摘要：传统光学器件的衍射极限极大地制约了远场超分辨光学系统的进一步发展.如何从光学器件层面突破光学衍射极限瓶颈,实现非标记远场超分辨光学成像,是光学领域面临的巨大挑战.光学超振荡在不依靠倏逝波的条件下,可以在远场实现任意小的亚波长光场结构,这为突破光学衍射极限提供了一条崭新的途径.近年来,光学超振荡现象和超振荡光学器件的相关研究得到了快速发展,在理论和实验上成功地演示了超振荡光场的产生和多种超振荡光学器件,并在实验上展示了超振荡光学器件在非标记远场超分辨光学显微、成像以及超高密度数据存储等应用领域的巨大优势和应用潜力.本文对光学超振荡相关理论、超振荡光学器件设计理论和方法、超振荡光学器件发展现状、超振荡光场测试方法以及超振荡光学器件的应用等方面进行详细介绍和分析.

摘要：为实现有效载荷具备上载软件在轨定义多功能、软件可控多功能、参数可重构的软件定义微纳卫星需求,需要突破传统卫星平台和传统光学相机的设计局限,开展基于微纳卫星的软件定义下新型计算光学成像载荷技术研究。充分考虑有效载荷的软件和硬件两者之间联合设计可能存在的发展空间,分析了亚像元信息、卫星平台参数、光学系统参数、探测器参数、噪声、大气对图像数据处理,特别是超分辨率重建的影响。根据各个影响因素的物理机制分别建立物理模型和误差模型,作为重建方法的先验信息,将这些有利于超分辨技术的先验信息约束应用于相机设计过程,使得相机获取的图像可以很好地匹配超分辨方法。该方法可以提升视觉分辨率和实质分辨率,同时保持对噪声的抑制能力,并有可能降低传统相机的结构尺寸和研制难度。研制实现集超分辨成像、动态范围增强成像、视频成像等软件智能可控的多种成像处理模式于一体的通用型计算光学成像相机,将对航天产业提供更大的灵活性和增值空间,为未来智能卫星航天技术研究与快速创新提供一种可行的方案。

摘要：基于银板超透镜和多带相位二元光学衍射理论,提出一种超聚焦透镜结构。利用时域有限差分和标量衍射理论数值分析显示,这种超透镜在可见光范围,具有单一焦点,焦斑尺寸约0.36 λ,聚焦位置和焦深可达10 λ以上,在近场光学扫描显微镜和超分辨成像及光刻等系统中有潜在应用前景。

摘要：传统光学系统由于受到衍射极限的制约,难以实现远场超分辨聚焦与成像。基于超振荡原理的平面超透镜为这一难题提供了可能的解决途径,其在传播过程中可不依赖倏逝波而实现远场超分辨聚焦。利用对各个衍射单元之间的衍射干涉效应进行精确调控,可在焦平面上局部区域内获得高于系统最高空间频率的电场振荡,从而实现对衍射焦点区域横向和轴向尺寸的可控调节。与传统光学透镜相比,平面超振荡透镜具有光场可控性强、设计自由度大、便于集成等优点,同时借助其远场超衍射极限的光场调控能力,受到衍射光学和微纳光学等领域研究人员的广泛关注。本文主要从实际应用的角度出发,对平面超振荡透镜的研究现状及其应用场景进行了分析和讨论,最后对该类透镜目前面临的问题及对应的解决办法进行了阐述。

摘要：在研究毫米波无源成像原理的基础上,设计出了简洁的3mm超外差迪克式毫米波辐射计,并进行了成像实验.为了解决毫米波被动成像中由于天线孔径尺寸和衍射受限所带来的固有空间分辨率低的问题,采用了一种改进的最大似然超分辨算法进行频谱外推.实验结果表明该算法有很好的频谱外推能力,对图像分辨率的提高和超分辨性能的改善有明显效果.3mm迪克式辐射计的主要参数如下:中心频率为91.5 GHz,带宽为4GHz,温度灵敏度为0.55K,线性度为0.9999.

摘要：基于扫描探针技术设计搭建了一套散射式扫描近场光学显微系统。基于搭建的系统结构和近场信号探测原理,理论分析和实验讨论了不同因素的干扰、解调阶次、聚焦光斑等因素对近场光学信号提取的影响。为进一步验证装置性能,对纳米金颗粒和机械剥离的六方氮化硼样品进行了测试。结果表明,所搭建的装置实现了10 nm的空间分辨率,可以清晰地观察到六方氮化硼表面声子极化激元在传播-反射过程中形成的驻波现象,展示了该技术在低维纳米材料光学表征中应用的巨大应用潜力。

摘要：单分子定位显微成像广泛应用于亚细胞结构的三维空间解析。传统的单分子定位分析方法依赖于点扩展函数(PSF)模型拟合,制约了一些较为复杂的PSF模型的应用。深度学习的出现正在逐渐改变单分子定位的分析方法,有望用来分析复杂的PSF模型,并能提供新的方向和思路。介绍了深度学习在单分子定位、稀疏图像重建、PSF设计和高内涵信息提取等方面的应用,并介绍了目前主流的数据模拟方法。最后对深度学习在单分子定位显微成像领域内的发展方向进行了展望。

摘要：基于矢量衍射理论,计算了径向偏振光束在焦点处光强分布。在径向偏振光束的聚焦过程中,焦斑大小主要取决于视场边缘的光线。根据这一特点,设计了以视场角正切值为自变量的连续型相位滤波函数。利用非线性规化算法,以缩小焦平面上横向宽度为目标,在不同的斯特尔比的约束条件下,优化得到一组相位滤波参数。计算结果表明,径向偏振光束通过此种相位滤波器再聚焦后,在保持相同斯特尔比的条件下,可获得更小的聚焦光斑。

摘要：调频步进信号是高分辨率雷达中经常采用的一种信号形式。它是线性调频信号和频率步进信号的结合,兼有两者的优点。在实际雷达系统设计中,如果频率步进值能够大于子脉冲带宽,对于以更少的子脉冲数来获得更大的带宽,从而降低目标运动对合成信号质量的影响是非常有帮助的。但此时会出现很高的栅瓣,并导致假目标的出现或者掩盖小的目标。该文利用Super-SVA超分辨方法拓展各子脉冲的频谱从而使合成频谱连续起来,解决了此情况下的栅瓣问题。再利用Super-SVA方法对合成的1维距离像进行处理,则能进一步降低旁瓣。文中给出了计算仿真结果验证了算法的有效性。

摘要：利用约束全局优化算法———CGO算法 ,设计了两种用于共焦系统的三区位相型光瞳滤波器 .第一种滤波器在不改变系统的横向分辨率的同时 ,可以大幅度地提高轴向分辨率 ,提高了系统的层析能力 .第二种滤波器在提高系统轴向分辨率的同时 ,又能提高其横向分辨率 ,适用于系统的三维成像 .