高定位精度光纤传像束面阵的V型槽法制备

高精度传像束可提高其与相机或透镜阵列之间的耦合精度,满足集成光学成像、光学器件及探测系统等领域的应用要求。为此提出了采用V型槽法制备高定位精度光纤传像束面阵。该方法首先将高精度V型槽嵌入排丝工装中,利用排丝机的张力牵引光纤来进行排丝,V型槽能够保证光纤横向定位精度和纵向定位精度,而后将由V型槽法排丝获得的光纤片进行叠片排列,制备出高定位精度光纤传像束面阵。采用计算机辅助电荷耦合器件(CCD)成像测量系统对传像束面阵光纤定位精度指标进行了测试、计算和分析,结果表明单根光纤的定位精度不超过4μm。该项工作为高精度传像束面阵的制备奠定了基础。     

基于辐射定标的某型红外光纤传像束双波段透过率测定

由于目前国内尚没有针对红外光纤传像束的波段透过率测试的规范标准和设备。提出了一种考虑光纤孔径角和光纤芯径的热像仪定标方法和某型光纤传像束的双波段透过率测试方法。通过在冷屏两端分别设置直径为8 mm和62 μm的两个光阑孔,确保定标条件和所测光纤的孔径角和光纤芯径相同;再通过在光路中插入波段滤光片来选择需要定标的波段。建立了基于最小二乘的红外热像仪定标模型,并采用该方法进行了定标实验。根据定标结果,测量了某型光纤传像束的红外光纤在2.0 μm～2.6 μm波段和3.4 μm～4.8 μm波段的透过率,其平均透过率大于70%。     

长波红外硫系玻璃光纤束制备与大面阵成像性能研究(特邀)

长波红外光纤传像束在军事、医疗以及环境监测等领域有着重要应用。当前，长波红外光纤高的光学损耗制约了红外光纤传像束的性能和应用。为了制备低损耗长波红外光纤，选择As-SeTe硫系玻璃组分，首先对As、Se、Te高纯原料进行了提纯工艺研究，原料表面氧杂质含量分别由1.3 at%、0.46 at%、0.48 at%降至0 at%(未检出)、0.06 at%、0.15 at%，除氧效果显著。以As-Se-Te玻璃为基质组分，对比研究了制备工艺对玻璃红外透过谱段的影响，采用Al作为除氧剂结合蒸馏提纯工艺，制备出热学性能优异、长波红外谱段良好的红外硫系玻璃。采用棒管法拉制出丝径100μm的光纤，弯曲半径小于5 mm，在长波红外波段损耗基线约为0.2 dB/m。采用叠片法制备出像元2.25万，单丝呈紧密排列的光纤传像束，断丝率小于3‰，传像束有效区域透过均匀，无黑丝、暗丝，对红外目标成像清晰，无明显畸变，综合成像质量良好。     

光纤传像束断丝率的自动检测

介绍了光纤传像束在试验鉴定中断丝率指标的自动检测方法.将一束均匀的平行白光注入光纤传像束输入端,在输出端成像于高分辨率数码相机的CCD面阵上,采集的检测图像传输到计算机中.利用图像预处理和模糊平均方法,通过自适应阈值比较,标识出光纤传像束断丝像点的大体位置,然后以最短欧氏距离为判据,采用系统聚类法对断丝像点进行聚类和识别,统计出断丝数和断丝率.此图像处理算法可以克服传像束胶缝暗纹的干扰,具有计算量小,可靠性高的优点,能够快速地对光纤传像束进行质量评估和综合鉴定.     

柔软光纤传像束的传像特性

研究了柔软光纤传像束的传像特性.界面交扰是柔软光纤传像束最重要的传像特性之一.迄今为止,有关这些方面的研究尚未完善.描述了一种采用光学视频系统定量测量柔软光纤传像束交扰率的新技术,并通过对柔软光纤传像束的静态MTF的测量和目视法观察,分析对比了交扰率对传像束传像特性的影响,比较了多种传像束样品的测量结果.     

高分辨率光纤传像束的制备及其光学性能

从酸溶法光纤传像束所需原料的配方确定开始,合理设计了纤芯玻璃、包层玻璃和酸溶玻璃三种材料之间物化性能的匹配性.这三种玻璃材料的物化性能将直接影响到所制备的高分辨率光纤传像束的成像质量.通过开展酸的浓度、温度、酸的种类以及酸溶时间等量化关系研究,确定了最适合光纤传像束酸溶的一系列工艺参数,这对于降低传像束的断丝率,提高光纤传像束的成像质量有较大作用.通过大量的实验研究、性能测试和理论分析,确定了多种提高传像束光学性能的有效方法,为光纤传像束的广泛应用奠定了良好的基础.     

提高光纤成像系统传像质量的研究方法

针对提高超长异型光纤传像束系统的传像质量,提出一种研究方法,综合分析了光纤的排列、光纤填充系数、数值孔径以及后续图像合成算法.制造光纤时光纤束采用六角形的排列.使用折射率小的包层.在图像数据处理时,使用抽样定理、三次样条图像信号重建和亚像元配准等图像处理算法,最终提高了光纤成像系统的传像质量.实验证明,通过信号的重建以及错位的校正等方法,能够有效地改善成像光纤束的传像质量.     

光纤传像系统中的耦合技术研究

由于柔软传像束光纤优良的传像特性和可以任意弯曲的特殊性能,因而使其被广泛地应用于医学、工业用显微镜,及科研、航天、军事等多种场合中,光纤束在成像系统中的精密耦合又是其中的重点.在总结了光纤束的传像特性及其应用背景的基础上,从数值孔径匹配的角度对异型光纤束的前后端耦合进行了一组优化设计,并给出了在可见光波段的实验图片及结果分析.     

2m长As-Se-Te玻璃红外光纤传像束

文中介绍了传输 2～ 12 μmAs Se Te玻璃红外光纤所用原料提纯和玻璃熔制工艺改进的方法。分析了损耗、填充系数K和面反射对透过率的影响。将制备出的红外玻璃光纤 ,用WQF 4 0 0傅里叶变换红外光纤光谱仪测试其损耗 ,光纤损耗值明显降低。把单丝直径 φ≤ 80 μm的As Se Te玻璃光纤制成 10 0像元× 10 0像元、长度为 2m的传像束。前、后两端分别配置可调焦的红外透镜 ,入端对准 5m处 4 0 0℃黑体炉 φ =3mm的小孔 ,出端与热像仪连接 ,经过光学扫描和信号处理后 ,在计算机屏幕上显示出圆形的黑体热像。结果表明 ,在特殊环境中用As Se Te玻璃红外传像束 ,传输热像是最佳设计方案之一。     

光纤面板及光锥传像特性研究（英文）

测量了光纤面板、光锥、耦合光纤面板以及耦合光锥的光谱透过率和调制传递函数。光谱透过率测量结果表明,光纤面板的光谱透过率与光纤面板的厚度以及入射光的波长有关。光纤面板的厚度越厚,透过率越低。对相同厚度的光纤面板而言,漫射光的透过率低于准直光的透过率。原因是漫射光在光纤面板中的传输远距离大于准直光在光纤面板中的传输距离,因此吸收更多。光纤面板除玻璃产生吸收外,玻璃中的稀土元素也会产生杂质吸收。调制传递函数的测量结果表明,光纤面板的调制传递函数不仅与光纤的丝径有关,还与光纤面板的厚度有关,光纤面板的厚度越厚,调制传递函数越低。原因是少部分光线在光纤中传输时会发生串光。光锥与光纤面板相比,光谱透过率和调制传递函数均较低。当光锥与光纤面板耦合后,特别是在漫射光入射条件下,光谱透过率更低。对550 nm的波长而言,透过率仅为11.7%。光锥与光纤面板耦合后,不仅光谱透过率有损失,而且调制传递函数也降低,30l p/mm处的调制传递函数仅为47%。     

光纤传像束的传光特性表征

本文分析了光纤传像束的传光特性，提出了采用单根光纤的光透射率予以表征。     

新型聚合物传像光纤制作方法探索

探索了新型聚合物传像光纤的制备方法。阐述了传像光纤中的光线传输理论及光纤设计理论,为传像光纤的研制提供理论指导。借助聚合物微结构光纤制作技术,在正六边形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构光纤预制棒的孔洞内填充高折射率的聚苯乙烯(PS)纤维,形成一次预制棒,热拉伸后熔并再拉伸,研制出直径为0.22mm,单丝直径为3μm的超高分辨率传像光纤。经过测试,该传像光纤可以分辨10μm的微刻度。探索用直径为0.25mm的特制PMMA芯/氟塑料包层光纤经过一步排列堆积制作传像光纤预制棒,拉伸制成直径为2mm,7200pixel,单丝直径为20μm的传像光纤。实验发现,吸附于光纤表面的灰尘对传像光纤的结构和图像质量有严重影响。     

基于FPGA+DSP的超分辨率成像系统设计

针对异型传像光纤束成像的算法结构,介绍了一种以TI公司高性能DSP(TMS320DM642)和Xilinx公司150万门级FPGA(XC3S1500)为核心处理器的超分辨率成像系统.在该系统中,作为系统核心的DSP承担目标图像合成算法,而FPGA则负责如图像格式转换等预处理工作.     

光纤传像束研究进展

光纤传像束是一种可任意弯曲的传输图像的无源器件,与传统的光学成像器件相比,它具有重量轻、使用自由度大、易实现复杂空间结构的图像传递等优点。由于其优良的传像特性和可任意弯曲的特殊性能,使其被广泛地应用于医学、工业及科研、航天、军事等多种领域。本文给出了光纤传像束与其它成像系统相比所具有的优点,详细分析了影响光纤传像束传像性能的一些因素,介绍了传像束的制作方法,阐述了不同类型传像束的特点及应用,并指出了目前面临的问题。     

像束相关性误差对波分复用光纤传像系统成像效果的影响

在波分复用光纤传像系统中，像束光纤的相关性错位误差将直接影响整个光纤传像系统的综合成像效果。本文重点分析了色散方向与光纤相关错位方向的关系对成像质量影响的规律，以及应采取的措施。     

红外光纤传像系统像质优化方法研究

红外光纤传像系统在红外探测领域具有重要的学术价值和广阔的应用前景。文中采用理论分析与实验验证相结合的方法,对其像质优化问题进行研究。基于系统工作原理和特点,建立了其调制传递函数的理论模型,分析了影响其像质的主要因素。结果表明:为保证系统成像质量,前置物镜及后继耦接镜在系统Nyquist频率处的MTF值应大于0.8,且耦接镜所成光纤像与探测器像元的对准偏差应小于0.5像元。为进一步分析光纤传像束自身缺陷对像质影响,特搭建了成像实验装置,对两种不同规格光纤传像束推扫成像结果对比发现:通过使用合适后继耦接镜、多层光纤TDI模式成像、传像束前后端镀增透膜、准确的均匀性校正处理等方法,可有效改善系统的成像质量。以上研究为该类系统的研制提供了必要的技术储备。     

复式大截面光纤屏的实验研究

阐述了酸溶法光纤传像束的工艺原理及特点,并提出了用酸溶法光纤传像束复合成复式大截面光纤屏.针对发光管制做光纤屏点状结构明显,塑料光纤制做光纤屏易老化、不耐高温等缺点,采用了酸溶法拉制光纤传像束来制作光纤屏.该光纤屏具有分辨率高、成像好、耐老化等特点,有很好的观察视角,使用自由度大,易实现大截面、大范围传像.     

超分辨率成像系统的FPGA控制研究

介绍了一种基于异型结构传像光纤束,以DSP（DM642）和FPGA（xilinx XC3S1500）为核心处理器的超分辨率实时彩色成像系统,着重讨论了FPGA在系统中的功能实现,包括Bayer图像的双线性插值,RGB和YUV图像格式之间的转换,以及与USB控制器的通信等。系统中FPGA直接与DM642特有的Vport口...     

基于FPGA的传像光纤束图像预处理器

针对传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于FPGA的传像光纤柬图像预处理器设计方案。该图像预处理器相对于传统的图像预处理器具有充分利用FPGA有限的片上资源,合理安排数据操作之间的并行性和流水性等优点。具体实验结果表明,该预处理器能满足传像光纤束成像系统的实时性要求,达到预期效果。     

利用光纤传像束的内窥镜物镜设计

光纤传像束用于内窥镜时,对内窥镜物镜的结构型式和成像质量提出了新的要求。在分析了其基本设计原则后,根据实际需求,选用反远距型物镜作为初始结构,利用Zemax软件优化设计了一个工作波段0.38~0.78 m,焦距0.921 mm,全视场100、相对孔径1/4的内窥镜物镜。镜头总长10.32 mm,满足像方远心要求,在38 lp/mm频率处MTF值在0.85以上,像质优良;同时,在Tracepro软件中建立了所设计物镜与光纤传像束结合后系统的模型,模拟的系统耦合效率约为96%且出射端照度均匀。结果表明:该物镜具有视场大、短焦距、结构合理、耦合效率高、像面照度均匀等特点,满足内窥镜要求。