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摘要

基于叠加统计独立散斑图像的散斑抑制原理, 设计了一个具有N个透光孔的掩模板, 将其放置于成像透镜出瞳面上, 理论研究了产生统计独立散斑图像所需的条件。在简化光学系统中, 将散射片与探测面分别置于透镜成像共轭面上, 通过系统实验, 分析了多孔掩模板上相邻两个透光孔的不同中心间距以及单个透光孔孔径对统计独立散斑图像形成的影响, 其中单个透光孔孔径也会影响散斑颗粒的大小。在不考虑实验装置对测试精度的影响下, 实验结果与理论分析吻合。

PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0101005
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0166

摘要

提出一种新型的分布式反馈(DFB)半导体激光器, 该激光器具有宽带波长可调谐、线宽窄、功率稳定的特点。该DFB激光器芯片通过采用非对称相移光栅结构, 有效地压窄了输出光信号的线宽。基于高精度的温度和电流控制, 有效控制激光器内部载流子动态特性与材料折射率, 使得激光器输出波长可以实现宽带调谐, 并且输出光功率保持稳定。其中, 电流控制精度为10 μA, 温度控制精度为0.004 ℃, 激光器的波长调谐范围为3.5 nm, 输出光功率为7.4 mW, 边模抑制比为52.7 dB, 线宽约为220 kHz。该激光器有望应用于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)的研究中。

PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0101004
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0458

摘要

实验研究了基于Nd:YVO4晶体的亚太赫兹(sub-THz)双频微片激光器(DFL)的热效应及其对输出激光信号频差的影响。在实验中, 通过改变DFL的温度, 实现了激光信号频差的调谐。实验结果表明, 在一定温度范围内, DFL的激光信号频差随激光器温度的升高呈线性增长, 以此可实现频差的温度调谐。

PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0101003
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0868

摘要

提出了基于液晶相位延迟的用于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)激发源的斯托克斯光的快速宽范围波长电调谐方法。数值仿真分析了脉冲的峰值功率和光子晶体光纤(PCF)长度对光孤子自频移(SSFS)频移量的影响, 计算结果表明对2 m长的PCF, 注入光脉冲的峰值功率为2.7 kW时, 可探测波数为3509 cm-1。基于液晶相位延迟器构建了快速波长调谐装置并搭建了实验系统, 实验结果表明波长切换响应时间可达0.165 ms, 对1.98 m长的PCF注入峰值功率范围为0.108~2.517 kW的光脉冲时, 基阶孤子中心波长调谐范围为807~1064 nm, 理论可探测波数范围为432~3422 cm-1。

PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0101002
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0853

摘要

理论分析了基于边缘加热条件下气冷钕玻璃放大器的热致波前畸变, 模拟计算了不同加热温度下钕玻璃片的温度分布和热波前畸变分布, 并进行了实验验证。结果表明, 数值模拟与实验结果能较好地吻合, 在产热率为0.6 W/cm3时, 钕玻璃片产生的热波前畸变随着边缘温度的增加而减小, 而当边缘温度达到90 ℃时, 热波前畸变开始出现反转, 随温度增加而增加。合理设计边缘加热结构和优化加热温度, 能有效抑制气冷钕玻璃放大器的热波前畸变。

PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0101001
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0759

摘要

采用脉冲激光沉积法在透明导电(ITO)玻璃衬底上制备(Bi, Er)2Ti2O7介电薄膜。当沉积温度范围控制在500~600 ℃时, 均可获得纯度较高的Bi2Ti2O7薄膜。常温下, Bi2Ti2O7薄膜的介电常数的范围为166~178, 随频率和温度变化比较稳定, 介电损耗低于0.05。通过分析光谱, 发现薄膜的上转换光谱包含发光中心为527 nm和548 nm的绿光带及发光中心为660 nm的红光带, 分别对应Er3+离子从发射能级2H11/2、4S3/2和4F9/2向基态能级4I15/2的跃迁。(Bi, Er)2Ti2O7薄膜是一种多功能材料, 有望在透明光电器件中得到广泛应用。

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0441

摘要

与传统照明相比, 采用发光二极管(LED)作为光源的智能照明更高效、舒适和环保, 对环境数据的实时采集与动态反馈是研究LED智能照明系统的重点。基于模块化设计思路, 提出了一种集成化LED智能照明系统, 从理论上建立了环境参数、人体舒适度指数及照明光源输出参数三者之间的映射关系。利用多通道集成模块实时监测环境参数变化, 自动调节光源的光学性能以满足人体舒适度的要求。搭建的系统能够同步采集并反馈空间环境中的声音、温度、湿度、照度, 通过实时分析光源的光通量、色温、光谱和显色指数变化, 验证了所搭建系统的有效性。该系统达到了自动控制与绿色照明的协同融合, 是一种易于推广、低成本的人性化照明控制系统, 在照明和显示领域具有广阔的应用前景。

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0442

摘要

针对水下光学彩色图像的模糊和颜色失真问题, 提出一种基于透射率优化和色温调节的水下图像复原方法。将大气光暗原色先验去雾算法应用到水下光学成像模型中实现水下图像清晰化, 采用引导滤波提高透射率的估计精度, 然后通过设置阈值参数区分水下光学图像中的明亮区域与非明亮区域, 对透射率进行优化处理得到自适应还原图像。最后通过调整图像估计灰度轴的位置对图像进行色温调节还原图像的颜色。实验结果表明, 该算法不仅可以有效提高图像的清晰度, 还可以对图像进行准确的颜色纠正。相比于其他算法, 该算法实现效果好, 具有更好的稳健性。

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0942

摘要

从激光器热效应出发, 由热效应的产生、危害以及解决方案入手, 分类详细阐述了薄片激光器、热容激光器、板条激光器以及光纤激光器的基本原理及其在高功率输出方面的进展。以激光武器作为实际应用典例, 综述了近年来各国激光武器的项目概况及进展, 在此基础上提出了高功率固体激光器的发展趋势, 即运行维护成本低、结构紧凑及无人机装载应用, 阐述了复合结构激光器的发展优势及其趋势。

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06995

摘要

光学湍流预报涉及大气科学、计算数学、光学工程等多个学科以及计算机技术、湍流测量技术等多种技术。提高低平流层下对大气光学湍流的预报能力成为迫切需要。讨论了预报光学湍流时选用中尺度气象模式的原因、具有代表性中尺度气象模式的特点、光学湍流参数化、中尺度气象模式预报光学湍流的研究现状及所面临的挑战等问题, 并对该领域下一阶段的发展进行了展望。对符合我国地域气候特征的外尺度参数化公式、中尺度模式与微尺度模式嵌套以及低平流层下非Kolmogorov湍流的统计特征和大气光学湍流参数化新方法进行研究, 该研究对提高光学湍流预报的空间分辨率和预报精度具有重要意义。

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0642

摘要

FY-3A气象卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪(TOU)是我国首台自主研制的用于日常全球臭氧总量监测的仪器, 自2008年5月发射至2015年3月已成功在轨运行近7年。前期研究表明FY-3A/TOU 仪器辐射响应存在分段差异特征[辐射值大于和小于6.6 μW/(cm2·nm·sr)的仪器响应明显不同], 存在双线性响应问题。提出了基于欧洲Metop-B卫星上全球臭氧监测实验2(GOME-2)的探测数据开展紫外波段在轨交叉定标研究方法, 进行FY-3A/TOU L1B数据的在轨交叉定标检验, 用于仪器探测值在轨实时比较和校正。2013年2月—2015年2月两年定标结果表明, 2013年8月以前的辐射值比对斜率均为1左右, 表明TOU的探测值在2013年8月以前比较准确, 随后TOU与GOME-2的比对斜率开始偏大, TOU探测值相对偏高, 表明FY-3A/TOU仪器的探测响应发生变化。虽然比对斜率有变化, 但两者的探测辐射值一直保持较好的线性相关性(R2>0.96), 因此可以通过交叉定标对TOU后期的探测数据进行校正。

PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0128003
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011138
N/A 

摘要

光梳的出现带来了大尺寸高精度绝对测距(ADM)技术的革新, 其卓越的光频特性推动了基于多波长干涉的实时ADM的发展。为在基于光梳多波长干涉的实时ADM中实现干涉信号的同步相位解调, 提出了基于多波长外差干涉的多路同步相位解调信号处理方法, 研制了相应的同步相位解调模块。实验中通过对波长进行解复用, 测试了多路相位计的线性精度、稳定度和同步性等性能, 对多波长干涉信号的实时同步相位解调进行了实验分析, 验证了该方法实现高精度同步相位解调的可行性。

PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0112003
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044124

摘要

利用建筑材料、隔热垫和胶粘剂制作了胶层中含人工空气缺陷的三层胶接结构, 并利用SynViewScan 300连续太赫兹成像系统对样件进行了检测。通过分析胶接面的太赫兹二维图像及缺陷处和正常胶粘处的单点纵向信号, 获得了胶层空气缺陷的位置和大小信息。结果表明, 连续太赫兹波成像系统可以清晰识别胶接结构中的胶层空气缺陷。

PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0111002
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01893

摘要

受激拉曼散射(SRS)是制约光纤激光器功率进一步提升的重要因素之一。提出利用啁啾倾斜Bragg光纤光栅(CTFBG)抑制SRS, 针对1018 nm光纤激光SRS信号设计并制作了1066 nm啁啾倾斜光纤光栅, 搭建实验系统, 对拉曼信号滤除效果进行了验证。结果表明, 设计的CTFBG对1级SRS信号的抑制接近20 dB, 取得了很好的效果。研究结果对利用CTFBG抑制大功率光纤激光振荡器和放大器中的SRS, 进一步提高光纤激光的效率和输出功率具有一定意义。

PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0106002
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019107

摘要

将多波长激光光源技术引入瑞利布里渊光时域分析系统, 其中抑制载波的微波调制多波长脉冲基底1阶边带会在传感光纤中产生多波长背向瑞利散射; 将该散射光作为探测光与多波长传感脉冲发生受激布里渊散射(SBS)作用, 可有效地提高光纤SBS阈值和SBS作用效率, 进而提高系统信噪比和布里渊频移的测量精度。分析了相位调制器产生多波长激光光源的原理以及利用电光强度调制器产生作为探测光的多波长斯托克斯和反斯托克斯激励光的原理, 建模分析了多波长瑞利布里渊光时域分析系统原理, 给出了系统信噪比与波长数关系的表达式; 搭建了单波长和三波长光纤SBS阈值测量系统及瑞利布里渊光时域分析系统, 测量了光纤的SBS阈值和系统性能。实验结果表明, 当单波长与三波长瑞利布里渊光时域分析系统的传感脉冲宽度为100 ns, 峰值功率为100 mW, 单个波长的脉冲基底功率约为1.3 mW, 传感光纤长度为2.4 km时, 三波长较单波长系统的光纤SBS阈值和信噪比分别提高了3倍和2.83倍, 在2 km光纤内布里渊频移波动由33.4 MHz降至15.6 MHz。

PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0106001
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023124

摘要

针对稀疏域对强天光背景下天体目标的探测问题, 在充分利用天光背景和光斑信号组成成分的形态差异性的基础上, 分别建立了天光背景和目标信号的超完备字典, 以区分图像中的天光背景区域与光斑信号区域。该方法能够在抑制强天光背景的同时积累更多的信号能量, 改善信噪比。仿真及实验结果表明, 此处理方法能够较好地提取出光斑信号, 且与减阈值算法相比, 其处理后质心偏差、均方根值及峰谷值都较小。

PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0101006
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0951

摘要

为了解气溶胶空间非均匀性对近红外辐射传输过程的影响, 构造了典型非均匀气溶胶场, 采用辐射传输模式球谐离散坐标法(SHDOM)模拟了对应情形下的漫射光强、偏振特性以及辐射通量密度, 定量分析了将非均匀气溶胶场等效为均匀场造成的模拟误差。研究结果表明, 气溶胶非均匀场对辐射传输过程影响显著, 且它对漫射光偏振辐亮度的影响大于它对辐亮度的影响, 其中气溶胶空间非均匀性造成的辐亮度及偏振辐亮度模拟误差分别可达9.8%和80%。气溶胶水平非均匀性主要影响漫射光辐亮度及偏振辐亮度模拟误差的空间分布特征, 垂直不均匀性基本不改变漫射光模拟误差的空间分布特征, 但它对辐射传输过程的影响明显大于水平不均匀性。随着气溶胶浓度的增加, 气溶胶非均匀性造成的模拟误差整体降低。从量级上, 气溶胶空间非均匀性对辐射通量密度的影响明显弱于漫射光辐亮度和偏振辐亮度, 多数情形下, 其模拟误差小于5%, 且该误差随高度的变化呈特定分布特征。可为平面平行大气辐射传输模式适用范围的确定, 气溶胶空间非均匀性导致的遥感误差的评估提供一定参考。

PDF全文光学学报 | 2017,37(01):0101003
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01756

摘要

有源光子晶体光纤的芯径较大,主要用于实现高峰值功率(高能量)的脉冲放大输出。目前只有NKT Photonics公司可提供商品化的掺镱(Yb3+)有源光子晶体光纤,其最大芯径约为85 μm。光子晶体光纤的制作主要受光纤预制棒中纤芯尺寸的限制。为实现百微米芯径的光子晶体光纤,预制棒中纤芯材料的直径须达到5 mm,目前较难实现。中国科学院上海光学精密机械研究所立足于自身在材料制备方面的优势,利用溶胶-凝胶方法制作了直径大于5 mm的掺Yb3+石英棒,并拉制出纤芯直径为110 μm的有源光子晶体光纤。对拉制的掺Yb3+光子晶体光纤进行性能测试。当波长为915 nm时,该光纤的吸收系数为8 dB/m,此时采用较短的光纤(约为1 m)即可充分吸收抽运光,降低了脉冲放大过程中的非线性效应。对光子晶体光纤进行了皮秒级脉冲放大,种子光的波长为1030 nm,输出功率为10 W,脉宽为21 ps,重复频率为10 MHz。在抽运功率为590 W(抽运波长为976 nm)条件下,实现了功率为309 W的脉冲放大输出,峰值功率高达1.47 MW,放大效率为52%。图1为光子晶体光纤截面及光纤的功率放大曲线。自制光子晶体光纤的放大效率低于NKT Photonics公司光子晶体光纤的放大效率(60%)的主要原因为自制光子晶体光纤对抽运光的耦合效率偏低。但NKT Photonics公司提供的光子晶体光纤仅应用于功率小于100 W的脉冲放大输出。当脉冲输出功率为309 W时,检测光谱性能,未发现明显的非线性效应。图2为检测到的放大脉冲序列及脉宽。本课题组成功制作了百微米芯径的掺Yb3+光子晶体光纤,实现了功率为309 W、重复频率为10 MHz的皮秒级脉冲放大输出。

    PDF全文中国激光 | 2016,43(11):1115001
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    042441

    摘要

    高功率光纤激光器在工业加工、材料处理等领域有着诸多应用,得到国内外研究机构的广泛关注。目前,高功率光纤激光器主要有两种结构,一种是直接振荡器结构,一种是主振荡功率放大结构。采用振荡器结构的光纤激光器具有结构简单、稳定性好、成本低廉等优点,是目前中低功率激光器市场使用较多的一类方案。2013年,国防科学技术大学基于单端抽运结构实现了输出功率1 kW的全光纤振荡器;2014年,又将该方案的输出功率提高到1.5 kW。2014年,芬兰CoreLase公司推出了2 kW的全光纤振荡器产品,美国相干公司基于空间结构实现了3 kW的光纤振荡器。但是,由于热效应、非线性效应的限制,尚未出现相关输出功率大于2 kW的全光纤振荡器报道。双端抽运方式既能够在一定程度上抑制非线性效应,又能使热分布更加均匀从而降低热效应的影响,因此具有较好的高功率应用潜力。基于双端抽运方式,在全光纤振荡器中成功实现了2.5 kW激光功率输出,其原理结构如图1所示。激光谐振腔由高反射光栅(HRFBG)和低反射光栅(OCFBG)构成。前向抽运源利用一个7×1的抽运合束器(PC)将6个300 W的975 nm 激光二极管(LD)合为一束,并注入到激光谐振腔中;后向抽运合束器为(6+1)×1的抽运/信号合束器(PSC),同样将6个300 W的LD合束并注入到激光谐振腔中。激光器增益介质采用纤芯、内包层直径分别为21,400 μm的大模场掺镱光纤(LMA YDF)。激光谐振腔输出的激光经过包层光滤除(CLS)后,熔接商用的光纤端帽输出。在前后向最大抽运功率为1.94 kW和1.52 kW、总抽运功率为3.46 kW时,振荡器输出功率为2.5 kW,光光转换效率为72%,如图2(a)所示。测量了不同功率光谱,如图2(b)所示,结果表明输出激光中无抽运光和放大自发辐射,与信号相比受激拉曼散射在20 dB以下。实现最高输出功率时,测得的光束质量因子M2约为1.3,并未观察到模式不稳定现象,典型的远场光斑形态如图2(c)所示。在该结构中,如果能够有效抑制受激拉曼散射,适当增加抽运功率,有望获得更高的激光功率输出。

      PDF全文中国激光 | 2016,43(11):1115002
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      032383

      摘要

      研究了离焦量、脉冲能量、扫描间距、扫描速度和重复频率等激光加工参数对金属表面着色及微纳结构制备的影响机理,诱导制备了氧化膜、类光栅、凹坑和柱状突起4种结构,这些结构会使不锈钢表面产生薄膜干涉、光栅衍射和陷光等现象。通过Matlab软件在工艺参数与颜色HSB值之间建立了一个单隐含层的反向传播(BP)神经网络,该神经网络的训练均方根误差为0.0078,色相H、饱和度S和亮度B的测试相对误差分别为23%,10.4%和5.6%。该神经网络在一定程度上揭示了工艺参数与颜色之间的映射关系,使用该神经网络模型可以对激光着色效果作出有效的预测。

      PDF全文中国激光 | 2016,43(11):1102008
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      034266

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      摘要

      为了提高两步相移干涉测量术的相位重建精度, 提出了一种基于分区背景估计的相位盲解调算法。该算法选取干涉图中的一系列零值点作为种子, 围绕种子生成Voronoi图, 并将干涉图划分为若干区域, 将区域内全部点背景设置为种子点背景, 最后拼接为完整背景。对该算法进行了数值模拟和实验分析。数值模拟结果表明, 理想情况下该算法解调相位的均方根误差(RMSE)接近实际背景法。实验结果表明, 相比传统低通滤波方法, 该算法解调相位的RMSE降低了16%。

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      0062

      摘要

      针对当前光纤电流传感器较难同时实现较高灵敏度和较好稳定性的问题, 根据法拉第效应, 从理论上建立了基于琼斯矩阵的直通式、反射式全光纤电流传感器的数学模型; 利用OptiSystem软件进行仿真, 得到直通式、反射式全光纤电流传感器的线性灵敏度分别为0.24和0.37。提出了光纤环形衰荡结构, 将强度调制转换为时间调制, 从而消除了光源及外界环境对系统性能的影响, 使系统同时实现较高的灵敏度和较好的稳定性。通过理论及实验证实了该方案的可行性。

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      01751

      摘要

      《高性能激光晶体制造工艺与装备》国家重点研发计划项目(项目编号:2016YFB1102300)面向激光制造重大需求,以工业化皮秒/飞秒激光器为牵引,立足于发展高热导、宽带高增益、低声子能量的新型倍半氧化物激光晶体,突破极高熔点激光晶体制造、加工的系列工艺和装备中关键技术难题,以打通倍半氧化物激光晶体(见图1)从高性能体系设计、生长、样机应用及批量化制造的全链条为目标,提供满足高可靠、长寿命激光器所需的核心材料与元器件。

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        0251

        摘要

        低纬度地区、相对湿度较大的大气影响了机载红外搜索跟踪(IRST)系统的作用距离。针对此问题, 根据低纬度地区近几年的大气资料, 从理论上分析了影响大气透射率的主要因素, 重点建立了大气透射率数学模型, 修正了高度和斜程对大气透射率的影响; 通过MatLab软件分别仿真分析了不同季节、不同天气、不同俯仰角以及不同路程和高度时3~5 μm波段的大气透射率, 与大气透射率计算软件(LOWTRAN7)的仿真结果相比, 其误差约为5%, 验证了模型的实效性, 从而为指导实际作战使用IRST系统提供了理论依据。

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        0153

        摘要

        皮秒激光具有皮秒(10-12 s)量级的脉冲宽度, 与电光弛豫时间(10-6~10-12 s)相当或比电光弛豫时间更短。皮秒激光与材料作用时, 由于电子来不及将能量传递给晶格, 以至于整个加工过程中几乎没有热作用的存在, 被称为“冷烧蚀”过程, 因此皮秒激光在航空航天、国防、材料、医学、生物等领域的精密加工中有广泛的用途。简要介绍了研制适用于微纳加工的皮秒激光器的技术路线, 综述了皮秒激光在高硬度金属精密制孔、硬脆性材料切割以及材料表面选择性去除方面的研究进展, 探讨了目前皮秒激光微纳加工存在的问题, 并展望了其可能的发展方向。

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        01057

        摘要

        提出了一种基于补偿干涉仪的串联式全场光学相干层析(FF-OCT)系统。该系统包含共光路式探测干涉仪和双臂式补偿干涉仪, 前者用于探测样品的后向散射光, 后者用于补偿探测干涉仪两臂的光程差。采用宽带卤素灯光源和大数值孔径显微物镜进行成像; 利用单片机进行相位调制, 以便从干涉图像中获得样品的正面层析图像。进行了洋葱细胞的光学层析实验, 验证了系统的可行性。探测干涉仪基于共路式结构, 体积小, 对外界运动等的影响不敏感。使用光纤连接两个干涉仪, 可实现手持式探测干涉仪, 对实现内窥式探头具有重要意义。

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        0016

        摘要

        应用电子束蒸镀氧化铟锡(ITO)薄膜, 在氮气环境中对ITO膜进行不同温度下快速热退火(RTA)处理。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术、扫描电子显微镜(SEM)、可见光分光谱仪、四探针测试仪测试了快速热退火处理对电子束蒸镀制备ITO薄膜的晶向、微结构、组分、光电特性的影响。分析结果表明, 退火温度升高, 有利于Sn释放5s轨道上的电子, Sn4+取代In3+形成新的化学键。此外, 退火温度升高还提升了Sn、In原子的结合能, 改变了Sn、In的氧化程度, 增加了ITO薄膜晶体的载流子浓度和迁移率, 改善了ITO薄膜晶体晶格畸变、缺陷密度与致密性, 促进晶格失配的恢复。在450 ℃温度下快速热退火可获得光电特性较好的ITO薄膜。

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        0017

        摘要

        提出了一种适合动态光学测量的单帧载频条纹相位解调技术——四步空域准相移技术。基于载频条纹信号的频率调制正弦函数表达形式, 并利用帧内四个区域的积分强度以及四个区域在帧内的相移关系, 推导了该技术的相位解调算法。该算法采用四个区域内的积分强度进行相位计算, 具有较好的高斯白噪声抵抗能力; 计算相位时可隔离不同区域噪声的影响, 具有较高的空间局域性; 可以克服次条纹积分算法中的频率失配问题; 无需进行频率的探测, 提高了相位解调效率, 尤其适合动态测量。实验和仿真结果均证明了所提出方法的可行性和有效性。

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        0015

        摘要

        对基于相位掩模法的高阶布拉格(Bragg)波导光栅的特性进行了研究, 不同阶数Bragg波导光栅的谐振波长均随饱和系数的增大而增大。综合考虑光栅阶数、相位掩模板衍射效率及饱和系数对Bragg波导光栅折射率调制幅度的影响, 当Bragg波导光栅阶数为2, 且饱和系数为0.67时折射率调制幅度达到最大, 此时Bragg波导光栅的最大反射率最大, 零值带宽最大。随着光栅长度的增大, 最大反射率增大, 零值带宽减小。波导光栅的饱和系数随写入光强与刻写时间乘积的增大而增大, 当此乘积为160 s·W/cm2时饱和系数为0.67, 因此可以通过控制写入光强与刻写时间使饱和系数达到最优。

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        0014

        摘要

        激光多普勒电泳光散射法是测量胶体溶液中纳米颗粒表面Zeta电位的标准方法之一, 然而该技术的测量准确度往往受低频噪声分量以及自相关函数自身误差的影响。为了提高该技术的测量准确度和重复性, 采用基于希尔伯特-黄变换的分析方法。该方法对散射光强自相关信号进行经验模式分解, 剔除低频噪声以及自相关函数自身误差的干扰, 再对信号进行重构。仿真结果和实验结果均验证了该方法是可行和有效的。

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        0016

        摘要

        为了研究降雨对自由空间量子通信的影响, 根据雨滴分布谱和Mie散射理论, 研究了降雨强度对消光系数的影响, 提出了光量子衰减、信道容量与降雨强度的关系, 建立了信道生存函数、传输距离的计算模型, 并进行了系统性能参数的仿真。结果表明, 在忽略大气气溶胶等其他粒子影响的情况下, 当降雨强度为1.46 mm/h,传输距离为3 km时, 光量子衰减为初始能量的50%, 信道容量为0.2702, 信道生存函数为0.9122, 信道误码率为1.8×10-8。由此可见, 降雨对自由空间量子通信的信道容量、生存函数、误码率有不同程度的影响。因此, 为了提高自由空间量子通信的可靠性, 应根据降雨强度, 自适应调整通信系统的各项参数。

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        0015

        摘要

        为降低TC4钛合金选区激光熔化(SLM)的成型方向(Z向)误差, 考察了SLM过程中粉体熔化导致的Z向误差产生和变化的过程。建立了Z向误差累积和补偿数学模型, 并提出了对应的补偿方法。通过成型实验对模型的有效性进行了验证。实验结果表明, 这些模型能够有效地描述TC4钛合金SLM的Z向误差累积和变化的规律; 依照模型提出的补偿方法能够大幅减小Z向误差。相比于传统的Z向误差分析方法, 新模型更加准确, 为未来金属材料SLM成型的误差控制和最优层厚的快速选择提供了参考依据。

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        0015

        摘要

        大气边界层高度对大气颗粒物污染具有重要的影响。为研究京津冀区域的大气边界层高度变化特征, 利用该地区多个站点的激光雷达数据, 进行了统计研究, 并将激光雷达观测值与美国国家气象局国家环境预报中心全球资料同化系统模式模拟结果进行了对比。观测数据表明, 京津冀地区的大气边界层具有明显的日变化特征和季节变化特征: 白天的大气边界层高度高于夜晚, 且边界层高值出现在14:00左右; 夏、冬季的大气边界层高度高于春、冬季; 冬季大气边界层高度有降低趋势。此外, 2014年11月多个站点由激光雷达测得的边界层高度的统计分析表明, 京津冀地区大气边界层高度在300~900 m之间, 且东南方向较高。

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        0013

        摘要

        大口径光学镜面检测系统常常需要透镜元件。透镜元件由自重引起的表面变形严重干扰了系统成像质量, 优化设计合适的支撑方案获得较小的变形量是较为关键的工作。针对某检测装置中直径为1.5 m的透镜进行研究, 使用三维绘图软件Solidworks和有限元软件Ansys模拟透镜支撑点的位置和力的大小, 通过实验设计软件Design-Expert以及Ansys中的OPT模块进行优化, 选定最佳的设计方案, 借助Zernike多项式拟合出透镜前后表面的面形。结果表明: 透镜两个表面变形量的均方根(RMS)值分别为1.85 nm和3.28 nm, 波峰-波谷值分别为9.4 nm和24.4 nm, 透镜的整体变形量引起的透射波前像差RMS值为0.998 nm, 满足镜面检测对于透镜的精度要求。

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        0019

        摘要

        在太赫兹频段, 基于准光理论与技术构建了3种类型的贝塞尔谐振腔, 即稳定贝塞尔高斯谐振腔、贝塞尔谐振腔、非稳定贝塞尔高斯谐振腔。为了严格分析腔内的衍射场分布特性, 通过边界元素法求解迭代并矢格林函数(IDGF), 并利用IDGF算法计算腔内的三维自再现模。分析比较3种类型的贝塞尔谐振腔的零阶模和高阶模特性, 给出比较结果。所实现的贝塞尔波束或贝塞尔高斯波束有望用于准光或太赫兹频段的通信、测量和成像等方面。

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        0021

        摘要

        设计了一种基于定向耦合结构的光子晶体偏振分束器。该分束器由两个单模波导构成, 通过调节两个单模波导的宽度可以改变耦合长度。利用时域有限差分法进行仿真分析, 结果表明, 在波长1550 nm下TE和TM两种偏振模可以分束, 透射率都达到90%以上, 消光比分别达到22.4 dB和18.2 dB。该光子晶体偏振分束器的尺寸为25.8 μm×13 μm。

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        0717

        摘要

        为了在可见光图像中尽可能的突出红外目标, 提高红外与可见光融合图像的质量, 提出了一种基于目标提取的红外与可见光图像融合算法。对红外图像分别进行边缘提取和阈值分割, 将提取的两幅二值图像进行融合, 获得目标图像。然后将红外图像、红外目标图像和进行色度、饱和度、亮度(HSV)空间转换后的可见光的亮度分量进行拉普拉斯变换, 高频系数采用基于区域互信息、匹配度以及区域能量的融合规则, 低频系数的融合则在红外目标图像低频系数的指导下, 结合基于区域的融合规则进行。最终融合图像重构是通过拉普拉斯变换及反变换实现的。实验结果表明, 该融合算法能较好地突出红外目标信息, 提供丰富的背景细节, 在图像的清晰度和人眼的视觉效果方面优于其他传统算法。

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        0017

        摘要

        地埋式入侵监测系统具有隐蔽性强、受自然因素影响小、误报率低、识别概率高等特点, 在入侵监测中具有重要作用。介绍了将光纤传感用于入侵监测的主要技术方案, 阐述了光纤分布式振动传感(DVS)系统和光纤布拉格光栅(FBG)振动传感系统的工作原理。对这两种系统进行了人员入侵监测实验。结果表明, DVS系统的有效探测范围可达到10~15 m, 空间分辨率约为20 m; FBG振动传感系统的最大有效探测距离超过75 m。对比和评估了这两种系统的关键性能, 展望了地埋式光纤入侵监测系统的应用方向。

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        0030

        摘要

        机场跑道临时关闭警示灯的光强分布对飞机的引导至关重要。考虑到警示灯构型、布局等因素的影响, 提出了基于单灯光强分布模型的警示灯的整体光强分布算法。实验结果表明, 该方法得到的光强分布与实测的吻合度在98%以上, 与单灯叠加方法相比, 其准确性提高了6%以上。

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        0015

        摘要

        针对传统的采用发散照明的相位测量轮廓术投影到参考面上的光场产生畸变的情况, 提出一种利用逆推法从参考面上的位置坐标与光栅条纹坐标分布之间的映射关系建立投影光栅模型的方法, 确保校正光栅投影到参考面上的条纹满足周期性分布。通过相位-高度映射关系恢复出被测物体的面形分布。该方法无须像传统测量方法一样将相位-高度之间的映射关系以数据表形式存储在计算机中, 放宽了系统测量的约束条件, 简化了测量装置, 并能实现高精度测量。计算机模拟和实验均证实了该方法的有效性。

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        0030

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        摘要

        光场的偏振态作为光场调控的一个新自由度,逐渐成为研究者们关注的热点。对光场偏振态的非均匀调制可以实现光子自旋-轨道相互耦合,从而发掘很多新的光学现象,其中Pancharatnam-Berry(PB)相位扮演了至关重要的角色。在偏振转换中,光场的不同偏振分量得到不同的PB相位。利用PB相位对光场偏振分量进行波前整形,以控制光场偏振分量的传输,从而在光场传输过程中实现偏振转换、角动量转化、能流控制等。光场偏振调制的相关研究在自旋选择成像、微粒操控、激光微加工、信息传输与修复中具有潜在的应用价值。分析了偏振调制光场的传输和控制原理,总结了近年来国内外的相关研究工作进展。

        PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1026001
        分享:
        11016897

        摘要

        回顾了光场相干性的基本理论以及发展历程,介绍了激光相干度大小和相干函数的调控方法,以及激光相干性的测量方法,对激光相干性调控引发的物理效应及其基础应用作了介绍。激光相干性调控不但丰富了光场调控理论,而且推动了激光技术的发展。

        PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1026002
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        1632651

        摘要

        光镊技术具有无机械接触与高精度操纵微小尺度粒子的优点,自发明以来已逐渐成为生命科学和胶体物理学等领域中强有力的研究工具。随着研究的深入,传统的单光阱光镊已难以满足更高级的应用需求。近年来,空间光场调控技术通过对光场的振幅、相位和偏振态分布的调制,极大地丰富和增强了光学微操纵技术的功能,促进了包括激光微纳加工、微粒分选与输运、胶体粒子物理特性研究等方面的发展。从光场的振幅、相位和偏振态调制技术出发,综述近年来空间光场调控技术的发展及其在光学微操纵中的应用,重点介绍全息光镊、特殊模式光束微操纵、矢量光场微操纵等光学微操纵技术的研究进展。

        PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1026003
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        1524595

        摘要

        光镊是捕获与操纵微纳颗粒的重要技术手段,其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应,具有非接触、操纵精度高等优点,广泛应用于物理、化学、生物及医学等科学前沿领域。近年来,表面等离激元因具有突破衍射极限和近场能量增强两大特性,为光镊技术的发展带来了新的突破口,成为国际上一个重要和前沿的研究方向。基于表面等离激元的新型光镊技术主要分为两类:结构型表面等离激元光镊技术和全光调控型表面等离激元光镊技术,它们在颗粒捕获精度、捕获范围、操纵动态性与操纵自由度等方面各有特色,吸引了国际上众多研究人员进行大量的理论研究和实验探索。表面等离激元光镊技术在纳米颗粒、金属颗粒捕获以及近场电磁场增强与调控方面展现了独特优势,在生物传感、表面增强拉曼散射等领域具有广阔的应用前景。

        PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1026004
        分享:
        0498579

        摘要

        A combined Raman/elastic backscatter lidar observations is carried out in the Pearl River Delta (PRD) China. The results show the largest lidar ratios of the order of 80 sr in the uplifting boundary layer in 2-3 km during the haze period. In the moderate pollution period, the lidar ratio has an average value of 58 sr. The Angstrom exponent exhibits high values around 1.82, indicating the presence of rather small particles. Different back air mass trajectories and the ambient atmospheric conditions are attributed to the distinct characteristics of aerosol optical properties in the haze and moderate pollution episodes. In the lower layer in the haze period, air masses are mostly advected from southeast coast China. In contrast, the air mass in the moderate pollution observing period passes through northwest China, indicating the combination of some pollution from the Tarim Basin in case of strong convection and the smoke from adjacent fire burning spot in PRD region.

          PDF全文Chinese Optics Letters | 2012,10(s1):S10101
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          04953066

          摘要

          利用涡旋光束与锥透镜透射率函数设计相位掩模板,采用平面光照射写入相位掩模板的空间光调制器(SLM),则在SLM的傅里叶平面上产生了完美涡旋光束,解决了傅里叶平面0级和±1级光谱重叠的问题。提出了一种完美涡旋光束的空间自由调控技术,通过实验分析,明确了空间调控位移与调控因子间的函数关系,调控精度达到了2.25 μm。通过在线调节锥透镜的锥角参数,实现了完美涡旋光束中心亮环半径的自由调控,并得到光束中心亮环半径与锥角的二次函数关系。将波长为532 nm和632.8 nm入射光产生的完美涡旋光束作对比,结果表明,当入射波长较长时,仍可得到较小半径的完美涡旋光束。该研究为完美涡旋光束在微粒操纵、光学信息编码、光学测量及基于轨道角动量的光纤通信等领域的应用提供了新思路。

          PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1026018
          分享:
          1431447

          摘要

          高分辨率是光学显微技术发展至今不断追求的目标之一。然而随着当前显微镜系统功能与性能的不断革新,高分辨率与大视场难以同时兼顾的问题日益突出,这个问题极大地限制了其在许多领域的应用。傅里叶叠层显微成像技术(FPM)是近年来发展出的一种新型计算成像技术,其能通过同时恢复强度和相位分布来提供宽域高分辨率的成像能力。FPM虽然是在2013年才被提出,但是由于其融合了大视场、高分辨率、定量相位成像等诸多优点,近年来已经在光学显微、生物医学、生命科学等领域获得了大量研究和广泛关注。从基本原理、实验系统与成像模式、系统与算法的改进方法等几个方面对FPM的研究现状、应用领域和最新进展进行了综述,并讨论了现存的一些关键问题以及今后可能的研究方向。

          PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1011005
          分享:
          1382360

          摘要

          固网宽带和移动宽带的爆炸式增长,使得人们对带宽需求不断增加,100 Gb/s传输速率的波分系统预计在今后几年内将成为运营商骨干光网络的主导。随着传输速率的提升,系统对光纤网络的光信噪比(OSNR),光纤色散, 偏振模色散(PMD)和非线性的要求越来越高。为此100 Gb/s系统引入了相干检测,高效频谱调制和数字信号处理(DSP)等技术。在这些技术的支持下,100 Gb/s系统具有色散补偿(CD)和偏振模色散补偿的能力, 从而降低了系统对光纤的要求。目前研究人员把重点放在如何提高系统OSNR上,系统的O SNR决定了有光放大器的传输系统中信号的无电中继传输距离,理论上100 Gb/s系统的OSNR要求比10 Gb/s系统高出10 dB。解决这个问题可以采用新型的编码和频谱调制方式来提高OSNR,但即便如此,100 Gb/s的OSNR要求仍然高于以往系统。另外也可以从光通信介质本身——光纤角度来考虑, 提高传输距离和容量的探索回到了光纤发明之初的几十年里, 人们所追求的不断降低光纤损耗的道路上。

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            0289832

            摘要

            实现自弯曲光乃至自回旋光一直是人们的梦想与科幻的题材。近年来,艾里光束以及推广的自加速光束因其无衍射、自弯曲传输以及自愈等奇异特性引起了人们极大的研究兴趣。这些光束的构想不仅得到了实验证实,而且具有广泛的应用前景,包括操控微纳颗粒、等离子体通道和表面等离子体激元、电子加速、精密成像、湍流传输、引导放电等,这些应用前景使得自加速光倍受青睐,成为一个广泛关注和激动人心的前沿热点课题。本文简单综述了基于相位调制的自加速光束的研究进展,包括自加速光束的产生和传输特性,以及其在空域和时域的推广与调控,并着重介绍自加速光在若干领域的新奇应用。

            PDF全文光学学报 | 2016,36(10):1026009
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            0241606

            摘要

            单光束飞秒激光诱导的玻璃内部纳米光栅结构自发现以来就受到了广泛的关注, 成为飞秒激光与物质相互作用研究领域的一大热点。经过十几年的发展, 这一研究方向在基础研究和应用探索方面均取得了很大的进步。主要综述了飞秒激光诱导玻璃内部自组织纳米光栅的研究现状, 围绕影响纳米光栅形成的关键参数、形成机理和应用探索等方面, 重点介绍了这一研究领域近五年来的进展, 并对当前研究中存在的问题进行了总结和对未来发展前景进行了展望。

            PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0102001
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            0240201

            摘要

            飞秒激光具有超短脉宽和极高峰值强度, 已广泛应用于精细加工与微纳制造领域。目前, 激光直写技术用于柔性器件的制备受到极大的关注。综述了激光直写技术的四个研究方向:1)激光直写微透镜用于广角成像; 2)激光制备纳米金/还原氧化石墨烯微超级电容器; 3)聚酰亚胺基体上多层超级电容器的制备; 4)电容生物传感器的激光制备。同时介绍了本课题组开展的相关研究工作, 可为激光直写制备微纳结构器件的研究与应用及未来发展方向提供参考。

            PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0102002
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            0165130

            摘要

            激光微加工具有超快、超精密的特性, 在医疗器械加工中有着独特的优势, 尤其是针对具有良好生物相容性材料的微加工有着不可替代的作用。系统总结了激光微加工制备技术在生物医学领域的若干最新应用, 重点讨论了生物材料表面微加工、医学元件和血管支架微结构制备以及三维生物支架快速成型等技术, 并进一步指出现有激光微加工制备生物医用材料的局限和发展趋势。

            PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0102005
            分享:
            013598

            摘要

            近年来, 微光学元件的制备与应用受到人们的广泛关注。微光学元件体积小、重量轻及制造成本低, 并且易于与微机电系统相集成, 能够实现普通光学元件难以实现的功能, 在光纤通信、信息处理、航空航天、生物医学、激光技术、光计算等领域, 突显出重要的应用价值。飞秒激光因其超短的脉冲宽度和超高的瞬时功率, 能够实现超高精度的微纳加工, 轻松突破衍射极限。飞秒激光加工技术对材料没有选择性, 加工过程也非常灵活, 可以进行任意复杂结构的加工, 丰富了微光学元件的制备种类。飞秒激光还能在现有结构或系统上进行集成加工, 极大扩展了微光学元件的应用。简要概述了微光学元件的优点及一些常用的制备方法, 同时对飞秒激光加工技术进行了简单概括, 对近年来飞秒激光制备各种微光学元件的实验和应用研究进行了综述, 最后对微光学元件未来的研究方向进行了预测和展望。

            PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0102004
            分享:
            0130121

            摘要

            考察了利用皮秒激光烧蚀切割K9玻璃过程中后表面的烧蚀损伤现象, 比较了前、后表面的烧蚀特性, 分析了激光能量密度、扫描次数和扫描速度等因素对后表面损伤的影响。根据后表面烧蚀形貌和质量, 优化了激光单行单次扫描时的激光能量密度和扫描速度等参数。讨论了后表面烧蚀损伤的机理, 提出了抑制后表面损伤的方法。实验结果表明, 激光聚焦在前表面进行烧蚀切割时, 后表面会出现严重的烧蚀损伤, 且后表面烧蚀形貌和规律与前表面的显著不同。

            PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0102015
            分享:
            08974

            摘要

            介绍了碳纳米管(CNTs)/聚合物复合材料分散性、定向排布和组装方面的研究进展, 并利用双光子聚合(TPP)激光直写技术, 实现了多壁碳纳米管(MWNTs)在三维空间的定向排布和分子组装。通过加入硫醇分子, 提升了MWNTs/聚合物复合材料中CNTs的分散性和掺杂浓度, 增强了CNTs/聚合物复合材料在电学、光学、力学方面的性能, 并成功实现了三维CNTs功能器件的制造。研究结果表明, 通过将TPP激光直写技术与热退火工艺相结合, 可以实现对CNTs簇排列方向和位置的精确控制。

            PDF全文中国激光 | 2017,44(01):0102003
            分享:
            081104

            摘要

            介绍了一种基于光子晶体光纤(PCF)干涉仪的新型氢气传感器。该传感器采用反射式光路设计,在氢气传感单元中引入一段PCF。该PCF的一端以及一部分包层外壁在真空条件下蒸镀了一层金属钯膜,另一端接入光路,构成一套全光纤氢气传感系统。实验中记录了氢气浓度(体积分数)从0到5%变化时传感单元对应的干涉谐振波长的变化,谐振波长最大的移动可达1.2 nm,相比大多数基于布拉格光栅的光纤氢气传感器,相同条件下灵敏度有很大的提高。整套传感系统未引入任何分立的光学元件,在兼顾了全光纤光路的条件下,实现了较高的检测灵敏度。

            PDF全文光学学报 | 2013,33(11):1106003
            分享:
            065951

            摘要

            为了解决激光选区熔化成型零件时扫描线过长导致的层内累积残余应力过大、易发生翘曲变形和裂纹等问题,提出了一种分区扫描策略。采用S形正交扫描策略和分区扫描策略分别规划了零件扫描路径,实验验证了分区扫描策略的有效性。实验结果表明,采用分区扫描策略能有效降低边界拉应力,减小平面残余应力波动,提高成型件的力学性能。

            PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1202003
            分享:
            060120
            N/A 

            摘要

            激光制造技术历经多年的研究发展,涵盖了以激光表面工程、激光焊接、激光切割、激光制孔、激光标记、激光增材制造等为代表的宏观制造技术,以激光微焊接、激光精密切割、激光精密钻孔、激光烧蚀等为代表的激光微加工技术,和以飞秒激光直写、双光子聚合、干涉光刻、接触离子透镜序列、激光诱导表面纳米结构和纳米颗粒激光制备等为代表的激光微纳制造技术等广泛的研究领域,跨越了毫米、微米和纳米多个尺度,成为举足轻重的先进制造核心技术,必将在“中国制造2025”进程中发挥不可缺少的作用。在上述众多的研究方向之中,激光增材制造和超快激光微纳制造无疑是当前和今后一段时间内的两个研究热点,作为宏观制造和微纳制造的典型,已经众望所归地列入国家重点研发计划“增材制造和激光制造”,将获得约十八亿元国家科研经费的大力支持,研究前景十分看好、令人期待。

              PDF全文中国激光 | 2017,44(01):1002000
              分享:
              037235

              摘要

              The demand for space-borne telescopes with an aperture of 20 m is forcing the development of large diameter diffractive Fresnel zone lenses (FZLs) on membranes. However, due to the fabrication errors of multi-level microstructures, the real diffraction efficiency is always significantly smaller than the theoretical value. In this Letter, the effects of a set of fabrication errors on the diffraction efficiency for a diffractive membrane are studied. In order to verify the proposed models, a 4-level membrane FZL with a diameter of 320 mm is fabricated. The fabrication errors of the membrane FZL are measured, and its diffraction efficiency in the +1 order is also tested. The results show that the tested diffraction efficiency is very close to the calculated value based on the proposed models. It is expected that the present work could play a theoretical guiding role in the future development of space-borne diffractive telescopes.

                PDF全文Chinese Optics Letters | 2016,14(12):120501
                分享:
                03645

                摘要

                We employ the in-site automated observation radiometric calibration (AORC) approach to perform vicarious calibration, which does not require the manual efforts of a field team to measure the surface conditions. By using an automated test-site radiometer (ATR), the surface radiance at any moment in time can be obtained. This Letter describes the AORC approach and makes use of data to compute top-of-atmosphere radiance and compare it to measurements from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer. The result shows that the relative deviation is less than 5% and the uncertainty is less than 6.2%, which indicates that the in-site AORC maintains an accuracy level on par with traditional calibration.

                  PDF全文Chinese Optics Letters | 2016,14(12):121201
                  分享:
                  03138

                  查看更多

                  摘要

                  通过单个自由曲面反射器的反射, 令光源发出的能量重新分布, 在特定照明面上实现所需照明, 从而简化了投影设备中的照明系统, 使设备的进一步小型化成为可能。根据给出的光源辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布, 可得到一组偏微分方程, 数值差分求解直接得到自由曲面反射器。光源采用发光面积1 mm×1 mm朗伯体发光的LED, 视角为120°, 照明面为4∶3的均匀矩形光斑。设计了两种自由曲面反射器, 并用软件对得到的曲面进行了照明模拟, 模拟得到的照明均匀性接近90%。两种反射器在光轴方向上的投影尺寸均小于25 mm, 垂直光轴方向上投影长度均小于22 mm, 照明系统总长均小于40 mm, 结构紧凑, 适用于小型LED投影设备。

                  PDF全文光学学报 | 2007,27(03):540-544
                  分享:
                  034716693

                  摘要

                  光子晶体光纤(PCF),又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MF),是一种单一介质,并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,从1996年世界上制造出第一根光子晶体光纤以来,它便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点。介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况,重点评述了光子晶体光纤非线性光学方面的研究及其潜在的应用。

                  PDF全文中国激光 | 2006,33(01):57-66
                  分享:
                  1231629377

                  摘要

                  高分辨力空间相机的光学系统决定相机的外形尺寸和布局,为了相机的小型化、轻量化和结构稳定,针对某一种光学设计指标要求,分析比较多种光学系统结构是有必要的。本文针对在太阳同步轨道上用TDI CCD 推扫方式成像的高分辨力可见光相机,在设轨道高度为500 km,地面像元分辨力达到 0.5 m的情况下,用CODE V软件分析研究了6种可能的相机光学系统结构,得到了不同相对孔径和不同视场角的光学设计结果,并给出了可供参考的6种光学系统设计数据。指出在实际工程应用时,应根据不同的地面覆盖宽度的需求确定光学系统视场角,然后根据不同的视场角选定能满足这个视场角要求且尺寸最小的光学系统结构形式。

                  PDF全文光学 精密工程 | 2008,16(11):2164-2172
                  分享:
                  0855262

                  摘要

                  将相位检测面形术(PMP)用于大尺度、 高精度三维面形测量中。 采用文中提出的双向高度坐标校正法, 可以得到精确的物面三维坐标。 提出了一种新的基于洪水算法的图像拼接法, 采用此方法可以按最佳的途径将各子区域的高度分布合成整个物面的高度分布。

                  PDF全文光学学报 | 2000,20(06):792-796
                  分享:
                  0022237

                  摘要

                  综述了用于下一代移动通信的光纤毫米波副载波通信技术(ROF)的研究进展。介绍了系统的基本构想和涉及的关键技术。着重介绍几种毫米波副载波光发射器以及有关光学技术的新进展,包括外调制器方法、射频上转换法、光学外差法、毫米波调制光脉冲发生器等;简要介绍了ROF接收技术、系统技术和有关应用的研究动向。

                  PDF全文中国激光 | 2006,33(04):481-488
                  分享:
                  019620554

                  摘要

                  以GaN基功率型发光二极管(LED)为代表的半导体照明光源, 具有其他传统光源无法比拟的诸多优点, 被公认为21世纪最有价值的新型光源。充分发挥功率型LED的优势, 利用非成像光学进行面向实际应用的功率型LED封装光学系统设计, 以高端半导体照明光源的制造为突破点, 带动整个半导体照明产业的快速进步, 已成为半导体照明技术发展的战略选择。回顾了非成像光学的历史、研究进展以及在半导体照明中的应用, 并通过设计实例, 介绍了面向功率型LED光线耦合、二维给定光分布以及三维给定光分布问题的非成像光学系统设计原理与解决方案。

                  PDF全文中国激光 | 2008,35(07):963-971
                  分享:
                  035216887

                  摘要

                  飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。

                  PDF全文中国激光 | 2007,34(05):595-622
                  分享:
                  0147617525

                  摘要

                  采用两个中心波长约976 nm准直输出的高功率半导体激光模块为抽运源,通过空间滤波和非球面透镜耦合技术,双端抽运长度为21 m的大模场面积国产掺镱双包层光纤,获得了714.5 W的高功率连续激光输出。采用反向抽运,当入纤抽运功率为760 W时,激光输出功率达到501 W;采用双端抽运,当入纤抽运功率为1137 W时,获得了714.5 W的高功率连续输出,光光转换效率为62.8%,斜率效率为67%。

                  PDF全文光学学报 | 2006,26(07):1119-1120
                  分享:
                  023825478

                  摘要

                  综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作。围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题, 比较了各类激光器的优缺点。总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段, 指出减小激光器热效应可能的技术途径。

                  PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1605-1618
                  分享:
                  0132221015

                  摘要

                  提出一种在数字加权滤波和调制度分析基础上形成可靠性控制模板,并按可靠度排序进行位相展开的新方法。该法用于傅里叶变换轮廓术中,可以兼顾所求位相精度和位相展开的可靠度,适合复杂物体面形的测量。给出了傅里叶变换轮廓术对复杂物体面形测量的应用实例。

                  PDF全文光学学报 | 1998,18(09):1228-1233
                  分享:
                  083025522

                  摘要

                  讨论了由无窗硅光电二极管构成的反射式陷阱探测器的设计方案和工作原理,通过实验测试证明它具有良好的线性、空间响应均匀性、偏振非敏感性和稳定性。在可见波段的7个激光波长上(488nm~786nm),通过低温辐射计标定了陷阱探测器的绝对光谱响应率,不确定度小于0.035%,比现有的标准辐射源的精度提高了约2个量级,证明其可以作为高精度的绝对光谱响应率标准探测器。

                  PDF全文光学学报 | 2001,21(06):749-752
                  分享:
                  06617184

                  摘要

                  研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性, 指出传统的高反膜只是光子晶体的一个特例, 从而从光子晶体的角度对多层膜系的设计提出了一条新的思路, 同时研究了材料的介电常数以及结构与高反带带宽之间的关系。 最后通过在多层膜中引入掺杂(中间一层被另一种介质所代替), 得到第一能隙中掺杂模式的频率与掺杂材料的介电常数之间的对应关系, 由此提出一种精确测量介质介电常数的方法。

                  PDF全文光学学报 | 2000,20(06):728-734
                  分享:
                  0024355

                  摘要

                  激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术.检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度,传统的检测算法如重心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足.基于圆拟合的激光光斑中心检测算法是根据最小二乘原理用圆来逼近激光光斑轮廓,该算法除了可以检测光斑中心外,还可以检测光斑半径,达到亚像素级的定位精度,具有很快的计算速度,可适用于实时的光学测量.

                  PDF全文红外与激光工程 | 2002,31(03):275-279
                  分享:
                  01169104

                  摘要

                  可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析,这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经被用于大气痕量气体监测以及工业控制。在对空气中的痕量气体进行检测中,由于气体浓度较低,需要和长吸收光程技术相结合。将可调谐二极管激光吸收光谱与经过108次反射后达到27 m光程的多次反射池相结合研制了用于地面环境空气中甲烷含量监测的便携式吸收光谱仪,并结合了用于微弱信号检测的二次谐波检测技术,从而达到了体积分数低于1×10-7的检测限,并利用不同体积分数的甲烷气体对系统进行了测试,得到了很好的测试结果。

                  PDF全文光学学报 | 2006,26(01):67-70
                  分享:
                  011516894

                  摘要

                  随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器,采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力,验证了随机并行梯度下降算法的收敛性;讨论了算法增益系数、随机扰动幅度与收敛速度的关系,并指出通过算法增益系数的自适应调整可以改进算法的收敛速度。

                  PDF全文光学学报 | 2007,27(08):1355-1360
                  分享:
                  0736249

                  摘要

                  调制传递函数(MTF)是描述光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标。在成像系统满足线性和空间不变性的条件下,对于含有点、狭缝和边缘等不同特征的图像,可以使用相应的方法计算得到成像系统的MTF。采用了倾斜刃边法来计算得到成像系统的MTF,分析了成像器件和算法步骤对计算结果产生的影响,进行了相应的校正,提高了计算结果的准确性。运用MTF补偿(MTFC)技术,分别使用了镜头MTF的设计值、测量值和计算值对实际拍摄得到的图像进行了复原。通过对以上3种复原图进行对比,实验结果证明了MTF计算值的可靠性和用于降质图像复原时的有效性。

                  PDF全文光学学报 | 2010,30(10):2891-2897
                  分享:
                  01535290

                  摘要

                  光电跟踪和测量设备用于测量飞行器在空中的飞行轨迹,作为飞行器飞行性能的评价.随着现代技术的发展,对飞行器性能提出愈来愈高的要求,从而也对跟踪和测量飞行器飞行轨迹的光电跟踪和测量设备提出了相应的技术进步要求,特别是对其测量精度指标.如何做好和完善误差分析、误差分配和误差综合,成为研制更高性能的光电跟踪测量设备总体设计中的一个重要问题,贯穿从可行性论证、方案论证、方案设计、设计、制造、装调、直到试验等整个研制过程.就这一类设备中最为复杂的机载光电跟踪测量设备的目标定位误差(即3轴上的测量误差),通过建立从被测目标到地面中心测量站9个坐标系,进行31次线性变换,构造35个变量的统一测量方程;进行测量误差因素的分析和分配,以及用蒙特卡洛法来分析和计算系统的目标定位误差.

                  PDF全文光学 精密工程 | 2005,13(02):105-116
                  分享:
                  006639

                  摘要

                  随着地面影像分辨力愈来愈高的要求,航天光学遥感器实时精确补偿摄影时地物产生的像移,已成为必需解决的关键技术之一。论述了航天光学遥感器在对星下点摄影时,通过建立从地面景物到像面的七个坐标系,进行14次线性变换,获得了具有15个参量的像面位置方程、像面速度方程,推导出像面上像移速度矢的计算公式,对影响像移速度矢的11个参量进行误差分配,以及应用蒙特卡罗法(统计试验法)进行误差综合。该理论方法已得到了实际应用,从获得的遥感图像达到的分辨力、奈奎斯特(Nyquist)频率处的传递函数、信噪比和平均灰度层次均充分证明了该研究结果的正确性。

                  PDF全文光学学报 | 2004,24(12):1585-1589
                  分享:
                  0615179

                  摘要

                  基于正交的两组平行直线形成的消隐点的几何特性,提出了一种摄像机内外参数的自标定方法。该方法利用连接光心与消隐点向量的正交性质,建立关于相机内参数的约束方程,并给出了约束方程的线性解法;针对现有自标定方法未能标定畸变系数的现状,提出了一种考虑畸变的非线性最优化算法,该算法以线性求解得到的内参数为初值,利用非线性单纯型法寻优标定畸变;建立消隐点坐标系,给出了摄像机外参数的求解算法。所给出的自标定方法不需要知道空间点的精确坐标,具有易于实现、精度高和稳健性好的优点。

                  PDF全文光学学报 | 2010,30(02):465-472
                  分享:
                  0765719

                  摘要

                  对几台国内外典型的星载高光谱成像仪所采用的光学系统结构进行了分析,阐述了棱镜色散、光栅色散、傅里叶变换3种主流高光谱成像仪分光方式的结构原理和优缺点。根据宽波段、小型化的研究目标,设计了一个全反射式高光谱成像仪光学系统。该系统由离轴非球面三反射镜望远成像系统和两个Offner凸光栅光谱成像系统组成,通过改变两个光谱成像系统的变倍比来实现两种探测器的匹配。给出的该系统的详细设计结果显示,光学系统128个谱段的调制传递函数均达到0.6以上,畸变<0.44%,谱线弯曲<0.03%。实验结果表明,选定的全反射式光学系统满足小型化星载高光谱成像仪的技术要求,有效降低了仪器的体积和质量,通过加大光学系统的相对孔径弥补了光栅衍射效率低的缺点。

                  PDF全文光学 精密工程 | 2009,17(11):2629-2637
                  分享:
                  0364026

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                  摘要

                  设计了一种适用于GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池, 可在300~1800 nm宽光谱范围内实现均匀聚光的菲涅耳透镜。通过实际测试, 得到GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池的量子效率图谱和透镜主体材料硅胶的折射率色散曲线, 在此基础之上采用多焦点与多设计波长相结合的方法, 对菲涅耳透镜进行优化设计。基于该方法建立了几何聚光比为625倍, 环距为0.3 mm的透镜模型以及聚光效率、均匀性等聚光性能参数的计算模型, 并利用蒙特卡罗光线追迹及实验测试的方法对其聚光性能进行分析。研究结果表明, 所设计的透镜在300~1800 nm宽光谱范围内以及三个子电池的光谱响应波段内都能较好地实现均匀会聚, 同时具有较高的聚光效率, 聚光分布均匀度高于75%, 聚光效率超过80%。

                  PDF全文光学学报 | 2016,36(12):1222004
                  分享:
                  144439

                  摘要

                  为快速获取空间不连续三维物体表面的绝对相位, 提出了一种基于编码光栅的相位展开方法。该方法只需投射一幅带有编码信息的光栅条纹图像, 即可获取相位展开所必需的条纹级数信息, 从而得到整个被测表面的绝对相位信息。根据相位-深度关系, 可获得整个被测表面的三维信息。与基于格雷码的相位展开方法相比, 该方法不依赖被测物体的灰度信息, 抗噪声性能更好。该方法只需额外投射一幅编码条纹图像, 更适用于对实时性要求比较高的三维测量。通过实验证明了该方法的有效性和可行性。

                  PDF全文光学学报 | 2016,36(12):1212004
                  分享:
                  057413

                  摘要

                  为了克服传统三反射系统设计中初始结构求解复杂、使用非球面时收敛缓慢的问题, 提出了基于Wassermann-Wolf微分方程的离轴三反光学系统设计方法。根据反射定律和正弦条件, 推导了一组用于求解同轴三反初始结构的Wassermann-Wolf微分方程。通过多项式拟合Wassermann-Wolf曲面, 获得了像质良好的同轴三反初始结构。实现了长焦距(1200 mm)、大视场(18°×4°)、大相对孔径(F数为4)的离轴三反光学系统设计。系统各个视场的调制传递函数在50 lp/mm处均大于0.5。结果表明, Wassermann-Wolf微分方程设计方法简单有效、收敛快, 可以为三反射光学系统提供很好的设计起点。此外, 系统的主镜为二次曲面, 次镜和三镜为非球面, 3个反射镜均无偏心和倾斜, 有效降低了制造成本和装调难度。

                  PDF全文光学学报 | 2016,36(12):1222002
                  分享:
                  049405

                  摘要

                  中红外超连续谱光源在生物医学、光谱学、光电对抗和环境科学等领域具有广阔的应用前景。目前,利用声子能量比石英低的氟化物光纤可以将超连续谱光源的光谱拓展至4.2 μm,利用声子能量更低的硫系玻璃光纤或波导可获得波长更长的超连续谱光源。但是,利用硫系玻璃光纤产生超连续谱光源时,通常将高峰值功率的光参量放大器作为抽运源,使得超连续谱光源存在体积大、价格昂贵、稳定性差、不易维护等缺点,不利于实际应用。2016年9月,本课题组采用级联氟化物光纤和硫化物光纤产生超连续谱激光,获得了平均输出功率大于60 mW、波长范围为2.0~5.5 μm的光谱平坦型超连续谱激光光源。实验中采用掺铥光纤放大器(TDFA)作为抽运源,放大器输出的2.0~2.5 μm超连续谱激光先后在一段氟化物光纤和一段硫系玻璃光纤(材料为As2S3,长度为2.5 m)中实现了光谱拓展。超连续谱激光光源的系统结构如图1(a)所示,其中TDFA与氟化物光纤采用直接熔融连接的方式,氟化物光纤的输出通过透镜组(L1和L2)耦合进入硫系玻璃光纤。图1(b)对比了氟化物光纤和硫系玻璃光纤产生的超连续谱光谱,可以看出,受氟化物光纤材料的吸收限制,输出超连续谱的长波仅达到4200 nm;通过硫系玻璃光纤后,超连续谱光源的光谱进一步向长波拓展了1000 nm左右,最终输出超连续谱激光的长波达到5500 nm。输出超连续谱光源的10 dB光谱带宽为3050 nm,对应波长范围为2090~5140 nm,平均输出功率为62.8 mW。研究发现,硫系玻璃光纤中的光谱展宽主要是由自相位调制和受激拉曼散射的非线性效应引起的。该超连续谱激光采用光纤激光作为抽运源,结构紧凑且稳定性好,成为一种面向实际应用的高亮度2.0~5.5 μm宽谱光源。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1215001
                    分享:
                    047352

                    摘要

                    对含光源等过亮区域场景的自动对焦较为常见, 这些区域导致了图像像素的饱和, 然而所提出的现有的评价函数适用于一般场景, 无法适用于像夜景光源的场景。针对这一问题, 通过分析饱和像素在离焦过程中的特性, 提出了一种去除饱和像素的图像清晰度评价方法, 且其可以用于评估包含光源或者过亮区域场景的图像质量。通过对大津法进行修改得到对焦窗口二值图, 并利用形态学膨胀手段扩展饱和像素区域, 以防止其在离焦过程中产生弥散, 得到去除饱和像素区域的模板, 将其作用于梯度信息矩阵, 计算得到去除饱和像素影响的平均梯度值作为自动对焦评价函数。通过多组离焦序列图测试了所提出的评价函数, 并与其他4种常用的评价函数进行比较, 结果表明, 此自动对焦评价函数适用于含有光源等过亮区域场景的拍摄, 具有良好的无偏性、单峰性、稳定性且覆盖范围较广。

                    PDF全文光学学报 | 2016,36(12):1210001
                    分享:
                    018331

                    摘要

                    易损斑块是引起心肌梗塞的主要原因。准确诊断易损斑块可以帮助医护人员优化心血管疾病治疗方案,减小心肌梗塞致死率。血管内多模态成像技术通过结合两种或两种以上成像模态的优势,可以对动脉粥样硬化斑块进行定性定量分析,提高识别易损斑块的准确性。综述了目前国际上最先进的五种多模态血管内成像技术,详细介绍了血管内超声-光学相干层析、光学相干层析-荧光、光学相干层析-光谱仪、血管内光声-超声和光学相干层析-弹性多模态成像技术的发展过程和技术难点,并展望了未来研究趋势。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1200001
                    分享:
                    1105320

                    摘要

                    利用两对部分重叠的磁光阱(MOT)和转移线圈产生的可移动四极磁阱(QMT)实现了87Rb冷原子从MOT中心向原子芯片的高效率输运。采取了线性增加转移线圈电流、同时保持MOT线圈电流不变的QMT移动方式, 磁阱的移动速度构型为类Blackman型。利用该QMT输运方案, 冷原子从MOT中心转移到原子芯片表面, 转移过程中冷原子温度升高约30 μK, 原子转移效率高于90%。该系统可以为原子芯片干涉仪提供合适的冷原子源, 也可以用来研究原子与芯片表面的相互作用。

                    PDF全文光学学报 | 2016,36(12):1202001
                    分享:
                    017294

                    摘要

                    自主研制了基于掺铒光纤飞秒激光技术的光纤飞秒光学频率梳。详细介绍了此光纤光梳的系统结构、工作过程与各项性能参数。经过功率放大、色散优化与高非线性光纤扩谱等过程, 得到了超过一个倍频程的光梳超连续光谱。光梳的载波包络偏移频率(简称偏频, fo)从f-2f共线式干涉系统中提取, 并锁定至铷原子钟上。实验获得了35 dB信噪比的偏频信号, 实现了锁定时间超过12 h的稳定运转。

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                    046280

                    摘要

                    报道了一种L波段的高功率亚皮秒掺铒光纤激光器。在全光纤环形腔内熔接2个偏振控制器(PC)和偏振相关的光隔离器(ISO),基于非线性偏振旋转锁模原理实现了全光纤结构锁模激光脉冲输出。输出激光的中心波长为1603 nm,脉冲重复频率为37.8 MHz,单脉冲能量为4 nJ,平均输出激光功率为152 mW。对此全光纤锁模激光器进行合理的色散控制,可得到脉冲宽度为370 fs的锁模激光输出。实验中使用高掺杂浓度的掺铒光纤,有效减少了其使用长度,提高了抽运转换效率,实现了结构简单紧凑、性能稳定可靠的L波段亚皮秒光纤激光器。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(11):1101008
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                    021260

                    摘要

                    针对现有普通偏振分光棱镜(PBS)消光比低、偏振串扰等不足,提出一种由PBS和偏振片构成的高精度偏振分光系统。在PBS的反射通道和透射通道插入偏振片,并调整偏振片的透光轴方向,以便最大程度地抑制偏振串扰。理论计算和数值仿真一致表明,该偏振分光系统能够实现更高精度的偏振分光。实验测得,当入射光强度比为-47.5 dB时,普通PBS的偏振分光误差为57.3%,添加了偏振片的偏振分光系统的偏振分光误差为14.3%;而当入射光强度比为47.8 dB时,普通PBS的偏振分光误差为15.5%, 添加了偏振片的偏振分光系统的偏振分光误差为8.6%。提出的偏振分光系统简单实用,可广泛应用于偏振光学系统中。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1210001
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                    118246

                    摘要

                    航空平台是天、空、地一体化立体空间网络的重要节点,建立空星、空空、空地激光通信链路是实现机载激光通信的关键。介绍了机载激光通信实验系统的组成与工作原理;进行了机载激光通信系统特殊性分析,包括大气附面层、平台随机大幅度扰动、平台高频振动、大气信道等外界约束环境对激光通信系统性能的影响以及相关抑制技术;具体介绍了飞艇-船舶间空地激光通信实验、双直升机间空空快速捕获实验以及双固定翼飞机间空空远距离激光通信的实验成果。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1206004
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                    039240

                    摘要

                    基于时域有限差分法/时域多分辨(FDTD/MRTD)混合方法研究了微粗糙光学表面与多体缺陷粒子的复合光散射问题。建立微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合散射模型,利用DB2小波尺度函数的移位内插原理,将计算区域分别划分为MRTD和FDTD方法区域,推导出复合散射场,计算微粗糙光学表面中掩埋多体粒子的复合散射截面,并与矩量法的结果比较以验证该方法的有效性。分析入射角、气泡粒子的个数、相对位置及深度等物性特征对微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合双站散射截面的影响。上述结果为光学无损检测、光学薄膜、微纳米结构的光学性能设计等领域提供技术支持。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1203001
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                    091220

                    摘要

                    基于球面弯晶设计了一套二维分辨的单色成像系统,使用光学仿真软件对系统进行了成像模拟。对金网格进行了背光成像, 获得了8.048 keV的单色网格成像, 空间分辨率可达9 μm。在神光II(SG-II)升级激光装置上, 利用该成像系统成功获取了二维锥靶的Kα自发光单色图像。结果表明, 该成像系统能够胜任快点火物理实验中超热电子的诊断。

                    PDF全文光学学报 | 2016,36(12):1234001
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                    051218

                    摘要

                    研究了表面处理工艺对铝合金表面抗激光损伤能力的影响。结果表明,在相同纳秒激光脉冲辐照下,与机械抛光相比,化学镀镍、阳极氧化黑和硬质阳极氧化处理的表面损伤阈值较低,而钝化和微弧氧化的损伤阈值较高;相同处理工艺但不同参数对应的损伤阈值不同。通过比较不同工艺表面的相关物理参数,对损伤阈值、形貌和规律进行了分析。结果表明,钝化更适用于高功率激光装置中铝合金表面的处理。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1202001
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                    032209

                    摘要

                    采用计算机数值模拟的方法研究了芯片级封装(CSP) LED的散热特性, 并进行了实验验证。利用有限体积方法模拟计算了在直径为25 mm、厚度为1 mm的铝基板上采用芯片级封装方式封装LED模组的散热特性, 模拟计算表明芯片的结温与封装芯片功率和芯片间距密切相关, 要实现芯片工作温度低于120 ℃的技术要求, 芯片的间距和芯片功率都要考虑。封装芯片间距为3.5 mm时, 只有单颗功率为0.5 W的芯片可以满足封装要求。而随着封装芯片间距增大, 适用的芯片功率逐渐提高, 当封装芯片间距为7.25 mm时, 功率小于3 W的CSP芯片都适用于LED封装。输入功率一定时, 模组的热阻随着封装密度的增加而减小, 当封装密度为15.13%时, 模组热阻可以降至2.26 K/W。芯片级封装的LED模组热阻低, 是下一代LED封装发展方向。

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                    012206

                    摘要

                    以TA15钛合金球状粉末为原料,利用激光沉积制造技术制备了TA15钛合金厚壁件。研究了不同的退火温度对激光沉积TA15钛合金的拉伸力学性能及显微组织的影响,分析了经不同温度退火后合金的断裂机理以及晶界两侧α团簇的变形机制。结果表明,经退火处理后的合金显微组织中α相排列有序,α片层厚度随退火温度的变化不大;显微硬度值受α相含量影响,但随退火温度变化不大;晶界两侧α团簇变形机制不同;裂纹易在β相处萌生并扩展;沿着沉积方向和垂直于沉积方向上的合金拉伸断裂机制不同,分别为韧性断裂和半韧性半解理断裂。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1202007
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                    11203

                    摘要

                    报道了1064 nm单频激光抽运的KTP晶体外腔单谐振光参量振荡器(OPO),获得了波长为2.05 μm的纳秒激光脉冲输出。在平-平腔中,将2块II类相位匹配KTP晶体按走离补偿方式放置,在400 Hz重复频率下,抽运单脉冲能量达到5 mJ时获得了单脉冲能量为0.9 mJ的2.05 μm信号光输出,其脉宽约为3.7 ns,对应抽运光-信号光转换效率约为18%,光束质量因子M2在x、y方向分别为2.08、3.03。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1208002
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                    030201

                    摘要

                    基于蒙特卡罗光线追迹法,进一步研究了钕玻璃片状放大器三维空间聚光腔抽运分布的数值模拟。并且,结合氙灯的充放电回路及辐射光谱、放大自发辐射、以及激光脉冲受激辐射放大等相关数值计算模块,实现了片状钕玻璃放大器由储能至放大的整个过程的动态数值仿真。基于该数值模拟结果,设计研制的钕玻璃片状放大器已用于5 PW钛宝石啁啾脉冲放大器的抽运源中,其实验输出结果与数值计算结果基本一致。

                    PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1201006
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                    020195

                    摘要

                    介绍了惯性约束聚变系统中米量级光学元件的中低频波面误差检测技术及其研究进展, 包括大口径Fizeau干涉仪直接检测法、瑞奇康芒检测法、斜入射检测法和子孔径拼接检测法。阐述了各种检测方法引入的测量误差及误差消除方法, 对进一步提高波面误差测量精度的必要性和方法进行了展望。

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                    029194

                    摘要

                    光神经拟态系统能以比生物大脑快几百万至十亿倍的运行速度模拟神经拟态算法, 优于电神经拟态硬件系统, 且其可胜任比传统光计算更复杂的计算任务。光神经拟态计算探索超快光脉冲信号的自适应性、稳健性和快速性, 能够避免传统数字光计算的芯片集成及模拟光计算的噪声积累等问题。本文报道了光子神经拟态信息处理的发展历程, 并从光子神经元, 光脉冲学习算法以及可集成光学神经拟态网络框架等方面介绍了光神经拟态计算的关键理论和技术。阐述了光神经拟态计算研究的必要性及存在的问题, 展望了其潜在的应用前景。

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                    030193

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                    李斌 (117)  李岩 (116)  

                    摘要

                    针对微纳光纤布拉格光栅(MNFBG)应用中的温度问题,数值模拟了被不同折射率液体包围的MNFBG的波长温度关系,并且制作了可更换封装液体的MNFBG用于实验研究,通过换用蒸馏水和不同折射率匹配液,得到了MNFBG反射光谱及其中心波长随封装液体温度的变化规律。研究发现,在相同的温度变化过程中,不同性质的封装液体会影响MNFBG的反射光谱形状和移动方向,改变了普通光纤布拉格光栅(FBG)在温度升高过程中光谱形

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                    0 3 60

                    摘要

                    本文以Nd:YAG连续激光为热源,模拟铝铸轧辊套的工作条件对其材料32Cr3Mo1V进行了热疲劳性能测试。本文使用激光光束变换形成的匀强矩形光斑扫描加热试样表面,接触冷却试样背面,模拟了辊套表面的温度分布;使用集总参数法实验测量不同表面粗糙度和氧化状态下材料的激光吸收率,通过数值计算调整激光参数模拟了辊套表面的温度循环和应力状态。在激光热循环1000周次时,试样表面出现了裂纹,裂纹平均长度为32.2

                    PDF全文 激光与光电子学进展 | 2017,54(04):041412
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                    0 0 50

                    摘要

                    夜间图像去雾对夜间场景中的视频监控、目标识别等有重要应用价值。目前夜间图像去雾研究较少,且处理结果存在失真度高、细节模糊、稳定性差等。针对以上情况,本文结合大气散射模型和夜间雾天图像成像特点提出基于Retinex理论和暗通道先验的去雾算法。首先根据Retinex理论求得夜间场景的有雾入射光图像和有雾反射光图像;其次利用暗通道先验得到场景的无雾反射光图像;然后分别根据夜间雾天图像和有雾反射光图

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                    摘要

                    界面水对生物膜的功能发挥起着至关重要的作用,但由于水对太赫兹波有极强的吸收,限制了液体样品的透射谱研究。本研究将磷脂包覆水球的制备方法引入到太赫兹时域光谱(terahertz time domain spectroscopy,简称THz-TDS)技术探测界面水的实验体系当中,不仅大大减少了所需被测样品的用量,而且可调制水量对太赫兹的的吸收程度。基于此方法,我们在获得多种磷脂乳液的太赫兹介电谱基础上,揭示了磷脂极性头部的

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                    0 0 59

                    摘要

                    针对激光光斑漂移受多种干扰因素影响,测量准确性难以估计的问题,提出了基于贝叶斯推理的光斑漂移特性分析方法。在对贝叶斯定理进行严格推导、激光基模光斑特性进行分析、测量噪声对理想光斑漂移影响分析的基础上,构建了完善的基于贝叶斯推理的光斑漂移特性数学模型,对相关参数进行了严格的确定。仿真结果和理论分析一致性符合较好,该方法可用于评估环境等(热效应、环境振动和空气扰动)因素对激光漂移的

                    PDF全文 激光与光电子学进展 | 2017,54(04):041411
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                    摘要

                    在1060-1100℃温度范围内对Nd,Y:SrF2激光晶体进行了退火实验。在不同的温度和退火时间下,采用双晶摇摆曲线、抗弯强度测试、应力分布测试以及波前畸变图谱对晶体的质量进行了表征。改变退火条件可以优化晶体的结晶性能,机械性能,应力分布以及光学均匀性。退火温度为1080摄氏度,退火时间为36h时,双晶摇摆曲线的半高宽最窄,应力分布下降的程度最明显,波前畸变图谱的退火波纹变得更加光滑和规整。对于这个

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030305
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                    0 4 16

                    摘要

                    随着红外探测技术的快速发展,气体探测系统光学薄膜的研究成为新的热点。本文依据光学薄膜理论及光学材料的特性,结合膜系设计软件,采用“拆分技术”原理,完成了双面膜系设计,解决了单面膜层过厚、应力过大的问题。利用逆向分析法对实验测试结果反演,通过对膜层敏感度分布的研究,分析产生误差的原因,采用不同的监控方式,使膜系的敏感层厚度得以精准控制。最终研制的滤光膜光谱测试表明:3.31μm单点透

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030303
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                    0 2 12

                    摘要

                    探讨光敏剂锌酞菁(ZnPc)体外光动力治疗(PDT)抗肿瘤细胞的量效关系,为合理使用ZnPc提供参考。采用人脑胶质瘤细胞(U87细胞)作为研究对象,用MTT实验考察细胞存活率。采用单一变量的研究方法,分别考察了ZnPc浓度、激光功率密度、光照时间、体系氧含量和组织厚度等参量与U87肿瘤细胞存活率的具体关系。利用DPBF和DCFH-DA活性氧探针分别检测了ZnPc-PDT过程中的单线态氧的产量,并通过倒置显微镜观察经ZnPc-

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030701
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                    0 2 13

                    摘要

                    为了降低紫外固化系统光源的热辐射,本文根据光学薄膜理论,选取HfO2、AlF3和Cr作为镀膜材料,采用反射与吸收相结合的结构,完成了紫外高反射、可见/近红外高吸收滤光膜的设计。通过在基底和膜系之间增镀Al膜作为过渡层,提高薄膜的牢固性;对测试结果模拟和分析,通过优化工艺参数,研制了220~400nm平均反射率为90.6%,420~2000nm平均吸收率为92.4%的滤光膜。

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030302
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                    摘要

                    极紫外光刻系统中的碳污染会降低多层膜反射率,在保证元件性能的前提下,碳清洗工艺的选择将是一项重要课题。通过对不同清洗工艺的原理分析,揭示了不同工艺对多层膜反射率的影响主要体现在膜层氧化、刻蚀及表面粗糙度劣化等方面。基于时域有限差分方法及总积分散射理论,研究了不同影响因素与多层膜反射率的关系。结果表明,膜层氧化及表面粗糙度劣化是导致多层膜反射率下降的主要因素,而刻蚀对反射率的影响

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030304
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                    摘要

                    烷烃类气体中的碳原子是碱金属激光器中碳粒沉积的唯一来源,因此对碱金属蒸气室内的烷烃气体气压进行高精度无干扰探测有助于定量分析碳粒沉积问题。本文采用傅里叶变换红外光谱技术,选择主峰右翼的吸收峰(3.369 )作为特征峰,对甲烷气压进行了定量分析,并分析了蒸气室倾斜对测量精度的影响。实验结果表明,对纯甲烷以及甲烷和氦气配比1:3时,该方法对甲烷气压的测量最大偏差分别为0.055 kPa和0.057 kPa

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030106
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                    摘要

                    针对铝合金厚板激光焊接中易出现的未熔合和气孔缺陷问题,利用光纤激光对20 mm厚的5083铝合金进行了超窄间隙填丝焊接试验,分析了激光功率、焊接速度和送丝速度三个主要焊接参数对未熔合倾向和气孔缺陷的影响规律。研究结果表明,增加激光功率、降低焊接速度或送丝速度将减小未熔合缺陷倾向;气孔缺陷程度将随激光功率和焊接速度的降低而降低,随送丝速度的增加先减小后增加。采用优化的工艺参数,即光丝间距+

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030208
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                    摘要

                    光学天线是空间激光通信的核心组件,对温度场的稳定性和均匀性要求甚高,天线口径大及GEO空间外热流复杂聚变,增大了天线温度场热控技术的挑战性。针对光学天线构型特点和外热流变化规律,基于光、机、热一体化协同设计基础,采取空间高效热防护技术与光学镜面辅助温控结合的技术途径,实现了大口径光通信天线温度场的稳定性与均匀性长期精稳控制,并通过热试验验证。试验结果表明,强日照期采取避光策略情况

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030603
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                    摘要

                    本文采用激光熔化沉积方法制造Ti6Al4V合金单墙体,研究了多层连续沉积过程工艺参数对熔池尺寸稳定性、沉积层微观组织生长特性的影响规律,并基于有限元模拟方法,计算了不同工艺条件下熔池的温度场及熔体的冷却速率。结果表明,在前几层的熔化沉积过程,熔池尺寸会因基体散热条件的改变发生明显变化,基于有限元计算方法对每层热输入进行优化,可以实现熔池尺寸稳定性的准确控制。相比激光功率,扫描速度对沉

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030209
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                    摘要

                    激光直接金属沉积成形技术的深入研究和广泛应用迫切需求一种标准化的方法,对不同设备、不同材料的激光直接沉积技术参数进行规范,以便于探讨工艺参数的影响规律、选择范围、节约试验时间和成本。本文采用Inconel625球形合金粉末进行了激光直接金属沉积,对成形参数进行无量纲化,得到了以接触角α为几何形貌评价参数的成形加工图,并对激光成形参数与单道沉积层几何形貌的影响关系进行分析讨论。其结果表明:

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):0302010
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                    摘要

                    本文从能量分配角度分析光纤干涉式顺变柱体传感器的工作原理,给出了复合顺变柱体的等效刚度系数计算公式。采用有限元分析方法对复合顺变柱体进行固有频率计算仿真,并得出光纤缠绕位置应该距离中间惯性振子5mm,实验采用固有频率测量的办法间接计算顺变柱体的等效刚度系数,对三个顺变柱体传感器进行了测量实验表明,该方法可作为顺变柱体复合刚度系数计算的依据,对光纤干涉式传感器的实用化提供指导意义。

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):031002
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                    摘要

                    三坐标测量机作为坐标测量技术中高效率的精密测量系统,是先进制造领域的关键性基础测量设备,随着超精密加工技术的发展,对三坐标测量机测量精度的要求越来越高。考虑到三坐标测量机在测量过程中的弱刚体性状态,本文提出了一种基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机空域坐标修正方法。首先建立激光追踪仪多站位测量系统,然后利用激光追踪仪的高精度干涉测长值对被测空域内的三坐标测量机待测点坐标进行修

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030403
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                    摘要

                    大气湍流是影响机载激光通信系统性能的重要因素之一。针对飞机平台的特点,采用哈特曼传感器(S-H)与指向、捕获、跟踪(PAT)伺服单元等搭建了机载大气湍流参数测量系统,利用差分像运动法(DIMM)对加格达奇地区不同海拔高度的大气折射率结构常数进行了飞行测量,得到了随高度变化的大气湍流廓线。对白天大气相干长度进行了分时段测量,获得了加格达奇地区白天大气湍流参数随时间的变化情况。实验结果表明:

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):030402
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                    摘要

                    设计了一种基于表面等离子体共振效应(SPR)以及缺陷耦合机理的新型光子晶体光纤传感器。结构的不同之处在于光子晶体光纤包层的特定空气孔内表层被镀上金属薄膜,同时改变另一空气孔直径形成缺陷,并在这两空气孔中填充磁流体材料。最后分析磁流体的折射率与温度、磁场的依赖关系,实现对温度和磁场的同时测量。实验结果表明,当温度升高,耦合谐振峰与SPR损耗峰均出现蓝移,若磁场增强则同时红移。耦合谐振峰与

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):031001
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                    摘要

                    本文激光熔覆制备一种枝晶间分布残余奥氏体相的高硬度铁基涂层,涂层平均硬度约775 HV,多道搭接激光熔覆涂层中未发现裂纹缺陷。分别采用彩色金相技术、SEM、XRD、TEM表征涂层显微组织:涂层为均匀、细小的树枝晶组织形态。在涂层树枝晶的初生枝晶内为马氏体相,枝晶间为残余奥氏体相以及在残余奥氏体基体上弥散分布颗粒状碳化物; 涂层溶质元素分布特征为枝晶间有Mo、Cr、W、Nb等元素偏聚,但涂层中的C元素分

                    PDF全文 中国激光 | 2017,44(03):0302011
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