湍流大气中部分相干空心聚焦束的光强分布

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和相位结构函数的平方近似,研究了湍流大气中聚焦部分相干空心光束传输特性,用张量积分的方法导出了接收面上平均光强分布的解析表达式。研究结果表明:对于给定的传输距离,焦面上的光强分布均为高斯分布,高斯分布的峰值和腰宽与空心光束的初始相干长度、焦距的长度以及大气湍流起伏强度和湍流外尺度密切相关,而且在强湍流情况下,湍流外尺度严重影响峰值强度。

一种灰度梯度暗通道图像自动调焦方法

针对目前调焦评价函数存在的灵敏度低、鲁棒性差、易进入饱和区等问题,提出了一种融合灰度梯度和暗通道L0范数的调焦评价函数。首先分析并证明了清晰图像与离焦图像相比具有亮度更大、更稀疏的暗通道这一特性,然后选择了暗通道的L0范数对图像的离焦情况进行评价,最后融合图像灰度梯度与暗通道的L0范数构建了一种新的调焦评价函数。在对森林、公路、天空中的无人机、室内静物等多种场景的调焦实验中,使用单核DSP处理速度为9Hz,基本满足实时性;受到外界干扰时函数曲线没有出现伪峰;在离焦比较严重的情况下没有进入饱和区,仍然能够保持一定的陡峭度。实验结果表明,本文提出的调焦评价函数具有较好的灵敏度和鲁棒性,可以满足光电成像系统对实时调焦的要求。

基于二值振幅调控的角向偏振光超振荡聚焦平面透镜

角向偏振聚焦光场在超分辨光学显微、粒子操控等领域有着重要的应用。为克服传统透镜体积大、不利于集成等不足,本文提出了一种基于二值振幅(0,1)调控的角向偏振光超振荡聚焦平面透镜。针对波长λ=632.8 nm,设计、制备了超振荡平面透镜样品。透镜半径为650λ,焦距为200λ,数值孔径NA=0.96。实验结果表明:聚焦光场在焦平面上形成的空心聚焦光场呈圆环结构;空心环内径半高全宽为0.368λ,小于超振荡判据(0.38λ/NA=0.398λ);最大旁瓣比为36.7%。该平面透镜具有结构尺寸小、厚度薄、便于加工等优点,可用于光学系统的微型化和集成化。

高纬度地区日照仪器对比观测

以漠河县2010年3种日照仪器对比观测数据为基础,使用阈值为120w/m2的直接日射表作为日照基准仪器进行分析,得出的结论为:在高纬度地区(纬度大于40°)暗筒式日照计记录相对偏少,聚焦式日照计更加接近真实日照时数。

钎焊磨粒测量系统中的显微图像快速融合

为了直观地表征钎焊砂轮表面磨粒的形貌,针对钎焊磨粒测量系统中显微镜头景深小,难于一次性清晰成像的问题,提出基于聚焦评价函数的磨粒显微图像快速融合方法.以聚焦评价函数的最大值为依据判别聚焦像素点,提取聚焦像素点颜色信息进行图像融合.针对特殊照明条件造成的融合误差进行误差补偿,对融合结果呈现的雾化现象,采用暗通道先验法进行去雾处理.实验结果表明:单颗磨粒137幅1 600 px×1 200 px显微图像融合过程用时5.10 s;文中方法可快速、直观地表征钎焊砂轮表面磨粒形貌.

方位角偏振光聚焦光斑的研究

对方位偏振平面波、高斯光束、贝塞尔-高斯光束和双环拉盖尔-高斯光束的聚焦特性进行了理论计算,分析了物镜数值孔径和截断因子对焦平面上光强分布、中心暗斑半径的影响,以及加入中心遮拦光阑对焦深和中心暗斑半径的影响。研究发现,4种模式光束形成的聚焦场中心暗斑半径随着数值孔径的增大,单调减小,其大小与数值孔径成反比,与波长成正比;截断因子的改变仅影响高斯光束和贝塞尔-高斯光束中心暗斑半径的大小,对其旁瓣强度的影响较小,但会使得双环拉盖尔-高斯光束焦场光强重新分配,能够形成等光强的双亮环结构;加入中心光阑能够减小焦平面上中心暗斑半径并增大焦深。

在LiNbO_3:Fe晶体中暗辐照对光束从自散焦向自聚焦转换过程的影响

基于二维带输运模型 ,研究了LiNbO3:Fe晶体中光束从自散焦向自聚焦动态转换过程 .结果表明暗辐照在动态转换过程中起着非常重要的作用 ,当暗辐照较小时动态转换过程才发生 .在暗辐照较小的情况还分析了热释电效应对动态转换过程的影响 .

三维自散焦介质中的暗光束诱导亮光束聚焦

为了获得一种对称压缩圆光束的方法，系统研究了三维自散焦介质中亮一暗光束对的共同传输。数值结果表明：当两光束中心重合时，若抽运光（暗光束）初始振幅远大于信号光（亮光束）初始振幅，抽运光将通过交叉相位调制（XPM）诱导信号光聚焦，使得信号光的圆形光斑被对称压缩。讨论了光束参量对信号光聚焦效果的影响，发现抽运光初始振幅越大，信号光聚焦越强。当抽运光初始振幅一定时，暗光束的初始束宽存在最佳值使得信号光压缩最强。当抽运光与信号光的波长比取值为0．5～1．5时，信号光聚焦程度随着波长比的增大而有所降低。还设计了验证理论结果的实验方案。