基于基元全息图空间频谱分析的计算全息参考光角度选择方法

提出了一种基于基元全息图频谱分析的计算全息参考光角度选择方法.通过分析基元全息图的空间频谱成分,导出全息图正确再现需要满足的约束条件;求解了基于空间光调制器的计算全息再现系统的参考光角度取值范围;用N-LUT算法计算了成像距离为1 000mm时,一幅22.5mm×26.1mm的二维图像取不同参考光角度时的全息图,并进行了数字再现和光学再现实验.结果表明:参考光角度在0.893 8°到1.398 0°之间选择可以获得质量良好的再现像;参考光角度小于0.893 8°时,再现像与共轭像不能完全分离,参考光角度大于1.398 0°时,全息图频率过高会造成欠采样,导致再现像与下一级共轭像互相交叠.实验现象与理论分析一致,验证了参考光夹角选择方法的正确性.     

相位分布及编码尺度对计算全息再现像的影响

研究了傅里叶变换计算全息编码中相位分布和编码尺度对再现像的影响.基于罗曼Ⅲ型编码原理,用Mat-lab计算得到傅里叶变换计算全息图,通过液晶光阀输出全息图实现再现,研究再现像的特征在物图加随机相位和增大编码尺度前后的变化.结果表明:物图不加随机相位的全息图,其再现像具有高通效果,实现了边缘提取;物图加随机相位,再现相当于低通滤波,再现像被平滑,当物频谱结构丰富时,平滑作用更明显,甚至无法辨识再现像;增大编码单元尺寸,即提高编码精度可使再现像清晰.     

超短脉冲激光经透射型体Bragg光栅的时域特性

利用Kogelnik耦合波理论对超短脉冲激光经透射型体Bragg光栅的时域衍射特性进行了研究,讨论了透射型体Bragg光栅的群延迟色散和光栅结构参数之间的关系,分析了群延迟色散和频谱剪切对衍射脉冲时域强度分布的影响.结果表明:当入射超短脉冲脉宽为100fs时,经透射型体Bragg光栅衍射后的脉冲展宽主要源自光栅对入射脉冲的频谱剪切,当入射超短脉冲脉宽为10fs时,衍射脉冲的展宽量不仅受频谱剪切的影响,而且与光栅的群延迟色散密切相关.     

用空间滤波方法制作θ调制全息物片

给出了一种制作θ调制全息物片的新方法.在空间滤波光学系统的频谱面上放置只允许±1级频谱通过的滤波器,当单色平行光垂直照射物平面上的一维光栅时,将在像平面上得到两个重叠的一维光栅像,同时在成像区域形成光强按余弦规律变化的干涉条纹.用装有镂空模板和全息干版的可旋转组合干版夹对干涉条纹进行3次等时曝光,记录下3种不同干涉条纹方向的图案,即可制作出θ调制全息物片.     

基于滤波成像的大视角数字全息技术

为提高数字全息再现像视角,提出一种基于滤波成像的数字全息技术来实现大视角的三维物体面型测量.利用离轴像面数字全息技术,通过在4F相干图像处理系统的空间频谱面处放置可移动的低通滤波器,使满足CCD分辨率的物光波与参考光波干涉形成全息图,并控制低通滤波及成像区域分别记录不同谱段的子全息图.再现时,首先对子全息图进行数字傅里叶变换,重构对应频谱段,并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱|而后通过数字再现获得大视角的数字全息再现像.利用该方法测量了圆柱形表面（光滑的缝纫针）的三维形貌,并取得了较好的实验结果.     

基于滤波成像的大视角数字全息技术

为提高数字全息再现像视角,提出一种基于滤波成像的数字全息技术来实现大视角的三维物体面型测量.利用离轴像面数字全息技术,通过在4F相干图像处理系统的空间频谱面处放置可移动的低通滤波器,使满足CCD分辨率的物光波与参考光波干涉形成全息图,并控制低通滤波及成像区域分别记录不同谱段的子全息图.再现时,首先对子全息图进行数字傅里叶变换,重构对应频谱段,并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱;而后通过数字再现获得大视角的数字全息再现像.利用该方法测量了圆柱形表面(光滑的缝纫针)的三维形貌,并取得了较好的实验结果.     

利用NOLM实现连续光到归零码脉冲和波长的同时变换

利用非线性光学环路镜成功地实现了连续光到超短光脉冲和波长的同时变换.最大波长变换间距大于35nm.实验系统中采用增益开关分布反馈半导体激光器(GSDFB-LD)产生的超短光脉冲作为控制光,采用波长可调半导体激光器作为信号光.在变换过程中在1.55μm附近首次观测到了波长的反相变换.当信号光和控制光脉冲走离大于40.7ps时,变换信号脉冲发生畸变,变换脉冲展宽.     

计算机制彩虹全息图的新算法

提出利用查表方法进行数字彩虹全息的计算方法.根据彩虹全息的基元全息图为线全息图的特点,找出物点与其线全息图的一一对应关系,建立空间点阵物点的线全息物光分布数据表.在对实际物体进行计算时,根据物点的位置,在数据表中找到与之对应的物光分布,并将这些分布进行叠加,从而形成实际物体被狭缝限制的物光分布,最后引入参考光计算其彩虹全息图.本方法充分利用了线全息图的性质,使得计算量大大减小,同时提高了计算速度.     

基于数字全息及复用技术的全场偏振态测试方法

提出了一种在数字全息记录系统中利用偏振和角分复用技术对光场进行偏振态检测的方法. 将全息系统中的一束参考光分为偏振方向相互正交、初相位相同的两束光, 并分别与物光相同偏振方向的两个分量干涉, 形成两幅子全息图, 同时记录在一帧画面中. 为了分开记录到的物光两个分量, 系统中利用了角分复用技术, 即在两束参考光中引入不同载频, 使物光两分量的频谱位于全息图频谱面的不同区域. 通过滤波、逆傅里叶变换和衍射计算, 获取距离全息图不同位置处物光两正交分量复振幅信息. 利用复振幅信息, 可以构建被测物光的斯托克斯参量和琼斯矢量, 从而表征物光的偏振态. 实验中, 通过对一束椭圆偏振光进行偏振态测量以及对该光束在不同空间位置处的偏振态进行表征, 表明该方法可以实现光束偏振态全场测试, 并且具有较高的可靠性. 关键词： 数字全息 偏振态 琼斯矢量 斯托克斯参量     

光谱扫描滤波法提升超强飞秒激光相干信噪比分析

光谱调制所形成的预脉冲和后沿脉冲的时频谱图将等间距、 平行地分布于啁啾主脉冲时频谱图的两侧, 基于光谱调制啁啾光脉冲的这种时频谱特点, 采用扫描滤波方式来提升其对比度. 数值模拟分析了扫描滤波过程中时间抖动、 扫描率差异和通带宽度等因素对扫描滤波效果的影响, 结论表明, 在扫描轨迹与信号光频率相同的情况下, 控制通带宽度, 相干信噪比提升率接近0.41F²倍, 而啁啾信号光以超过90%的透光率通过光谱扫描滤波器. 关键词： 超快激光技术 相干信噪比 光谱扫描滤波 短时傅里叶变换法     

Multitarget Detection Using a Hybrid Optical Joint Transform Correlator with Power Spectrum Subtraction

Multitarget detection using a hybrid optical joint transform correlator with power spectrum subtraction is proposed. This architecture is a programmable single spatial light modulator joint transform correlator. It consists of a liquid crystal display panel, an imaging lens, and a liquid crystal light valve to enhance resolution and space-bandwidth production. In this technique, it has two joint images in the input plane. In the second joint image, the reference image is contrast-reversal. With this technique, the second joint power spectrum is subtracted from the first joint power spectrum and the subtracted joint power spectrum is then taken the inverse Fourier transform. This technique is found to yield better correlation output performance than that of the classical joint transform correlator. Computer simulation results and the optical experimental results for input scene of the multitarget are given.The results have verified the correctness of the system design and performance analysis.     

Multitarget Detection Using a Hybrid Optical Joint Transform Correlator with Power Spectrum Subtraction

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｏｒｍｕｌｔｉｔａｒｇｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ,ｔｈｅｊｏｉｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｃｏｒｅｌａｔｏｒ（ＪＴＣ）ｉｓａｎｅｘｔｒｅｍｅｌｙｕｓｅｆｕｌａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ［１］．ＨｏｗｅｖｅｒｔｈｅｃｌａｓｉｃａｌＪＴＣｐ...     

The Detection of Defects in Optical Fibers Using a Hybrid Opto-electronic Correlator

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｒｅｃｅｎｔｄｅｃａｄｅｓ,ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｎｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｕｓｅｄｉｎｔｅｌｅｐｈｏｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ,ｄａｔａｔｒａｎｓｆｅｒ,ｃｌｏｓｅｄｃｉｒｃｕｉｔｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ,ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ,ａｎｄｓｅｎｓｏｒ,ｅｔｃ.[1].Ｏ…     

The Detection of Defects in Optical Fibers Using a Hybrid Opto-electronic Correlator

A hybrid opto-electronic correlator for detecting defects in optical fibers is proposed. After the light from a He-Ne laser being expanded and filtered it is not collimated but directly passes a Fourier transform lens and illuminates a reference fiber and a test fiber at the same input plane. The Fourier transform spectrum of the two fibers is therefore obtained at the rear focal plane of the lens, where it is sampled via a CCD array connected with a computer through a frame grabber. The computer performs filter, inverse Fourier transform and setting threshold operation on classification. The system is an equivalent of joint transform correlator with a Fourier lens of long focal length. The experiment results for optical fibers having incoordinate defects are presented. The results indicate that the system can be used for fiber defect detection, and has the advantages of high identification, compact configuration, easy adjustment and flexible manipulation.     

Talbot像对谱面的对称性分析及焦距测量

分析了光栅的泰伯（Ｔａｌｂｏｔ）像和透镜焦面的关系，提出了Ｔａｌｂｏｔ像对谱面的对称性原理。并将其用于透镜焦距的测量，方法简单，精度高。     

准直系统热光学效应对静态傅里叶变换红外光谱仪光谱复原的影响研究

在以多级微反射镜为核心器件的静态傅里叶变换红外光谱仪中, 由于准直系统距离红外光源较近, 光源的热辐射会导致其局部温度升高, 从而引起材料折射率发生改变, 使得由准直系统出射的光束存在一定的发散角, 进而影响光谱仪系统复原光谱所能达到的分辨率水平. 本文研究了光谱仪系统正常工作状态下准直系统各区域的温度分布情况, 由此计算出了相应的离焦量. 通过计算准直光束发散角在光程差采样区域内的分布, 分析了由此引入的附加光程差对光谱复原的影响. 通过计算光谱结构误差随准直系统温度的变化, 得到了准直系统温度控制的合理范围. 最后, 对基于SiC光源的光谱仪进行了实验, 结果显示制冷光源复原光谱的光谱结构误差与非制冷光源的光谱结构误差相比有明显改善. 因此, 降低光源温度对减小准直系统热光学效应的影响是非常有效的. 本文的研究结果将为解决同类问题提供参考.     

基于ARTS的傅里叶红外高光谱计算模型研究及其影响因素分析

在基于红外高光谱辐射数据进行大气遥感方面的研究中,准确模拟红外高光谱数据是很重要的一步。分析了红外高光谱辐射仪的测量原理,建立了基于Atmospheric Radiation Transfer Simulator(ARTS）的考虑仪器干涉图截断与离散化处理过程的正向模型。在该正向模型中,首先采用高光谱辐射传输模式ARTS模拟得到离散化理想光谱,通过逆傅里叶变换将理想光谱转化为干涉图,对干涉图加窗截断处理,模拟仪器响应函数对干涉图的影响,最后采用傅里叶变换得到仪器测量光谱。在这一过程中,窗口函数的选择取决于仪器的干涉图截断方式。未经过切趾处理的仪器,其对应的窗口函数为矩形窗口;经过切趾函数处理,可以减少干涉图截断造成的能量泄露现象。逆傅里叶变换与傅里叶变换过程中必须满足Nyquist采样定律。基于已建立的正向模型,模拟了Atmospheric Emitted Radiance Interferometer (AERI)在Southern Great Plains (SGP)站点的108组晴空辐射数据,并与AERI的实测结果进行比较分析,结果发现理想光谱与AERI实测光谱在吸收线上差异较大,最大残差达到35 mW·sr-1·m-2·(cm-1)-1（简称RU）以上,增加干涉图截断过程后,模拟光谱与实测光谱的最大残差减小到10 RU以内。截断过程的增加对模拟光谱的精度有明显提高,尤其在吸收线上,模拟光谱明显被平滑,模拟精度显著提高。进一步分析六种常用窗口函数截断处理的结果与AERI实测数据的残差,结果发现,模拟过程中选择窗口函数为矩形窗口时,模拟光谱与AERI实测数据残差最小,基本可以约束在5 RU以内,确定了AERI的干涉图截断方式可以近似看作矩形截断。另外,在理想光谱转换为干涉图的过程中,理想光谱分辨率的选择决定了干涉图信息的采样率以及ARTS的计算效率,因此综合考虑模型计算精度和模型计算效率,确定最佳的理想光谱分辨率对于提高模型计算效能是非常必要的;基于此,本文模拟了不同理想光谱分辨率下的仪器测量光谱,对比分析了模拟光谱与AERI实测光谱的残差分布,并讨论了光谱分辨率对模型计算耗时的影响。结果表明,对于AERI,在对应的正向模型中设置理想光谱分辨率为0.241 1 cm-1时,可在保证模型准确度的前提下,最大化模型计算效率。     

折射率、色散变化量与宽谱段傅氏镜二级光谱变化量的分析

介绍了宽谱段傅里叶变换镜头中光学玻璃的折射率、色散变化对系统的成像质量的影响.推导了折射率、色散变化量所引起的光学系统二级光谱的变化量公式.重点讨论了在宽谱段光学系统中，光学玻璃在折射率、色散上的变化量，所造成的胶合薄透镜的二级光谱的变化量.其系数在本文例中达0.28，相当于变化量占理论二级光谱余量的28％，因此在宽谱段系统中的二级光谱余量的变化量不应该被忽略.实例表明光学玻璃的折射率、色散变化量对宽谱段傅里叶变换镜头的成像质量有显著的影响.此外，还考虑了傅里叶变换透镜的波像差问题，其设计值小于1/10波长，采用最优玻璃对组合，可以保证波像差小于1/10波长，完全满足使用要求.     

平板边界层转捩过程中低频信号的产生

利用Fourier频谱分析和小波变换处理在平板边界层转捩过程中测得的速度信号,观察到频谱中存在低于基本扰动波频率的含能信号,即文中所谓的低频信号.在进一步分析中,发现这种低频信号的产生可能与流动的间歇性有关.由于流动的间歇性导致速度信号的脉动,数据结构产生间歇变化,这种信号并不一定对应于流场中的某一物理结构的真实频率 关键词： 边界层 转捩 Fourier频谱分析 小波变换     

The representation of waist-to-waist transformation of Gaussian beams by the scaled fractional Fourier transform

The beam waist-to-waist transformation of Gaussian beams between input and output reference planes described by the scaled fractional Fourier transform is analyzed in this paper. We obtain the transfer matrix of ABCD optical system that corresponds to the scaled fractional Fourier transform. The results show that the beam waist-to-waist transformation of Gaussian beams can be described by the scaled fractional Fourier transform when the ABCD optical system has a suitable transfer matrix. The relationship between the input and output waist planes and some particular cases when a Gaussian beam passes through a thin lens is also discussed.