【光学前沿】中山大学研究团队突破大气散射光学成像极限
在光学成像技术领域，大气散射介质如雾和霾一直是影响图像质量和远距离目标识别的难题。近日，中山大学刘忆琨副教授领导的研究小组在《Advanced Photonics Nexus》2024年第6期上发表了相关的的研究论文，提出了一种全新的物理模型，有望突破这一技术瓶颈。
光学成像技术的重要性与挑战
光学成像技术在遥感、天文学、军事监控和环境监测等多个领域扮演着关键角色。然而，光线在通过大气散射介质时，会受到空气中颗粒物的干扰，导致图像对比度和清晰度大幅下降，影响远距离目标的观测和识别。因此，提高在恶劣天气条件下光学成像系统的性能，是光学成像领域亟待解决的挑战。
全新物理模型的提出
刘忆琨副教授的研究小组提出了一种全新的大气散射介质物理模型，该模型全面考虑了光在大气中的传输行为、目标特征、成像系统的光学特性以及数字信号处理对图像的影响。模型中引入了“感知因子”，用于定量描述成像系统的信噪比（SNR）与人眼感知系统之间的关系，并结合信干比（SIR）评估数字化过程中信息的损失情况。
实验验证与结果
为了验证模型的准确性，研究人员设计了两组实验：一组在实验室控制的雾仓中进行，另一组在户外自然雾霾条件下进行。实验结果显示，新模型能够准确预测大气散射条件下的成像极限，与实际测量数据高度吻合。
模型的应用前景
该研究提出的物理模型不仅可以精确量化系统的角分辨率，还能动态评估大气散射条件下光学成像的极限。模型的广泛适应性使其适用于静态或动态大气环境的复杂介质系统，为理解不同环境下的成像效果提供了理论支持。此外，该模型有望应用于未来的成像系统设计和复杂环境中的成像效果预测，尤其在国防、环境监测和天文学等领域具有广泛的应用潜力。
研究团队表示，未来的工作将重点探讨模型在更多复杂介质条件下的适用性，并进一步优化模型的参数以提升其实用性。这一研究成果不仅为光学成像技术的发展提供了新的理论基础，也为相关领域的实际应用提供了强有力的工具。
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多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据，是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变，星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计，由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征，超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法（Multi-referenceAxisAlignment,MAA），通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数，结合光学平板实现基准轴的高精度引出，将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调，突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证，实测结果表明，透镜最大偏心误差小于25.4μm，最大倾斜误差小于17.7″，系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm，全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径，拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
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平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
平凸透镜是各类光学系统中应用最为广泛的基础折射元件之一，属于典型的无限共轭透镜，核心光学功能分为两类：一是将点光源出射的发散光束准直为平行光束，二是将入射的准直平行光束会聚至单点。在激光光学、显微成像、光电检测等领域的光路设计与装调中，平凸透镜的安装朝向是直接影响系统性能的核心参数，其选择直接决定了像差水平与最终会聚效果。
2026-05-21
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光机系统设计：镜头装配轴向预紧力计算（一）——通用设计原则与基础方法
本文基于光机系统设计领域的经典工程理论，系统阐述镜头装配中透镜面接触安装技术的核心原理，明确轴向预紧力在透镜固定、精度保持与环境适应性中的关键作用，详细介绍标称轴向预紧力的基础计算方法、参数定义与适用边界，同时解析轴向预载对透镜自动定心、抗径向偏心的力学效应，为光学镜头的装调设计提供标准化的工程参考。
2026-05-21
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高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
非球面光学元件是高端光学系统的核心器件，其面形轮廓的高精度、可溯源测量是保障加工质量与系统性能的关键。本文针对轴对称非球面反射镜的测量需求，建立了通用化的非球面扫描轨迹数学模型，提出一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用运动与计量分离的框架结构，有效隔离运动误差对测量结果的影响；测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统，实现1nm级测量分辨率；通过扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准设计，实现测量值可溯源至“米”定义。试验验证表明，该方法测量误差小于0.2μm，重复性精度达70nm，整体测量精度达到亚微米级，为非球面测量的量值统一与溯源提供了成熟的技术方案。
2026-05-21
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麻省理工学院固态激光雷达硅光子芯片核心突破解读
麻省理工学院研究团队攻克了硅光子集成光学相控阵（OPA）固态激光雷达的长期核心瓶颈，通过创新的低串扰集成天线阵列设计，首次实现了宽视野扫描+低噪声高精度的无活动部件激光雷达芯片，为下一代紧凑、高耐用性固态激光雷达的落地奠定了技术基础。
2026-05-20
