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国家自然科学基金(61137001): 作品数：24 被引量：108H指数：6; 相关作者：刘华卢振武赵建王晓朵赵文达更多>>; 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学南开大学更多>>; 发文基金：国家自然科学基金天津市自然科学基金国家重大科学仪器设备开发专项更多>>; 相关领域：机械工程理学电子电信自动化与计算机技术更多>>

宽谱段共光轴线色散成像光谱仪三棱镜分光系统设计被引量：2: 2016年; 针对棱镜型成像光谱仪结构复杂、具有严重的色散不均匀性,进行了共光轴线色散棱镜式宽谱段成像光谱仪研究。利用棱镜的色散公式建立了对称型三棱镜组合分光结构的数学模型,获得了满足直视结构的棱镜组合,并在此基础上分析影响棱镜组色散线性因素：棱镜材料的折射率和色散率对棱镜组线色散影响比较大,入射角度对其影响比较小,并提出改善色散线性的方法,获得了满足线色散要求的棱镜组合的折射率条件,从而为共光轴结构的线色散棱镜式成像光谱仪初始结构的选择提供了重要理论依据。在工作波段为400~1 000nm、中心波长偏向角为0°、最大色散角为0.6°、光谱仪系统数值孔径NA为0.18、光谱分辨率为5nm条件下,实现共光轴三棱镜分光系统的线色散设计,最后利用ZEMAX进行了模拟分析表明,理论计算结果与实际仿真结果基本相符。; 刘兵刘英张晓龙李灿王健李淳孙强; 关键词：成像光谱仪

基于梯度直方图变换增强红外图像的细节被引量：28: 2014年; 针对红外图像信噪比低、目标边缘和细节模糊等缺点,提出了一种基于梯度直方图变换增强红外图像细节的方法。通过分析红外图像的梯度直方图,构造出一个高斯函数来扩展梯度直方图,增大图像的梯度值。采用直方图规定化法,实现图像的梯度直方图规定化,得到变换的梯度场。在从变换的梯度场重建增强的图像时,引入全变分(TV)模型来抑制噪声。实验结果表明,提出算法的图像信息熵比灰度直方图均衡化和规定化算法显著提高,明显增强了红外图像的纹理细节,为目标检测、跟踪和识别提供了高质量的图像信息。提出的算法采用有限差分法迭代进行求解和Visiual C++编程,对大小为480pixel×480pixel的图像的处理时间约为40ms,基本达到了工程应用对图像处理的要求。; 赵文达续志军赵建王鹤王飞; 关键词：图像处理红外图像增强全变分

大口径衍射望远系统公差分析及测量被引量：6: 2013年; 由于薄膜衍射元件表面质量密度低、面形公差宽松,可将其作为空间大口径衍射望远系统的主镜,构成具有超大口径、轻质量、高集光率的光学载荷,提高对地球不受干扰、实时观测能力.本文分析了衍射元件的加工公差、衍射望远系统两部分空间相对位置的系统公差,提出了衍射望远系统两部分空间相对位置测量方法,并分析了测量准确度.该方法利用两种不同结构的计算全息元件,将激光光源在CMOS有源探测器上形成两个聚光光斑,实时分析两光斑的相对位置,可以精确测量偏心量和倾斜量,测量准确度分别可达50μm和0.003°,为未来大口径衍射望远系统在空间的实施奠定了基础.; 刘华卢振武闫勇; 关键词：衍射望远镜空间光学

利用汉克尔变换设计高斯光束整形衍射元件的应用研究被引量：8: 2016年; 衍射光学元件由于可以实现对高斯光束的整形而被重视,其通常的设计方法为G-S算法,由于使用傅里叶变换运算量大、费时长,将快速汉克尔变换应用到这些算法中可以极大地提高运算速度,节省运算时间,为设计复杂的光束整形元件提供了高效、可行的方法。本文利用该种方法设计针对中心波长为775 nm、光束束腰口径为6 cm的激光器,成功设计了一个具有二阶相位的折衍混合光学元件。仅单独这一片元件,既可在距离其35 m处得到一半径为200μm的圆形平顶光斑,均方根误差D〈0.021。当抽样值取2~15时,在普通PC机上运行时间仅为20.05 s,大大节省了优化设计时间（整个优化设计过程往往需要几十次甚是上百次这种运算）。同时利用离子刻蚀技术加工了该折衍混合元件,并进行了实际测试,结果与设计值基本相符,整形效果较好。这种单片的整形元件不仅整形效果好,还有利于与激光器的集成,简化系统的调节。; 刘华; 关键词：衍射元件光束整形高斯光束汉克尔变换

光谱仪光源双光束准直的自由曲面透镜被引量：3: 2016年; 为了使光谱仪在分辨率基本不变的同时增宽工作光谱范围,利用非成像原理设计了自由曲面透镜,将光源发出的宽工作谱段的光束准直为两束波长不同、方向不同的平行光,实现探测器上光谱的折叠分布.首先,根据两束入射光线经自由曲面折射前、后的矢量关系,建立自由曲面上点坐标的一阶偏微分方程组;然后,采用Runge-Kutta法对偏微分方程组进行数值差分求解,得到自由曲面离散采样点,进而构建得到自由曲面透镜,将自有曲面透镜导入ZEMAX软件中对光源的双光束准直进行模拟,在Tracepro软件中进行光线追迹分析其照度分布;最后,将自由曲面透镜应用于近红外光谱仪中,将波段为800~2 400 nm的光源准直为两束波长分别为800~1 600 nm和1600~2 400 nm的方向不同的平行光束,经单个光栅色散后由成像透镜组成像在探测器表面,形成两组相互平行且首尾相连的折叠光谱,光谱仪的分辨率优于10 nm.结果表明,采用该自由曲面透镜可以同时实现光谱仪的高分辨率和宽工作光谱范围,且使光谱仪的结构更加紧凑.; 王晓朵刘华李云鹏全向前卢振武; 关键词：近红外光谱仪自由曲面偏微分方程组 RUNGE-KUTTA法

数字微镜哈达玛光谱仪谱线弯曲的分析与修正被引量：1: 2016年; 由于数字微镜（digital micro-mirror device,DMD）哈达玛变换光谱仪其成本低,光能利用率高及无运动部件等优势,逐渐成为光谱仪领域的研究重点。研制了一款基于DMD的哈达玛变换光谱仪。为了解决光谱仪谱线弯曲造成的光谱分辨率下降的问题,对基于DMD的哈达玛变换光谱仪中的谱线弯曲所引起的谱带混叠进行了分析。首先,导出了谱带混叠与谱线弯曲的关系式。然后,提出了两个过程来解决谱带混叠,一是通过调整DMD编码条纹,使DMD所编码的谱带最大限度地与标准谱带重合;二是通过数据处理对谱带混叠进行修正。最后,通过对谱线曲率半径为5.8×10~4,7.8×10~4和9.7×10~4μm等六种情况下谱带混叠进行了分析与修正,拟合出光谱混叠和修正效果与谱线曲率半径的关系。结果表明：对于不同程度的谱线弯曲经过这两个过程修正后,分辨率都会改善到接近光学系统的分辨率,说明这两个过程对修正谱线弯曲具有普适性、并且方法简单、有效。; 全向前刘华卢振武王晓朵党博石陈祥子王芳; 关键词：光谱仪哈达玛变换

周期性微结构的纳秒激光四光束干涉烧蚀研究被引量：3: 2016年; 多光束干涉是一种快速制备大面积周期性微纳结构的简易方法.本文基于四光束干涉烧蚀技术,利用纳秒激光在硫化锌衬底上无掩模烧蚀制备大面积的结构阵列;并详细研究了结构形貌随曝光时间的演化规律;利用四光束干涉理论,重点研究了四光束干涉时角度误差引起的相移对于结构类型的影响;结合我们近几年的研究工作,讨论多光束干涉烧蚀面临的挑战及展望.; 王磊曹小文李乾坤陈岐岱孙洪波; 关键词：激光烧蚀相移

Origin of peculiar inerratic diffraction patterns recorded by charge-coupled device cameras: 2019年; A peculiar and regular diffraction pattern is recorded while using either a color or a monochrome charge-coupled device (CCD) camera to capture the image of the micro air plasma produced by femtosecond laser pulses. The diffraction pattern strongly disturbs the observation of the air plasma, so the origin and eliminating method of these diffraction patterns must be investigated. It is found that the Fourier transform of the periodic surface structure of either the mask mosaic of the color CCD or the pixel array of the monochrome CCD is responsible for the formation of the observed pattern. The residual surface reflection from the protection window of a CCD camera plays the essential role in forming the interesting two- dimensional diffraction spots on the same CCD sensor. Both experimental data and theoretical analyses confirm our understanding of this phenomenon. Therefore remov-ing the protection window of the CCD camera can eliminate these diffraction patterns.; Kuanhong XUXiaonong ZHUPeng HUANGZhiqiang YuNan ZHANG; 关键词：GHOST REFLECTION

飞秒激光烧蚀固体靶的冲击压强被引量：1: 2013年; 在明确飞秒激光与物质相互作用过程中冲击压强和冲击温度概念的基础上,讨论了飞秒激光烧蚀铝、铜、硅三种固体靶过程中的冲击压强与其他物理量的关系,利用飞秒激光烧蚀固体靶的时间分辨泵浦探测阴影图提取了冲击压强的绝对值.此项研究结果对飞秒激光安全加工含能材料以及飞秒激光推进技术有重要意义.; 王文亭张楠王明伟何远航杨建军朱晓农; 关键词：飞秒激光含能材料冲击压强冲击温度

利用相干光照明的纹影成像装置研究飞秒激光脉冲烧蚀铝靶喷射物相位的超快时间演化被引量：1: 2013年; 本文提出了一种基于纹影成像装置的新型相位检测方法,并使用该方法对飞秒激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化过程进行了实验研究.与传统的纹影法不同,本文的相位检测方法使用相干光作为成像照明光,利用未透过样品的背景光作为参考光,借助透过样品后在纹影装置刀口处衍射的照明光与背景照明光的干涉,检测样品的相位;其最显著的优点是能够清晰反映被测样品mπ或2mπ(m为整数)的相位改变.利用该方法,结合抽运-探测技术,研究了激光流量为5.4J/cm2的50fs脉冲激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化.实验发现,烧蚀过程中形成的喷射物可分为三个相位不同的区域,分别对应等离子体态的喷射物、后续的垂直靶面喷射的物质和冲击波.其中,等离子体态的喷射物在0—9.0ns的时间延迟内,由于膨胀和电子复合作用,相位变化超过π;而后续的垂直靶面的喷射物在此时间内的相位变化没有超过π.; 杨景辉张楠朱晓农

国家自然科学基金(61137001)

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