摘要：利用波前编码技术为红外光学系统进行无热化设计可提高其在不同均匀工作温度下的适应能力,但针对温度突变、成像系统内温度分布不均情况,波前编码技术是否能正常进行成像及其适用的温度范围还有待进一步研究.为简化分析流程,采用温度梯度模型来仿真非稳态下的温度变化.利用温度梯度模型来定性分析光学系统在轴向、径向温度梯度为系统引入的附加像差.计算两个方向下的光程差变化来比较两种温度梯度环境下系统的成像性能差异.在此基础上,为非稳态温度环境下红外光学系统的设计建立了结合光/机/热分析的无热化设计流程,通过ZEMAX设计了一套最大轴向尺寸为85 mm、最大径向尺寸为25 mm的红外光学系统,通过SolidWorks加载轴向和径向的热形变,探究所设计的系统能够适用的温度梯度范围.结果表明,结合光/机/热分析的无热化设计流程可以有效表明系统在非稳态温度下的成像情况.对上述采用三次相位板进行无热化设计的红外光学系统,在非稳态温度下可以适应±10℃的轴向温差范围,但是仅可以适应±1℃的径向温差范围.因此在进行红外波前编码光学系统的无热化设计时,需要对径向方向进行重点优化.

摘要：红外热成像技术广泛应用于多个领域,建立含有空间和温度信息的三维温度场模型具有十分重要的意义,可以将该技术扩展到更多应用领域.为此,本文提出一种异源空间数据融合方法,融合红外图像和三维点云,得到三维温度场模型.针对红外相机与可见光相机成像原理存在差异,难以通过常用标定板进行内参标定的问题,基于红外相机成像特性设计并制作镂空圆孔标定板用于内参标定,所得内参平均重投影误差为0.03像素.针对红外相机与结构光相机的成像原理不同,现有标志物制作复杂、外参精度低的问题,基于不同材料的辐射度差异,设计制作“十字”标志物并将其用于联合标定.为解决同名特征点难以识别的问题,针对红外图像和三维点云分别设计了同名特征点提取方法,配合“十字”标志物进行同名特征点提取.红外图像和三维点云特征点提取方法的检测重复率分别为75%和92%,与传统方法相比两者的检测重复率均有所提升.利用该方法建立纸杯、工件和人脸的三维温度场模型.实验结果表明,使用镂空圆孔标定板能实现红外相机的内参标定,对“十字”标志物采用同名特征点提取方法能完成红外相机与结构光相机的联合标定.最终所得三维温度场模型的平均重投影误差为1.70像素,与现有方法相比模型精度有所提升.

摘要：偏振度和偏振角等偏振信息能够反映目标的偏振特性,根据偏振态的差异可以辨别目标,因此偏振信息在水下探测与识别等领域有重要应用。传统的水下偏振成像方法能够对水下图像进行散射抑制并复原光强图像,但这些方法忽略了对偏振信息的复原,造成偏振信息的丢失。因此,提出基于通道注意力机制的水下图像偏振信息复原神经网络,以拓展水下偏振成像的功能,将偏振度和偏振角信息进行复原。同时设计了基于偏振参量的内容与风格损失函数,进一步提升偏振复原效果。实验结果表明,该网络可有效地抑制水下图像的散射光,同时能较好地恢复线性偏振度和偏振角信息。所提方法对浑浊水下偏振成像技术的进一步应用具有重要意义。

摘要：900 nm掺钕光纤激光器可广泛应用于生物医学诊断、激光检测和光谱分析等领域.钕离子在1060 nm波段四能级跃迁的增益竞争,严重限制了900 nm三能级掺钕光纤激光器输出功率的提升.本文设计了一种纤芯直径为27μm的大模场掺钕实芯双层反谐振光纤,用于产生高功率900 nm激光.通过在有源光纤中引入双层反谐振单元结构,并对光纤结构参数和折射率分布进行优化,模拟结果表明光纤在880—913 nm波段基模损耗小于0.1 dB/m,高阶模式损耗大于10 dB/m,同时在1060 nm波段所有模式损耗达到100 dB/m.本文提出的掺钕实芯反谐振光纤在900 nm高功率光纤激光器和放大器等领域具有广泛的应用前景.

摘要：基于商用单模掺铥石英光纤设计了高功率2.05μm波段全光纤主振荡功率放大器(MOPA)。以自制环形腔掺铥光纤激光器为种子,利用级联滤波型波分复用器优化长波长种子的光信噪比,基于MOPA结构实现了高效的高功率输出。基于速率方程模型,理论分析了主放大级的注入信号光功率和增益光纤长度的优化关系;实验中在102.6 W的793 nm泵浦功率下获得了输出功率为57 W、光谱线宽为0.08 nm、光信噪比为58.8 dB的单横模激光输出,主放大级斜效率为52.6%。

摘要：提出一种基于计算成像理论的端到端衍射元件设计方法,通过全局性优化方案将光学设计和图像复原作为整体,从而降低前端光学系统的成像质量要求,并利用图像复原算法去除残余像差以简化系统。所提设计方法涵盖光场传播、探测器去噪和图像后处理等关键环节的模型建立与联合优化。该设计方案可用于景深延展的轻薄型衍射元件的设计,且所适用的大景深的简单光学系统具有较高的成像质量。

摘要：目前中医望诊客观化正迅速发展,但是在儿童望诊领域尤其是咽喉望诊却鲜有基于儿童特有病理特征的客观化望诊研究。为解决以上问题,本研究设计了中医儿童咽喉望诊辅助系统,基于儿童咽喉病理特征对咽喉的上颚部、悬雍垂、咽扁桃体和咽后壁进行图像处理,利用颜色空间转换、大津阈值分割、区域填充等算法分别提取其颜色、形状、几何等特征进行分析。经过实验验证,系统对咽喉上颚部、悬雍垂、咽扁桃体及咽后壁的特征分析准确率分别为81.8%、90.2%、85.6%、72.7%,综合分析准确率达82.6%。系统通过结合中医理论和现代图像处理技术基本实现了儿童咽喉望诊的辅助工作,一定程度上推动了儿童望诊的进一步发展。

摘要：以白噪声调制的单频激光器作为种子源,基于主振荡功率放大结构搭建了1053 nm窄线宽光纤激光系统,该系统由一级种子源和三级放大器构成。在主放大器中对大模场保偏光纤进行合理的盘绕设计,通过结合976 nm全反向泵浦方式,成功地抑制了模式不稳定效应。最终实现了1053 nm的1.6 k W、8 GHz线偏振窄线宽激光输出,横向光束质量因子(M_(x)^(2))、纵向光束质量因子(M_(y)^(2))和偏振消光比分别为1.090、1.166和~14 d B。实验中未观测到明显的受激布里渊散射效应。

摘要：为了探究不同脑力负荷下与任务时间效应相关的事件相关电位特征的变化规律,本研究设计了基于0-back和3-back任务的任务时间效应实验范式,以此开展了基于20名健康受试者的任务时间效应研究,并分析了被试在任务中的行为学和事件相关电位特征的变化规律。结果发现,在3-back任务中,受试者工作记忆任务的平均反应时间随着任务时间的增加显著下降(P<0.05)。而3-back与0-back任务中,受试者的反应时间变化系数随任务时间增加显著上升(P<0.05)。在不同认知负荷下,受试者两侧枕区的N1幅值均随任务时间增加而显著上升(P<0.05),前额区的P2幅值和P300幅值则随任务时间显著下降(P<0.05)。在0-back任务中,受试者枕区P300幅值变化量显著低于3-back任务(P<0.05)。在0-back和3-back任务中,受试者前额区P2幅值变化和反应时间线性相关(r=-0.44,P<0.05;r=-0.59,P<0.05),同时P2幅值和反应时间相关系数呈显著负相关(r=-0.39,P<0.05;r=-0.42,P<0.05)。在3-back任务中,受试者额区,中央区和顶区的平均P300幅值与反应时间显著相关(r=-0.49,P<0.05),而受试者在0-back任务当中的P300幅值和反应时间,反应时间变化系数显著负相关(r=-0.69,P<0.05;r=-0.51,P<0.05)。由此得出,在长时间的认知任务之中,前额,中央区与顶区的脑活动均受到任务时间效应的影响,而枕区活动则主要受到认知负荷和任务时间效应的影响。

摘要：通过多物理场模拟对比了不同加热电路时三条薄膜铌酸锂波导情况下热光移相器的温度分布、调制效率与瞬态响应。结果显示:薄膜铌酸锂热光移相器总阻值不变的情况下,在仅有一条位于中心波导正上方的加热电极时具有最高的热调制效率;采用多条离散分布的加热电阻经优化后可在调制效率基本不变的情况下获得更优的热串扰,尤其适用于多波导集成时的局部调制;三维多物理场模拟结果显示优异的热调制效率(约34 mW),且器件瞬态响应时间约为180μs。