利用激光全息技术校正大口径光学成像系统像差

基于光学全息原理,分析了激光全息技术校正光学成像系统像差的机理和方法,建立了全息记录实验系统,用于校正口径500 mm、低质量球面反射镜光学系统对有限远物体成像时的像差。采用原光路再现的方法,通过比较像差校正前后的干涉图样和成像结果,验证了该校正方法的可行性。实验结果表明,校正后该系统剩余波像差约为λ/8。     

复杂局域结构的STEM非相干成像测定

Nano-or atomic-scale microstructural control has become a key technique to develop superior functional materials,and the success of such project largely relies upon a precise characterization of local atomic/electronic structures.Understanding atomistic origins of nanomaterial's properties will lead to establishing structureproperty relationships,which have been one of the major challenging issues in materials science.     

部分相干系统标准物体成像的计算机模拟

本文研究了部分相干条件下,不同相干度对标准物体象场分布的影响。表明了照明条件与部分相干光学系统成象之间有着十分密切的关系。基于H.H.Hopkins的部分相干成象理论,在IBM-PC/XT个人计算机上,建立了模拟部分相干条件下,一维标准物体成象的FORTRAN程序,从而为部分相干光学系统(微缩、显微系统等)的设计评价和最佳照明条件的选择,提供了可靠的途径;从对象差光学系统的计算表明,标准物体的象场强度分布,很灵敏地反映了光学系统的品质,它可以做为部分相干条件下,实际光学系统的质量判据。     

飞秒全息成像技术研究

飞秒全息成像技术目前主要有两个应用方向：飞行中的光波记录方法以及透过高散射介质（特别是生物活组织）成像。本文针对第二个应用方向作了一些初步工作，建立起了一套完整的电子全息系统，包括数字再现软件、ＣＣＤ摄像机、图像采集处理机。采用建立的电子学全息系统，在空气中拍摄了金属丝的飞秒全息图，为进一步利用飞秒全息技术研究透过高散射介质成像打下了基础。     

非相干光学相关器

在信号处理的应用中采用光学系统与等价的电子学方法相比较会提供重要的优点。这些优点主要是光学系统所固有的多通道高速模拟和并行处理能力。这在接近实时地处理大量数据的应用方面可能常常是有利的。这篇论文所要提供的是对实现相关运算和线性变换运算的各种非相干光学模拟技术的评述。而且也考虑了应用空间和时间输入的扫描和非扫描系统。     

非相干光学相关器

在信号处理的应用中采用光学系统与等价的电子学方法相比较会提供重要的优点。这些优点主要是光学系统所固有的多通道高速模拟和并行处理能力。这在接近实时地处理大量数据的应用方面可能常常是有利的。这篇论文所要提供的是对实现相关运算和线性变换运算的各种非相干光学模拟技术的评述。而且也考虑了应用空间和时间输入的扫描和非扫描系统。     

无透镜全息显微细胞成像

为了同时满足较大的视场和较高分辨率的需求,开发了一套全息无透镜显微成像系统和配套算法,实现对微米级样品的无透镜显微成像。搭建了一套由LED光源、针孔、被测样品与CMOS图像传感器组成的全息无透镜显微成像系统,并对针孔直径、成像面尺寸、光源到样品的距离,以及样品面到CMOS图像传感器的距离进行了优化。其次,开发了从系统采集的全息图中恢复样品图像的角谱法算法。最后,使用该成像系统和配套算法,分别对具有微米级结构分辨率测试靶,和肺癌细胞悬浮液进行了显微成像。该全息无透镜显微成像系统的分辨率为4.4μm,成像视场尺寸为5.7 mm×4.3 mm,实现了微米级结构和肺癌细胞较清晰的显微成像。全息无透镜显微成像系统结构简单、无像差干扰,可以实现大视场下较高分辨率的显微成像。     

用全息透镜实现自参考光全息

一、引言自参考光全息术是利用物体表面散射光波的一部分形成物体的象,另一部分作为参考光记录象面全息图。这种象面全息图可以用扩展的白光照明再现。这种记录方式的优点是:①可以利用相干光程较短的激光记录,②物体有微小振动不影响参物光束的光程差;③记录高速运动的物体时,因物体运动产生的都卜勒频移没有影响。在文献[1,2]中,已报导了若干自参考光全息的记录光路。这些系统的共同点是利用普通透镜成象,其缺点是参考光弱,不能获得优质的全息图。在文献[2]中虽已提及用全息透镜实现自参考光全息,但它是用近轴全息透镜,参物夹角很小,再现象受照明光的影响。本文提出用离轴角较大的全息透镜记录自参考光象面全息图,克服了上述各种缺点,能获得最佳参、物光束比。这是由于近年来在全息干板处理方面发展了一些新的技术,可以获得所需要的衍射效率,这样用全息透镜实现自参考光全息,就可以根据不同的情况得到最佳的参、物光束比,得到高衍射效率的全息图。     

全息光弹性中的非漫射照明全息摄影

在全息光弹性试验中,采用非漫射照明全息摄影所获得的全息图,可在白光下再现。所需的光弹性数据,可直接取自全息图。此外,全息图再现时的等和线,不随观察视线的改变而漂移,干涉条纹细而清晰。     

全息元件用于彩虹全息记录系统

本文提出两种用于彩虹全息记录系统的全息光学元件,可以使记录系统的结构简化。     

随机光纤激光由非相干拓展到相干

日前从中国科学技术大学获悉,该校化学与材料科学学院张其锦教授研究组与张群副教授研究组合作,研制出基于极弱纳米颗粒散射体系的低阈值、方向性好、可调控的相干随机光纤激光,并论证了其机理。研究成果近日发表在国际著名学术期刊《物理评论快报》上。     

光学全息的数字实现

研究光学全息的数字模拟,探讨数字全息的数字重构方法,以菲涅耳衍射积分的实现方法为基础,采用MATLAB软件实现菲涅耳全息图的数字记录和数字重构模拟,给出模拟结果.利用离散菲涅耳衍射积分方法完成数字全息图的数字重构.利用数字图像处理方法对所得的数字全息图进行适当滤波处理,有利于消除零级像和孪生像,获得清晰的数字再现像.引入全息变换,根据全息图的不可撕毁性,研究了全息变换在数字图像压缩中的应用,对给定的二值化图像实现压缩存储及解压缩处理.     

二维非相干OCDMA系统信息侦听技术的研究

传统的能量侦听不能对采用二码键控调制方式的OCDMA系统实施有效信息截取;而多用户侦听多为采用多用户条件下等待出现单用户情况后进行信息截取,当系统用户容量较大时此方法缺乏实时性。本文以二维非相干光码分多址（OCDMA）系统为例,针对以上问题分别设计了不同的信息侦听方案,开展信息侦听技术探讨。首先,假设窃听者对整个系统的编/解码方式、地址码字的构造方式、系统的传输速率以及采用的频率片数量、大小等信息有足够的了解;然后,利用光电检测技术获取OCDMA系统中光信号在不同波段、不同时间的能量分布情况;最后,利用获取的能量分布矩阵可以有效地破译出系统中存在的地址码字。分别将两种侦听方案在利用Optisystem和Matlab软件搭建的二维非相干OCDMA软件平台上进行分析,其中系统采用了7个用户和7组二维地址码。分析结果表明,两种侦听方案均能有效的破译出用户的地址码字,实现对整个系统的信息窃取。可见二维非相干OCDMA系统仍然存在安全性问题。     

生物组织的太赫兹数字全息成像

太赫兹辐射具有低光子能量和较高的透射性,并对水分子等极性物质反应敏感,因此太赫兹数字全息成像法可以快速准确地获取生物组织信息。本文利用太赫兹数字全息成像系统对猪肉和羊肉组织切片进行测量,采用菲涅耳反衍射方法对实验结果进行优化,选取0.9THz分量的振幅图像进行分析。通过计算组织的吸光度获取0.9THz吸光度图像。实验结果显示,肌肉组织的吸光度均在8cm~(-1)以上,脂肪组织的吸光度不超过4cm~(-1)。采用主成分分析方法获得吸光度得分图并进行重建,从重建结果中可以清晰区分生物组织的不同区域。由此表明,太赫兹数字全息成像技术能够直接获取生物组织的二维信息,探测时间短、效率高,在生物检测领域具有广阔的应用前景。     

航空成像平台视景仿真系统的实现

本文研究了基于小型局域网的航空成像平台飞行模拟仿真器视景系统的实现方法.对视景仿真系统的构成、视景仿真软件的开发、提高场景逼真度的建模方法和CRT-LCLV耦合成像机理进行了深入的研究,同时给出了利用离轴球面全反射镜无限远显示系统将产生的动态图像传送给航空成像平台这一行之有效的方案,并将这些技术应用到了航空成像平台飞行模拟器的视景系统当中.实验表明将这些技术应用到航空成像平台的视景系统之后,视景图像的分辨率、亮度、逼真度和视场都有很大的提高,完全可以满足航空成像平台飞行模拟仿真器的视觉要求.     

激光成像校准系统的设计及实现

针对激光胶片打印设备因机械加工等原因会产生输出误差,设计并实现了一个激光成像校准系统。因为每台激光胶片打印设备未校准前的输出误差固定,故首先提出了一种简捷的激光成像校准算法,然后进行了软件和硬件电路的设计。实践表明,应用此方案的激光打印输出胶片的失真度将大大降低、且达到了较高的处理速度。     

基于小波稀疏的全息显微成像研究

数字全息显微镜要想满足高的分辨率通常需要获得许多张全息图,以达到较好的图像恢复效果.如果全息图的数量较少,则会导致重建的图像质量下降.由此提出一种基于小波稀疏重建的图像恢复方法,并对重建的图像用结构相似度指数来量化成像质量.通过获取人体血液红细胞的图像,得到3幅不同高度的全息图后进行稀疏重建,对这些图像进行结构相似性(...     

基于符号相干因子加权的双层介质频域 相干复合平面波成像

为同时提高双层介质下超声相干复合平面波(CPWC)成像的质量和效率,提出一种频域波束形成与符号相干因子加权(SCF)相结合的算法。提取平面波数据的相位符号,通过修正后的频域波束形成算法对其进行波场外推。利用外推后的相位符号构建SCF加权因子对波束形成后的平面波图像进行自适应加权。结果表明,经过SCF加权,时域和频域波束形成后图像中缺陷的平均半峰值宽度基本相同,分别为时域DAS的78%和75%,频域图像的信噪比高于时域5 dB左右,在提供相同分辨率和信噪比的前提下,相比于时域波束形成下的SCF加权算法,本文所提的复合算法成像效率提升4倍以上,同时兼顾较高的成像质量和较低的运算复杂度,进而形成一种适用于双层介质无损检测的高质量、低复杂度的超声相控阵成像技术。     

基于混合全息算法的多源相干声场分离方法

当空间声场中存在多个相干声源时,运用常规的近场声全息算法无法重建和预测每个相干声源的声场分布,限制了声全息的应用范围和对相干声场的分析。在针对该问题的现有方法中,基于傅里叶变换的声场分离技术只能用于相干声源位于全息面两侧的情况,而分布源边界点法、联合波叠加法等虽然可解决相干声源位于全息面同侧的分离问题,但在应用时必须预先知道声源的位置以及几何形状等先验知识。针对相干声源在全息面同侧的情况,提出一种新的多源相干声场分离方法。该方法只需全息面声压,不需要其他先验知识就可以实现相干声场分离,能很好地弥补现有方法的缺点,并为相干声场的分析提供有力手段。数值仿真和试验验证该方法的正确性、可行性和有效性。     

频域相位相干合成孔径聚焦超声成像研究

为提高合成孔径聚焦技术(SAFT)的成像质量和成像效率,提出一种基于相位环形统计矢量(PCSV)的频域SAFT超声成像算法。首先,通过希尔伯特变换和欧拉公式提取波场记录中信号的瞬时相位。然后,将瞬时相位的实部和虚部视作圆形复平面上分布的PCSV,并通过波场外推构建用于频域SAFT加权的相位相干因子。最后,通过加权处理获得高质量频域SAFT-PCSV图像。成像结果表明,频域SAFT-PCSV成像算法有效增强了图像分辨率和信噪比。在相同测试条件下,频域SAFT-PCSV成像算法的运算时间小于传统时域SAFT算法的1/46,所占内存空间低于时域SAFT算法的1/47。