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单级虚像相位阵列光谱仪应用于角膜及晶状体二维成像光谱色散率研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 461-470页

作者：何兴道许锦刘明轩史久林南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室江西南昌330063 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063

基于单级虚像相位阵列(VIPA)的布里渊散射光谱信号检测技术具有结构简单、光通量高的特点,在透明生物组织弹性快速检测方面具有优势。眼角膜和晶状体是典型的透明组织,但由于单级VIPA光谱仪中布里渊信号易被弹性散射淹没,限制了其信噪... 详细信息

基于单级虚像相位阵列(VIPA)的布里渊散射光谱信号检测技术具有结构简单、光通量高的特点,在透明生物组织弹性快速检测方面具有优势。眼角膜和晶状体是典型的透明组织,但由于单级VIPA光谱仪中布里渊信号易被弹性散射淹没,限制了其信噪比和分辨率的提高,成为临床进一步应用的技术瓶颈。针对这一问题,从理论和实验两方面探究了提升单级VIPA布里渊光谱检测系统性能的方法。利用VIPA的傍轴近似色散模型,理论分析了柱面透镜前准直光束的半径、柱透镜焦距、球面透镜焦距和VIPA倾斜角度对单级VIPA光谱仪色散率的影响。研究结果表明,影响色散率的主要因素是球面透镜焦距、VIPA倾斜角度和探测器分辨率。在实际测试系统中,对一种变焦镜头与高分辨CMOS相机结合的信号接收装置进行有效的参数设计与系统匹配,实现了色速率与散射信号强度的平衡,优化了光谱仪系统各项参数,提升了该检测系统的性能。应用该单级VIPA光谱仪,实现了猪眼角膜和晶状体二维频移成像。该研究结果对于单级VIPA光谱仪在临床诊疗领域的应用具有重要意义。

关键词：布里渊散射虚像相位阵列色散率频移

基于虚像相位阵列布里渊光谱仪的自由光谱范围校准方法

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光电子·激光 2024年

作者：吴慧欢吴华辉梁浩暨南大学光子技术研究院

基于虚像相位阵列（VIPA）的布里渊光谱技术是一种高分辨率光谱探测技术。它具有实时监测、高灵敏度等优点。目前该技术主要通过VIPA的自由光谱范围（FSR）与像素映射关系获取频率信息。然而，入射光角度变化会造成FSR波动。传统的测量... 详细信息

基于虚像相位阵列（VIPA）的布里渊光谱技术是一种高分辨率光谱探测技术。它具有实时监测、高灵敏度等优点。目前该技术主要通过VIPA的自由光谱范围（FSR）与像素映射关系获取频率信息。然而，入射光角度变化会造成FSR波动。传统的测量手段均基于FSR不变的前提下进行，不能对测量过程中入射角度改变导致的FSR变化进行实时标定，从而造成测量结果出现误差。本文针对这一问题，通过分析布里渊散射特点和VIPA干涉原理，提出基于单模光纤布里渊频移的FSR实时校准方法以及相应的像素与频率映射关系计算方法。该方法利用单模光纤的布里渊斯托克斯与反斯托克斯光频移作为参考，减小由入射光角度变化引起的FSR波动造成的频率测量误差。实验利用该方法实现了532 nm波长下不同折射率环境中的微纳光纤布里渊频移的快速测量。

关键词：布里渊散射微纳光纤传感虚像相位阵列自由光谱范围

单级虚像相位阵列光谱仪应用于角膜及晶状体二维成像光谱色散率研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第1期 481-490页

作者：何兴道许锦刘明轩史久林南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室

基于单级虚像相位阵列（VIPA）的布里渊散射光谱信号检测技术具有结构简单、光通量高的特点，在透明生物组织弹性快速检测方面具有优势。眼角膜和晶状体是典型的透明组织，但由于单级VIPA光谱仪中布里渊信号易被弹性散射淹没，限制了其... 详细信息

基于单级虚像相位阵列（VIPA）的布里渊散射光谱信号检测技术具有结构简单、光通量高的特点，在透明生物组织弹性快速检测方面具有优势。眼角膜和晶状体是典型的透明组织，但由于单级VIPA光谱仪中布里渊信号易被弹性散射淹没，限制了其信噪比和分辨率的提高，成为临床进一步应用的技术瓶颈。针对这一问题，从理论和实验两方面探究了提升单级VIPA布里渊光谱检测系统性能的方法。利用VIPA的傍轴近似色散模型，理论分析了柱面透镜前准直光束的半径、柱透镜焦距、球面透镜焦距和VIPA倾斜角度对单级VIPA光谱仪色散率的影响。研究结果表明，影响色散率的主要因素是球面透镜焦距、VIPA倾斜角度和探测器分辨率。在实际测试系统中，对一种变焦镜头与高分辨CMOS相机结合的信号接收装置进行有效的参数设计与系统匹配，实现了色速率与散射信号强度的平衡，优化了光谱仪系统各项参数，提升了该检测系统的性能。应用该单级VIPA光谱仪，实现了猪眼角膜和晶状体二维频移成像。该研究结果对于单级VIPA光谱仪在临床诊疗领域的应用具有重要意义。

关键词：布里渊散射虚像相位阵列色散率频移

基于虚像相位阵列共焦布里渊光谱技术的弹性模量测量

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红外与激光工程 2021年第4期50卷 224-231页

作者：徐孟牛海莎祝连庆宁莹北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京理工大学光电学院精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室

生物组织和材料的弹性模量是决定其力学性能的关键因素,对生物医学和材料监测等领域至关重要。提出了一种基于虚像相位阵列的弹性模量测量方法,虚像相位阵列与共聚焦显微系统相结合,能够快速获得生物组织和材料的布里渊光谱频移,从而计... 详细信息

生物组织和材料的弹性模量是决定其力学性能的关键因素,对生物医学和材料监测等领域至关重要。提出了一种基于虚像相位阵列的弹性模量测量方法,虚像相位阵列与共聚焦显微系统相结合,能够快速获得生物组织和材料的布里渊光谱频移,从而计算得到其弹性模量。首先,理论上分析了材料的弹性模量和布里渊光谱频移之间的关系;然后,介绍了虚像相位阵列的原理及系统的各组成部分;最后,对样品材料进行光谱测试,分别测得了聚乙烯、二氧化硅玻璃和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的光谱,求得纵向弹性模量M分别为7.23 GPa、83.4 GPa和8.92 GPa,并且测得了PMMA的布里渊光谱图像。结果表明:虚像相位阵列与衍射光栅级联使用,能够改善标准具的级次重叠现象,提高布里渊光谱的分辨率和采集速率,该系统设计的激光和背向散色光抑制模块,显著提高了布里渊信号的对比度,在材料特性、结构监测和生物医学等方面具有重要意义。

关键词：弹性模量虚像相位阵列共焦布里渊光谱频移

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基于虚像相位阵列的二维光谱映射

红外与激光工程 2013年第S01期42卷 123-127页

作者：谭中伟陈志伟沈笑笑任文华刘艳延凤平简水生全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京交通大学光波技术研究所北京100044

基于虚像相位阵列的二维光谱映射在研制高分辨率和高信噪比的光学滤波器、实现复杂的二维光谱处理以及光谱成像等研究领域具有广泛的应用前景。论文通过理论分析和数值仿真研究了虚像相位阵列的基本理论和二维光谱映射的特性。通过实验... 详细信息

基于虚像相位阵列的二维光谱映射在研制高分辨率和高信噪比的光学滤波器、实现复杂的二维光谱处理以及光谱成像等研究领域具有广泛的应用前景。论文通过理论分析和数值仿真研究了虚像相位阵列的基本理论和二维光谱映射的特性。通过实验实现了光谱在二维平面上的成像。首次结合衍射级次和损耗对虚像相位阵列的入射条件进行了系统地分析,并讨论了其光谱分辨率和进行光谱成像时的空间分辨率。

关键词：成像虚像相位阵列光谱光滤波器

基于虚像相位阵列的高分辨率光纤光栅传感解调

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光学学报 2013年第4期33卷 190-194页

作者：陈志伟谭中伟北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

用虚像相位阵列(VIPA)和红外成像系统来实现高分辨率的布拉格光纤光栅(FBG)的波长解调,通过VIPA结合衍射光栅,使输出的光束按波长分布到二维平面上,实现波长与成像面上空间坐标的一一映射,然后使用红外成像系统来检测。整套装置没有可... 详细信息

用虚像相位阵列(VIPA)和红外成像系统来实现高分辨率的布拉格光纤光栅(FBG)的波长解调,通过VIPA结合衍射光栅,使输出的光束按波长分布到二维平面上,实现波长与成像面上空间坐标的一一映射,然后使用红外成像系统来检测。整套装置没有可移动部件,具有很好的可重复性、稳定性和可靠性。通过实验对该方法进行了验证,具有较高的分辨率,系统的分辨率小于2pm。

关键词：光学设计布拉格光纤光栅解调虚像相位阵列红外成像系统

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虚像相位阵列的研究进展及应用

激光与光电子学进展 2006年第2期43卷 33-36页

作者：罗海燕刘永智电子科技大学光电学院成都610054

虚像相位阵列(VIPA),是一种新型的色散补偿器件,它可以产生大范围的角度色散,并且可以对色散和色散斜率进行同步独立的补偿。其次,它还有一些更吸引人的性能,比如非常小的偏振态依赖性,色度色散的机械可调性和小封装的可行性等,适合于... 详细信息

虚像相位阵列(VIPA),是一种新型的色散补偿器件,它可以产生大范围的角度色散,并且可以对色散和色散斜率进行同步独立的补偿。其次,它还有一些更吸引人的性能,比如非常小的偏振态依赖性,色度色散的机械可调性和小封装的可行性等,适合于下一代密集波分复用(DWDM)高速光通信系统。详细介绍VIPA的工作原理及其研究进展,同时还介绍了它的一些最新应用和发展动向。

关键词：虚像相位阵列色散补偿波分复用(WDM) 直接空间到时间(DST)脉冲整形器波分解复用器

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红光波段虚像相位阵列光谱仪研究

量子电子学报 2021年第6期38卷 788-795页

作者：周昊方波杨娜娜赵卫雄王春晖张为俊中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026

利用虚像相位阵列(VIPA)的强色散能力发展而来的VIPA光谱仪是一种新型的高性能光谱测量装置,兼具宽光谱覆盖范围、高时间分辨率及高光谱分辨率等优点。基于60 GHz自由光谱区(FSR)的石英VIPA,研制了一台可用于红光波段光谱测量的VIPA光谱... 详细信息

利用虚像相位阵列(VIPA)的强色散能力发展而来的VIPA光谱仪是一种新型的高性能光谱测量装置,兼具宽光谱覆盖范围、高时间分辨率及高光谱分辨率等优点。基于60 GHz自由光谱区(FSR)的石英VIPA,研制了一台可用于红光波段光谱测量的VIPA光谱仪,并测量了633 nm多模激光器的出射光谱。在100μs的时间分辨率下,获得了单次3.1 nm测量谱宽、2.0 pm(1.5 GHz)的高光谱分辨率,连续4 h运行显示光谱漂移小于0.50 pm。通过采用衍射光栅扫描装置、更短曝光速度的面阵CCD和更大FSR的VIPA,有望进一步提高光谱仪性能。

关键词：光谱学光谱仪虚像相位阵列高光谱分辨率

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虚像相位阵列的二维成像原理及其应用

光电技术应用 2012年第4期27卷 59-63页

作者：沈笑笑谭中伟李睿陈志伟全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京交通大学光波技术研究所北京100044

虚像相位阵列(VIPA:virtually-imaged phased array)是一种具有大角度色散的光学器件,利用其大角色散的特性,可以用来制作高分辨率滤波器和色散补偿器。将虚像相位阵列和衍射光栅结合实现二维成像是光谱处理领域的重大进步。从二维成像... 详细信息

虚像相位阵列(VIPA:virtually-imaged phased array)是一种具有大角度色散的光学器件,利用其大角色散的特性,可以用来制作高分辨率滤波器和色散补偿器。将虚像相位阵列和衍射光栅结合实现二维成像是光谱处理领域的重大进步。从二维成像原理出发,详细介绍其在研制高分辨率和高信噪比的光学滤波器、实现复杂的二维光谱处理以及光谱成像等研究领域的最新应用。

关键词：虚像相位阵列光谱成像光滤波器光谱处理