信息光學前沿簡介信息光學前沿主要領域和方向是：1、集成光信息處理

（數(shù)字光計算、光學互連、衍射光學）2、新的成像系統(tǒng)

（光學計算機斷層成像、三維共焦成像系統(tǒng)）3、光學三維傳感

（主動三維傳感、被動三維傳感）4、新一代的全息術和光學信息處理5、信息光學的新材料和裝置6、人機接口與顯示7、信息光學的基礎問題

（非線性光學、超快光學現(xiàn)象、散射、位相共扼、信息理論……）8、。。。。。。衍射光學定義衍射光學（二元光學）是基于光波衍射理論發(fā)展起來的一個新興光學分支，是光學與微電子技術相互滲透、交叉而形成的前沿學科。優(yōu)點衍射光學元件具有微型化、易復制、易集成、造價低、可產生任意波前、衍射效率高、設計自由度多、材料可選性寬、色散性能獨特等優(yōu)點。應用在微透鏡陣列、光通信、光互連、光計算機、激光束波面校正等方面有廣闊應用前景，是集成光信息技術中重要元件。局限由于光波的衍射與光波波長有關，且位相量化也會產生再現(xiàn)波前的誤差，衍射光學元件并不能完全代替現(xiàn)有的折射光學元件。衍射透鏡具有多重離散相階分束光柵陣列分束器

衍射透鏡幾種典型的衍射光學元件(a)二值型，只包括兩個位相等級。(b)多值型，包括N個位相等級。隨著N的提高，衍射效率也隨之增加，但對制作工藝的要求也隨之提高，當N趨于無窮時，成為連續(xù)型位相分布，衍射效率達到100％。(c)折衍混合型，它結合了折射和衍射光學元件的優(yōu)點。(d)連續(xù)面形型制作衍射光學元件的光學光刻法光學光刻可實現(xiàn)二元衍射微光學元件和連續(xù)面形微光學元件。主要有二元光學方法、掩模移動法、灰階掩模法、熱熔法和梯度折射率方法等。二元光學方法例：采用光刻方法加工8臺階二元衍射微光學元件采用三塊不同頻率的掩模，通過三次甩膠、曝光、顯影、刻蝕等工藝，可實現(xiàn)95%衍射效率的微光學元件。二元光學方法第一步：計算元件表面的相位分布已知成像系統(tǒng)中入射場和輸出平面上光場分布，計算輸入平面上相位調制元件的相位分布，使得它正確地調制入射波場，高精度地給出預期輸出平面上光場分布。對于連續(xù)型的相位分布而言，這種計算過程實質上是從衍射元件求解所需實際光場逆過程，在理論上和計算上并不困難。但是衍射光學元件的制作工藝要求元件是臺階形分布，即連續(xù)波面的量化表示，使這個問題變得較為復雜。二元光學方法第二步：設計制作二元振幅型掩膜按照計算的位相分布，設計并制作刻蝕用的二元振幅型掩膜，通常N級位相臺階需要設計n個掩膜，使二元光學方法第三步:在片基上刻蝕出臺階用掩膜對涂了感光層的片基曝光與處理，然后用電子束或離子束刻蝕機在片基上刻蝕出臺階。這一過程應在計算機控制下，并對n套掩膜重復作n次，才能產生N個位相等級的臺階，即產生所需要的衍射光學元件。在制作過程中，掩膜和片基的定位與對準要求很高，例如片基表面刻蝕深度的精度要達到幾個nm量級，掩膜定位對準精度要達到0.1um量級。掩模移動法、灰階掩模法和熱熔法采用掩模移動法制作任意面形微光學陣列元件，首先根據(jù)要求的面形設計掩模，然后在曝光過程中通過移動掩模，實現(xiàn)各部分的不同曝光量，最后通過顯影、反應離子刻蝕，將光刻膠的面形傳遞到光學表面材料上?；译A掩模法是根據(jù)微光學元件所需面型（任意面形），對掩模進行灰階編碼，形成相應的光強透過率分布函數(shù)，通過一次曝光、顯影，即可得到相應的光刻膠面形，最后通過刻蝕，得到光學材料上的面形。熱熔法是通過曝光后光刻膠的表面張力作用的收縮，形成面形。方法比較二元衍射方法雖然能實現(xiàn)各種復雜面形而得到廣泛應用，但受到光刻線寬分辨率的限制，而不能制作較大數(shù)值的微光學元件；存在量化誤差。掩模移動法和灰階掩模法具有設計靈活、能制作任意面形的微光學元件，但是掩模制作過程中數(shù)據(jù)量較大，難于精確地控制面形。熱熔法由于面形不容易控制而應用領域受到限制?？偟恼f來，二元衍射方法適合于小數(shù)值孔徑微光學元件，而連續(xù)面形方法適合于制作大數(shù)值、小口徑微光學元件。多層衍射光學元件及鏡頭

校正色散的原理

窄帶帶通濾波器從前，只有在玻璃上鍍30層以上光學薄膜的方法才能實現(xiàn)，而若應用樹脂的超微細衍射結構，可實現(xiàn)低價格量產，飛躍性促進個人通信系統(tǒng)及高速局域網(wǎng)的普及。有關衍射光學元件的論文衍射光學元件的設計及其在半導體激光器中的應用研究衍射光學元件在成像光譜中應用衍射光學元件在紅外像傳感器中的應用研究一種提高光頭存儲密度的衍射光學元件衍射光學元件在光通信中的應用

在國防安全照明系統(tǒng)中應用的衍射光學元件

用衍射光學元件生成無衍射光束用衍射光學元件提高出射光束的焦深衍射光學元件在光學系統(tǒng)中的應用衍射光學元件用于光學圖像加密雙波長共焦衍射光學元件分析與設計衍射光學元件的反應離子束蝕刻研究衍射光學元件在目鏡設計中的應用-------------光學計算機斷層成像利用激光掃描、皮秒級時間超分辨技術和數(shù)據(jù)處理技術形成斷層圖像。激光掃描共聚焦顯微鏡（LSCM）

一.組成

倒置或直立顯微鏡、掃描裝置(照明針孔、探測針孔和光電倍增管、掃描頭控制電路）、計算機（控制、處理和輸出）

二.原理

1、照明針孔、探測針孔與被探測點是共軛。

2、由光路中的掃描系統(tǒng)在焦平面上掃描，從而產生一幅完整的共焦圖像。

3、隨著Z軸的不斷移動，就可得到樣品不同層面連續(xù)的層析圖像。組成、原理被動三維傳感定義被動三維傳感采用非結構照明方式，從一個或多個觀察系統(tǒng)獲取的二維圖像中確定第三維(距離維)信息．局限需先驗知識，或需通過相關或匹配等運算可以重建物體的三維面形，但這種方法要求大量的數(shù)據(jù)運算，而且，當被測物體上各點的反射率沒有明顯差異時，這種計算變得更加困難。應用常常用于對三維目標的識別、理解以及位置形狀分析。主動三維傳感定義和原理主動三維傳感采用結構照明方式，由于三維面形對結構照明光場的空間或時間調制，可以從攜帶有三維面形信息的觀察光場中解調得到三維面形數(shù)據(jù)。應用由于這種方法具有較高的測量精度，作為一種三維形貌計量手段已經得到廣泛應用。分類1、飛行時間法、2、基于激光三角測量的三維傳感、3、基于傅里葉變換的三維傳感4、基于位相測量的三維傳感。飛行時間法檢測光脈沖從發(fā)出到接收之間的時間延遲，就可以計算出距離z飛行時間法為了滿足測量精度的要求，可采用時間調制光束（正弦強度調制的激光束），比較發(fā)射光束與接收光束之間的位相，計算確定距離?；诩す馊菧y量的三維傳感核心部件攝像機與投影照明系統(tǒng)投影照明方式按照投影照明圖案模式的不同，投影照明系統(tǒng)可分為點結構光、線結構光以及面結構光等投影照明方式。測量精度高[點結構光照明——線結構——面結構光]低

測量速度慢[點結構光照明——線結構——面結構光]快基于激光三角測量的三維傳感（點結構照明）基于激光三角測量的三維傳感（點結構照明）重建基于激光三角測量的三維傳感（線結構照明）基于激光三角測量的三維傳感（線結構照明）面結構光照明面結構照明主動三維視覺系統(tǒng)投影儀CCD攝像機場景三維重建步驟1、標定投影儀和攝像機內參數(shù)矩陣2、確定投影儀參考坐標系和攝像機參考坐標系與世界坐標系間的關系3、獲取特征點坐標4、實現(xiàn)三維重建缺點：很難正確獲取復雜面形的特征點坐標。彩色編碼面結構光照明基于傅里葉變換的三維傳感定義以光柵產生的結構光場投影到持測三維物體表面，由于三維物體表面對結構光場的空間調制，觀察到的變形條紋圖形攜帶了三維面形信息。對變形條紋圖形進行傅里葉分析、濾波和處理，就可以得到物體的三維分布。優(yōu)點該技術具有比傳統(tǒng)莫爾技術更高的靈敏度，并全自動區(qū)分物體表面