including leastsquared fitting(LSF) method, frequency peak location(FPL) method and main peak position(MPP) method, are analyzed theoretically and validated experimentally in this paper. The experimental results coincide well with the theoretical analyses.The MPP, FPL, LSF are used respectively when the DFS operates with broadband light(central wavelength: 706 nm,bandwidth: 23 nm). The corresponding root mean square(RMS) value of estimated piston error can be achieved to be1 nm, 3 nm, 26 nm, respectively. Additionally, the range of DFS with the FPL can be more than 100 μm at the same time. The FPL method can work well both in coarse and fine phasing stages with acceptable accuracy, compared with LSF method and MPP method.     

拼接式合成孔径光学系统的失调误差分析研究

拼接式合成孔径光学系统对系统误差分配有特殊要求,子镜失调将严重改变波前分布,影响系统成像。对一个拼接镜面的卡式原理演示系统进行了误差分析论证,并使用ZYGO干涉仪进行实测。结果表明,拼接镜面的波前误差RMS值和PV值有特殊关系,但在一定范围内仍可获得较好的MTF曲线。     

基于槽形函数拟合的刻划光栅衍射特性分析方法

作为对光栅刻划工艺的理论指导，提出了一种基于槽形函数拟合的机械刻划光栅衍射特性分析方法，解决了高刻线密度光栅衍射效率测量值与理论值偏差较大的问题.以刻线密度为1200l/mm的紫外光栅为例，对光栅主截面上的实际槽形纵横坐标扫描取值，进而拟合出槽形函数，经理论计算找到了导致衍射效率偏低的原因，并通过改进工艺，使光栅衍射效率提高了约20%. 关键词： 刻划光栅 槽形函数拟合 衍射特性 分析方法     

分块镜扇形子镜驱动点位置优化计算

在光学综合孔径共相位检测微调系统中,分块镜子镜三自由度微动调节机构通常采用3个并联的微位移致动器来驱动各子镜,使单个分块镜具有独立的姿态调整能力,从而实现了光学共相位误差的纳米级精确校正。以理论力学原理作为切入点展开了分析,针对微动机构的稳定性、tilt-tip调节灵敏度等,根据所给定几何参数的子镜三驱动点位置对其进行了优化计算。经数学建模和仿真计算,得到了定参数子镜的三驱动点最佳位置坐标,进而归纳出了普遍适用的优化评价方法。