Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering, Shandong Provincial Key Laboratory of Laser Technology and Application, Shandong University, Qingdao, China
2 Key Laboratory of Laser & Infrared System (Shandong University), Ministry of Education, Qingdao, China
3 Institute of Novel Semiconductors, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan, China
4 Beijing Engineering and Technology Center for Convergence Networks and Ubiquitous Services, SCCE, University of Science and Technology Beijing, Beijing, China
We firstly report a 2-μm all-fiber nonlinear pulse compressor based on two pieces of normal dispersion fiber (NDF), which enables a high-power scaling ability of watt-level and a high pulse compression ratio of 13.7. With the NDF-based all-fiber nonlinear pulse compressor, the 450-fs laser pulses with a repetition rate of 101.4 MHz are compressed to 35.1 fs, corresponding to a 5.2 optical oscillation cycle at the 2-μm wavelength region. The output average power reaches 1.28 W, which is believed to be the highest value never achieved from the previous 2-μm all-fiber nonlinear pulse compressors with a high pulse repetition rate above 100 MHz. The dynamic evolution of the ultrafast pulse inside the all-fiber nonlinear pulse compressor is numerically analyzed, matching well with the experimental results.
few-optical-cycle pulses high pulse repetition rate nonlinear pulse compression 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(1): 01000e14
Author Affiliations
Abstract
1 Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy, 12489 Berlin, Germany
2 School of Computer and Communication Engineering, University of Science and Technology Beijing (USTB), Beijing 100083, China
3 Institute of Quantum Optics, Leibniz University Hannover, 30167 Hannover, Germany
4 Institut für Physik, Humboldt Universität zu Berlin, 12489 Berlin, Germany
Multimode nonlinear optics is used to overcome a long-standing limitation of fiber optics, tightly phase locking several spatial modes and enabling the coherent transport of a wave packet through a multimode fiber. A similar problem is encountered in the temporal compression of multimillijoule pulses to few-cycle duration in hollow gas-filled fibers. Scaling the fiber length to up to 6 m, hollow fibers have recently reached 1 TW of peak power. Despite the remarkable utility of the hollow fiber compressor and its widespread application, however, no analytical model exists to enable insight into the scaling behavior of maximum compressibility and peak power. Here we extend a recently introduced formalism for describing mode locking to the analog scenario of locking spatial fiber modes together. Our formalism unveils the coexistence of two soliton branches for anomalous modal dispersion and indicates the formation of stable spatiotemporal light bullets that would be unstable in free space, similar to the temporal cage solitons in mode-locking theory. Our model enables deeper understanding of the physical processes behind the formation of such light bullets and predicts the existence of multimode solitons in a much wider range of fiber types than previously considered possible.
Photonics Research
2022, 10(1): 01000148
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
建立了不同类型衍射元件对衍射效率的影响模型,比较了单层衍射元件、谐衍射元件和双层衍射元件之间衍射效率的差异,重点分析在红外双波段光学系统中应用双层衍射元件的突出优势,计算不同材料组合情况下双层元件的平均衍射效率,以此为基础设计一款适合于高空机载平台的折衍混合红外双波段双视场光学系统。大视场对应的地物分辨率为1.5 m@16 km,长焦、短焦分别为960 mm和480 mm,通过切换反射镜改变光路来实现变焦功能,保证变焦过程中系统的光轴稳定性。仿真结果表明在−40~60 ℃的大温差环境下,系统的MTF曲线平滑且接近衍射极限,RMS半径位于艾里斑半径以内,二元衍射面的最小特征尺寸为6.9 μm,设计结果满足工程使用要求。
光学设计 衍射效率 红外双波段 变焦系统 optical design diffraction efficiency infrared double band zoom system 
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200036
作者单位
摘要
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
以某三十倍连续变焦镜头为例,研究了改变曲线压力角的方法。以压力角为目标函数,将凸轮曲线转角构造为分段函数对转角重新划分,压力角过大位置分配较大转角,压缩压力角较小处的转角,从而降低曲线整体压力角,并可有效抑制曲线中较大拐点.利用Matlab进行仿真计算,对比多种转角分配取值的优化结果,得到相对优化的凸轮曲线.优化结果使得曲线最大压力角值由原始的76.9°降低为41.9°.经试验验证,利用该方法优化完的变焦镜头成像质量良好,光轴跳动不大于3个像素,光轴稳定性不大于1个像素.
大变倍比 连续变焦系统 凸轮曲线 优化设计 压力角 Large zoom ratio Continuous zoom system Cam curve Optimal design Pressure angle 
光子学报
2019, 48(12): 1222002
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
针对常用变焦结构在实现大变倍连续变焦时存在的各类问题, 从变焦系统设计的基本理论出发, 提出了一种可用于大变比光学系统设计的两级串联变倍模型, 给出了相应的变焦方程及凸轮曲线设计的优化控制条件和方法。该模型由两组元连续变焦前组和具有变倍放大功能的二次成像后组串联组成, 通过移动前组中的变倍组与补偿组实现一级变倍; 通过移动补偿组与二次成像组中的二级变倍组, 对前组焦距进行二级放大, 扩大整个成像系统的变倍能力, 同时, 二次成像组还压缩了物镜口径, 保证了冷阑匹配。完成了一个大变比连续变焦光学系统设计, 该系统工作波段为3.7~4.8 μm, 采用640×480制冷型面阵探测器, 像元大小15 μm, F数恒定为4, 可以实现6.5~455 mm、水平视角0.92°~58.2°、达70倍的连续变焦功能, 仅采用了两种材料, 十片透镜, 总长300 mm, 具有优良的成像质量和公差特性。
连续变焦 大变倍比 红外技术 光学设计 zoom lens high zoom ratio infrared technology optical design 
红外与激光工程
2017, 46(11): 1104002
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于复合式变焦系统结构, 提出了一种三组元连续变焦设计数学模型.在该模型的指导下, 针对中波制冷型15 μm、640×512的凝视型焦平面探测器, 设计了一款紧凑型高变倍比连续变焦光学系统.该系统工作波段为3.7~4.8 μm, F数为4, 利用该模型分配光焦度、计算初始点得到系统焦距变化范围为9~740 mm, 变倍比达80×.整个光学系统仅采用硅、锗两种红外材料, 共八片透镜, 利用二次成像方法及45°反射镜对系统进行了U型折叠, 在实现100%冷屏效率的同时有效控制了横向和纵向尺寸.完成了各动组凸轮曲线的优化设计和对比分析, 从光学传递函数、点列图、畸变、冷反射及环境适应特性等多方面对系统进行了分析.结果表明, 该系统具有变焦轨迹平滑、冷反射抑制特性优良、成像质量佳、环境适应性好及工程可实现性等优点.该数学模型的正确性和可行性也得到了验证.
光学设计 红外技术 连续变焦 大变倍比 Optical design Infrared technique Continuous zoom Large zoom ratio 
光子学报
2017, 46(5): 0522003
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2 School of Electronic Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
We propose a novel scheme for synchronous optical sampling based on multicast parametric process. The linearly chirped and time-broadened pulses are utilized to replace the traditional mode-locked sampling pulses. An optical sampling rate of 80 Gbit/s is realized by using only one sampling source with repetition rate of 10 GHz.
光电子快报(英文版)
2015, 11(1): 53
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
基于高精度机动式车载测量平台,提出了利用综合坐标变换法修正补偿机动平台变形引起的光电经纬仪测角误差。分析了综合坐标变换法的基本原理,建立基座、照准部及望远镜坐标系,并推导得出了三轴误差公式。构建了一个车载平台模型,并根据实际算例分别通过综合坐标变换法和传统单项误差累计法进行误差修正。结果表明,综合坐标变换法较单项误差累计法误差修正精度提高5″,避免了单项误差累计法工作范围内分布多个较大误差点的弊端,具有较高的补偿精度,将该方法应用于机动车载测量系统可进行高精度的测量,具有较高的理论和实用价值。
单项误差累计法 综合坐标变换法 车载经纬仪 垂轴倾斜误差 single error accumulation method comprehensive coordinate transform method vehicular theodolite vertical axis tilt error 
红外与激光工程
2015, 44(5): 1623
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
为了实现小型化设备的精密测量,提出了一种共孔径长波红外/激光双模测量方案。根据实际需求完成了光学系统设计,系统中的长波红外成像,激光接收、发射光学系统采用了共型设计,长波红外成像,激光接收系统采用了共用光阑和主光路的结构形式,压缩了整个光学系统体积。设计出的整个光学系统体积为450 mm×164 mm×164 mm,符合小型化、轻量化要求。通过在光学设计软件中的分析可知,该系统中的长波红外光学系统在30 lp/mm处调制传递函数大于0.23,激光发射端波相差小于1/4波长,激光接收端弥散斑半径小于10 μm,满足实际工程设计要求。
光学设计 精密测量 长波红外 激光 
光学学报
2015, 35(s1): s122002
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光电跟踪与测量技术研究室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
车载经纬仪平台的变形和自身不平会导致经纬仪的测角误差变大,为了保证车载经纬仪的测量精度,需要对其测量误差进行修正。采用角度测量仪器可以测量平台与水平面的倾角,在此基础上提出了平面方程旋转变化的方法将测量平台与水平面的倾角转化为相对于测量坐标系的垂直轴倾斜角和倾斜方位角,并分析了该计算方法对测量中对准误差的影响。分析了综合测角误差与对准误差以及平台倾角的关系,并进行了仿真分析和实验验证。通过分析可知:在载车调平精度300″以内,车载经纬仪综合测角误差小于16″,可实现高精度测量。
光学测量 车载经纬仪 误差修正 垂直轴倾角测量 倾斜方向角测量 
光学学报
2015, 35(s1): s112002

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