棱镜扫描系统的宽光束象差计算

本文研究棱镜扫描系统的宽光束象差。根据光线通过平行平板折射后产生的位移,用数学方法导出了在两个互相垂直的扫描平面内子午彗差、弧矢彗差,子午球差,弧矢球差以及轴上点球差的计算公式。     

激光自动跟踪光电光学系统的设计

本文首先讨论了光电光学接收系统的作用,主要光学性能参数,自动跟踪对光学系统的要求,光电光学系统的设计步骤,以及其评价问题。然后结合激光制导一个应用实例,介绍了采用四象限硅光电管为接收元件的自动跟踪原理,导引头对光学接收系统的要求,整体结构设计和象差设计。比较了三十多种结构方案。利用国产TQ-16电子计算机通过一万七千多条近轴、边缘、子午、孤矢和空间光线的追迹,计算了各种情况下的球差、慧差、象散、场曲、畸变和横向象差及点列图(弥散斑)。累计二十多小时,对     

三镜反射式光学系统综述（特邀）

三镜反射式光学系统由于具备同时校正球差、彗差与像散三种像差的能力,可以实现较高的光学性能,基于其反射镜数量少、装调复杂性可接受等特点,在光学成像领域有着广泛的应用。特别是离轴三镜反射式光学系统,凭借其无孔径遮拦、可实现大视场等诸多优势,在高性能光学仪器装备中占据着重要位置。文中以典型的三镜反射式光学系统发展为主线,全面介绍了多种类型的三镜反射式光学系统,涵盖同轴三反系统、两轴三反系统、离轴三反系统与无焦三反系统,讨论了其光学结构特点、结构关联与光学系统性能,并给出了设计示例,供光学设计领域研究人员共同探讨。     

基于ZEMAX的3D虚拟头盔显示器的光学设计方法研究

根据目镜光学系统原理,采用ZEMAX软件来确定3D虚拟头盔光学显示系统的结构设计方法研究和性能优化。给出了具体设计实例,设计结果表明,3D虚拟头盔光学系统的总长小于49mm、垂轴像差小于60μm、轴向球差小于0.1mm、倍率色差小于20μm、场曲小于0.4mm、畸变小于5%、MTF在30lp/mm大于0.32,总体质量满足3D虚拟头盔显示器的要求。     

两镜系统扩速器的研究

本文比较了两镜系统扩束器的四种形式,通过分析得到了用于消球差。慧差和象散的双抛物面扩束器可取任意遮拦比或放大倍率的结论,同时给出了这种系统的畸变系数与遮拦比α之间的关系,并通过实际光线追迹,得到了场曲系数与主镜相对孔径和遮拦比之间的关系,分别说明了α为正和为负两种情况时的光路,及对应的无中心遮拦的离轴系统的情况。     

基于实际光线追迹的共形光学系统设计

提出了基于实际光线追迹的共形光学系统设计方法,获得了较好的设计结果.共形光学系统具有偏心、倾斜特性,需用两个视场参量来描述--关联视场和瞬时视场.随着关联视场的变化,系统的球差与各类轴外像差呈现出动态变化特性.共形光学系统中,像散和彗差是最重要的两种像差,强烈地影响系统成像质量.与一般的光学系统相比,共形光学系统光学设计难度进一步提高.已发表的有关共形光学系统设计的文章都基于泽尼克多项式像差理论,限制了系统像差的进一步详细分析.为此,通过建立实际光线追迹像差模型有效克服了上述难点.实例结果表明,该方法能有效指导共形光学系统设计.最后在整个关联视场内得到较好的成像质量.     

基于棱镜的激光周视接收系统的设计

为了实现对目标全向探测和精确定位,采用成像光学与非成像光学相结合的方法,设计了一种可用于周视探测的非对称激光回波接收光学系统。由于子午和弧矢两方向视场差异很大,需加入特殊的非对称结构来平衡两方向的视场差异,该系统采用阶梯棱镜和倒置柱面望远镜对弧矢方向大视场进行角度压缩,后经过对称聚焦子系统将光能量收集到直径为1.5mm的圆形探测器上。系统由1块阶梯棱镜、1片非球面镜、2片柱面镜和2片球面镜组成,其光圈数达到0.56。结果表明,单套接收系统完成±30°视场探测,6套接收系统组合起来可实现360°周视无盲点探测。整体系统体积小、结构简单,有良好的适用性。     

红外技术讲座

§3 影响象质的因素二、象差象差是指光学系统所成的象与实物之间的差异。对单一波长所产生的象差统称单色象差。因透镜材料的折射率随波长变化所产生的象差称色差。单色象差有球差、彗差、象散、场曲、畸变。色差有纵向色差、横向色差。简述如下。     

光轴一致性误差对空间透射式系统像差和质量的影响

应用于空间光学的高精度透射式系统对光学装调有着严格的要求,微小的光轴一致性误差都将严重影响系统质量。介绍了一种通过像差分析和仿真预估指导光轴一致性装调的方法。以应用于空间光学的大口径长焦距透射式镜头为例,计算光轴一致性误差的像差特性。首先给出了光学元件偏心与系统像散、彗差以及球差的关系。然后详细分析了各不同透镜像差贡献的差异,分别计算了各元件偏心和倾斜对系统像散和彗差的影响。利用波前均方根(RMS)和光学传递函数(MTF)作为评价函数,得出各个分离透镜偏心误差对不同像差和系统成像质量的影响权重。最后在实验上对该方法进行验证,光学系统装调后实测结果满足像质要求。该方法能够为实际光学装调提供必要的参考,为高精度透射式光学系统的光轴一致性误差调整提供依据。     

基于Forbes非球面的胶囊内窥镜光学系统设计

设计了一套WCE光学系统,对可见光波段成像。采用反远距的光学结构形式,共使用4片透镜,引入两个Forbes非球面来提高系统的整体性能,并做到仪器的小型化。系统视场角150°,相对孔径1/3,入瞳直径0.35 mm,总长8.3 mm。各视场的调制传递函数曲线在奈奎斯特频率143 lp/mm时均高于0.6,分辨率较高；各视场的点列图几乎都在艾里斑之内；彗差、像散、场曲、畸变、倍率色差等轴外像差也得到了很好的校正,成像质量较好,能够满足WCE光学系统的要求。     

AO算法改善波前整形技术

光场调控中的波前整形技术解决了相干光透过无序散射介质聚焦问题,以迭代优化方法简化实验装置,以达到加强对漫射光的控制目的。引入AO算法对入射波前进行处理,实现对波前整形技术的改善。实验中进行了与标准粒子群算法(PSO)、灰狼算法(GWO)这类群体智能优化算法的比较,AO算法改善后的波前整形技术具备更佳光学聚焦能力。研究表明,与标准粒子群算法和灰狼算法相比,经过AO算法改善后波前整形技术可得到更高的目标光强值,取得更好的散斑聚焦效果。     

基于IC-PSO和ISM的反馈控制算法设计

为了提高光纤偏振模色散(PMD)补偿系统的动态自适应补偿能力,提出了用改进粒子群优化(PSO)算法作为搜索算法,用改进单纯形法(ISM)作为跟踪算法的反馈控制算法设计方案,从而实现对PMD补偿单元的动态调整。在PSO算法中,引入免疫克隆(IC)原理提高了搜索算法的全局优化能力;对SM的反射操作和扩张操作进行改进,从而提高算法的收敛速度;用映射操作代替原有的顶点代换操作,从而使单纯形在迭代过程中不发生退化现象。实验结果证明了该算法用于PMD补偿系统的有效性和可行性。     

使用PSO算法的二阶偏振模色散自适应补偿实验

偏振模色散（PMD）已经成为高速光纤通信系统发展的严重障碍。我们将粒子群优化（Particle Swarm Optimization—PSO）算法作为偏振模色散自适应补偿中的反馈控制算法，对光链路中的PMD信号进行收索跟踪，并控制偏振控制器（Polarization Controller—PC），成功的实现了对二阶PMD的自适应补偿。实验结果表明，粒子群优化算法能够避免陷入局部极值而快速的搜索全局最佳值，同时它还具有很强的抗链路噪声的能力，补偿效果良好。     

An experiment of automatic PMD compensation in 40-Gb/s RZ optical communication system

An experiment of adaptive polarization mode dispersion (PMD) compensation for 40-Gb/s return-to-zero (RZ) optical communication system is reported. In the experiment, degree of polarization (DOP) is used as feedback signal and particle swarm optimization (PSO) method is adopted as logic control algorithm.The compensation time is about 200 ms, the compensated differential group delay (DGD) is up to 30 ps,and bit error rate (BER) of 10-9 is reached when PMD compensation is employed.     

免偏振敏感消色差超构镜设计研究

超构透镜作为一种灵活调控空间光场相位、振幅及偏振的有效选择,在超分显微成像中受到了广泛的关注。为了提高多波长显微成像的分辨率,解决传统光学系统结构厚重、设计复杂等问题,基于相位补偿理论,运用传输相位法以及粒子群优化算法,设计了一种基于二氧化钛纳米单元柱的反射式消色差超构透镜,在500~550 nm之间实现了恒定聚焦,且该透镜具有偏振不敏感的特性。与数值孔径相同但有色散的超构透镜的对比结果有效证实了该超构透镜的消色差功能。所设计的透镜可应用于多波长显微成像系统中并提高成像的分辨率。此外,该消色差透镜在数码相机和光学仪器等领域中也有较好的应用价值。     

PSO2 based Control Algorithm for Polarization Mode Dispersion Self-adaptive Compensation

Polarization mode dispersion(PMD) is considered to be the ultimate limitation in high-speed optical fiber communication systems. Establishing an effective control algorithm for adaptive PMD compensation is a challenging task, because PMD possesses the time-varying and statistical properties. The particle swarm optimization(PSO) algorithm is introduced into self-adaptive PMD compensation as feedback control algorithm. The experiment results show that PSO2based control algorithm has some unique features of rapid convergence to the global optimum without being trapped in local sub-optima and good robustness to noise in the optical fiber transmission line that has never been achieved in PMD compensation before.     

Craziness based particle swarm optimization algorithm for IIR system identification problem

In this paper a variant of particle swarm optimization (PSO), called craziness based particle swarm optimization (CRPSO) technique is applied to the infinite impulse response (IIR) system identification problem. A modified version of PSO, called CRPSO adopts a number of random variables for having better and faster exploration and exploitation in multidimensional search space. Incorporation of craziness factor in the basic velocity expression of PSO not only brings diversity in particles but also ensures convergence to optimal solution. The proposed CRPSO based system identification approach has alleviated from the inherent drawbacks of premature convergence and stagnation, unlike real coded genetic algorithm (RGA), particle swarm optimization (PSO) and differential evolution (DE). The simulation results obtained for some well known benchmark examples justify the efficacy of the proposed system identification approach using CRPSO over RGA, PSO and DE in terms of convergence speed, unknown plant coefficients and mean square error (MSE) values produced for both the same order and reduced order models of adaptive IIR filters.     

基于VLPSO算法的100Gbit/s光传输系统的偏振模色散自适应补偿

针对标准粒子群优化(PSO)算法后期迭代效率不高和容易陷入局部极值问题,提出了一种基于变异机制的局部粒子群优化(VL-PSO,varied local particle swarm optimization)算法。在单信道100 Gbit/s光传输系统中,以VL-PSO算法作为逻辑控制算法,进行二阶偏振模色散(PMD)归零(RZ)码自适应补偿实验。结果表明,搜索补偿后,眼图张开度明显增大,平均搜索补偿时间为1.650 ms;并且VL-PSO算法能够实时跟踪补偿PMD的变化,跟踪时间小于0.431 ms。     

PSO-based Control Algorithm for Polarization Mode Dispersion Self-adaptive Compensation

Polarization mode dispersion（PMD） is considered to be the ultimate limitation in high-speed optical fiber communication systems. Establishing an effective control algorithm for adaptive PMD compensation is a challenging task, because PMD possesses the time-varying and statistical properties. The particle swarm optimization（PSO） algorithm is introduced into self-adaptive PMD compensation as feedback control algorithm. The experiment results show that PSO-based control algorithm has some unique features of rapid convergence to the global optimum without being trapped in local sub-optima and good robustness to noise in the optical fiber transmission line that has never been achieved in PMD compensation before.     

求解多输入多输出检测新算法——遗传粒子群优化

设计两种基于粒子群优化算法(PSO)和基于遗传算法(GA)的多输入多输出(MIMO)系统检测算法.提出一种新的融合GA和PSO进化机制的遗传粒子群进化(GPSO)算法,并将其应用于MIMO系统检测问题求解.新算法改善了初始化种群,并将每一代粒子划为精英粒子、次优粒子和糟糕粒子三部分,对这三种粒子分别采用极值扰动、PSO...