粉尘传感器的模式修补反演算法与数字滤波

根据粉尘衍射光的角谱特征,提出可适用于井下实时粉尘检测的模式识别算法。为了提高测量精度,对误差进行分析,提出加入修补函数的模式识别反演算法,利用修补函数求出36个修补模式的特征向量,将其预存于单片机中,测量时选择合适的修补模式对最贴近的模式进行局域修补,使修补后的模式与待测尘样更加贴近,同时由于传感器的信号较弱,运用谐波分析的方法对测量信号的组成进行了分析,针对分析结果,采用了切实可行的数字滤波方案,使信号的信噪比得到了较大的提高。     

基于点源成像的微球成像分辨能力仿真分析

基于微球透镜的显微成像技术具有方法简单、无需标记等优点,近年来受到了国内外众多研究者的关注。微球透镜成像系统参数变化将直接影响分辨能力,然而,目前缺乏此方面的仿真分析工作。因此,基于点源成像,提出了一种分析微球透镜成像分辨能力的方法,仿真分析了微球尺寸以及微球和点光源距离变化对成像分辨能力的影响。结果表明,成像分辨能力随微球尺寸的增大而下降,微球和点光源距离小于800 nm时,分辨能力随距离的增加呈下降趋势,当距离大于800 nm时,分辨能力不再发生明显变化。仿真结果对微球透镜显微成像实验具有指导意义,提出的方法为仿真分析微球成像分辨能力的研究工作提供了理论基础。     

光电式粉尘传感器的模式修补反演算法

煤矿井下粉尘的实时测量是安全生产的一个重要环节,根据粉尘衍射光的角谱特征,已提出可适用于井下实时粉尘检测的模式识别算法。为了提高测量精度,对误差进行分析,提出了加入修补函数的模式识别反演算法,利用修补函数求出36个修补模式的特征向量,将其预存于单片机中,测量时,选择合适的修补模式对最贴近的模式进行局域修补,使修补后的模式与待测尘样贴近度更高。仿真实验表明:改进的算法使测量精度和测量速度得到改善。     

给定抽样频率下同轴数字全息记录条件分析

基于光传播的角谱理论和抽样定理,讨论了给定抽样频率下同轴数字全息图的记录条件以及所适合的物体尺寸。CCD面阵尺寸、像素单元尺寸和间距限制了物体尺寸和全息图的记录距离。只有在满足抽样条件下所记录到的数字全息图才可能包含物体的三维信息。导出了用已知参数的CCD记录数字全息图时的适用范围。     

基于空间光调制器的艾里光束能量调制方法

艾里光束由于具有无衍射、自加速和自愈合等特性,具有重要的应用前景。本文基于空间光调制器可编程特性,提出了一种可调谐的艾里光束能量调制新方法。从理论上深入分析通过在相位图中引入一个可控的调制相位而实现了艾里光束能量调控的方法,并且量化了调制参数与能量调制范围的关系。仿真和实验结果表明通过改变调制相位可以灵活地调节光束能量分布,本文的研究有助于进一步推动艾里光束的应用。     

高能化学氧碘激光激光近场高频光角谱特性研究

高能化学氧碘激光(COIL)激光近场存在着大量的高频光,这部分光会对光束质量及强光通道附近的系统造成严重的危害,因此需要研究这些高频光在近场的传输规律。分析了各种不同的高频光的产生机理和特性,其中输出镜的衍射和高阶模对高频光的贡献最大,因此是主要研究对象。通过在光学通道内设置多个测试光阑测量了不同位置的能量,并根据该位置的空间角计算出高频光角谱。采用了三种不同的研究方法分别计算在不同出光时间下的角谱特征,得到了较一致的结果。研究结果表明高频光的角谱越往通道后端数值越大,当光束质量恶化时角谱值增大,通道内的能量损失增加。根据角谱曲线可以计算出每个防护光阑上的功率和能量,这为高能COIL激光系统热管理技术奠定了坚实的基础。     

单透镜系统中与色散融合的混合相位恢复方法

相位恢复是利用能观测到的强度信息恢复原始相位信息。强度传输方程（TIE）作为一种传统的非干涉相位恢复技术,只需通过测量至少两个相近平面的强度信息即可计算出相位信息。这种方法通常需要通过移动被测物体或摄像机来获取强度图像,不可避免地会产生机械误差。提出了一种新的相位恢复方法:与色散融合的混合相位恢复算法（CD-HPR）。通过设置不同波长的光通过单透镜系统得到物体在同一位置成的像,这样不需要机械运动就能获得聚焦和散焦图像强度,然后结合散焦量与波长之间的关系计算出散焦量,再用强度传输方程计算初始相位信息。角谱迭代算法的使用较好地改进了初始相位值。在仿真实验中,该方法恢复的相位与原始相位之间的均方差为0.1076;同时,通过实验恢复了透镜阵列的相位,实验结果与实际参数的误差为3.4%,证明了该方法的正确性和有效性。该方法扩展了传统方法要求光源为单色的局限性,提高了计算精度。     

基于角谱插值的数字全息在任意斜面的重建方法

为了在任意非平行斜面上重建数字全息像,提出了一种基于角谱旋转变换和插值的数字处理方法,用角谱衍射理论进行了分析,给出了正反旋转两种数字插值方法,基于旋转变换信息量不变的原则分析了倾斜面上的抽样间隔取值范围,其大小取决于斜面带宽和全息图空间带宽积大小。实现了在71°倾斜物面上的全息重建,消除了倾斜造成的局部离焦现象,同时验证了算法在斜面上抽样间隔取值范围。     

高斯光束经局域相位调制后的光强分布和角谱特性

光学元件上不可避免地存在的缺陷会对传输光束产生局域振幅和相位调制。基于菲涅耳衍射积分,建立了高斯光束经局域相位调制后的传输模型,得到了高斯光束经有限多个小尺寸局域相位调制后的光强分布和角谱解析式,详细研究了相位调制尺寸与调制深度对光束光强分布和角谱的影响。结果表明,不同调制尺寸、调制深度对高斯光束在传输过程中的影响相似。且调制深度越大,产生的最大光强越大。相位缺陷尺寸越大产生的最大光强的位置离缺陷越远,随着调制深度、尺寸的增大和调制位置距光轴距离越近,低频区的角谱越小,中高频区的角谱越大。     

融合多个面上光强信息的混合迭代相位恢复算法

在自适应光学、光学加工检测及激光光束质量检测等诸多领域,经常涉及到相位恢复问题.研究相位恢复的数值算法,具有较强的现实意义.文中给出了一种融合多个离焦面上的强度信息,以恢复输入面上相位分布的混合迭代算法.首先采用共轭梯度迭代方法求解,将所得结果设定为新的迭代初始值,并利用角谱法对此进行优化,以进一步提高相位恢复的精度.模拟实验表明,该算法具有良好的收敛性能和较高的相位恢复精度,且适用于输入面上振幅分布无法直接测得的场合.