摘要：针对传统的传像系统易受电磁干扰的问题,设计并实现了在特殊环境下使用的光纤束传像系统。利用ZEMAX光学仿真软件,设计出了一个工作波段为可见光,全视场80°,焦距为5 mm的监控物镜。该物镜各视场光学调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)值在空间频率36 lp/mm处大于0.8,点列图最大弥散斑均方根半径(RMSradius)为3.031μm,接近衍射极限,因此具有较高成像质量。采用加工的物镜、选型转接镜及光纤束等核心器件,搭建了传像系统。通过测试光纤束图像传输系统的抗电磁干扰性能,采用高斯低通滤波结合DCT同态滤波算法有效去除图像的像素,获得了高质量的信息传输效果。

摘要：超构透镜作为目前纳米光学领域的研究热点,与光纤束集成可充分体现其轻薄的特点,二者的结合有利于推动成像系统的小型化。本文利用拓扑优化方法设计了一种新型的同心环结构超构透镜,并利用纳米3D打印技术完成超构透镜与光纤传像束的集成。该超构透镜直径为3047μm,数值孔径(NA)为08,使用白光LED光源进行成像实验,结果表明该超构透镜具有良好的成像性能。本文提出的超构透镜与光纤束集成的小型化成像系统可应用于医疗、工业、军事等多个领域。

摘要：为保证电气电子设备在辐射抗扰度试验中状态传输的稳定性,设计并实现了适用于试验环境的光纤束监控系统。系统主要由物镜、光纤束、转接镜和电荷耦合器件等组件构成。通过Zemax光学仿真软件,结合光纤束参数设计并优化了监控系统的物镜。设计结果表明:物镜在空间频率36 lp/mm处,各视场光学调制传递函数值大于0.8,像面大小与光纤束尺寸匹配,满足像方远心光路要求。对加工的物镜进行性能测试,表明其技术指标与理论设计比较相符。采用搭建的光纤束监控系统进行成像试验,并运用高斯滤波算法进行去像素化处理,提高了监控系统的视频传输质量,辐射抗扰度试验表明此系统具有良好的抗电磁干扰能力。

摘要：为解决电磁辐射干扰环境中图像稳定传输的问题,设计并开发了具有抗强电磁干扰能力的光纤束传像系统。利用ZEMAX光学设计软件,对传像系统中前置物镜和后置目镜分别进行了设计,并根据物镜和目镜的初始像差分布情况,利用优化函数,结合各种操作数,对系统的像差进一步优化。优化结果表明,物镜各视场的光学调制传递函数(MTF)值在空间频率为38 lp/mm处大于0.85,目镜各视场的MTF值在空间频率为120 lp/mm处大于0.3,具有较高的成像质量。针对选用的物镜、目镜、光纤束及CCD的结构特点,设计并制备出系统连接的耦合器件,并搭建了一套传像系统,进行图像传输实验。对系统的成像质量以及影响因素进行分析,采用Gamma算法提高像面亮度,获得了高质量的传输图像。

摘要：对一种基于强度补偿的自由式光纤束差压传感器进行设计与研究。传感器探头部分采用同结构、双探头的设计,传感器探头采用机械式封装;对传感器的光纤部分进行了强度补偿设计与分析,并利用调制函数M,理论分析了补偿后的输出值R;在对两传感探头施加相等的压力p=20kPa情况下,改变光源的输出功率,测出光电探测器的输出电压值,并在两探头存在不同的压差Δp时,测出其输出值R。实验结果表明:通过强度补偿后,输出值R≈1,同时在不同的压差作用下,输出值R与压差Δp在一段区域内有较好的线性关系。研究结果表明:传感器的强度补偿效果明显,可实现压力差值的检测。

摘要：为了增强同轴型光纤束强度调制传感器的传感性能,利用优化设计理论对同轴型光纤束进行结构优化研究。首先通过分析设计变量、建立目标函数、确定变量边界条件,建立了约束非线性优化数学模型;然后采用约束随机方向搜索法求出了数学模型的最优解;再通过仿真计算与对比实验等方法对优化结果进行了验证,结果表明:光纤束接收光纤的芯径r2,入射光纤与接收光纤的间距l,接收光纤之间的间距h同时越小,其灵敏度越高;通过优化后的传感器灵敏度与未优化相比提高了1.5倍以上。证明了利用优化理论设计的同轴型光纤束结构能够获得较好的传感性能,也为这类传感器设计提高了理论依据。

摘要：本文结合实验测量给出了光纤输出光强高斯分布的具体表达式I_((?)z)=[A_0/(1+kz)~2]·exp[-2r^2/(1+kz)~2],并相应建立了光纤束反射收集光强灵敏度曲线I_(反(z))-Z 的最佳计算模式,理论计算与实测的I_(反(z))-Z 相一致。在此基础上制作了静水压及声压传感器,其实验结果与计算相符合,再次表明光纤束设计理论的普遍适用性。

摘要：从单对光纤分析着手，建立了光纤束光强调制特性曲线的数学模型，结合实验数据处理，找到了一种利用较少测点数据确定待定系数的方法，得到了简单实用的数学模型表达式，可为相关的传感器设计和研究提供参考。

摘要：对基于结构优化的光纤束压力传感器进行了设计与研究。首先对传感器系统进行了设计;再应用几何光学与优化理论对传感器光纤束结构、传感器探头结构进行优化,对传感器探头采用机械封装;并在优化研究的基础上,对传感器进行仿真试验,分析强度调制函数曲线;最后对传感器施加0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 k Pa的外界压力进行检测试验,得出传感器参考光纤与接收光纤输出电压信号变化趋势。试验结果表明:传感器的检测值与仿真值相符,线性度约为3.56%,灵敏度约为0.011/0.1k Pa。研究表明,通过结构优化的光纤束压力传感器具有较好的灵敏度与线性度。

摘要：在分析光路和单光纤对理论建模的基础上,建立了光纤束理论模型,并对模型进行了仿真分析。针对强度调制型光纤传感器光源单模尾纤输出以及检测条件,设计实现了一根多模光纤发送,6根多模光纤接收的反射式光纤束探头,光纤束探头把光源的光分成两路,一路作为检测光路,另一路作为参考光路,在强度调制型光纤传感器的测量中取得了良好的效果。