光计算中一种等效全混洗交换光互连网络的实现方法

提出了一种等称全混洗交换（ｐｅｒｆｅｃｔｓｈｕｆｆｌｅ／ｅｘｃｈａｎｇｅ）光互连网络的光学实现方法。该方法采用液晶空间光调制器作为光交换控制器件，用Ａｒ＋离子激光器提供光源，光互连系统由偏振分光棱镜、光束分束器和液晶空间光调制器组成。在实验上成功实现了８×８全混洗交换网络的光互连。

激光扫描共聚焦光谱系统设计

为提高激光扫描共聚焦显微镜光谱模块的分光性能,设计了双Amici棱镜光谱结构。根据棱镜色散特性,计算得到Amici棱镜和双Amici棱镜的线性与非线性数学模型,给出直视型棱镜结构参数。比较相同色散条件下Amici和双Amici棱镜结构,得到双Amici棱镜组能提供更好的色散线性度。在光谱波段400~700 nm,中心波长偏向角为0°,最大色散角为4°,光谱分辨率为5 nm的条件下,利用双Amici棱镜结构设计共光轴直视型分光系统。用双Amici棱镜结构和单棱镜对比,进行了光谱分布实验。实验结果表明,双Amici棱镜组的色散线性度明显优于单棱镜,大大改善了因棱镜非线性分光特性对荧光成像光谱分辨率的影响。同时,将双Amici棱镜结构设计进共聚焦光谱成像模块中,对牛肺动脉内皮细胞切片进行了三通道荧光成像,得到了高质量的多通道荧光图像。

基于双阿米西棱镜的光谱成像系统设计

为解决棱镜分光式光谱成像系统存在的直视性差、分光线性度低、固有谱线弯曲较大的问题,提出了基于双阿米西棱镜的光谱成像系统。通过矢量折射定律,运用MATLAB编程实现棱镜谱线弯曲的精确计算,并进行了仿真验证。在研究双阿米西棱镜谱线弯曲特性的基础上,搭建直视型消谱线弯曲双阿米西棱镜作为分光元件,设计得到的光谱成像系统工作波段为400~800nm,全波段光谱分辨率高于7nm。在中心波长600nm处,中心视场主光线经双阿米西棱镜后的出射光线与光轴夹角小于0.31°,全波段谱线弯曲最大值小于2.557μm。系统满足直视性和消谱线弯曲的要求,方法对消谱线弯曲棱镜光谱成像系统的设计具有普适性的指导意义。

分析双Amici棱镜角度误差对色散的影响

双Amici棱镜为复合棱镜结构,作为成像光谱系统中的分光元件,避免了单棱镜色散结构存在的多种问题。双Amici棱镜的加工生产要对其各个角度提出生产指标,而角度误差对于光谱成像系统的色散性是有影响的。针对一种编码孔径成像光谱仪,设计了符合性能指标要求的双Amici棱镜,并从光线追迹的角度出发,计算得到双Amici棱镜色散的数学模型。针对给出的一特定光学系统中的棱镜结构推导了棱镜各个角度单独对线色散的影响,并分析给出各个角度构成的误差链对线色散的综合影响,最终给出了棱镜的生产指标。分析结果有助于指导系统中该棱镜的加工生产。

基于双Amici棱镜设计的多狭缝偏振成像光谱仪

偏振成像光谱技术可以获取目标景物的七维空间信息,其获取丰富数据信息的能力使它的应用越来越广泛。基于双Amici棱镜对多狭缝偏振成像光谱仪的光学系统进行设计,采用双Amici棱镜作为系统的分光元件提供宽视场平行光束色散,以满足多狭缝的需求;宽视场的多狭缝结构是基于常规狭缝式成像光谱仪结构进行优化的。本系统中宽视场的多狭缝光谱仪结构须做好与前置望远物镜的光瞳衔接。成像系统和偏振光谱仪系统均采用远心结构,以便与光瞳匹配,系统总长度为279mm,系统光路共轴,结构紧凑;通过调制传递函数(MTF)和点列图对光学系统的像质进行评价。结果表明:全系统在各视场典型波长处的MTF均接近衍射极限,MTF在39lp/mm处超过了0.75;各典型波长处的点列图均在艾里斑内,接近完美成像;3条狭缝对应3个不同的偏振态,可通过推扫获取目标景物的偏振信息、空间信息和光谱信息。

编码孔径成像光谱仪光学系统设计

本文设计了一种以双Amici棱镜为分光元件的成像光谱系统,该系统主要包括前置望远物镜、编码板、双Amici棱镜、准直镜和成像镜.此类光学系统可以获得很高的衍射效率,相比于狭缝结构的成像光谱系统,该光谱仪为两维空间扩展的视场,无疑增加了设计难度.后期的数据反演算法对一次像面编码板的成像效果过于依赖,基于此,对光学系统的像差校正提出了更高的要求.本文设计、分析了基于双Amici棱镜的成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统.前置望远物镜的设计为像方远心,MTF在39线对处,达到0.8,成像质量良好.创新性的将前置望远物镜倒置用做准直系统.全系统各个波长在39线对处的MTF值均在0.65以上.对室外目标景物进行推扫成像,从获得的成像数据判断,本文设计的编码孔径成像光谱仪原理可行,衍射效率高,全视场成像质量良好,全谱段光谱数据可信.