张博
- 作品数：11 被引量：35H指数：4
- 供职机构：长春理工大学光电工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项吉林省教育厅科研项目更多>>
- 相关领域：机械工程理学电子电信自动化与计算机技术更多>>
- 激光/红外双模环形孔径导引头光学系统设计被引量：3
- 2023年
- 为了实现激光/红外双模导引头成像系统的小型化,简化光学系统结构,设计了四次反射的双模共光路环形孔径超薄成像系统,研究了该系统的分光路设计原理,给出了遮拦比与视场角的关系,实现了仅有单一光学元件的长波红外7.7~9.5μm和激光1.064μm双模导引头成像系统。双模环形孔径系统在长波红外波段的焦距为70 mm、等效F数为1.3、全视场为8°、空间频率为41.7 lp/mm时各视场MTF值均大于0.136。双模环形孔径系统在激光波长的焦距为53.8 mm、等效F数为1、全视场为10°、全视场范围内的光斑分布均匀。在环境温度范围为-40~80℃时,长波红外波段各视场MTF值均大于0.13,激光波长的弥散斑形状和能量分布基本不变,实现了光学被动无热化。通过公差分析可知双模环形孔径系统具备可加工性。
- 谢亚峰朴明旭唐金力赵渊明连文泽范杰平张博
- 关键词：光学设计非球面
- 环形孔径折叠成像系统的光-数联合无热化设计(封面文章·特邀)
- 2024年
- 环形孔径折叠成像系统通过光路折叠可以实现光学系统的小型化。然而环形孔径折叠成像系统由于仅使用一块基底材料,且没有补偿镜,无法通过光学被动无热化实现宽温度范围的高质量成像。为了减小温度对成像质量影响的同时简化光学系统结构,引入波前编码的方法来设计光-数联合的环形孔径折叠成像系统。文中研究了光-数联合的环形孔径折叠成像系统设计原理,推导了遮拦比与相位掩膜板参数的关系,以实现离焦一致性。在图像解码部分,文中研究了不同权重下的点扩散函数(PSF)的图像复原效果,通过模拟退火算法构建了合成PSF模型。根据理论分析设计了光-数联合的环形孔径折叠成像系统,焦距为70 mm,系统总长为25 mm,F数为1,全视场8°。在−40~60℃范围内,高温和低温下的峰值信噪比(PSNR)比其他方法分别提高了4.7090 dB和5.0442 dB,实现了单一滤波器的图像复原。文中研究在简化红外成像光学系统的同时,采用光-数联合的方法克服了环形孔径折叠成像系统的温度限制,为宽温度范围红外系统小型化提供了新的思路。
- 马德超朴明旭谢亚峰赵渊明牛群张承然王喆张博
- 关键词：无热化
- 环形孔径成像光学系统的杂散光抑制方法
- 2024年
- 环形孔径光学系统采用单一光学元件实现高质量成像,提高了系统集成度。由于环形孔径光学系统的多环带反射面紧密排列在同一基底材料表面,杂散光线在各环带反射镜之间相互串扰,严重影响成像质量。针对单片式环形孔径成像系统,提出了一种杂散光抑制方法,通过环形孔径系统杂散光分析选定特征离轴角度,并根据特征离轴角度推导了遮光罩尺寸的表达式。对离轴角为5°~85°范围内的杂散光进行光线追迹,分析了点源透过率(PST)曲线。当红外波段离轴角小于15°时,环形孔径成像系统遮光罩使PST值降低了两个数量级,而当离轴角大于15°时,杂散光PST值降低了2~4个数量级。结果表明,在实现成像系统小型化特点的前提下,设计的遮光罩结构使环形孔径成像系统具备杂散光抑制能力。
- 赵渊明张博张承然谢亚峰牛群唐金力
- 关键词：光学设计杂散光
- 双面菲涅耳聚光镜设计被引量：10
- 2015年
- 为了减小光伏发电聚光系统的轴向尺寸,使聚光系统的厚度更薄、质量更轻,讨论设计了一种透射式双面菲涅耳聚光镜。通过设计,使光线在通过双面菲涅耳聚光镜的前表面环带后进入相应的后表面环带,减少了光能损失,使太阳能电池获得的能量密度更高。推导并给出了双面菲涅耳透镜的后表面环带设计公式。用光学设计软件Light Tools模拟了双面菲涅耳聚光镜的光学能力,并对模拟结果进行了分析评价。给出了一个口径为200 mm,焦距为120 mm,F数为0.6的双面菲涅耳聚光镜设计实例,在波段为380～760 nm,太阳张角为0.55°时,聚光系统的聚光效率达到85%,与相同口径相同焦距的传统菲涅耳透镜相比,聚光效率提高了21.1%。
- 于春岩崔庆丰朱浩张博
- 关键词：光学设计菲涅耳透镜聚光光伏太阳能
- 大扫描视场飞行器共形光学系统设计
- 2023年
- 共形光学窗口外表面与飞行器轮廓相同,可以显著提升飞行器的整体性能,但在大扫描视场应用时,引入大量非对称动态像差,严重影响成像质量。针对大扫描视场的共形光学系统,提出了基于共形窗口内表面优化,以及分视场单元透镜阵列的动态像差校正方法,实现动态像差的静态化校正。在84°扫描视场范围内,对共形光学系统进行仿真验证,结果表明:该方法使共形光学系统在全扫描视场范围内的Zernike多项式系数绝对值从0~10.82λ减小到0~1λ(λ为波长),同时各通道单元透镜阵列保持固定状态。与目前已有方法相比,显著提升了大扫描视场共形光学系统的成像质量和系统稳定性,有效简化了系统结构,对实现大扫描视场、高成像质量和高稳定性的共形光学系统有重要意义。
- 朴明旭张博王喆王翼昂张承然马德超
- 关键词：光学设计像差透镜阵列
- 基于扩展标量衍射理论的多层衍射元件基底材料选择方法
- 2024年
- 基于扩展标量衍射理论(Extended Scalar Diffraction Theory,ESDT),建立了衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)的有效微结构高度、有效周期宽度、入射角度、基底材料与衍射效率之间的理论关系模型。提出了斜入射时,利用基于ESDT的DOE基底材料选择方法。以工作在MWIR-LWIR双波段的多层衍射光学元件(Multilayer Diffractive Optical Element,MLDOE)为例进行分析。结果表明:积分衍射效率(Polychromatic Integral Diffraction Efficiency,PIDE)不仅与MLDOE的微结构高度相关,同时受周期宽度、入射角及基底材料等因素的影响。对于基底材料组合AMTIR1-ZNS,在所有周期宽度下均能获得最小的衍射效率差值,而对于基底材料组合GE-ZNS,在所有周期宽度下均能获得最大的衍射效率差值。对比分析MWIR-LWIR双波段下ZNSE-ZNS和AMTIR1-ZNS两组基底材料组合PIDE>90%的角度范围,当周期宽度为500μm时,ZNSE-ZNS的入射角度范围为4.5°,而AMTIR1-ZNS的入射角度范围为5.4°,然而,随着周期宽度的增加,ZNSEZNS的入射角度范围反超了AMTIR1-ZNS。该设计方法和结论可以用于指导双波段红外光学系统中MLDOE的设计。
- 梁宗林张博赵渊明朴明旭董奕洋张悦玲佟首峰
- 关键词：衍射光学元件标量衍射理论矢量衍射理论
- 负折射率材料透镜的消色差被引量：4
- 2015年
- 以工作在近红外波段0.848μm^1.114μm,焦距100mm,入瞳直径20mm,具有负阿贝数的负折射率平凹透镜为例,介绍了两种对该类负折射率透镜的消色差设计方法,即利用正折射率材料透镜与负折射率材料透镜组合消色差和负折射率透镜中引入衍射光学元件实现折衍射混合透镜消色差方法.结果表明,正负折射率材料透镜组合消色差方法中正折射率材料透镜承担几乎全部光焦度,进而引入大量额外单色像差,但利用衍射光学元件可以在不引入额外像差的同时实现负折射率透镜的消色差.根据负折射率材料在介质与空气分界面的特殊折射特性,推导了以负折射率为基底的衍射光学元件的衍射效率公式,得到衍射微结构高度公式,求出不同波长处的衍射效率值.负折射率二元衍射光学元件在设计波长0.912μm处衍射效率为40.53%,在波长0.848μm处的衍射效率为35.06%,在波长1.114μm处的衍射效率值为39.83%.
- 张博崔庆丰薛常喜朴明旭于春岩
- 关键词：衍射光学光子晶体消色差
- 含单层衍射元件的可见宽波段计算成像系统设计被引量：3
- 2023年
- 为消除单层衍射元件在可见光宽波段中低的衍射效率对成像质量的影响,根据探测器的量子效率,提出了设计波长的选择方法,构建了可见光宽波段折衍混合系统受衍射效率影响的点扩散函数(PSF)模型。使用构建的PSF模型进行图像复原,提高了折衍射混合系统的图像质量。为了验证所提方法的有效性,将单层衍射光学元件引入目前已有的专利物镜系统中进行优化设计,优化后的系统中不仅光学元件的数量得到了减少,还将波段范围从486.1~656.3 nm扩展至400.0~800.0 nm。利用所提方法对波段范围扩展后的低衍射效率图像进行复原,复原后的图像质量不论在主观上还是客观上都有明显提升,这说明所提方法可用于含单层衍射元件的可见光宽波段系统设计。
- 王翼昂胡洋朴明旭张博王喆张承然马德超
- 关键词：光学设计点扩散函数衍射效率
- 基于改进引导滤波器的多光谱去马赛克方法被引量：1
- 2023年
- 为了更好地保留多光谱去马赛克图像中的高频信息,本文提出了一种基于改进引导滤波器的多光谱图像去马赛克方法。首先,基于自回归模型对相邻像素点间的强相关性进行建模,在每个像素处渐进估计其模型参数,通过最小化局部窗口内的估计误差,得到最优估计值来插值采样密集波段G,并生成高质量的引导图像;然后,引入加窗固有变分系数到惩罚因子中,得到具有边缘感知能力的加权引导滤波器并重建其余稀疏采样波段。最后,使用CAVE数据集和TokyoTech数据集进行仿真。实验结果表明:相较于主流的5波段多光谱图像去马赛克方法,本方法重建图像的峰值信噪比和结构相似度在CAVE数据集和TokyoTech数据集上分别提高了3.40%,2.02%,1.34%,0.30%和6.11%,5.95%,2.28%,1.42%,且更好地保留了原始图像的局部结构和颜色信息,减少了边缘伪影和噪声现象的出现。
- 齐海超宋延嵩张博张博闫纲琦薛佳音张轶群任斌
- 关键词：自回归模型
- 红外双波段折衍混合光学-数字联合系统设计被引量：8
- 2020年
- 传统单层衍射元件的衍射效率在入射波长偏离中心波长时急剧下降,因此在宽波段红外系统中应用时会导致成像模糊。通过分析视场对含衍射元件系统点扩散函数(PSF)模型的影响,提出了减小视场影响的光学-数字联合设计方法;该方法通过将优化的权重赋予不同的衍射级次,使系统的PSF不随视场变化,同时将单层衍射元件中心波长设计在中波,在长波波段利用所构建的PSF模型通过图像重建达到双波段成像的目的。采用该方法设计了红外双波段折衍混合系统,在中波波段,该系统在17 lp/mm处的MTF为0.7;长波重建图像在主观上明显清晰,多个图像质量评价函数均有所提高。结果表明,该设计方法可以实现单层衍射元件在红外双波段上的应用。
- 胡洋崔庆丰孙林张博朴明旭
- 关键词：光学设计衍射效率点扩散函数红外双波段
