雙模板極值濾波器的傳像光纖束中的盲元消除

在光學(xué)耦接器設(shè)計(jì)中引入衍射面,根據(jù)衍射光學(xué)元件的三級(jí)像差理論,通過理論計(jì)算和zemax光學(xué)軟件優(yōu)化,給出工作波長(zhǎng)0.4~0.7μm,焦距27mm,光學(xué)長(zhǎng)度為62.9mm,采用一個(gè)衍射面的耦接器設(shè)計(jì)實(shí)例。該耦接器采用物方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu),適用于單絲直徑16μm,截面直徑為6mm的光纖傳像束。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的分析表明,折-衍混合耦接器不僅在光學(xué)性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的光學(xué)耦接器,而且在尺寸和質(zhì)量上有顯著的減少。實(shí)際的室內(nèi)外成像實(shí)驗(yàn)證明,光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的仿真結(jié)果是正確的。

針對(duì)傳像光纖束成像的算法結(jié)構(gòu),提出一種基于fpga的傳像光纖束圖像預(yù)處理器設(shè)計(jì)方案。該圖像預(yù)處理器相對(duì)于傳統(tǒng)的圖像預(yù)處理器具有充分利用fpga有限的片上資源,合理安排數(shù)據(jù)操作之間的并行性和流水性等優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該預(yù)處理器能滿足傳像光纖束成像系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,達(dá)到預(yù)期效果。

運(yùn)用模式耦合理論和穩(wěn)態(tài)速率方程組,對(duì)含有抑制高階模輸出的光纖濾波器的多模光纖放大器的光束質(zhì)量進(jìn)行了分析.分析結(jié)果表明:對(duì)于含有光纖濾波器的多模光纖放大器,總的說來,其光束m2因子明顯低于不含有濾波器時(shí)的情況,這表明了前者輸出的光束質(zhì)量更好.結(jié)果說明了,在多模光纖放大器系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光纖濾波器可以有效地改進(jìn)光束質(zhì)量.

在光學(xué)耦接鏡設(shè)計(jì)中引入衍射面,根據(jù)二元光學(xué)元件的三級(jí)像差理論,分析了衍射面初始結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解規(guī)律,通過理論計(jì)算和zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)化,給出工作波長(zhǎng)0.8～1.1μm,焦距33mm,光學(xué)長(zhǎng)度為64mm,采用一個(gè)衍射面的耦接鏡設(shè)計(jì)實(shí)例.

在大截面?zhèn)飨袷爸霉鈱W(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用“負(fù)-正”型式的像方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu),在像差校正過程中引入標(biāo)準(zhǔn)二次曲面和偶次非球面,能很好地解決鏡頭軸外像差校正與像面照度均勻性問題,同時(shí)使鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊、小型化。通過理論計(jì)算和zemax光學(xué)軟件的優(yōu)化,給出工作波長(zhǎng)0.8~1.1μm,焦距5mm,相對(duì)孔徑為13∶.8,光學(xué)長(zhǎng)度為47.5mm,視場(chǎng)角為60°的鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的分析表明,該鏡頭在31lp/mm空間頻率處的mtf值超過0.78,像質(zhì)優(yōu)良。

介紹一種采用波長(zhǎng)編碼,通過線陣相關(guān)光纖束實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)光路純光型圖像傳輸?shù)姆椒?。運(yùn)用積分抽樣理論分析了該方法傳輸圖像的機(jī)理和特性。結(jié)果表明:線陣光纖束波長(zhǎng)編碼傳像的效果和特性隨波長(zhǎng)編碼方向與線陣光纖束排列方向夾角的不同而不同。當(dāng)兩方向垂直時(shí),線陣光纖束可并行傳輸二維灰度圖像;當(dāng)兩方向平行時(shí),可傳輸像質(zhì)改善的一維圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析一致。

研究了一種新型、全光纖、寬帶可調(diào)諧環(huán)形腔摻鉺光纖激光器。該激光器利用由單模-多模-單模光纖組成的濾波器實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)諧及激光器的全光纖結(jié)構(gòu)。該濾波器將多模光纖纏繞在偏振控制器上,兩端分別與一段單模光纖相連,通過調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了中心波長(zhǎng)1542～1560nm的不同激光輸出。單波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)可調(diào)范圍為18nm,邊模抑制比大于40db,3db線寬為0.096nm;進(jìn)一步調(diào)整偏振控制器的狀態(tài)和抽運(yùn)功率,實(shí)驗(yàn)同時(shí)得到了連續(xù)可調(diào)諧的雙波長(zhǎng)、三波長(zhǎng)等多波長(zhǎng)激光輸出。對(duì)于可調(diào)諧的多波長(zhǎng)激光器,通過調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)間隔及輸出中心波長(zhǎng)兩者可調(diào)。

可調(diào)諧光纖濾波器技術(shù)是波分復(fù)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,對(duì)于發(fā)展全光通信網(wǎng)絡(luò)和光纖傳感具有極其重要的意義。提出了一種基于大芯徑的多模光纖可調(diào)諧帶阻濾波器,其制作方法是將包層/纖芯直徑為125/105μm的特種多模光纖通過單模光纖接入光纖系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)單模-多模-單模(sms)光纖結(jié)構(gòu),并使一端單模光纖與多模光纖熔接,另一端只是共軸對(duì)接而不焊接。在多模干涉原理的基礎(chǔ)上,利用該結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)變的敏感性實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧光濾波。該可調(diào)諧濾波器的調(diào)制和解調(diào)借助于放大自發(fā)輻射(ase)寬譜光源和光譜分析儀(osa)實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)給出了該濾波器的理論仿真分析,并實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該方案的有效性。

光纖束共焦顯微成像 作者：馬力，袁冠偉，賴秀娟，戚小平，mali，yuanguan-wei，laixiu-juan，qi xiao-ping 作者單位：馬力,mali(南昌大學(xué),理學(xué)院,江西南昌330031;南昌大學(xué),機(jī)電學(xué)院,江西南昌330031)，袁 冠偉,戚小平,yuanguan-wei,qixiao-ping(南昌大學(xué),理學(xué)院,江西南昌330031)，賴秀娟 ,laixiu-juan(南昌大學(xué),機(jī)電學(xué)院,江西南昌330031) 刊名：南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版) 英文刊名：journalofnanchanguniversity(naturalscience) 年，卷(期)：2008,32(5) 參考文獻(xiàn)(15條) 1.王永紅;余曉芬;俞建為多光束并行共焦探測(cè)系統(tǒng)特性的研究[期刊論文]-計(jì)量學(xué)報(bào)2004(02) 2.

在光纖共焦顯微系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合普通并行共焦理論和抽樣定理,研究光纖束共焦系統(tǒng)的有效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù),得出光纖束共焦系統(tǒng)的光場(chǎng)分布情況。根據(jù)光纖束共焦系統(tǒng)的有效點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和光纖束中光纖的排列特點(diǎn),分析光纖束共焦顯微系統(tǒng)成象質(zhì)量的影響因素。結(jié)果表明光纖束的光纖間距與物鏡的放大率決定了系統(tǒng)的橫向分辨率。

基于失配光纖耦合器的波長(zhǎng)特性,從理論上詳細(xì)分析了兩芯間隔d,兩芯之間的失配度δβ及耦合區(qū)長(zhǎng)度z對(duì)其光譜特性的影響。結(jié)果表明,當(dāng)δβ和d較小時(shí)光纖耦合器可以成為梳狀濾波器。δβ主要影響梳狀濾波器的消光比,z和d在兩芯子匹配的情況下主要影響峰值波長(zhǎng)位置和間隔。通過將一根兩芯間隔d=12μm的單模雙芯光纖(tcf)的一個(gè)芯子熔接在兩根單模光纖(smf)之間,實(shí)驗(yàn)制得基于雙芯光纖耦合器的全光纖型梳狀濾波器,其消光比可達(dá)25db,插入損耗為3.1db。通過使用不同長(zhǎng)度的tcf獲得了不同的峰值波長(zhǎng)間隔,并使用波長(zhǎng)為248nm的紫外光對(duì)其峰值波長(zhǎng)和消光比進(jìn)行了調(diào)節(jié)。

提出一種新的消除彩色圖像中脈沖噪聲的濾波法.該濾波法依據(jù)簡(jiǎn)單的局部紋理分析而自動(dòng)選擇使用標(biāo)量中值濾波或者使用矢量中值濾波:當(dāng)局部區(qū)域不存在明顯的紋理時(shí),使用標(biāo)量濾波,否則使用矢量濾波.由于大多數(shù)自然圖像都有低通特性,因而該濾波器大多數(shù)時(shí)間運(yùn)作于標(biāo)量模式.實(shí)驗(yàn)表明,文中提出的方法其計(jì)算量比標(biāo)準(zhǔn)的矢量中值濾波器少得多,但性能卻同樣優(yōu)良.

階梯阻抗諧振器高低阻抗微帶線直線連接,實(shí)現(xiàn)輸入輸出強(qiáng)耦合需要減小和方形環(huán)雙模諧振器之間的耦合距離,距離過小會(huì)造成實(shí)物加工困難。為此,提出了高低阻抗微帶線垂直連接且在連接處輸入輸出的方式,使高低阻抗微帶線都能與方形環(huán)諧振器耦合,且輸入和輸出也能耦合,加大了階梯阻抗諧振器和方形環(huán)諧振器的耦合以及輸入和輸出的直接耦合。仿真結(jié)果表明,該方法在提高濾波器性能的同時(shí)減小了電路尺寸。

給出了光波導(dǎo)式小波濾波器的設(shè)計(jì)方案,該方案采用單模光纖耦合器作為系數(shù)實(shí)現(xiàn)載體,通過控制特性參數(shù)實(shí)現(xiàn)了具有不同分光比的耦合器基本單元,然后組合和級(jí)聯(lián)基本單元實(shí)現(xiàn)特定的小波濾波器系數(shù),具有精確度高,集成度好,穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。分析了與系數(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的熔錐型單模光纖耦合器的形狀特性,橫截面沿縱向變化的錐形區(qū)和橫截面近似不變的耦合區(qū)內(nèi)的耦合特性,根據(jù)理論推導(dǎo),用仿真手段設(shè)計(jì)3db單模光纖耦合器,實(shí)現(xiàn)了haar小波的濾波器系數(shù),誤差在3%以內(nèi),證明了光波導(dǎo)式小波濾波器設(shè)計(jì)方案的正確性和有效性。

在光學(xué)耦接鏡設(shè)計(jì)中引入衍射面,根據(jù)二元光學(xué)元件的三級(jí)像差理論,分析了衍射面初始結(jié)構(gòu)參數(shù)的求解規(guī)律,通過理論計(jì)算和zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)化,給出工作波長(zhǎng)0.8-1.1μm,焦距33.6mm,光學(xué)長(zhǎng)度為63mm,采用一個(gè)衍射面的耦接鏡設(shè)計(jì)實(shí)例。該耦接鏡成像質(zhì)量?jī)?yōu)良,適用于單絲直徑16μm,截面直徑為6mm的光纖傳像束。

基于改善多模光纖激光器輸出光束質(zhì)量目的,提出了其含有抑制高階模輸出的光纖濾波器的理論模型.運(yùn)用模式耦合理論,對(duì)此模型進(jìn)行了理論分析,導(dǎo)出了濾波器與端面反射鏡構(gòu)成系統(tǒng)有效反射率的表達(dá)式.并根據(jù)其表達(dá)式作了數(shù)值模擬,結(jié)果為:對(duì)于含濾波器的多模光纖激光器,其高階模的有效反射率較小,低階模的有效反射率較大.結(jié)論表明,在多模光纖激光器系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光纖濾波器,使得低階模比高階模更容易起振,可以有效地改善其輸出光束的質(zhì)量,為實(shí)驗(yàn)研究提供了一定的理論依據(jù).

傳像光纖束透過率測(cè)量方法研究

基于微帶方形環(huán)諧振器,采用一種新的微擾方式來實(shí)現(xiàn)奇偶模分裂,并對(duì)其模式分裂機(jī)制進(jìn)行分析。采用階梯阻抗微帶線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輸入/輸出與雙模諧振器之間的強(qiáng)耦合,構(gòu)成了寬帶帶通濾波器。測(cè)試結(jié)果表明,該濾波器中心頻率為4.97ghz,通帶內(nèi)最小插損為1.33db,3db相對(duì)帶寬為24.75%,并且具有準(zhǔn)橢圓函數(shù)響應(yīng),改善了阻帶抑制特性。

并聯(lián)有源電力濾波器是電網(wǎng)中諧波治理的一個(gè)重要組成部分。二極管箝位式(npc)三電平并聯(lián)有源電力濾波器適用于大功率,高電壓場(chǎng)合的電流諧波補(bǔ)償。為了解決傳統(tǒng)的npc三電平并聯(lián)有源電力濾波器結(jié)構(gòu)中,中點(diǎn)電位波動(dòng)的問題,提出了一種自消除中點(diǎn)電位波動(dòng)的npc三電平并聯(lián)有源濾波器結(jié)構(gòu),即在直流側(cè)中點(diǎn)和三相橋臂中點(diǎn)之間串入一個(gè)可控電壓源,通過控制可控電壓源的輸出電壓的大小,對(duì)中點(diǎn)電位的波動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償。仿真的結(jié)果證實(shí)了提出的新型的并聯(lián)有源濾波器結(jié)構(gòu)能夠有效的消除中點(diǎn)電位波動(dòng),且系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能良好,具有較高的實(shí)用價(jià)值。

受器件制作工藝限制,難以獲取元數(shù)超過6000的超長(zhǎng)線列探測(cè)器,提高圖像空間分辨率受到限制。設(shè)計(jì)一種入端為線陣、出端為面陣的異型結(jié)構(gòu)傳像光纖束,利用現(xiàn)有面陣器件接受光纖束輸出信息,可以獲取超高分辨率圖像。光纖的異型結(jié)構(gòu)決定了圖像恢復(fù)過程十分復(fù)雜。本文提出一種雙模板極值濾波器算法,針對(duì)單根光纖對(duì)應(yīng)多個(gè)像素以及光芯和包層傳光性能不同的特點(diǎn),從圖像灰度值入手,借助圖像腐蝕和重心算法,有效克服光纖斷絲引起的盲元,準(zhǔn)確定位每根光纖中心位置,找出出端光纖和入端光纖的對(duì)應(yīng)關(guān)系,完整恢復(fù)入端圖像,實(shí)現(xiàn)圖像的空間變換。

提出了由1個(gè)3×3和1個(gè)2×2單模光纖耦合器級(jí)聯(lián)組成的反射式光纖梳狀波長(zhǎng)濾波器,給出了其基本結(jié)構(gòu)形式,并對(duì)其特性進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明:當(dāng)組成濾波器的2個(gè)耦合器的分光比和光纖干涉臂之差取一些定值時(shí),可以使濾波器產(chǎn)生性能良好的梳狀輸出譜圖。與采用3個(gè)耦合器串聯(lián)而成的級(jí)聯(lián)mach-zehnder干涉儀(mzi)相比,該器件可以實(shí)現(xiàn)相同的功能,但只用到2個(gè)耦合器,并且在實(shí)際制作時(shí)可以對(duì)耦合器的分光比進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和控制。研制出了具有輸出峰間隔為1.6nm、近似于方波的波長(zhǎng)交錯(cuò)濾波器,理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。

光纖傳像束用于內(nèi)窺鏡時(shí),對(duì)內(nèi)窺鏡物鏡的結(jié)構(gòu)型式和成像質(zhì)量提出了新的要求。在分析了其基本設(shè)計(jì)原則后,根據(jù)實(shí)際需求,選用反遠(yuǎn)距型物鏡作為初始結(jié)構(gòu),利用zemax軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)了一個(gè)工作波段0.38~0.78μm,焦距0.921mm,全視場(chǎng)100°、相對(duì)孔徑1/4的內(nèi)窺鏡物鏡。鏡頭總長(zhǎng)10.32mm,滿足像方遠(yuǎn)心要求,在38lp/mm頻率處mtf值在0.85以上,像質(zhì)優(yōu)良;同時(shí),在tracepro軟件中建立了所設(shè)計(jì)物鏡與光纖傳像束結(jié)合后系統(tǒng)的模型,模擬的系統(tǒng)耦合效率約為96%且出射端照度均勻。結(jié)果表明:該物鏡具有視場(chǎng)大、短焦距、結(jié)構(gòu)合理、耦合效率高、像面照度均勻等特點(diǎn),滿足內(nèi)窺鏡要求。