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中波红外微型静态傅里叶变换光谱仪的设计与分析 下载：62 浏览：443
摘要:
提出一种基于微光学元件的空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪，通过引入红外微结构衍射光学元件、多级微反射镜和微透镜阵列，实现仪器的微型化.介绍了微型傅里叶变换红外光谱仪的结构及基本原理，分析了微型准直系统和聚焦耦合光学系统的设计理论，研究了单片折衍混合准直透镜的残存像差、衍射面的衍射效率、多级微反射镜的衍射、微透镜阵列的孔径衍射和中继系统的轴向装配误差对光谱复原的影响.最后，对中波红外微型傅里叶变换光谱仪进行了建模仿真，得到的复原光谱与理想的光谱曲线比较符合，实际的光谱复原误差为2.89%.该中波红外微型静态傅里叶变换光谱仪无可动部件，且采用了微光学元件取代了传统的红外镜头，不仅稳定性良好，而且体积小、重量轻，有利于在线监测应用.
基于合金介电常数的可控特性增强光子自旋霍尔效应 下载：48 浏览：457
摘要:
基于平面角谱理论，系统研究了BK7玻璃-合金薄膜-空气结构中合金介电常数的变化对反射光自旋霍尔效应的调控规律.数值仿真结果表明，该结构发生表面等离激元共振的共振角主要受合金介电常数实部的影响，随介电常数实部的增加而增大，而虚部对共振角变化的影响相对较小.不同介电常数合金在其共振角处得到的较大光子自旋霍尔效应横移呈集中的带状分布，选取介电常数-2.8+1.6i的Ag-Ni合金时，光子自旋霍尔效应横移能达到1.2×10～5 nm.研究还发现将入射角固定为44.1°时，光子自旋霍尔效应横移随合金介电常数的变化呈轴对称分布，并以最大值为中心呈球面状辐射，离中心点越远光子自旋霍尔效应横移越小.选取介电常数-10.6+1.2i的Ag-Au合金时，光子自旋霍尔效应横移最大能达到8000 nm，相比于以往纯金属纳米结构BK7玻璃-金-空气中得到的最大光子自旋霍尔效应横移3000 nm有了较大的提高.该研究不仅能够有效增强光子自旋霍尔效应，还能为设计等离激元共振传感器等纳米光子器件提供理论依据.
基于空间光调制器的非相干数字全息单次曝光研究 下载：65 浏览：428
摘要:
菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel incoherent correlation holography，FINCH)利用在空间光调制器(spatial light modulator，SLM)上加载双透镜模式对同一物点光分束自相干，并通过改变加载的相位因子得到不同的相移全息图.本系统利用SLM可分区编码调制特性，将FINCH成像中SLM上分三次加载的0°，120°，240°相位双透镜掩模各提取1/3组成一幅复合相移模式加载，并研究了三种相位分布方式对FINCH成像质量的影响.结果表明:三个相位在SLM上分布间隔越大，再现像越清晰.在此基础上，提出了一种新的掩模加载方式，在SLM加载透镜阵列，每一个相位因子对应一个双透镜，具有一个光轴.实验表明，通过这种加载方式，通过SLM后形成的三个相移图能够一次在电荷耦合器上记录，并且三个相移图不重叠，然后通过MATLAB编程计算将不同相移角度的全息图分别提取出来，通过三步相移计算合成一幅包含有物光波的复值全息图，最后通过数值再现算法重建待测样品.此系统可用于对光源相干性较低的实时成像系统，也为微小形变测量、动态物体的观测提供了新方法，为非相干数字全息术的发展提供了新思路.
相位调制激光多普勒频移测量方法的改进 下载：59 浏览：530
摘要:
本文对现有相位调制激光多普勒频移测量方法进行了改进，通过定义新的鉴频参量来同时利用相位调制信号直流和交流分量中的有用信息进行多普勒频移测量.由于相位调制信号直流分量中包含着调制信号光的Fabry-Perot干涉仪光强透过率，所以这一改进本质上是将基于Fabry-Perot干涉仪的边缘技术激光多普勒频移测量方法的优势引入到相位调制测量方法中，以提高其自身的性能.理论上证明改进后的相位调制激光多普勒频移测量方法无需对信号光的光强进行测量，所以可以进一步简化探测系统的结构和较少噪声混入的通道.另外，通过对改进前后鉴频和测量灵敏度曲线进行对比，还证明了其具有更高的测量灵敏度和动态范围.实验上对硬目标反射的频移可控信号光进行测量，不但证明了理论的正确性，而且证明了改进后的相位调制激光多普勒频移测量方法，测量动态范围提高约1倍，测量标准偏差降低约35%.
单光子激光测距的漂移误差理论模型及补偿方法 下载：63 浏览：550
摘要:
单光子激光测距系统采用高灵敏度的单光子探测器作为接收器件，更易实现高密度、高覆盖率的目标采样，是未来激光测距系统的发展方向.漂移误差作为限制单光子激光测距精度提高的瓶颈问题，其主要由平均回波信号光子数的变化引起.以激光雷达方程、单光子探测器的概率与统计理论为基础，建立了漂移误差的理论模型，给出了漂移误差与平均信号光子数、均方根脉宽等系统参数之间的理论关系式.同时，结合单光子探测概率模型给出了一种漂移误差的修正方法，并搭建实验系统对漂移误差模型和修正方法进行了验证.在回波信号均方根脉宽为3.2 ns、平均回波信号光子数为0.03到4.3个情况下，未经修正的漂移误差最大达到46 cm，经修正后的均方根误差为1.16 cm，平均绝对误差为0.99 cm，达到1 cm量级，漂移误差对测距精度的影响基本可以忽略.该方法可以解决漂移误差制约单光子激光测距精度提高的瓶颈问题.
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2018-2025
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