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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编：张学军，曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位：中国科学院
  • 主办单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    • 中国仪器仪表学会
  • 出版周期：半月刊
  • 电话：0431-86176855
  • 邮箱：gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址：长春市东南湖大路3888号
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Volume 33 期 11，2025 2025年33卷第11期

  • 现代应用光学

    “在拉曼光谱检测领域，专家优化光路提升信号强度，增强检测灵敏度，为气体检测提供新方案。”

    李尚锦, 丁腾龙, 张衍群, 苏殿强, 姬中华, 马维光, 赵延霆

    DOI：10.37188/OPE.20253311.1691
    摘要：针对拉曼散射面积小，从而导致拉曼信号弱和检测灵敏度低的问题，通过优化光路有效增强了拉曼散射信号强度，并提升了检测灵敏度。在腔内不同反射模式和收集系统角度的研究基础上，探讨了入射光的偏振状态和双路收集系统对拉曼散射信号的影响。基于优化后的参数构建了一套多次反射腔体，以空气中氧气和氮气的拉曼光谱作为参考信号。实验结果表明，P偏振入射光的信号强度比S偏振提升了1.3倍，收集系统升级为双路后，增加了总的散射光收集量，提升了拉曼散射收集效率，双路收集系统的信噪比较A路提升了1.5倍，较B路提升了1.7倍。优化后的装置可以实现对空气中二氧化碳的检测。信号强度与气体浓度之间良好的线性关系表明此装置具有定量分析的能力。  
    关键词：光谱学;拉曼光谱;气体检测;腔增强;近共心腔   
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    更新时间：2025-07-23
    “在提高扫描电镜设备性能领域，研究人员设计了磁浸没式热场发射电子枪，有效提升发射束流，实验显示其有效发射束流提高约4倍。”

    赵伟霞, 张利新, 刘俊标, 殷伯华, 韩立

    DOI：10.37188/OPE.20253311.1700
    摘要：为了提高扫描电镜等设备的探针束流，设计了磁浸没式热场发射电子枪，可对电子枪阴极发射电子进行有效收集，提高有效的发射束流。对磁浸没热场发射电子枪的电子光学特性进行了理论分析，仿真对比了单极靴、双极靴轴向间隙、双极靴径向间隙3种结构的磁透镜性能。基于双极靴轴向间隙结构的透镜设计了磁浸没式电子枪，仿真分析了束斑、束流、角束流密度、亮度等参数随浸没透镜的变化情况。基于实验平台对浸没透镜的磁场分布与磁浸没式电子枪的有效发射束流进行了测试。实验结果表明：浸没透镜磁场实际分布值与仿真值基本一致；在相同光阑尺寸下，磁浸没式电子枪的有效发射束流在3.3 kV低加速电压下为44.97 nA，23.5 kV高加速电压下为638.12 nA，与普通热场发射电子枪相比提高了约4倍。  
    关键词：电子光学;热场发射电子枪;磁浸没透镜;双极靴透镜   
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    更新时间：2025-07-23
    “在光学系统领域，专家提出了一种多运动组共轨型紧凑变焦光学系统模型，有效解决了传统变焦系统体积大、质量重的问题，为实现变焦光学系统的小型化设计提供了新路径。”

    谢佳儀, 王治乐, 于东辉, 王泽奇, 黄莉雯

    DOI：10.37188/OPE.20253311.1713
    摘要：传统变焦系统广泛运用的机械补偿型变焦结构在一定程度上存在总长较大、结构笨重的问题，难以符合小型化设备对光学系统体积和质量的严格约束。为了解决上述问题，讨论了多运动组变焦系统稳定成像原理，提出了一种基于多运动组共轨型结构的紧凑变焦光学系统模型，以五组元变焦系统为设计载体，详细阐述了从设计指标制定到高斯解分析再到优化方案的完整设计流程，并通过性能评估验证了设计结果的有效性。设计结果表明：该系统采用3片玻璃透镜与7片塑料透镜组合，用69 mm总长实现了23~69 mm三倍连续变焦，其中F数为2.4~4.5，像高为8.49 mm，工作波段为435~650 nm，系统质量控制在30 g以内，全视场全焦段成像质量优良，变焦曲线平滑无拐点。该多运动组共轨型紧凑变焦光学系统设计模型在固定行程条件下扩大了单个运动组元的有效移动范围，在压缩变焦系统轴向尺寸的同时，保障了连续变焦过程中的像质稳定性，为实现变焦光学系统的紧凑型设计目标提供了有效路径。此外，通过透镜材料玻塑混合配置方案实现了系统的轻量化。  
    关键词：光学设计;连续变焦;多运动组;紧凑型光学系统   
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    更新时间：2025-07-23
    “在水下偏振图像恢复领域，专家提出了基于透射率限制修正的恢复方法，有效提升了图像信息熵和对比度。”

    段锦, 董克晗, 王佳林, 倪新宇, 方瑞森, 赵海丽

    DOI：10.37188/OPE.20253311.1722
    摘要：为了在主动照明条件下进行有效的水下偏振图像恢复，需要获取后向散射偏振度及无穷远的光强值参量。如果对上述两种参量进行粗略估计，会导致透射率估计错误，使恢复后的图像出现大量噪声以及造成部分像元饱和等问题。针对透射率估计错误的问题，提出了一种基于透射率限制修正的水下偏振图像恢复方法，该方法从抑制噪声的角度出发，对透射率参数进行了粗修正，从而减少噪声干扰目标成像的问题，并从提高对比度的角度对透射率参数进行精修正，用以正确地估计透射率，再将透射率代入水下传输模型中获得输出图像。自主搭建了水下主动照明成像实验装置，分别对不同的目标在不同浓度的浑浊水体中进行了图像恢复实验。实验结果表明，提出的方法所恢复后的图像相对于原图像在信息熵和对比度指标上分别平均提升了33.89%和69.01%，并在平均梯度、信噪比、信息熵等指标中普遍高于对比算法，在不同浓度的浑浊水体中目标细节特征得到了明显的恢复。  
    关键词：偏振成像;主动照明;水下目标图像恢复;透射率估计   
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    更新时间：2025-07-23
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