硅基M×N型微环阵列谐振滤波器的理论分析

对硅基M行N列微环谐振滤波器的传输特性进行了理论分析,给出了M×N微环阵列谐振滤波器光强传递函数的通用公式.在1·55μm谐振波长下对其传输特性进行了数值模拟,计算结果表明,行数M取为奇数且行数M、列数N越大时,其谐振峰越平坦越陡峭,具有较好的滤波特性.选择M=5,N=10,谐振峰的3dB带宽约为0·35nm.

基于虚像相位阵列的二维光谱映射

基于虚像相位阵列的二维光谱映射在研制高分辨率和高信噪比的光学滤波器、实现复杂的二维光谱处理以及光谱成像等研究领域具有广泛的应用前景。论文通过理论分析和数值仿真研究了虚像相位阵列的基本理论和二维光谱映射的特性。通过实验实现了光谱在二维平面上的成像。首次结合衍射级次和损耗对虚像相位阵列的入射条件进行了系统地分析,并讨论了其光谱分辨率和进行光谱成像时的空间分辨率。

声光可调谐滤波成像光谱仪的CCD成像电子学系统

考虑声光可调谐滤波(AOTF)成像光谱仪的需求,设计了它的CCD成像电子学系统。选用e2v公司的CCD芯片CCD57-10作为图像传感器,提出了DC/DC+LDO的架构实现各偏置电压;基于现场可编程门阵列(FPGA)等器件产生驱动时钟,AD9826完成CCD输出模拟信号到数字信号的转换,并通过USB及CameraLink接口与计算机通信。设计了CCD保护电路,并优化了数模混合电路的印刷电路板(PCB)布局结构。对各功能单元的实际测试表明:各偏置电压纹波噪声峰峰值小于10mV;AD转换精度达12bit;系统能够正确成像,图像传输速率可达10frame/s,图像信噪比优于54dB,系统总功耗不足5W。设计结果满足AOTF成像光谱仪对CCD成像电子学系统的要求。

阵列波导光栅梳状带通滤波器的传输效率

在光波导模场分布高斯近似条件下,根据星形光波导耦合器的耦合特性,推导出了基于累加运算和卷积运算近似表达的阵列波导光栅梳状带通滤波器光谱响应效率的函数表达式。给出了阵列波导光栅梳状带通滤波器光谱响应效率曲线的半最大值全宽度和阵列波导光栅梳状带通滤波器的通道中心波长的光谱响应度与器件参数的关系。在输入信号光谱分布高斯近似条件下,给出了阵列波导光栅梳状带通滤波器信号通道传输效率的计算表达式和输入信号光谱宽度对阵列波导光栅梳状带通滤波器信号通道输出特性的影响。给出了物理意义明确的函数表达式,它们可为快速分析阵列波导光栅梳状带通滤波器的特性提供理论基础。

基于改进引导滤波器的多光谱去马赛克方法

为了更好地保留多光谱去马赛克图像中的高频信息,本文提出了一种基于改进引导滤波器的多光谱图像去马赛克方法。首先,基于自回归模型对相邻像素点间的强相关性进行建模,在每个像素处渐进估计其模型参数,通过最小化局部窗口内的估计误差,得到最优估计值来插值采样密集波段G,并生成高质量的引导图像;然后,引入加窗固有变分系数到惩罚因子中,得到具有边缘感知能力的加权引导滤波器并重建其余稀疏采样波段。最后,使用CAVE数据集和TokyoTech数据集进行仿真。实验结果表明:相较于主流的5波段多光谱图像去马赛克方法,本方法重建图像的峰值信噪比和结构相似度在CAVE数据集和TokyoTech数据集上分别提高了3.40%,2.02%,1.34%,0.30%和6.11%,5.95%,2.28%,1.42%,且更好地保留了原始图像的局部结构和颜色信息,减少了边缘伪影和噪声现象的出现。

虚像相位阵列的二维成像原理及其应用

虚像相位阵列(VIPA:virtually-imaged phased array)是一种具有大角度色散的光学器件,利用其大角色散的特性,可以用来制作高分辨率滤波器和色散补偿器。将虚像相位阵列和衍射光栅结合实现二维成像是光谱处理领域的重大进步。从二维成像原理出发,详细介绍其在研制高分辨率和高信噪比的光学滤波器、实现复杂的二维光谱处理以及光谱成像等研究领域的最新应用。

可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计

针对高光谱成像需求,设计了一套可见/近红外实时成像光谱仪。光谱仪基于声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)分光器件进行设计,光谱带宽为1.3μm,其中可见光相机工作在400~1000 nm波段,近红外相机工作在1000~1700 nm波段。光谱仪控制系统以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为核心处理单元,使用Cameralink接口采集相机数据,使用RS422串口对AOTF进行频率控制,通过AOTF同步信号与相机外触发信号相结合,实现了连续图像与多波长循环采集的一一对应,图像数据最后经过USB3.0接口传输到上位机进行实时显示。经外场测试,光谱仪成像质量良好,系统工作稳定,针对1024×1024分辨率图像,图像实时传输速率最高可达120 frame/s,满足设计要求。在实际工程应用中,该控制系统接口丰富,且可靠性高、灵活性好,具有较强的可扩展性。

光谱编码模数转换器——分析与设计

分析了光谱编码模数转换的一般原理,讨论了实现电压转换为波长并采样,再对波长进行编码的各种途径和性能比较。由于信号的采样和编码在不同部分完成,采样速率和转换位数可以分别增强,以获得尽可能高的转换速率和多的转换位数。作为例子,分析和设计了一个5b it数个GS/s的由通道波导法布里-珀罗干涉器构成的光谱编码模数转换器,并指出,通过采用电压反偏多量子阱P IN结构调谐半导体激光器,以及采用啁啾光栅反向耦合双通道法布里-珀罗滤波器,可以分别获得数伏数GH z电压下数百GH z带宽的电压-波长转换及光采样,和10 b it以上的转换位数。

光学异常透射研究进展

光学异常透射(extraordinary optical transmission,EOT)现象于1998年首次报道,表现为当光通过亚波长金属孔阵列时,得到的透射率在特定波长位置会比经典的小孔透射理论预言的数值高若干个数量级。该现象首次显示了金属亚波长结构中表面波引起的异常光学效应,是表面等离激元光学(plasmonics)进入活跃发展期的一个标志性事件。本文将从产生机理和相关器件应用两方面,对EOT的研究进展进行简要阐述。首先介绍EOT产生机理的宏观Bloch模式解释和微观表面波解释,以及这两种解释的最终统一;然后介绍EOT在传感、纳米偏光器、滤波、光开关和分子光谱增强等领域的应用;最后是对EOT相关研究的展望。

光电集成与器件

TN256 2003010467聚合物环型滤波器的光学特性=Optical characteristics ofpolymer microring filters[刊,中]/秦莉(中科院长春光机所.吉林,长春(130021)),陆景彬…//光电子·激光.-2002,13(5).-437-440采用正规模理论方法计算了聚合物环型滤波器的损耗,以及环型滤波器与直波导的耦合因子;给出了半径为10μm的环型滤波器的透射谱、谐振波长、自由光谱范围及品质因子。对于半径为10μm的滤波器,当弯曲损耗小于10/cm时,微环的宽度应该大于0.47μm;这种器件的自由光谱范围是24nm,品质因子为3200,半极大全宽度为0.45nm。参6(于晓光)

基于光滑0范数压缩感知的多光谱图像去马赛克算法

提出了一种基于压缩感知(CS)的多光谱滤波阵列(MSFA)的多光谱图像去马赛克算法(DMA)。首先,通过将MSFA采样得到马赛克图像的过程等效为CS理论中的感知矩阵采样的过程,并充分利用多光谱图像的空间和谱间相关性,通过在三维空间傅里叶基上对多光谱图像进行稀疏表示;然后由随机MSFA模式和CS理论构造的测量矩阵对多光谱图像进行观测投影,最后采用CS重构算法求解0范数下的最优化问题,从而得到多光谱图像的稀疏表示系数。给出对算法性能的评估数据和Matlab仿真图片。实验结果证明,本文算法的峰值信噪比(PSNR)值高于克罗内克CS(KCS)和组稀疏(GS)两种算法,且有效地减少了上述两种算法中出现的模糊现象,改善了图像的视觉效果。