测量光学非线性的4f相位相干成像技术研究进展

4f相位相干成像技术是一种简单有效的测量材料三阶非线性的方法,文中具体介绍了它的基本原理、发展现状及应用前景.设计了一种改进的4f相位相干成像系统,通过改进传统4f相位相干成像系统的参考光路,使得原来用以监设计测脉冲能量浮动的参考光斑同时具备了监测入射脉冲空间分布的功能,实现了4f相位干成像系统在光斑空间分布不稳定情况下的非线性折射测量.报道了4f相位相干成像技术的最新进展一基于4f相位相干成像系统的泵浦探测系统.用这个新系统进行泵浦一探测实验方便快捷,并可同时研究出材料的激发态吸收与折射.     

4f相位相干成像技术中相位光阑的改进

4f相位相干成像技术是测量三阶光学非线性的新方法.其原理是利用一个相位光阑将放置在4f系统频谱面上的非线性样品中产生的非线性相移调制成像平面上的振幅变化,从而测量样品的非线性折射率的大小和符号.常用的带圆形相位物体的相位光阑灵敏度随相位物体尺寸减小而增加,但是在相位物体很小的情况下制作难度很大,通常达不到最佳的灵敏度.通过将相位光阑中原来处于光阑中心的圆形相位物体改为半圆形相位物体,使得系统可以处于最佳灵敏度,相位光阑在制作工艺上的难度大大降低.     

相干编码成像分析及其仿真研究

相干编码成像技术是近年来受到广泛关注的一项主动成像技术.它利用直线下涉条纹对目标的频谱进行提取,并利用相位闭合技术消除随机相位,最终获取远距离目标的高分辨率图像.文章对傅里叶望远术的基本理论进行了推导,详细阐述了相位闭合实现方法,并对各个过程进行了计算机模拟,使得能在实验条件不太成熟的情况下对它的理论进行实践.仿真实现了对两个目标的频谱扫描并重建了它们的二维灰度图像,充分验证了傅里叶望远术的正确性和可行性.     

主振荡功率放大相干合成系统的相位误差分析

在采用主振荡功率放大(MOPA)结构和外差方法实现激光器的相干合成中,由于各种因素的限制,不能保证各支路激光的相位完全一致。建立了反馈控制的相位误差分析模型,并对引起相位误差的因素进行了分析,包括电路延迟、电路输出的电压噪声、电路输出电压和相位调制器半波电压的不匹配、以及空间光路的扰动等,其中空间光路的扰动影响较大。进行了相干合成实验,当敲击分光镜时,空间光路发生变化,造成相位控制精度下降和相干合成的效果变差。     

成像探测相干激光雷达技术研究进展

相干激光雷达采用激光本振相干探测并通过平衡探测器实现混频和共模抑制,具有探测灵敏度高、抗干扰能力强的优点。文中阐述了相干探测体制激光雷达的优势和技术特点,介绍了基于单元探测器/面阵探测器开展的合成孔径激光雷达(SAL)、逆合成孔径激光雷达(ISAL)研究进展,讨论了相干激光雷达波形选择、偏振选择、信号处理方法、扩束下的作用距离方程和探测性能、探测器形式和系统灵敏度等问题,在此基础上进一步分析了基于衍射光学系统的激光雷达的特点和激光/红外复合成像探测的需求,并展望了相干激光雷达的应用前景。     

迈克尔逊干涉仪在相位相干成像测量系统中的应用

传统4f相位相干成像测量技术中,利用相位物体使测量材料产生的相位变化转换为可直接观察的振幅变化,实现材料光学非线性折射率的测量。然而相位物体的厚度是固定不变的,相位延迟会随激光波长的改变而改变,测量中需要更换合适的相位物体。理论分析了不同激光波长对相位物体相移大小的影响,详细讨论了不同形状光束下相位物体的半径和相移的大小对4f相位相干成像系统灵敏度的影响。利用了迈克尔逊干涉仪中两束光的相位延迟替代传统相位物体的功能,实现了一种相位可调的相位物体。因为迈克尔逊干涉仪两束光的相位延迟连续可调,使得在不同形状光束及不同波长激光下的测量灵敏度达到最优。该方法进一步完善了4f相位相干成像测量技术,不仅解决了传统相位物体的不足,而且提高了系统测量的精度。     

非相干全息术成像特性及研究进展

非相干光照明的物体或者自发光物体可以认为是由无数多个点源构成,任意两点发出的光波之间不具有相干性,但同一物点发出的光被分束后是空间自相干的。非相干全息术通过某种光学技术将来源于非相干物体上同一点的光波分为两束,由于这两束光是空间自相干的,因而两束光可以干涉实现点源全息图的记录,所有点源全息图的非相干叠加构成物体的全息图。对全息图进行光学或数值重建可以恢复原始物体的三维信息。近年来,非相干全息术已经在非扫描荧光显微成像、非相干彩色全息显示和自适应光学领域展示了其应用的潜力。阐明了非相干全息术记录和再现的基本原理,介绍了记录非相干数字全息图的系统与方法,重点分析和讨论了基于自参考光的同轴数字全息成像系统的成像特性、应用的优势和局限,并介绍了这些方面的研究进展。     

用改进的光谱相位相干直接电场重构法装置测量飞秒激光脉冲的相位

在对光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)硬件和软件进行深入研究的基础上,建立了光谱相位相干直接电场重构法测量系统。测量装置中,利用厚度为50μm的非线性晶体(BBO)来保证测量装置的带宽,并对分束镜进行改进,使之引入色散减小。自行开发了一套基于Labveiw软件的光谱相位相干直接电场重构法测量系统,并能够用于实时测量。其中在还原算法中以脉冲对倍频干涉条纹中的ωτ作为线性快变项,并只对具有干涉条纹部分的频率范围进行还原相位,大大提高了光谱相位相干直接电场重构法测量的精度。用此系统测量了钛宝石激光振荡器的输出脉冲特性,并与干涉自相关比较,证实了测量的准确性。     

基于二维最小相位相干因子的MIMO穿墙雷达成像方法

讨论了基于因式分解的穿墙雷达多输入多输出阵列配置方法,在此基础上提出了基于二维最小相位相干因子(2D Minimum Phase Coherence Factor,2D MPCF）加权的成像方法。2D MPCF综合了相位相干因子和距离向相位相干因子的优点,在方位向和距离向均有良好的栅瓣和旁瓣杂波抑制效果。仿真实验结果验证了所提成像方法不仅可以有效抑制杂波干扰,而且提高了成像结果分辨率。     

太赫兹相位成像技术的研究

作为太赫兹技术的一个重要研究及应用方向,太赫兹成像有着其他成像方法所不具备的独特优势.太赫兹成像有着多种方法,本文中针对其中的多波长相位成像方法,进行了相关研究.     

测量三阶非线性折射率的4f相干成像法

概述了4f系统相干成像法提出和发展的过程,介绍了用这种方法测量三阶非线性折射率的基本原理:非线性样品被放置在4f系统的频谱面上,利用单脉冲激光入射4f系统,并用CCD记录下出射面上光场的空间分布情况,然后通过数值计算的方法得到样品的三阶非线性折射率.概括了用此方法测量材料非线性的优缺点.并对此方法以后可能需要改进的方向进行了分析.为了验证这个方法的可靠性,我们进行了实际的实验测量,并对实验结果进行了数值拟合.关键字:4f系统;非线性折射率;相位物体     

Differentially coherent correlation technique for DS-SS codeacquisition in a fast Rayleigh fading channel

A differentially coherent (DC) correlation scheme is proposed for rapid DS-SS code acquisition in a fast Rayleigh fading channel. It is analytically shown that a serial-search DC acquisition system significantly outperforms the conventional parallel-search I-Q system in a highly dynamic environment     

相干衍射成像研究进展:叠层扫描相干衍射成像和相干调制成像

相干衍射成像技术是一种无透镜计算成像技术。该技术通过迭代算法求解相位问题,直接从衍射强度数据重构物体的振幅和相位图像信息,可获得由照明光源波长和数据记录有效数值孔径决定的衍射极限分辨率。由于相干衍射成像技术不依赖于高质量光学成像元件的使用,因而适合用于深紫外、X射线以及电子束等诸多很难制作高性能成像器件的辐射源。过去20年来新型光源（冷致电子枪、第三代和第四代同步辐射光源、自由电子激光器）、单粒子计数高灵敏度、宽动态范围面阵检测器的迅猛发展,也极大地促进了相干衍射成像技术的发展。目前相干衍射成像在材料科学和生物学等热门学科方向上已经显示出了相较传统方法的独特优势,在部分应用上已经逐渐成为主流技术。文中概略回顾相干衍射成像的发展历史。重点介绍叠层扫描相干衍射成像和相干调制成像这两种快速发展的技术。     

Aberrations in temporal imaging

Recent advances in temporal imaging allow construction of systems that can expand or compress arbitrary waveforms in time, while maintaining the shape of their envelope profile with subpicosecond resolution. The process is analogous to imaging in space, with the quadratic spectral phase introduced by narrow-band dispersion performing the time-domain role of paraxial diffraction and quadratic temporal phase modulation acting as a time lens. Higher order phase terms in the dispersive networks and the time lens modulation introduce aberrations into the system. The effect each aberration has on the final temporal image varies depending on the system configuration and where the source is located in the system. A theoretical and experimental study of aberration effects is presented     

Improvements in coherent f.s.k. performance

It is shown that, provided that the phases of the mark and space frequencies are constant and satisfy a simple relationship, a filtered t.s.k. signal becomes a 2-phase p.s.k. signal, and may be coherently detected. Using a practical filter, the performance is within 2.2 dB of ideal p.s.k.     

锁模相干激光雷达距离-多普勒成像识别仿真

传统激光相干探测系统中,一般采用单频激光作为发射源,实现目标测量或跟踪;而在国外典型应用中,采用锁模脉冲串与相干接收方式融合,可实现目标距离-多普勒成像（简称R-D成像）。因此,此文重点针对基于锁模CO2激光的R-D成像展开仿真分析。首先建立锁模脉冲串激光模型;其次对频谱混叠进行展开,并结合自旋运动中的目标模型开展回波信号的匹配滤波处理;最后通过相应FFT和IFFT运算,可获得目标的R-D图像,并给出含有噪声情况下、自旋目标在不同转动角速度以及不同脉冲回波相叠加所获的成像质量改善的R-D图。经过相应仿真分析可知,采用基于锁模脉冲串的成像方法,可利用一个大脉冲获得一幅目标R-D图,可作为弹道目标诱饵识别的运动指纹特征。     

Performance degradation of the coherent averaging technique by amolding effect

In coherent averaging, we show that when temporal alignment is performed by matched filtering, the SNR improvement may reach a stable limit after a certain number of averaged events. The source of this degradation lies in the noise that can be contained in the template of the matched filter. This effect depends on the SNR and the morphology of the signal and it can be reduced by a multipass averaging procedure or by a template updating technique.     

Efficient temporal compression of coherent nanosecond pulses in acompact SBS generator-amplifier setup

A pulse compressor based on stimulated Brillouin scattering (SBS) in liquids is experimentally and theoretically investigated. It allows for the compression of Fourier-transform limited nanosecond pulses of several hundreds of millijoules of energy with both high conversion efficiency and a high temporal compression factor. The two-cell generator-amplifier arrangement is of a compact design not requiring external attenuation of the generator cell input energy. Pulses from an injection-seeded, frequency-doubled Nd:YAG laser of 300-mJ energy were compressed by a factor variable between 6 and 21 at up to 75% reflectivity. Deviation from unity SBS reflectivity is predominantly determined by optical component losses. The generation of 270-ps pulses with high beam quality was achieved in liquid methanol. These powerful pulses of variable duration are difficult to produce with common laser systems and are highly suited for the generation of high-harmonics in gases