摘要：非球面光学元件,特别是其中的自由曲面元件,在设计自由度上相比于球面具有很大的优势,基于非球面构建的光学系统能够以简单的光机结构实现复杂的设计目的。面型检测技术是保障光学非球面加工精度的关键,针对不同种类的非球面以及非球面加工的不同阶段对检测指标要求的多样性,现已发展出了种类繁多的检测方法。本文回顾了非球面光学元件面型检测技术的发展历程,分非干涉法与干涉法两大类整理了常用的检测技术,介绍了各自的技术指标与适用条件、研究进展与应用情况。本文重点讨论了基于干涉方法的非球面精密检测技术,举例说明了非零位与零位两条技术路线下各检测方法的基本原理、光路结构与检测能力,对比分析了各方法的优缺点与适用范围,介绍了一些配套算法以及检测光路的精密调节方法。

摘要：液晶偏振体光栅作为一种新型波导耦合元件,因其较宽的角度响应带宽和独特的偏振特性而受到关注。然而,目前对液晶偏振体光栅的研究还在初步阶段,基于液晶偏振体光栅的波导显示系统主要存在出瞳范围较小的缺点。制备了中心波长为532 nm、光束垂直入射时反射衍射角为50°的液晶偏振体光栅,光栅峰值衍射效率达到75%。将其作为波导显示系统的耦合元件可实现图像的传输和显示。同时,设计和实现了出瞳在一维和二维方向上的扩展,将出瞳扩大了到14 mm×12 mm的范围。

摘要：由于场景的光谱信息受到不同照明条件的影响,故在照明不可控场景下拍摄的多光谱图像的光谱反射比重构需要进行照明光谱估计。因此,提出了一种基于单幅多光谱图像的通用方法来准确预测场景的照明光谱。首先,通过分析每个像素的响应特性设计并计算色度权重图,以寻找包含更多照明信息的像素。然后,对加权后的图像进行成分分析,以在通道域中提取光源响应特征。最后,得益于创新性引入的基于照明光谱库训练的字典学习方法,可估计出场景光源的相对光谱功率分布。所提方法在模拟数据和真实数据上的照明光谱估计平均角度误差分别为0.29和3.42,与现有的同类方法相比,表现出更优的准确性和鲁棒性。

摘要：现有的颜色恒常性算法在常规场景中通常能获得准确、稳定的光源颜色估计结果,但在内容单一、具有大面积单一颜色表面的低颜色复杂度场景中仍有较大概率出现超容限的估测误差。利用设置于摄影镜头旁的环境光传感器,提出一种应用环境光传感器的颜色恒常性算法。首先建立传感器置信度评估模型,然后针对不同置信度设计基于颜色空间转换与基于传感器辅助中性色像素提取的两种光源颜色估计方法。此外,还建立包含传感器测量结果的数据集。测试结果表明,相比现有具有最高精度的同类算法,所提算法的角度误差均值、中位数、最差25%均值分别下降32%、21%、41%。所提算法应用于常规场景和低颜色复杂度场景时均具有优势。

摘要：传统平面显示技术无法满足360°视角、高分辨率的显示效果。提出了一种基于人眼跟踪的360°悬浮显示系统。利用多摄像头人眼跟踪算法实时获取观察者视点位置,并利用OpenGL生成对应视角画面。为实现360°显示,设计了一种折反射式柱面投影光学系统。为充分利用投影仪有限的分辨率,提出了一种半周显示方案。为显示正确图像,提出了基于贝塞尔曲面的预畸变校正方法和极坐标系转换方法,最终实现了系统360°水平视角和一定范围内垂直视角可视。实验结果表明,所提系统能以高分辨率、低成本的方式实现静态或动态的悬浮显示效果。

摘要：光谱成像技术能够同时获取被测物体的二维空间及一维光谱信息,在科学检测与研究中发挥着重要作用。传统的高光谱成像系统存在着光学系统复杂、含有精密运动器件、曝光时间长等问题,这些问题极大地限制了其在许多场景的应用。介绍了一种基于旋转衍射机理的快照式高光谱成像系统,通过单次曝光成像和图像重建即可得到待测目标的高光谱信息。提出了一系列的系统设计优化方法以提升系统的成像性能和实用性,通过折衍射混合系统缩短光学系统后截距,通过引入前置光学系统探测远距离目标。实验结果表明,所提出的优化设计方法能够有效提高系统感光能力,提升重建图像的质量。

摘要：在空间引力波探测系统中,望远镜系统出瞳处的复振幅光场分布仿真准确性密切影响着干涉测量的准确性和TTL噪声控制分析有效性,因此对其内部光场传输进行高精度衍射仿真计算十分必要。本文论证了采用基于矢量光线追迹的衍射积分算法建立仿真算法的必要性,结合离轴无焦四反望远镜模型进行了算法流程说明。基于该算法建立了仿真程序,带入望远镜系统设计参数,进行了波前计算精度的验证,并展示了矢量光场仿真计算结果。基于该系统模型,对输入高斯光场参数、元件表面复折射率两个因素对输出光场矢量特性带来的影响进行了仿真讨论。

摘要：双光子激光直写技术以其高精度、高灵活性的特点在科研领域被广泛应用,但较低的直写速度制约了其在工业领域的应用与发展。本团队基于转镜扫描系统设计并验证了一套高速双光子激光直写光刻系统,该系统基于空间光调制器与多通道声光调制器的联合调控,实现了六通道并行刻写功能,且每个通道可独立调控,调控频率可达MHz以上。实验结果表明,每通道直写速度最高可达7.770 m/s,刻写特征尺度最小为150 nm,并行刻写时的最高直写速度可达46.62 m/s。此外,本团队基于反射式像旋转器设计了一种高精度调节通道间距的方法,调节精度优于1 nm。

摘要：用FDTD方法计算了二维正方晶胞各向异性碲圆柱光子晶体的点缺陷模 .为了得到TE ,TM模式在完全禁带中具有相同共振频率的缺陷模 ,对中心点缺陷半径Rd 以及中心附近对称位置的点缺陷半径Rn 做了一系列微调 .计算表明 ,TM模对于Rn 的变化不敏感 ,而TE模随着Rn 的改变出现了明显的规则的移动趋势 .通过计算分析 ,发现对应于f=0 .4的背景 (R =0 .35 6 8a) ,当Rd=0 .5 5a ,Rn=0 .2 6a时在完全禁带中TE和TM的缺陷模具有相同的共振频率ω0 =0 .2 4 6 6ωe(其中ωe=2πc a ,a为晶格常数 )

摘要：提出了一种二维光子晶体偏振分光镜的设计方法 ,介绍了光栅基板上用Ge BaF2 多层膜实现二维光子晶体偏振分光镜的优化设计 .结果表明 ,TE模式的光子禁带宽度为 0 . 0 83(2πc a ,a是光栅的周期 ) ,设计的偏振波长从1 .72 μm到 2 . 4 μm ,相对带宽为 33 .1% .此光子晶体偏振器件制作简单 ,具有实用性 .