高功率激光辐射近场鬼点反射对激光器损伤及抑制方法研究

高功率固体激光系统中的光学透镜对激光束的残余反射，可形成能量较大的鬼光束，极易对元器件及激光器造成损害,研究了高功率激光装置中的鬼点反射及其带来的破坏影响，给出了避开鬼点反射损伤的方法，可为高功率激光装置中透镜的设计提供参考．     

高功率激光装置中终端光学系统的鬼像分析

基于光传输的多叉树原理,研究了用于惯性约束聚变的高功率激光装置终端光学系统中多级衍射和多次反射杂散光与鬼点分布,根据光线经色分离光栅的传播规律进行了实际鬼光路计算,对聚焦透镜、色分离光栅、防护片组成的光学系统产生的杂散光及会聚鬼点进行了全面分析,得出三次谐波鬼点620个,二次谐波和基频光的会聚鬼点相对较少.分析表明非球面的一次反射鬼点最具威胁,大角度衍射和倾斜平面反射使大量鬼点向系统外部移动,并增大鬼光束的像差,减小其危害.这种方法可以以动态数据结构捕捉全部鬼点,并获得鬼光束结构.     

“神光”装置中空间滤波器的鬼点分析

在设计“神光”装置各光学元件时 ,鬼点反射是主要考虑的因素之一。通过分析神光装置主放大器后的空间滤波器的鬼点 ,确定了空间滤波器中透镜的选型 ,以及主放大器中钕玻璃片与空间滤波器透镜间的距离。     

高功率激光装置中透镜一阶鬼点形成规律分析

为了得到一阶鬼点形成的一般规律,从成像公式出发,利用薄透镜近似,对在高功率激光装置中所使用的各种形状的透镜,各表面剩余反射形成的一阶鬼点位置与其焦距的关系进行了推导,给出了两种入射方式下的关系式,为高功率激光装置中透镜的设计提供了一定的参考。     

寻找激光系统中离轴鬼点和鬼线的矩阵方法

在实际的高功率激光系统中 ,当光学元件非共轴放置、光学元件有像散特性、光束倾斜入射时 ,系统中会出现许多离轴的鬼点 ,鬼点也可能变为鬼线。采用 4× 4光学矩阵 ,给出了计算高功率激光装置中的任意n阶离轴鬼点或鬼线的方法 ,还给出了判断鬼点或鬼线虚实的判据     

高功率激光系统鬼光束光控制技术研究

通过理论计算与实验研究,详细分析了鬼光束(ghost beam)的传输与变换规律.研究了高功率激光系统中鬼光束聚焦形成的鬼点(ghost image)的位置与规避方法,在某高功率激光装置预放大系统中通过角度倾斜与透镜迎光面的选择等措施,成功避开了鬼点对各种光学元件带来的损伤,同时融合了笔形光束与反激光的控制技术,提高了系统输出信噪比,获得了稳定可靠的系统输出特性.     

用"镜像法"处理高功率激光系统中非共轴光路的鬼点问题

高功率激光系统中鬼光束对元件安全造成威胁,并导致主光束质量变坏,故鬼光束会聚点的位置和鬼光束会聚光斑光强的定量分析,对高功率激光系统安全运行非常重要。提出了用“镜像法”分析高功率激光系统中非共轴光路鬼点的方法。即将光路在各反射镜处“镜像”,由“镜像”得到等效光学系统,对等效系统进行鬼点分析后,再将鬼点“镜像”回原非共轴光学系统。结果表明,非共轴光学系统的鬼点情况,可由其“镜像”等效系统决定。     

神光Ⅱ升级装置终端光学组件的排布设计

设计高功率激光装置靶场终端光学组件(FOA)时考虑的重要因素足鬼像对光学元件的破坏.山于神光Ⅱ升级装置(SG-Ⅱ-U)的输出能量高、靶场空间小、鬼像分布情况复杂,导致了终端光学组件的设计难度很高.用自主研发的鬼像控制设计软件对神光Ⅱ升级装置靶场终端光学组件排布进行设计,给出了进行鬼像控制设计时需考虑的设计因素,并对比研究了两种靶场终端光学组件设计方案的优缺点,最后结合神光Ⅱ升级装置的特点,优化设计出神光Ⅱ升级装置靶场终端光学组件的最终排布方案.     

轴向运动目标鬼成像点扩散函数质量评价方法

研究了鬼成像系统的点扩散函数(PSF),以轴向运动目标的鬼成像系统为例理论推导出其点扩散函数,并进行了数值模拟和计算机仿真实验.结果表明:目标在信号光路轴向的运动会导致成像质量的下降,速度越大成像质量越差,应用点扩散函数方法分析鬼成像系统的成像质量可以在不成像的情况下预先判断成像效果,相对于传统的质量评价方式有很大优势.     

超景深鬼像仿真分析方法研究

具有确定相对孔径的光学系统只能对有限景深范围内的物体进行清晰成像。而超出景深范围的物体经过两个光学元件的两次反射之后,聚焦于探测器靶面,形成超景深鬼像光斑,大大降低了对比度。利用Code V与LightTools软件对已产生超景深鬼像的光学系统进行了仿真分析,并对产生超景深鬼像的两个光学元件表面进行了定位。仿真结果与产生的现象能够对应,证明该方法正确可行,并可用于其他光学系统。     

鬼成像的成像质量探究

鬼成像又称为双光子成像,是一种新型物理学研究技术。使用该技术,可以在获取不到物体本体的情况下通过双向传感器成像,因而得名“鬼成像”。近些年,随着科学技术的发展,鬼成像因其特殊的成像方式被学术界人士重点关注。鬼成像技术先进,潜在社会价值很高。尽管目前针对鬼成像的相关研究还未完全突破技术瓶颈进而应用于日常生活,但已有的研究成果显示,其在未来军事、医学以及科学研究等领域的应用价值不可估量。因此,综述鬼成像技术,深入探析鬼成像的成像质量影响因素及鬼成像技术的现状与发展。     

超高速分幅相机中的无鬼像光学系统

超高速光电摄影系统是目前最常用的一种高速摄影设备。在进行超高速光电分幅相机光学系统的设计时,由于面数较多、结构较为复杂,很容易在像面附近形成鬼像,从而影响成像的锐度和对比度,干扰目标的识别。为了解决鬼像的问题,本研究从光学系统中的关键器件像增强器出发,分析了鬼像形成原因,并进一步采用光纤面板对像增强器进行了优化设计,从而克服了鬼像问题。采用本光学系统组成的超高速光电分幅相机拍摄了高压火花放电的过程,实验结果表明,得到的图像无鬼像。利用该系统可以方便地进行纳秒时间尺度的超高速摄影实验研究,拍摄的照片无鬼像,有利于目标的精确识别和解读。     

轴向运动目标的热光高阶鬼成像研究

提出一种基于B样条概率密度函数(PDF,probability density function)估计的复杂纹 理图像分类识别方法,主要包括图像纹理PDF特征学习、 表征以及纹理类型识别3个步骤。在图像纹理PDF特征学习和表征中,引入各向异性高斯导 数方向滤波器获得纹理图像多尺度和 多方向空间结构;然后基于预先固定的B样条基函数,将图像空间结构PDF估计转化为与 基函数相对应的权值向量估计;之 后采用最远邻聚类方法,获得图像空间纹理结构的PDF特征字典库;最后采用最近邻方法, 获得各类纹理在特征字典库上的直方图 分布表示。在纹理类型识别阶段,基于直方图距离测量结果实现纹理图像分类识别。在不同 纹理图像数据库上进行了大量的验证性和对比性实验,实验结果表明所提方法的有效性 和优越性。     

劈裂纳米矩形的Fano共振效应及对不同偏振角入射激光的衰减作用

为了探讨光场的高阶关联对于轴向运动目标鬼成像 成像质量的影响,将热光高阶鬼成像相关理论应用于轴向运动目标鬼成像的研究中。首先, 建立了理想热光高阶强度涨落的轴向运动目标鬼成像模型,给出轴向运动目标高阶鬼成像的 高阶关联函数;接着,设置不同仿真参数对建立的数学模型进行了数值模拟,同时给出了相 关仿 真图像;最后,采用峰值信噪比(PSNR)质量评价方法 比较仿真图像的成像质量,并对仿真结果进行了分析。结果表明,对于轴向运动目标,随着 参考光束的阶数增加,光场的高阶关联将会极大的增加背景 涨落的噪声,导致图像重建质量急剧变差;而信号光束的阶数增加对成像质量影响较小,但 是成像质量会 随着信号光束的增加而增加,最低阶的鬼成像得到的鬼像质量最好。     

运动目标强度关联成像及其在遥感探测中的应用

开展了强度关联成像领域中对于运动目标成像的研究,为了克服目标与系统之间的相对运动引起的图像退化问题,提出了基于参考臂探测器记录的光场强度分布平移补偿进而提高运动目标强度关联成像分辨率的方案。理论和实验结果表明:通过对参考臂探测器记录的光场强度分布进行平移补偿,利用强度关联成像技术仍然可以获取运动目标的高分辨率图像。针对强度关联线性重构和稀疏约束非线性重构算法,分别讨论了遥感探测应用过程中探测噪声对运动目标强度关联成像重构质量的影响。此外,比较了所述技术与现有去运动模糊技术的优缺点。     

一种改进的EPI伪影校正算法

EPI是功能磁共振成像(fMRI)广泛采用的一种扫描技术。成像物体的磁敏感性、化学位移、静磁场不均匀性以及系统硬件性能的不完善等因素导致EPI图像在相位编码方向存明显的ghost伪影,严重破坏了图像的质量。研究基于图像的后处理方法校正EPI伪影具有明显的实际临床应用价值。首先分析了现行相位校正算法和相位恢复算法的不足之处,然后提出了一种改进的EPI伪影校正算法。改进的算法充分利用两种方法的优点,并克服了各自的缺点,较好地实现了伪影校正。通过对实际的phantom图像处理,阐明了改进算法的稳定性及可靠性。     

赝热光的相干时间对鬼成像影响的理论与实验研究

激光照射旋转毛玻璃产生的赝热光是鬼成像中最常用的光源.文章从理论和实验上研究了赝热光的相干时间对鬼成像的质量和成像效率的影响.理论上，首先指出赝热光场的相干性是由毛玻璃的转动引起的，并基于旋转毛玻璃的时空随机特性，推导了赝热光鬼成像的二阶关联函数，得到了关联重构图像的解析表示.结果表明，在满足探测器的曝光时间远小于赝热光相干时间的条件下，鬼图像的表达式中不包含转速，毛玻璃转速对关联重构图像没有影响.其次，分析了鬼成像中涉及的几个时间尺度，探讨了提高成像质量和效率的途径.经分析，探测器的曝光时间要远小于赝热光源的相干时间，采样间隔要尽可能大于相干时间，这保障了在鬼成像中能探测到有效的光场强度涨落，从而能保证成像质量，又提高成像效率.实验上，分别进行了不同毛玻璃转速和不同采样帧率下的鬼成像的对比，结果表明，毛玻璃转速对关联重构图像没有明显的影响，同一相干时间内的多次采样对鬼成像的质量没有明显提升，从而验证了理论的正确性.该研究为鬼成像质量和成像效率的提高提供了新的思路.     

Implementation methods of repetitive sampling on an OTDR for alignment of ghost reflection in short-period measurement with a short-length fiber

This paper discusses implementations of a repetitive sampling measurement for OTDR considering ghost effect for short period measurement with a short-length fiber. Repetitive sampling is done to acquire higher equivalent sampling rate with a low sampling clock in the data acquisition. However, the repetitive sampling can cause misalignment of ghost reflection which produces a distortion. This study analyzes the effect of ghost on the repetitive sampling measurement result. The implementations which can be categorized based on the delay object, delaying sequence, and delay looping steps are analyzed for the distortion possibility and proposed to avoid a mis-aligned ghost reflection measurement. The experiment with an OTDR that has an equivalent sampling rate of 10 GHz obtained using a 10 MHz sampling clock and 100 ps delay is shown to validate the method.