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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) 被引量:1
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作者 刘晓刚 许彦涛 +5 位作者 郭海涛 闫兴涛 孔德鹏 沈晓明 常燕杰 张豪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期90-96,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 硫系玻璃 长波红外光纤 低损耗 传像束 红外成像
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基于补偿法的均匀照明自由曲面LED反光杯设计 被引量:14
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作者 闫兴涛 杨建峰 +2 位作者 张国琦 卜凡 张磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期718-723,共6页
根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心... 根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心。根据Snell定律,以上边缘点为初始点,逐一迭代得母线上各点坐标,旋转或拉伸生成所求反光杯。在Tracepro软件中的模拟结果表明对圆形或正方形目标照度均匀性均优于85%,且系统能量利用率仅由LED出光角度和反光杯反射系数决定,该结构可使LED光源用于大范围照明。 展开更多
关键词 非成像光学 均匀照明 自由曲面 LED反光杯
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利用光纤传像束的内窥镜物镜设计 被引量:10
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作者 闫兴涛 杨建峰 +3 位作者 薛彬 周珂 赵意意 卜凡 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期423-427,共5页
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0.38~0.78μm,焦距0.921 mm,全视场100°、... 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0.38~0.78μm,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。 展开更多
关键词 应用光学 物镜设计 光纤传像束 像方远心
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Offner型成像光谱仪前置光学系统设计 被引量:3
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作者 闫兴涛 杨建峰 +3 位作者 薛彬 马小龙 赵意意 卜凡 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期2712-2717,共6页
针对Offner型成像光谱仪结构特点,总结了其前置望远系统的选型及设计原则;介绍了一种大视场、长焦距、像方远心离轴三反光学系统的设计方法;利用该方法优化设计了一款焦距800 mm,视场达8.6o×0.148o,工作波段0.9~5μm的星载Off... 针对Offner型成像光谱仪结构特点,总结了其前置望远系统的选型及设计原则;介绍了一种大视场、长焦距、像方远心离轴三反光学系统的设计方法;利用该方法优化设计了一款焦距800 mm,视场达8.6o×0.148o,工作波段0.9~5μm的星载Offner型成像光谱仪的前置望远光学系统。对其性能分析表明,在Nyquist频率16.7 lp/mm处,各谱段的调制传递函数值均在0.65以上,接近衍射极限,完全满足成像质量要求。同时证明了该设计方法可行,所设计系统结构紧凑,较易加工,适于空间遥感用Offner型成像光谱仪。 展开更多
关键词 光学设计 成像光谱仪 推扫式 像方远心 离轴三反消像散
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红外光纤传像系统像质优化方法研究 被引量:1
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作者 闫兴涛 李福 +4 位作者 马小龙 贺应红 吕娟 薛彬 赵意意 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期126-133,共8页
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。... 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。 展开更多
关键词 红外成像技术 光纤传像束 推扫式 像质优化
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低损耗As-S玻璃光纤的制备与应用研究 被引量:10
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作者 许彦涛 郭海涛 +5 位作者 闫兴涛 陆敏 林傲祥 李福 杨建峰 湛欢 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期97-101,共5页
采用反复蒸馏提纯技术和开放式动态蒸馏相结合的工艺,制备了高纯As-S玻璃,基本消除了玻璃在2.9、4和6.3μm处的杂质吸收。利用旋转法制备出壁厚均匀、表面质量优异的硫系玻璃套管。采用棒管法拉制出丝径50μm,芯径40μm具有芯包结构的... 采用反复蒸馏提纯技术和开放式动态蒸馏相结合的工艺,制备了高纯As-S玻璃,基本消除了玻璃在2.9、4和6.3μm处的杂质吸收。利用旋转法制备出壁厚均匀、表面质量优异的硫系玻璃套管。采用棒管法拉制出丝径50μm,芯径40μm具有芯包结构的硫系玻璃光纤。拉制的As-S光纤机械性能和光学性能优异,光纤丝径波动小于1%,弯曲半径优于4 mm,中红外波段损耗基线小于0.5 d B/m。制备出像元呈正方形排列,出端规格64×9,入端规格192×3,用于线–面转换的红外传像束,像束断丝率为2.7%。利用该异型传像束成功实现了长线阵的红外推扫成像。 展开更多
关键词 硫系玻璃光纤 光纤传像束 杂质消除 红外成像
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宽谱段消像散Czerny-Turner光谱仪光学系统设计 被引量:6
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作者 赵意意 杨建峰 +1 位作者 薛彬 闫兴涛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期1182-1187,共6页
针对光谱仪小型化、高分辨率的发展趋势,设计了一种结构简单、宽谱段、消像散的小型光谱仪。具体分析了折叠光路Czerny-Turner光谱仪各种像差的原理和校正方法。推导了柱透镜宽谱段消像散的理论方程。作为实例,设计了一款谱段为300~9... 针对光谱仪小型化、高分辨率的发展趋势,设计了一种结构简单、宽谱段、消像散的小型光谱仪。具体分析了折叠光路Czerny-Turner光谱仪各种像差的原理和校正方法。推导了柱透镜宽谱段消像散的理论方程。作为实例,设计了一款谱段为300~900 nm、物方数值孔径0.08的小型光谱仪。该光谱仪采用折叠光路结构以减小尺寸,添加柱透镜以消除整个谱段的像散。结果表明:该光谱仪结构简单紧凑,体积小,实现了宽谱段的消像散,全谱段光谱分辨率优于0.5 nm。 展开更多
关键词 光谱仪 光学设计 柱透镜 宽谱段 消像散
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推扫式红外光纤传像光学系统研究 被引量:2
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作者 赵意意 杨建峰 +2 位作者 闫兴涛 李福 薛彬 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期39-43,共5页
针对推扫式红外遥感成像技术在高分辨对地观测领域的重要地位,结合我国红外遥感技术发展现状和长线阵红外探测器技术水平,研究了利用线面转换的异型红外光纤传像束线阵端实现推扫,面阵端与成熟的小面阵红外探测器耦合以获得高分辨红外... 针对推扫式红外遥感成像技术在高分辨对地观测领域的重要地位,结合我国红外遥感技术发展现状和长线阵红外探测器技术水平,研究了利用线面转换的异型红外光纤传像束线阵端实现推扫,面阵端与成熟的小面阵红外探测器耦合以获得高分辨红外遥感图像的光纤传像系统.分析了该红外光纤传像系统前置物镜和耦接镜设计中的主要问题,并针对一种入射端为4 000×6元线阵,出射端为160×150元面阵的红外光纤传像束设计了前置物镜系统和后继耦接镜系统.引入平均传递函数的方法对整体光学系统的MTF进行了模拟评价,模拟结果显示整体光学系统成像良好,两系统的成像性能皆达到衍射极限,满足光纤传像系统的特殊要求,可为该类光纤传像系统的设计提供参考. 展开更多
关键词 光学设计 红外成像 光纤束 物镜 耦接镜
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偏振分光光学天线前向散射杂光仿真测试与抑制 被引量:1
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作者 吕娟 马小龙 +4 位作者 贺应红 闫兴涛 解培月 于基睿 赵意意 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期65-70,共6页
利用口径150mm、视场±0.17°、接收波长974nm的光学天线望远系统原理样机,搭建了试验装置并进行了实测,测量结果显示光学天线在0.35°附近及1°附近出现了两个原路回波杂光峰值.通过对两个杂光峰值的仿真分析,提出了... 利用口径150mm、视场±0.17°、接收波长974nm的光学天线望远系统原理样机,搭建了试验装置并进行了实测,测量结果显示光学天线在0.35°附近及1°附近出现了两个原路回波杂光峰值.通过对两个杂光峰值的仿真分析,提出了在主镜内部增加二次斜光阑及临时挡光环的措施,消除望远系统前向散射杂光.通过分析主次镜焦距分配对光学天线望远系统杂光的影响,指出在设计中缩小主镜焦距可降低系统原路回波杂光,这对光学天线消回波杂光设计具有指导意义. 展开更多
关键词 相干光通信 偏振分光 前向散射 杂散光 试验测试 仿真分析 焦距分配
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基于机器视觉的高精度焊膏印刷机研究 被引量:7
10
作者 曹捷 张国琦 +3 位作者 刘永安 闫兴涛 强鹏飞 周晓红 《电子工艺技术》 2020年第1期25-28,共4页
在当今的电子产品加工中,表面贴装技术(SMT)已是不可或缺的加工技术,而焊膏印刷是SMT中关键工序之一。随着集成电路引脚间距的不断减小,对焊膏印刷的精度要求越来越高,要求机器不断提高PCB和印刷网板对位的精度。机器视觉技术可以精确测... 在当今的电子产品加工中,表面贴装技术(SMT)已是不可或缺的加工技术,而焊膏印刷是SMT中关键工序之一。随着集成电路引脚间距的不断减小,对焊膏印刷的精度要求越来越高,要求机器不断提高PCB和印刷网板对位的精度。机器视觉技术可以精确测量PCB上MARK点的坐标和印刷网板上MARK点的坐标,从而确定PCB与印刷网板的相互位置,当两者出现错位时,通过伺服电机调整印刷网板三点X-Y1-Y2的位置使其与PCB上下相对应,是本研究的关键点。 展开更多
关键词 焊膏印刷 高精度 集成电路 机器视觉 对位
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柔性硫系玻璃红外光纤传像束的制备与性能测试 被引量:5
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作者 王形锋 杨建峰 +2 位作者 闫兴涛 陈国庆 许彦涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3137-3144,共8页
讨论了红外光纤传像束的学术意义和制备工艺,制备了一种硫系玻璃红外光纤传像束并进行了专门的性能测试。选用As40S58Se2、As40S60作为芯棒和皮管玻璃组分,采用管棒法拉制成纤,利用人机结合的排丝工艺制备出了单丝直径为50μm,纤芯直径... 讨论了红外光纤传像束的学术意义和制备工艺,制备了一种硫系玻璃红外光纤传像束并进行了专门的性能测试。选用As40S58Se2、As40S60作为芯棒和皮管玻璃组分,采用管棒法拉制成纤,利用人机结合的排丝工艺制备出了单丝直径为50μm,纤芯直径为40μm,576元正方形排列的红外光纤传像束。搭建了相应的实验测试平台,对光纤束排列规则度、断丝率、光学效率及传像束引起系统调制传递函数(MTF)下降量等指标进行了测试。测试表明,传像束断丝率为2.7%,衰减损耗低于0.5dB/m,光学效率约为31%,在红外光纤传像系统中光纤传像束引起的MTF下降量小于10%。最后,利用研制的红外传像束完成了红外成像实验,结果表明,红外光纤传像束能够实现良好的红外成像。 展开更多
关键词 红外光纤传像束 红外成像技术 光学效率 硫系玻璃光纤 调制传递函数
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基于经纬划分和切面迭代的自由曲面LED透镜设计 被引量:13
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作者 闫兴涛 杨建峰 +4 位作者 张国琦 马小龙 梁士通 曹捷 张磊 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第2期57-63,共7页
根据非成像光学原理,提出了基于经纬划分和切面迭代的自由曲面求解方法。先在三维坐标系中建立自由曲面与目标面的相对位置模型,并对自由曲面沿经纬方向角度均分;再根据自由曲面各经纬带上能量与目标面各微带上能量对应相等,实现目标面... 根据非成像光学原理,提出了基于经纬划分和切面迭代的自由曲面求解方法。先在三维坐标系中建立自由曲面与目标面的相对位置模型,并对自由曲面沿经纬方向角度均分;再根据自由曲面各经纬带上能量与目标面各微带上能量对应相等,实现目标面网格划分并求得与自由曲面各网格对应的目标节点坐标;选取自由曲面初始网格节点,利用Snell方程和切面迭代法,沿经纬方向分别求解,得自由曲面各节点坐标,即可拟合成所求自由曲面。对用该方法设计的LED透镜进行模拟,结果表明对于目标面为轴对称区域的均匀照明,该方法可快速精确地获得对应的光学系统,使得LED光源能够广泛应用于道路照明系统中。 展开更多
关键词 应用光学 非成像光学 均匀照明 自由曲面LED透镜
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改进的最大后验概率估计法实现单幅图像超分辨率重建 被引量:14
13
作者 张磊 杨建峰 +1 位作者 薛彬 闫兴涛 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第1期78-85,共8页
从图像降质模型出发,研究运用最大后验概率(MAP)估计法实现图像超分辨率重建。简单介绍了MAP方法的发展现状,并分析了该算法中存在的缺陷,即目标函数的吉布斯(Gibbs)项对于重建图像的噪声抑制力不均衡。针对该缺陷采用原始低分辨率图像... 从图像降质模型出发,研究运用最大后验概率(MAP)估计法实现图像超分辨率重建。简单介绍了MAP方法的发展现状,并分析了该算法中存在的缺陷,即目标函数的吉布斯(Gibbs)项对于重建图像的噪声抑制力不均衡。针对该缺陷采用原始低分辨率图像插值后图像的梯度场对MAP目标函数的Gibbs项系数进行修正,使该系数对各像素根据相应梯度值自适应的调整,在一定程度上均衡了目标函数对于不同梯度值区域的约束力。采用共轭梯度法对改进前后MAP算法分别求解并进行了仿真。结果显示相比传统MAP算法,改进的MAP算法得到的超分辨率图像,既很好地恢复了细节,又很好地抑制了重建过程中引入的噪声,总体像质有了明显提高,同时在迭代求解过程中也表现出很好的收敛性与稳定性。 展开更多
关键词 图像处理 超分辨率 图像重建 最大后验概率(MAP) 共轭梯度法 吉布斯(Gibbs)模型
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红外目标模拟器光学系统设计 被引量:4
14
作者 宋延松 杨建峰 +2 位作者 赵意意 闫兴涛 马小龙 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期328-335,共8页
为简化红外目标模拟器结构,提出了一种新型共光路红外目标模拟器方案,基于此方案设计了一款结构紧凑型双通道红外投影系统,系统视场角为±3°,工作波段为3~5μm,入瞳距为550 mm,焦距为220 mm,F数为3.67。通过分析以往红外目标... 为简化红外目标模拟器结构,提出了一种新型共光路红外目标模拟器方案,基于此方案设计了一款结构紧凑型双通道红外投影系统,系统视场角为±3°,工作波段为3~5μm,入瞳距为550 mm,焦距为220 mm,F数为3.67。通过分析以往红外目标模拟器结构相对复杂的原因,以及干扰目标模拟器的结构形式对共光路设计的影响,提出了一种利用黑体/摆镜组合作为干扰目标源的双通道共光路解决方案,简化了系统结构。并从理论上分析了摆镜对系统性能的影响,证明了此方案的可行性。设计结果表明,主目标通道各视场在16 lp/mm处调制传递函数值均优于0.5,两通道各视场弥散斑均方根半径均小于18μm、畸变均小于1%。通过调焦,该系统能满足-10℃~40℃工作环境下的使用要求。 展开更多
关键词 光学设计 红外目标模拟器 双通道 黑体 摆镜
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Design of a novel LED collimating element based on freeform surface 被引量:6
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作者 闫兴涛 杨建峰 +2 位作者 薛彬 张国琦 卜凡 《Optoelectronics Letters》 EI 2013年第1期9-12,共4页
A novel element for collimating LED light is designed based on non-imaging optics. It is composed of a refraction lens and a reflector. The upper surface of the lens is freeform and calculated by geometrical optics an... A novel element for collimating LED light is designed based on non-imaging optics. It is composed of a refraction lens and a reflector. The upper surface of the lens is freeform and calculated by geometrical optics and iterative process. The lens makes the rays in the range of 0°-45°from the optical axis collimated. The rays in the range of 45°-90°from the optical axis are collimated by the reflector. The inner surface of the reflector is parabolic with its focus located in the LED chip. The designed element is applicable to LED source of any emitting type. For a certain application, the simulation results of the designed element in Tracepro show that it has a very compact structure and good collimating performance. Just investigating the loss in the lens surfaces, this element has high light output efficiency of nearly 99%. Most lighting area radii are no more than 20 mm when the illuminated plane is 5 m away from the LED source. 展开更多
关键词 自由曲面设计 光学准直 设计元素 LED灯 LED光源 光学模拟 反射器 内表面
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