能对多种颜色进行空间分离的量子阱红外光电探测器列阵

美国喷气推进实验室最近提出一种相邻像元对不同颜色灵敏的量子阱红外光电探测器焦平面列阵。这种焦平面列阵将使得人们有可能将多个波段中的同一个景物同时成像在同一个焦平面上,而无需再用运动部件或者复杂的光具将光分裂成多个波段并使每个波段的光照射在最适合该波段的一个单独的探测器列阵上。     

基于多光谱成像选取四季豆叶片的特征波段

在400~720nm波段范围,基于液晶可调谐滤波器(LCTF)和CMOS相机组合的多光谱成像系统,以四季豆叶片为研究对象每隔5 nm进行成像。根据图像亮度信息法和波段指数法的相关原理,首先分别计算得到各波段四季豆叶片的波段指数值和可识别度;然后对四季豆叶片的波段指数值和可识别度进行排序,综合图像的灰度离散、亮度信息丰富和波段的相关性小等特点,得出545、630、645、720、650和570 nm波段有较大的波段指数值和较好的识别度;最后根据最小欧氏距离法和光谱角度匹配法分别对四季豆叶片的特征波段的分类精度予以计算,两种方法的分类精度分别为100.00%和83.33%,得出选取的特征波段对四季豆叶片具有较好的分类精度。因此,545、630、645、720、650和570 nm波段可作为四季豆叶片的特征波段。     

高分辨率近红外成像光谱仪光学系统

研究了一种在近红外波段具备良好成像能力的双凹面光栅成像光谱仪系统。对这种串联光栅系统中存在的主要像差像散和彗差进行了分析,并计算获得了该系统的最优成像条件:两个光栅和柱面透镜的最优摆放位置。这种改进型的Wadsworth系统可以在全波段近似消除彗差和像散,具备良好的光学成像质量,并仅通过刻线密度较低的光栅即可实现高光谱分辨率。设计了一个工作于780~1 100 nm波段的成像光谱仪系统,其光谱采样达到0.92 nm/pixel,全视场调制传递函数在17 lp/mm的奈奎斯特频率下高于0.45,系统像差得到充分校正,且加工和装调公差比较宽松。研究结果分析证明了设计理论的正确性。     

紫外双光谱演示成像系统设计

文章利用AlGaN基双色线列探测器研制了一种紫外双光谱演示成像系统,其工作波段为250～280nm和330～365nm.系统采用探测器一维并扫的扫描方式,能够对0～360°视场进行周视成像.针对双色线列探测器,专门研制了对线视场进行优化设计的大相对孔径的紫外双色物镜以及基于FPGA的双通道紫外图像采集处理系统.系统以USB作为信号传输总线,配合上位机软件能够完成图像的实时显示、存储.在多种光照条件下的成像实验中成功地获取两个通道的紫外图像,在国内首次报道了AlGaN基紫外双色探测器的成像结果.     

偏轴式扫描三光栅单色仪

为了获得宽波段高分辨率的单色光,对成像光谱仪进行了波长标定,设计了一款扫描式三光栅单色仪。光栅扫描系统采用蜗轮蜗杆机构,针对传统安装方式带来的光栅有效口径损失及杂散光等问题,创造性地提出了蜗轮蜗杆转台偏轴安装的方法,通过蜗轮蜗杆转台初始位置的偏移,有效抑制了扫描过程中光栅实际有效口径的减小和仪器杂散光增加等问题。单色仪光学系统采用水平式C-T结构,通过三块光栅实现280~2 240 nm的宽波段输出,保证整个波段内的高衍射效率和光谱分辨率;并针对蜗轮蜗杆的非线性扫描,使用多种数学模型对单色仪系统进行了光谱定标。最终的实验和测量证明,仪器在280~560 nm、560~1120 nm、1 120~2 240 nm三个波段的光谱分辨率分别为0.1、0.2、0.4 nm,波长重复性分别为0.094、0.186、0.372 nm,波长准确度分别为0.096、0.191、0.382 nm,达到了设计目标,满足成像光谱仪波长定标的使用要求。     

机载高光通量双波段成像光谱仪的设计

分析了成像光谱仪常见结构的优缺点并给出了分析过程,对望远镜系统和光谱成像系统结构进行了合理选择,实现了单一成像光谱仪同时覆盖可见近红外(VNIR)和中波红外(MWIR)双波段。根据研究目标要求设计了一个大F数(VNIR波段F/3,MWIR波段F/2)机载双波段成像光谱仪。该光谱仪双通道共用一个同轴平场无遮挡Schwarzschild望远镜,用二向色分束器分开。双通道光谱成像系统均采用同心共轴的Dyson结构,VNIR波段和MWIR波段光谱分辨率分别达到5 nm和15 nm。为使设计的系统结构合理,介绍了光束分离结构和光谱仪的光束折叠方法。设计结果表明:该系统结构简单,效果良好,谱线弯曲分别小于1.2μm和0.5μm,谱带弯曲均小于0.5μm,偏振灵敏度小于4%,适用高光谱分辨率机载双波段成像光谱仪。     

单像素成像与超表面成像（特邀）

单像素成像作为一种典型的计算成像方式,利用单像素探测器测量一系列掩模图像照射目标之后的光强值,进而通过不同重构算法恢复目标图像。相较于多像素探测器(CCD或CMOS),单像素成像克服了硬件的限制,在某些特殊波段,探测效率更高,响应更快。超表面是由亚波长的金属或介质单元构成的二维人造结构。在可见光波段,超表面可以调控入射光的多种自由度以实现多通道全息图的显示;在微波波段,超表面可以与导波模式进行耦合辐射出多种模式图案。简单介绍了单像素成像的研究背景、成像原理和重构算法、超表面成像的研究背景,并主要讨论了两种成像方式在可见光波段以及微波波段的结合以及相关研究,最后提出了未来的发展方向。     

干涉成像光谱仪高光谱数据信息质量评估

从信噪比和信息熵两个方面对干涉成像光谱仪(IIM)高光谱数据的信息质量进行了评估,以期为IIM高光谱数据的深入应用提供参考依据.结果显示,IIM高光谱数据整体信息质量良好,中间波段影像信息质量优于两端波段,750 nm附近作为月表斜长石、辉石光谱曲线反射峰,表现出较好的信噪比和信息熵,这对提取月表元素与矿物具有重要意义,但作为辉石、斜长玻璃矿物吸收谷的930 nm波段附近则信息质量较差;前9个波段信息质量上升趋势明显,但整体较差,建议在使用时对噪声做着重处理;第一波段和最后一个波段信息质量较差,建议舍去.     

云南天文台1.2m望远镜61单元自适应光学系统

云南天文台1.2 m望远镜61单元自适应光学系统已经完成升级改造并投入使用.该自适应光学系统主要由倾斜跟踪控制回路、高阶校正回路以及高分辨力成像系统组成.为了提高系统的跟踪精度,倾斜跟踪控制回路由两级倾斜校正回路串联而成,用于校正望远镜的跟踪误差和大气湍流引起的倾斜跟踪误差.高阶校正回路主要由一套哈特曼波前传感器、一块61单元变形反射镜以及一套高速数字波前处理机组成.系统中哈特曼波前传感器的工作波段为400～700 nm,系统成像波段为700～900 nm.在介绍61单元自适应光学系统各组成部分的基础上,对该系统的性能进行了分析,并给出了实际天文恒星目标的高分辨力自适应光学成像观测结果.     

开环双波段人眼视网膜成像液晶自适应光学系统设计

设计了一套基于开环双波段模式的人眼视网膜成像液晶自适应光学系统。该光学系统分别采用夏克-哈特曼波前传感器和液晶空间光调制器来探测和校正波前畸变。探测波段采用830nm近红外光,成像波段采用790nm近红外光。采用开环模式以提高光能利用率和系统的稳定性,采用双波段模式以增大视场。新加入了瞳孔监控子系统和响应矩阵测量子系统,使系统更加灵活方便。介绍了系统的关键参数,并通过ZEMAX软件对光学系统进行模拟分析,认为系统可以达到接近衍射极限的效果。传递函数MTF@50lp/mm达到0.25(对应视网膜上3μm),满足设计要求。     

用波导全息照明器实现三维漫反射物体全息图的白光再现

提出了一种利用波导全息照明器实现三维漫反射物体全息图的白光再现新方法。利用反射全息图的波长选择性和波导全息照明器对菲涅耳全息图的色散补偿，用白光照明获得了清晰的准单色再现像。     

Electroabsorption and electrooptic modulation in single crystalZnSe-ZnSSe waveguides grown by OMVPE on GaAs

Electroabsorption and the electrooptical effect were used to modulate argon laser light in ZnSe single crystal waveguides. The electrical contacts were Schottky barriers that created a nonuniform electric field in the samples. The nonuniform electric fields are modeled, and the experimental results are matched to this model. The electroabsorption experiments showed a modulation depth of 9.2 dB at an applied voltage of 255 V and a wavelength of 476 nm. With the same applied voltage at λ=488 nm the modulation depth was only 0.53 dB. Electrooptic phase modulation was also investigated. A phase shift of π was found at 60 V for a sample of 3 mm length. The half wave voltage was independent of wavelength for wavelengths from 488 to 515 nm     

A homomorphic filtering method for imaging strongly scatteringpenetrable objects

This paper describes a new method for determining the structure of strongly scattering penetrable objects having permittivity fluctuations with scales comparable to the illuminating wavelength. We are concerned with the case when small wavelength or weakly scattering approximations, such as the Born or distorted wave Born approximations, or slowly varying approximations such as the Rytov approximation, are not valid. The problem is formulated as one of recovering, in principle, a quantitative image of the object's permittivity distribution function from a set of perturbed images. Each perturbed image is obtained by backpropagating the scattered field measured around the object for different illumination directions. These backpropagated images are filtered in the differential cepstral domain to recover the object permittivity distribution, and we show reconstructions from both simulated and real microwave scattered data     

Two-Wavelength switching of luciferase activity using caged compounds

Firefly luciferase, luciferin, 1-(3,4-dimethoxy-6-nitrophenyl) elthyl ATP and 1-(2-nitrophenyl) ethyl acetic acid were immobilised in an agarose gel matrix. By illuminating the gel with 350 nm light through a mask, a positive bioluminescent pattern was written on to the gel by releasing ATP in the illuminated areas. The gel was then illuminated with a brpadbnand UV light through a second mask to release acetic acid, lowering the local pH and deactivating the enzyme. This produced a negative image of the second mask superimposed on the positive image of the first mask. The system represents a two-wavelength switch in which one wavelength of light activates the enzyme while a second deactivates it. This demonstrates the feasibility of using biological molecules as logic element in future devices.     

波片相位延迟的精确测量及影响因素分析

提出一种精确测量波片相位延迟的方法。将待测波片置于起偏器和检偏器之间,转动待测波片和检偏器至不同的位置并探测输出的光强,得到波片的相位延迟。采用光源调制技术和解调技术,抑制了连续光所无法克服的背景光干扰和电子噪声的干扰;将光路分为测量光路和参考光路,采用软件除法技术,消除了光源波动的影响,从而实现波片相位延迟的精确测量。详细分析了影响测量精度的误差因素,主要有光源波长变化、温度变化、入射角倾斜、转台转角误差和光源波动,计算了1064 nm波长时厚度为0.52 mm的λ/4多级结晶石英波片产生的相位延迟误差,其中光源波动的影响在作除法后有显著的改善,各误差因素的总测量误差为±1.58°。实际测量了该λ/4结晶石英波片的相位延迟为91.06°±1.78°,与理论分析相符。该测量和误差分析方法同样适合其他的波片。     

基于Zn2SiO4：Mn的紫外探测薄膜的研制

由于紫外光对硅层的透射深度小于2nm,所以传统的光电探测器件并不响应紫外光。为了增强传统的光电探测器件在紫外波段的探测能力,实用的方法是在传感器光敏面镀上“紫外一可见”变频薄膜,将紫外光转化为可见光。实验用“旋涂法”在石英基底上生成ZnzSiO4：Mn紫外探测薄膜,并对其透射光谱、吸收光谱、激发光谱与发射光谱等光学性质进行测量分析。实验测得薄膜在300nm以下透过率极低,在300nhm以上透过率很高且平稳;对300nm以下的光具有很强的吸收,对300nm以上的光吸收很弱且很平稳;激发峰在265nm,发射峰在525nm,即能将紫外光转化为可见光。实验结果表明薄膜不仅能将紫外光转化为可见光,实现传统光电探测器件的紫外探测。而且在增强紫外响应的同时不削减其他波段的响应,是一种适用于增强光电图像传感器紫外响应的紫外增强薄膜。     

制作和重现像面彩色全息图的新方法

本文提出像面彩色全息图的制作白光重现的新方法。根据Kogelnik关于体积全息图的耦合波理论,记录时,根据角度灵敏度的要求,把三基色参考光束分别按照不同角度入射到全息干板上。用这种方法记录的彩色全息图,当用与三基色参考光束的空间频率相同的三基色普通光束照射时,将重现消除了串色干扰的原物体的三维彩色像。利用三个全息光栅从白光中选择出三个再现基色波段,并对像面彩色全息图色散补偿,这种白光重现方法没有色模糊。     

Laser-tuned whispering gallery modes in silica microbubble resonator integrated with iron oxide particles

A 473-nm-laser-tuned whispering gallery mode(WGM) silica microbubble resonator integrated with iron oxide particles is demonstrated in this paper. Owing to the photo-induced thermal effect, the WGM resonance wavelength could be tuned by adjusting laser power density of the illuminating light absorbed by the iron oxide particles. A wavelength tuning sensitivity of 0.03 nm/(mW·mm^-2) and a tuning range of 0.18 nm are experimentally achieved. Moreover, the influence of ambient temperature on the WGM spectral characteristics is experimentally studied, and a silica-microbubble-based reference scheme is demonstrated to compensate for the temperature-caused resonance wavelength variation. The proposed laser-tuned microresonator has great potential in optical modulation and high-precision optical filtering applications.     

Properties of Light Emission Spectrum of Double-barrier Tunnel Junction

Fabricated are the double-barrier light emission tunnel junctions successfully. Introduced are the fabrication process and light emission characteristics. The spectra of the junctions are measured and analyzed especially. Their spectrum wavelength including main wave peak（locates at 450 nm～500 nm） of the double- barrier junction shows a ＂blue shift＂ in comparison with that of the single-barrier Metal/Insulator/ Semiconductor（MIS） or Metal/Insulator/Metal（MIM） junction（wave peak locates at 620 nm-740 nm）. This phenomenon should be due to the occurrence of the electron resonant tunneling in the double-barrier junction.     

光纤激光器相关的薄膜设计

文章介绍了两种应用于光纤激光器的薄膜类型，分别为长波通和短波通截止滤光膜。光纤激光器用薄膜的显著特点，就是在具有较高的激光损伤阈值的同时，又能把近波长的光线按照光谱特性要求分离，这其中就包括泵浦光波长（980nm）和信号光波长（1050～1100nm）。