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推扫式红外光纤传像光学系统研究

光子学报 2014年第2期43卷 39-43页

作者：赵意意杨建峰闫兴涛李福薛彬中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100049

针对推扫式红外遥感成像技术在高分辨对地观测领域的重要地位,结合我国红外遥感技术发展现状和长线阵红外探测器技术水平,研究了利用线面转换的异型红外光纤传像束线阵端实现推扫,面阵端与成熟的小面阵红外探测器耦合以获得高分辨红外... 详细信息

针对推扫式红外遥感成像技术在高分辨对地观测领域的重要地位,结合我国红外遥感技术发展现状和长线阵红外探测器技术水平,研究了利用线面转换的异型红外光纤传像束线阵端实现推扫,面阵端与成熟的小面阵红外探测器耦合以获得高分辨红外遥感图像的光纤传像系统.分析了该红外光纤传像系统前置物镜和耦接镜设计中的主要问题,并针对一种入射端为4 000×6元线阵,出射端为160×150元面阵的红外光纤传像束设计了前置物镜系统和后继耦接镜系统.引入平均传递函数的方法对整体光学系统的MTF进行了模拟评价,模拟结果显示整体光学系统成像良好,两系统的成像性能皆达到衍射极限,满足光纤传像系统的特殊要求,可为该类光纤传像系统的设计提供参考.

关键词：光学设计红外成像光纤束物镜耦接镜

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利用光纤传像束的内窥镜物镜设计

红外与激光工程 2013年第2期42卷 423-427页

作者：闫兴涛杨建峰薛彬周珂赵意意卜凡中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

光纤传像束用于内窥镜时,对内窥镜物镜的结构型式和成像质量提出了新的要求。在分析了其基本设计原则后,根据实际需求,选用反远距型物镜作为初始结构,利用Zemax软件优化设计了一个工作波段0.38~0.78μm,焦距0.921 mm,全视场100°、相对... 详细信息

光纤传像束用于内窥镜时,对内窥镜物镜的结构型式和成像质量提出了新的要求。在分析了其基本设计原则后,根据实际需求,选用反远距型物镜作为初始结构,利用Zemax软件优化设计了一个工作波段0.38~0.78μm,焦距0.921 mm,全视场100°、相对孔径1/4的内窥镜物镜。镜头总长10.32 mm,满足像方远心要求,在38 lp/mm频率处MTF值在0.85以上,像质优良;同时,在Tracepro软件中建立了所设计物镜与光纤传像束结合后系统的模型,模拟的系统耦合效率约为96%且出射端照度均匀。结果表明：该物镜具有视场大、短焦距、结构合理、耦合效率高、像面照度均匀等特点,满足内窥镜要求。

关键词：应用光学物镜设计光纤传像束像方远心

宽谱段消像散Czerny-Turner光谱仪光学系统设计

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红外与激光工程 2014年第4期43卷 1182-1187页

作者：赵意意杨建峰薛彬闫兴涛中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

针对光谱仪小型化、高分辨率的发展趋势，设计了一种结构简单、宽谱段、消像散的小型光谱仪。具体分析了折叠光路Czerny-Turner光谱仪各种像差的原理和校正方法。推导了柱透镜宽谱段消像散的理论方程。作为实例，设计了一款谱段为300～9... 详细信息

针对光谱仪小型化、高分辨率的发展趋势，设计了一种结构简单、宽谱段、消像散的小型光谱仪。具体分析了折叠光路Czerny-Turner光谱仪各种像差的原理和校正方法。推导了柱透镜宽谱段消像散的理论方程。作为实例，设计了一款谱段为300～900 nm、物方数值孔径0.08的小型光谱仪。该光谱仪采用折叠光路结构以减小尺寸，添加柱透镜以消除整个谱段的像散。结果表明：该光谱仪结构简单紧凑，体积小，实现了宽谱段的消像散，全谱段光谱分辨率优于0.5 nm。

关键词：光谱仪光学设计柱透镜宽谱段消像散

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低损耗As-S玻璃光纤的制备与应用研究

无机材料学报 2015年第1期30卷 97-101页

作者：许彦涛郭海涛闫兴涛陆敏林傲祥李福杨建峰湛欢中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100049

采用反复蒸馏提纯技术和开放式动态蒸馏相结合的工艺,制备了高纯As-S玻璃,基本消除了玻璃在2.9、4和6.3μm处的杂质吸收。利用旋转法制备出壁厚均匀、表面质量优异的硫系玻璃套管。采用棒管法拉制出丝径50μm,芯径40μm具有芯包结构的... 详细信息

采用反复蒸馏提纯技术和开放式动态蒸馏相结合的工艺,制备了高纯As-S玻璃,基本消除了玻璃在2.9、4和6.3μm处的杂质吸收。利用旋转法制备出壁厚均匀、表面质量优异的硫系玻璃套管。采用棒管法拉制出丝径50μm,芯径40μm具有芯包结构的硫系玻璃光纤。拉制的As-S光纤机械性能和光学性能优异,光纤丝径波动小于1%,弯曲半径优于4 mm,中红外波段损耗基线小于0.5 d B/m。制备出像元呈正方形排列,出端规格64×9,入端规格192×3,用于线–面转换的红外传像束,像束断丝率为2.7%。利用该异型传像束成功实现了长线阵的红外推扫成像。

关键词：硫系玻璃光纤光纤传像束杂质消除红外成像

改进的最大后验概率估计法实现单幅图像超分辨率重建

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激光与光电子学进展 2011年第1期48卷 78-85页

作者：张磊杨建峰薛彬闫兴涛中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学研究室陕西西安710119 中国科学院研究生院北京100049

从图像降质模型出发,研究运用最大后验概率(MAP)估计法实现图像超分辨率重建。简单介绍了MAP方法的发展现状,并分析了该算法中存在的缺陷,即目标函数的吉布斯(Gibbs)项对于重建图像的噪声抑制力不均衡。针对该缺陷采用原始低分辨率图像... 详细信息

从图像降质模型出发,研究运用最大后验概率(MAP)估计法实现图像超分辨率重建。简单介绍了MAP方法的发展现状,并分析了该算法中存在的缺陷,即目标函数的吉布斯(Gibbs)项对于重建图像的噪声抑制力不均衡。针对该缺陷采用原始低分辨率图像插值后图像的梯度场对MAP目标函数的Gibbs项系数进行修正,使该系数对各像素根据相应梯度值自适应的调整,在一定程度上均衡了目标函数对于不同梯度值区域的约束力。采用共轭梯度法对改进前后MAP算法分别求解并进行了仿真。结果显示相比传统MAP算法,改进的MAP算法得到的超分辨率图像,既很好地恢复了细节,又很好地抑制了重建过程中引入的噪声,总体像质有了明显提高,同时在迭代求解过程中也表现出很好的收敛性与稳定性。

关键词：图像处理超分辨率图像重建最大后验概率(MAP) 共轭梯度法吉布斯(Gibbs)模型

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红外目标模拟器光学系统设计

光学学报 2015年第4期35卷 328-335页

作者：宋延松杨建峰赵意意闫兴涛马小龙中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

为简化红外目标模拟器结构,提出了一种新型共光路红外目标模拟器方案,基于此方案设计了一款结构紧凑型双通道红外投影系统,系统视场角为±3°,工作波段为3～5μm,入瞳距为550 mm,焦距为220 mm,F数为3.67。通过分析以往红外目标模拟器结... 详细信息

为简化红外目标模拟器结构,提出了一种新型共光路红外目标模拟器方案,基于此方案设计了一款结构紧凑型双通道红外投影系统,系统视场角为±3°,工作波段为3～5μm,入瞳距为550 mm,焦距为220 mm,F数为3.67。通过分析以往红外目标模拟器结构相对复杂的原因,以及干扰目标模拟器的结构形式对共光路设计的影响,提出了一种利用黑体/摆镜组合作为干扰目标源的双通道共光路解决方案,简化了系统结构。并从理论上分析了摆镜对系统性能的影响,证明了此方案的可行性。设计结果表明,主目标通道各视场在16 lp/mm处调制传递函数值均优于0.5,两通道各视场弥散斑均方根半径均小于18μm、畸变均小于1%。通过调焦,该系统能满足-10℃～40℃工作环境下的使用要求。

关键词：光学设计红外目标模拟器双通道黑体摆镜

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Offner型成像光谱仪前置光学系统设计

红外与激光工程 2013年第10期42卷 2712-2717页

作者：闫兴涛杨建峰薛彬马小龙赵意意卜凡中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

针对Offner型成像光谱仪结构特点，总结了其前置望远系统的选型及设计原则；介绍了一种大视场、长焦距、像方远心离轴三反光学系统的设计方法；利用该方法优化设计了一款焦距800 mm，视场达8.6o×0.148o，工作波段0.9~5μm的星载Offner... 详细信息

针对Offner型成像光谱仪结构特点，总结了其前置望远系统的选型及设计原则；介绍了一种大视场、长焦距、像方远心离轴三反光学系统的设计方法；利用该方法优化设计了一款焦距800 mm，视场达8.6o×0.148o，工作波段0.9~5μm的星载Offner型成像光谱仪的前置望远光学系统。对其性能分析表明，在Nyquist频率16.7 lp/mm处，各谱段的调制传递函数值均在0.65以上，接近衍射极限，完全满足成像质量要求。同时证明了该设计方法可行，所设计系统结构紧凑，较易加工，适于空间遥感用Offner型成像光谱仪。

关键词：光学设计成像光谱仪推扫式像方远心离轴三反消像散

基于补偿法的均匀照明自由曲面LED反光杯设计

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红外与激光工程 2012年第3期41卷 718-723页

作者：闫兴涛杨建峰张国琦卜凡张磊中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院研究生院北京100049 西安中科麦特电子技术设备有限公司陕西西安710119

根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心... 详细信息

根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心。根据Snell定律,以上边缘点为初始点,逐一迭代得母线上各点坐标,旋转或拉伸生成所求反光杯。在Tracepro软件中的模拟结果表明对圆形或正方形目标照度均匀性均优于85%,且系统能量利用率仅由LED出光角度和反光杯反射系数决定,该结构可使LED光源用于大范围照明。

关键词：非成像光学均匀照明自由曲面 LED反光杯

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红外光纤传像系统像质优化方法研究

红外与激光工程 2018年第1期47卷 138-145页

作者：闫兴涛李福马小龙贺应红吕娟薛彬赵意意中国科学院西安光学精密机械研究所

红外光纤传像系统在红外探测领域具有重要的学术价值和广阔的应用前景。文中采用理论分析与实验验证相结合的方法,对其像质优化问题进行研究。基于系统工作原理和特点,建立了其调制传递函数的理论模型,分析了影响其像质的主要因素。结... 详细信息

红外光纤传像系统在红外探测领域具有重要的学术价值和广阔的应用前景。文中采用理论分析与实验验证相结合的方法,对其像质优化问题进行研究。基于系统工作原理和特点,建立了其调制传递函数的理论模型,分析了影响其像质的主要因素。结果表明:为保证系统成像质量,前置物镜及后继耦接镜在系统Nyquist频率处的MTF值应大于0.8,且耦接镜所成光纤像与探测器像元的对准偏差应小于0.5像元。为进一步分析光纤传像束自身缺陷对像质影响,特搭建了成像实验装置,对两种不同规格光纤传像束推扫成像结果对比发现:通过使用合适后继耦接镜、多层光纤TDI模式成像、传像束前后端镀增透膜、准确的均匀性校正处理等方法,可有效改善系统的成像质量。以上研究为该类系统的研制提供了必要的技术储备。

关键词：红外成像技术光纤传像束推扫式像质优化