基于B样条函数的快速波前复原

从斜率复原波前是夏克-哈特曼波前传感器这一类斜率采样探测器的核心流程。传统的复原算法中,区域法对局部波前的复原效果好,但易受斜率噪声的影响,同时空间分辨率较低;模式法抗噪能力强,但没有精确复原局部波前的能力。本文提出了基于B样条函数的快速复原算法,将波前展开为B样条曲面的线性组合,并将复原问题从斜率最小二乘问题转化为泊松方程,利用斜率的Taylor展开式估计散度,再通过超松驰迭代法进行快速求解。该方法将B样条函数的理论散度积分和实际散度估计分离,可以方便地扩展到不同阶次和不同节点数量的B样条基复原算法中。另外,通过改变散度估计的计算区域,可以灵活控制并平衡算法的局部复原能力和抗噪能力。对变形镜驱动器响应函数的测量实验表明,该方法具有较好的局部复原能力、抗噪能力和任意精度的空间分辨率。

双压电片变形镜的人眼像差拟合能力分析

针对三种不同空间分辨率的双压电片变形镜(BimorphDM),采用仿真实验分析其对3～35项Zernike静态像差和实际人眼(包括疾病人眼)像差的拟合能力。实验表明,Bimorph变形镜特别适用于校正低阶像差,拟合误差小于0.15,随着空间分辨率的增加,Bimorph变形镜对Zernike像差和人眼像差的拟合能力总体表现为增强的趋势,其中,35单元的Bimorph变形镜的像差拟合能力最优,对前20项Zernike像差的拟合误差稍优于传统分立式压电变形镜。通过对Bimorph变形镜像差拟合能力的实验分析,为人眼视网膜高分辨率系统的Bimorph变形镜选型提供了分析方法,也为进一步提升Bimorph变形镜的像差校正能力奠定了研究基础。

光瞳半径对纯位相调制激光束整形系统的影响

光瞳截断作用对纯位相调制激光束整形系统的性能有重要影响.本文提出了一种关于光瞳半径对近场调制位相和远场系统评价函数影响的定量分析方法.通过拉格朗日乘数法等方法分析光瞳半径对近场调制位相的影响,发现近场调制位相随光瞳半径近似线性增加.通过建立数学模型,拟合分析光瞳半径对系统评价函数的影响.结果表明:对方形目标光强,系统评价函数拟合精度确定系数达到99%左右,光瞳半径为2.5倍高斯光束束腰半径时,相关系数达到0.997,光强偏离残差平方均值达到0.0004左右,光瞳截断作用趋于最小;对圆形目标光强,系统评价函数拟合精度确定系数达到97%,光瞳半径为3倍高斯光束束腰半径时,相关系数与光强偏离残差平方均值变化幅度均在10^(-3)量级,系统评价函数趋于收敛,光瞳截断作用趋于最小.

紫外激光盲孔钻孔扫描方法研究

微盲孔钻孔技术已经成为制约HDI和IC载板技术提高的瓶颈之一。紫外激光(UV)加工技术具有能量高、精度高的优势,成了激光钻孔研究的新热点。文章主要研究了UV激光盲孔钻孔中的同心圆方法、摇摆环(wobble)方法。实验结果表明,在高斯光束的情况下,利用同心圆扫描的方法进行100 m盲孔钻孔时,底部平均深度为(65.24±1.26)m,孔径比为0.80±0.016;利用摇摆环方法时,底部平均深度控制在(64.40±0.91)m,孔径比为0.76±0.031。实验结果表明,这两种方法都可以获得满足加工要求的微小盲孔。

利用扫频光源光学相干层析成像技术的施氏管形态测量方法

青光眼是全球第二位的致盲疾病。青光眼的发病机理尚未完全明确,但是房水循环受阻引起的高眼压被认为是主要成因。而作为我国发病率最高的青光眼类型,开角型青光眼的其房水循环阻力点一直未能明确。大量的前期动物和离体解剖实验表明,前房角施氏管的形态改变,可能是引起房水受阻的因素。为此,本课题组已研制了专门用于眼前节房角成像的扫频光源光学想干层析成像系统,成功地实现了正常被测者和开角型青光眼患者的施氏管成像,并顺利地开展了一系列的形态学测量与比对研究。回顾了课题组在该方向的研究过程,并对未来的研究进行展望。

1310nm傅里叶域眼前节OCT的成像特点及与其他两种OCT的对比分析

目的探讨1310nm傅里叶域实时眼前节光学相干断层扫描（OCT）的成像特点及与RTV—ue100 OCT，VisanteOCT对眼前节重要结构的成像自甚力的对比。方法横断面研究。选择受试者6例（12眼，24个方位），运用1310nm傅里叶域实时眼前节OCT，RTV—ue100 OCT与VisanteOCT进行房角成像，对巩膜突、Schlemm’S管、房角隐窝及Schwalbe线进行定义，测量前房角角度（TIA500）、500um前房角开放距离（AOD 500）、500um小梁虹膜面积（TISA500）、Schlemn’s管长径以及面积。运用Fisher’s确切概率法对比3台仪器对房角重要结构的定义能力，并采用独立样本t检验研究三者生物学测量结果的差异。结果傅里叶域实时眼前节OCT可在8眼（67％）13方位（54％）、12眼（100％）22方位（92％）、12眼（100％）24方位（100％）及6眼（50％）9方位（38％）分别定义巩膜突、Schlemm’s管、房角隐窝及Schwalbe线。RTV—ue100 OCT可于8眼（67％）8方位（33％）定义Schlemm’s管，10眼（83％）19方位（79％）定义Sehwalbe线，不能定义巩膜突与房角隐窝。VisanteOCT于12眼（100％）21方位（88％）定义巩膜突，12眼（100％）24方位（100％）定义房角隐窝。不能定义Schlemm’s管与Schwalbe线。3种OCT对巩膜突、Schlemm’s管、房角隐窝、Schwalbe线定义能力差异有统计学意义（F=24．30、25．20、28．22、17．10，P〈0．01）。傅里叶域实时眼前节OCT与VisanteOCT测量TIA500、AOD500、TISA500的差异无统计学意义。傅里叶域实时眼前节OCT与RTV-ue1l00OCT测量Schlemm’s管面积、长径差异无统计学意义。结论三种OCT都实现了前房角的清晰成像，显示角膜、巩膜、结膜以及巩膜突、Schlemm’s管与Schwalbe线等房角结构。RTV-ueOCT和傅里叶域实时眼前节OCT的图像分辨率较高，能够显示Schlemm’s管与Schwalbe线等细微结构；VisanteOCT和傅里叶域实时眼前节OCT深层结构检测能力强，各设备所得生物学参数无明显差异。

开角青光眼患者药物治疗后的施氏管形态学变化

利用自制的1310 nm中心波长扫频光源光学相干层析成像系统,对开角型青光眼患者的眼前节房角施氏管实现了层析成像并开展了形态测量.37位开角型青光眼患者根据是否接受过药物治疗,被划分为2个对照组.实验统计结果显示,治疗组和未治疗组的施氏管的面积(治疗组:(7935.6875±680.003)μm2;未治疗组:(3890.71875±871.49844)μm2;P<0.001)、周长(治疗组:(580.37891±44.96529)μm;未治疗组:(381.9026±41.22123)μm;P<0.001)、长径(治疗组:(272.87806±25.7254)μm;未治疗组:(185.24047±19.72786)μm;P<0.001)存在明显的统计差异.因此,可以认为经过药物治疗后,施氏管扩展使得形态参数增大,促使眼压降低.

基于变形镜激光束整形系统中的相位拟合优化方法

基于变形镜的激光束整形系统,具有控制灵活、适应性好、破坏阈值高等优点。为了提升变形镜作为相位调制元件的激光束整形系统性能,提出一种以最小二乘法拟合的驱动器控制电压为初始值的随机并行梯度下降算法优化驱动器控制电压的方法。通过驱动器正六边形排列的37单元变形镜对不同大小的方形与圆形平顶激光束进行整形。数值仿真结果表明,在最小二乘法的基础上引入优化算法后,远场光强的目标区域均匀性及与理论光强的相似度均获得了改善,激光束整形系统性能得到提升。

Bimorph deformable mirror based adaptive optics scanning laser ophthalmoscope for retina imaging in vivo

A bimorph deformable mirror （DM） with a large stroke of more than 30 μm using 35 actuators is presented and characterized for an adaptive optics （AO） confocal scanning laser ophthalmoscope application. Facilitated with a Shack-Hartmann wavefront sensor, the bimorph DM-based AO operates closed-loop AO corrections for hu- man eyes and reduces wavefront aberrations in most eyes to below 0.1 μm rms. Results from living eyes, including one exhibiting ~5D of myopia and ~2D of astigmatism along with notable high-order aberrations, reveal a prac- tical efficient aberration correction and demonstrate a great benefit for retina imaging, including improving resolution, increasing brightness, and enhancing the contrast of images.

In vivo imaging of mice auricle vessels using adaptive optical confocal fluorescence microscope

Facilitated with stochastic parallel gradient descent(SPGD) algorithm for wavefront sensorless correcting aberrations, an adaptive optics(AO) confocal fluorescence microscopy is developed and used to record fluorescent signals in vivo. Vessels of mice auricle at 80, 100 and 120 μm depth are obtained, and image contrast and fluorescence intensity are significantly improved with AO correction. The typical 10%–90% rise-time of the metric value measured is 5.0 s for a measured close-loop bandwidth of 0.2 Hz. Therefore, the AO confocal microscopy implemented with SPGD algorithm for robust AO corrections will be a powerful tool for study of vascular dynamics in future.