用于大截面传像光纤束的折衍混合光学系统设计

在大截面传像束前置光学物镜设计中，采用“负-正”型式的像方远心光路结构，很好地解决了镜头轴外像差校正和像面照度均匀性问题，同时使镜头结构紧凑、小型化。给出了前置物镜设计实例：工作波长0．8～1．1μm，焦距5mm，相对孔径为1：3．84，光学长度为47mm，视场角为60°。在光学耦接镜设计中采用物方远心光路结构，引入二元光学透镜，通过理论计算和ZEMAX光学软件优化，给出工作波长0．8～1．1μm，焦距33．6mm，光学长度为63．5mm，采用一个衍射面的耦接镜设计实例。该设计结果适用于单丝直径16μm，截面直径6mm的光纤传像束。

采用传像光纤和数字图像处理技术检测燃烧火焰

基于传像光纤和数字图像处理技术开发的锅炉燃烧器火焰检测装置，是近年来推出的一种新型火焰检测装置，它代表了当前世界先进水平。在大量研究工作和工业试验的基础上，这套装置已在国内３５０ＭＷ机组上投入运行并通过了技术鉴定。

基于卡尔曼滤波器的传像光纤束位置搜索

为获取超高分辨率图像,设计了一种入端为线阵排列、出端为面阵排列的传像光纤束.利用该光纤束的成像系统在合成目标图像时,需要建立光纤束出端、入端位置坐标表.介绍了一种基于卡尔曼滤波器的算法,对出端光纤位置逐一搜索;搜索光纤位置时区分层内、层间设置不同初始步长,按均方误差最小原则对搜索步长进行修正.算法采用了比对终止边界、标定已搜索光纤两种稳健性措施,‘Z’字型搜索路径提高了算法效率.实验结果表明,搜索算法得到的位置坐标表准确标定光纤位置,提取光纤束耦合的信息还原了目标图像.

超高分辨率异型传像光纤束中的空间变换

受器件制作工艺限制,难以获取元数超过6000的超长线列探测器,提高图像空间分辨率受到限制。设计一种入端为线阵、出端为面阵的异型结构传像光纤束,利用现有面阵器件接受光纤束输出信息,可以获取超高分辨率图像。光纤的异型结构决定了图像恢复过程十分复杂。本文提出一种双模板极值滤波器算法,针对单根光纤对应多个像素以及光芯和包层传光性能不同的特点,从图像灰度值入手,借助图像腐蚀和重心算法,有效克服光纤断丝引起的盲元,准确定位每根光纤中心位置,找出出端光纤和入端光纤的对应关系,完整恢复入端图像,实现图像的空间变换。

传像光纤、光纤面板及光锥制造新方法探索

利用高折射率光纤填充微结构预制棒孔洞的方法,制造直径70mm、长度200mm的大尺寸传像光纤预制棒,像素数为547.为提高传像元件的像素数,将预制棒先拉伸成直径约为30mm的二次预制棒,通过切削、并熔后拉伸,得到像素数为3829的传像微结构光纤及其面板和光锥,其理论数值孔径为0.55.经初步测试发现,其传像效果良好.此方法利用微结构光纤技术制造传像光纤、面板和光锥,简单易行,成本低,能有效提高像素数,有望成为规模化制造高分辨率、高质量传像元件的新方法.

基于双模板极值滤波器的传像光纤束中的盲元消除

利用传像光纤束传输图像,受目前加工工艺限制,不可避免地出现断丝,断丝引起的盲元必然造成信息丢失。传统的中值滤波、均值滤波无法有效消除盲元。提出一种基于极值的双模板滤波器,有效地解决了盲元问题,并在定位光纤中心位置时得到运用。

聚合物光子晶体光纤作为新型传像光纤应用的初步探索

制备了两种具有传像功能的聚合物光子晶体光纤.该光纤分别由525个空气孔按四方排列和由547个空气孔按六方排列的二维光子晶体聚合物光纤组成.实验结果表明:在短距离内,这两种光纤可以以抗传导的机理传送图像,且制备工艺简单,单根光纤就带有数百个像素,可用于制造集成光学器件.

传像光纤束成像算法在DM642上的实现与优化

针对异型传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于DM642的异型传像光纤束成像算法的实现与优化方法。该方法结合DM642的硬件结构和汇编指令执行流程,并针对这两个方面提出了相应的优化策略。实验结果表明,经过优化的系统在速度和效率方面均得到了明显的提高,可以满足成像算法的实际需求。

酸溶法细径柔性传像光纤的制备及其表征

酸溶法传像光纤材料具有单丝直径细、柔软性能好、分辨率高等优点,在高清晰度光纤成像仪器和工业自动化检测等领域有着广阔的应用前景.本文从基质玻璃材料入手,开展了物化性能相互匹配的高光学质量预制棒管的制备、拉排丝以及硬质传像光纤的酸溶试验;对柔性传像光纤的分辨率、光谱透过率以及暗丝等进行了分析与表征.实验结果表明,该材料的制备过程突破了传统传像光纤的生产工艺,实现了传像光纤的结构与工艺创新.

一种传像光纤束起点位置搜索的方法

提出一种基于逐行扫描算法改进的光纤束起点位置搜索方法。在图像采集阶段,由于手动放置CCD很难与光纤束出端完全平行,导致采集到的光纤束图像出现倾角,利用最小二乘法和双线性差值方法校正图像。在光纤束起点位置获取阶段,针对传统’Z’字型搜索算法存在的问题,采取每行只搜索横坐标小于一行像素数1/3的方法。实验结果表明该法避免了搜索错误,同时保证了搜索高效率。

基于FPGA的传像光纤束图像预处理器

针对传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于FPGA的传像光纤束图像预处理器设计方案。该图像预处理器相对于传统的图像预处理器具有充分利用FPGA有限的片上资源,合理安排数据操作之间的并行性和流水性等优点。具体实验结果表明,该预处理器能满足传像光纤束成像系统的实时性要求,达到预期效果。

基于塑料传像光纤阵列的多孔径高分辨成像技术

为解决传统光纤传像系统中分辨率受传像光纤像素数量制约而导致系统整体分辨率提升困难的问题,提出一种基于塑料传像光纤阵列的多孔径高分辨成像技术,利用传像光纤阵列及图像拼接技术突破像素数难以提升的瓶颈。通过高分辨、小截面的传像光纤组合阵列提升像素,结合微透镜阵列重叠成像的效果,实现光纤阵列成像的完整性,有望使光纤传像系统像素数达到百万数量级。通过建立光纤传像系统性能指标与光学参数之间的关系,仿真设计一款室内监控远心镜头作为传像系统的主镜头,并设计微透镜阵列作为主镜头与传像光纤阵列之间的中继镜头。仿真结果表明,主镜头与微透镜阵列均满足传像光纤性能需求。实验测试结果表明,系统含有40万有效像素,分辨率为40 lp/mm,图像输出完整,该成像系统设计具有良好的可行性,对光纤传像系统的分辨率提升具有重要的实际参考意义。

多芯石英传像光纤扭曲测量技术的研究

本文针对多芯石英传像光纤二次复合的扭曲问题,建立了光纤扭曲测量分析系统,介绍了该系统的检测原理和检测方法。

石英传像光纤发展现状

本文介绍了目前传像光纤的用途及特点，阐述了石英传像光纤与多组分玻璃传像光纤所特有的优势以及目前石英传像光纤的应用情况。分析了目前石英传像光纤的制造技术和国内外该技术的进展和市场情况。

传像光纤坯棒拉制设备及工艺

通过对传像光纤坯料拉制的描述,并与传统的熔压工艺作了比较,得出坯棒拉制的必要性。对实现拉制的关键设备及工艺做了详细的阐述。

大数值孔径传像光纤的制备及其光学性能研究

引入La2O3等阳离子半径大的材料作纤芯,用低折射率材料作包层,开展了物化性能相匹配的高光学质量纤芯和包层玻璃的制备。采用棒管法拉丝工艺开展了光纤传像束单丝的拉制实验,并对所拉制的双包层光纤进行了测试。实验得到了单根光纤直径为30μm,透过率为48%/m,芯包同心度误差0.01%,数值孔径为0.82的传像光纤。实验结果表明,该材料的光接收角达到了110°,光纤的集光能力显著提升。

大截面柔性传像光纤光子材料的研制

大截面柔性传像光纤光子材料具有单丝直径细、柔软性能好、成像清晰等优点,是目前光电功能材料研究领域最具活力的研究课题之一,其产品在各类高清晰度光纤成像仪器和工业自动化检测等领域有着广阔的应用前景。对物化性能相互匹配的高光学质量纤芯、包层和酸溶层玻璃的配方进行了设计和制备。对硬质传像光纤开展了单复丝拉制、热熔和酸溶实验。在端部强化和光学冷加工基础上,对柔性传像光纤进行了检测和评价。实验得到了传像光纤直径为6.18 mm,单丝直径为8±1μm,分辨率为55线对/mm,可见光透过率大于38%/m,芯/包同心度误差为0.01%,数值孔径为0.65的大截面柔性传像光纤光子材料。

新型聚合物传像光纤制作方法探索

探索了新型聚合物传像光纤的制备方法。阐述了传像光纤中的光线传输理论及光纤设计理论,为传像光纤的研制提供理论指导。借助聚合物微结构光纤制作技术,在正六边形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构光纤预制棒的孔洞内填充高折射率的聚苯乙烯(PS)纤维,形成一次预制棒,热拉伸后熔并再拉伸,研制出直径为0.22mm,单丝直径为3μm的超高分辨率传像光纤。经过测试,该传像光纤可以分辨10μm的微刻度。探索用直径为0.25mm的特制PMMA芯/氟塑料包层光纤经过一步排列堆积制作传像光纤预制棒,拉伸制成直径为2mm,7200pixel,单丝直径为20μm的传像光纤。实验发现,吸附于光纤表面的灰尘对传像光纤的结构和图像质量有严重影响。

传像光纤束单丝芯径大小对光纤像面全息图的影响

光纤像面全息可以获得较高衍射效率的全息图和再现较大的物像。文中分析了相干光激励下传像光纤束单丝芯径的大小对其输出光场的影响，以及输出光场中低阶模与高阶模对全息照相的不同作用，在此基础上，提出缩小传像束单丝芯径、增多单丝根数，可以提高光纤像面全息图衍射效率和分辨率的观点，并通过实验进行了验证。

光纤式激光焊缝跟踪传感器

设计一种光纤式焊缝跟踪传感器,利用传光光纤和传像光纤将传感器头、承载电荷耦合器(CCD)以及激光器的基座部分分开,减小传感器头的尺寸。开发了基于DSP C6000图像处理系统的焊缝位置识别图像处理算法。