空间调制傅里叶变换红外光谱仪多级微反射镜倾斜误差分析

空间调制傅里叶变换红外光谱仪无可动部件,系统稳定而紧凑,而且程差可控,可实现在线监测和实时检测。多级微反射镜是光谱仪干涉系统的关键器件,其在系统中的位置精度对光谱仪性能影响很大。本文对多级微反射镜的倾斜误差引起的光程差变化进行了理论计算,并利用光学软件进行了模拟仿真。分析结果表明,随着多级微反射镜倾斜角度的增大,干涉图对比度下降,对应的光谱图脉冲谱线展宽,信噪比下降,严重时会出现波数偏离。以上分析方法对后期系统公差分配及装调有着重要的指导意义。

用于跨尺度测量的DMD控制策略研究

为了测量被测物面的微观特征量及这些特征量间的关系,提出基于数字微镜器件(DMD)的跨尺度测量方法,研究针对DMD的控制方法及基于DMD的测量策略,在不对测量系统硬件做任何修改的前提下,仅通过软件编程实现对DMD结构光参数的改变,理论上可实现从0.1μm到1 mm的跨尺度测量。搭建了基于DMD的跨尺度测量平台,实验结果表明,轴向测量精度与横向分辨力均可达到微米级,可实现对表面微观结构的快速扫描。该方法可以较好地解决目前诸多表面形貌测量中存在的多尺度问题。

基于DMD多波段动态红外场景仿真系统的关键技术研究

对基于数字微镜器件(DMD)多波段动态红外场景仿真系统的几项关键技术进行了阐述,首先分析了黑体的特性,给出了温度范围计算公式;其次,分析了几种红外材料的特性及封装技术,确定了以硫化锌为多波段仿真系统的DMD窗口材料及粘合剂封装方法的选择;最后,分析了系统的需求及红外投影光学系统的特点,确定了多波段光学系统的整体光路设计及投影系统的技术指标。

空间光调制器DMD多级谱复频成像的研究觹

依据DMD空间光调制器的调制特性及复频成像特性,设计了一个紧凑的4f傅立叶变换系统,对DMD的多级衍射谱进行复频输出,极大改善了仅用DMD零级衍射谱作为图像读出的光亮度。利用DMD空间光调制器复频成像输出装置构建的一个合成全息图的拍摄系统,拍摄了具有高对比度、低噪音的合成全息图。

多场耦合下PLZT陶瓷光致电场效应及其应用

针对现有数学模型对高能紫外光束照射下PLZT陶瓷光生电压实验变化规律无法进行合理解释的问题,基于多物理场耦合机制分析构建了PLZT陶瓷多场耦合下的光致电场数学模型,并对光致电场实验曲线进行了理论分析,然后针对光生电压控制提出了单片PLZT陶瓷ON-OFF闭环控制和双片PLZT陶瓷双光源协调激励控制策略,取得了较好的控制效果,探讨了PLZT陶瓷作为光控非接触式电动势源的可行性以及在微机电系统供能器件的应用前景,在此基础上,提出了光电-静电复合驱动微镜和PLZT陶瓷-介电弹性薄膜复合驱动的光控微泵装置。

基于数字微镜器件的压缩感知关联成像研究

将数字微镜器件(DMD)应用于压缩感知(CS)关联成像,在该成像方案中,只需用无空间分辨能力的桶探测器,并结合相应的算法就能得到物体的像;将此成像方案应用于多光谱成像,仅需用线列探测器就能得到物体多光谱像,简化了多光谱成像探测的光电记录过程。通过对关联成像和CS理论的介绍阐明了成像原理。在实验平台上搭建演示装置,分别用强度关联算法和CS算法计算得到物体像,通过比较表明CS算法提取信息的效率更高;且实验表明在透镜口径足够大时,成像系统的分辨率由DMD面元大小决定。在原成像装置上,对桶探测器接收的光强信号进行谱分辨测量,线列探测器记录各光谱信号,利用CS关联成像方法得到物体多光谱像。

基于数字微镜器件的可调谐掺铒光纤激光器

光纤激光器在光纤通信、光纤传感、光谱测量等众多领域有着广泛应用。设计并研制了一种基于数字微镜器件(DMD)实现滤波功能并具有多个输出端口的宽带连续可调谐掺铒光纤激光器。用行波速率方程模型对激光器的输出特性进行理论分析和仿真研究;在此基础上,搭建了具有8个输出端口的宽带可调谐掺铒光纤激光器实验系统;结果显示:各端口输出波长范围为50nm,完整覆盖了整个C波段,并拓展到了S和L波段;激光器的阈值抽运功率为17mW,输出激光的3dB带宽小于0.02nm,边模抑制比大于50dB。激光器在100min内输出稳定性的实验测试结果表明,输出激光的功率波动小于0.4dB,波长抖动小于0.02nm。

基于数字微镜器件多路频分复用荧光显微镜的实验研究

设计了基于数字微镜器件(DMD)的荧光显微镜探测系统。该系统不仅能对样品实现荧光成像,而且能探测不同区域样品激发荧光信号能量的实时变化。实验采用DMD快速加载多通道不同帧率的视频信息,实现了对激发光束的分割与频率调制。采用光电倍增管采集样品的荧光信息,荧光信息经模/数转换处理后再进行傅里叶变换、滤波和解调操作,得到了不同信道区域荧光信号强度随时间变化的曲线。实验结果表明,将DMD加入到荧光显微镜系统中可以加快集成多通道,且计算机可调控DMD通道,能有效提高荧光显微镜的探测效率。

基于Hadamard优化矩阵的多分辨显微关联成像研究

为满足显微成像领域的多样化需求,解决实际应用中成像质量与成像时间之间的矛盾,提出一种基于数字微镜器件的多分辨显微关联成像方法。该方法利用LED光源作为背景照射光源,对科研级荧光正置显微镜原光路改装设计为关联成像光路,采用多分辨Hadamard优化矩阵作为数字微镜器件的预置图样,实现了生物组织样品的连续多分辨成像。实验结果表明,多分辨显微关联成像系统的分辨率可达218 nm,单组测量后可同时输出8组不同分辨率图像,能够根据实际应用中不同图像质量需求选择不同的分辨率,减少成像时间和存储空间,极大地提高了显微成像的灵活性。这种新型多分辨显微关联成像方法可以扩展至细胞筛选、细胞实时成像等领域,对推动关联成像在细胞和生物组织显微成像领域的应用具有重要意义。