基于随机并行比例-积分-微分算法的高分辨率自适应光学系统相位畸变校正

该系统可用于红外光学系统成像质量的检测,它用CCD接收信号,通过自动聚焦,检测最小成像光斑的位置、大小、光能分布以及固定像面光斑的形状与大小,以数据和三维图形显示测量结果,评价光学系统的成像质量。

针对机载相机广域高效航拍作业需求,采用新型级联光学成像结构,设计了一种宽覆盖高分辨率机载相机光学系统。该系统由对称前置同心物镜和中继转像透镜阵列组成,对称前置同心物镜获取剩余像差均匀的宽视场曲面像,中继转像透镜阵列对该曲面像进行视场细分、剩余像差校正及中继成像。所设计的机载相机光学系统焦距为60 mm、F数为3.4、视场角可达132°。基于一阶理论和像差特性,在不同飞行高度对地观测时,研究了机载相机光学系统的成像质量与宽视场曲面像的关系,获得系统在不同飞行高度实现清晰成像的方法。通过像质评价,结果表明,优化设计的系统在低空、中空及高空进行对地观测时,像面光线追迹点列图方均根半径均优于1.6 μm,在奈奎斯特频率为230 lp/mm处,调制传递函数均达0.4,系统成像性能优异且像质均匀。新型级联光学成像系统适用于不同飞行高度的机载相机。

针对机载光电成像系统的大视场高分辨率成像需求,设计一种基于共心球透镜的多尺度广域高分辨率光学成像系统,该光学系统包括大尺度共心球透镜和小尺度次级相机阵列,具有结构紧凑的优点。根据共心球透镜所具有的球差和色差特性,并结合小尺度相机对像差进行进一步校正以分割视场,可以实现大视场高分辨率成像。全系统在受力以及高、低温的条件下进行实验,实验结果表明该成像系统具有良好的稳定性,且全视场范围内的调制传递函数值恒接近于系统的衍射极限,弥散斑半径的方均根值小于探测器的像元尺寸,说明该系统的成像效果良好。所提系统可以有效解决传统机载成像系统难以同时满足大视场和高分辨率的问题,为光学成像系统设计提供一种新思路。

提出制备中空高斯光束的方法,进行了相应的理论演绎并利用4f光学系统和迈克尔逊干涉仪结构实现了这个过程。该方法简单而且对于纳米光子学技术中暗中空光束的产生具有重大意义。

以清晰易懂的图形和语言来介绍光学设计和工程应用，光学知识点深入浅出，是一本很好的光学书籍

针对点目标提出了基于变形镜(DM)本征模式的无波前传感器自适应光学校正方法并进行了仿真和实验研究。由DM 的影响函数矩阵推导出一组符合导数正交关系的DM 本征模式代替传统的Lukosz模式。基于远场光斑的均方半径建立评价函数，利用DM 本征模式系数与评价函数之间的关系求解出各阶模式所需的校正量。通过仿真比较了上述两种模式的校正精度，分析了模式偏置系数对校正精度的影响，给出了算法对不同大小像差的闭环校正结果。基于37单元DM 搭建了实验系统，实验结果表明算法可以有效校正低阶像差，且采用DM 本征模式的校正精度优于Lukosz模式。

设计了一个视场角为30°的免散瞳立体成像眼底相机的光学系统。系统由成像系统和照明系统组成, 在成像系统中, 设计了新型眼底立体成像光学结构, 并加入前置物镜来提高成像分辨率; 在照明系统中, 通过设置环形光阑来避免角膜反射光的产生, 并加入黑点板来消除网膜物镜产生的杂散光。研究结果表明, 该系统不仅可以实现眼底视网膜图像的多角度同步采集, 还可以实现眼底视网膜6×106 pixel的高清成像。系统对正常人眼的物方分辨率高于200 lp/mm, 系统总长为290 mm, 场曲值小于28 μm, 畸变仅为-4.9%。系统具有较强的调焦能力, 能对-7~+5 m-1屈光度人眼的眼底进行清晰成像。

为了校正机载共形光学窗口引入的随观察视角变化的动态像差,提出基于计算成像的共形光学系统像差校正方法。通过建立非相干成像系统模型,给出波前编码系统消除共形光学窗口动态像差的原理和成像过程,阐明基于计算成像的共形光学系统的设计准则和掩模板的优化流程,利用倾斜边缘法定量分析该系统的传递能力。实验结果表明,通过计算成像的方法可以校正机载共形光学系统的动态像差,并且无需加入复杂的校正器件,该系统具有结构简单和稳定性强的优点。

为了使全息光盘技术进一步走向实用化, 有必要使读写系统更为简化和小型化, 设计了一个物光和参考光的同轴光学系统, 物光和参考光利用一束激光, 处于光束的中间部分作为物光, 而光束的周围的环型光束经过2个环型反射镜后, 形成会聚光用来作为参考光。该参考光束与物光在前组傅里叶变换透镜的后焦面干涉进行全息图的记录。通过合理设计环型反光镜的几何参数, 可以保证物光和参考光形成较大的夹角, 有助于提高全息光盘存储的复用度, 提供了较好的选择性。整个光学系统结构更加紧凑, 缩小了整体尺寸, 有助于进一步发展更加实用的小型化全息光盘驱动器。