刘帅 1,2,3陈锴 1,2,3孙悦 1,2,3闫超 1,2,3[ ... ]姚建铨 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室,天津 300072
3~5 μm中红外波段激光在大气中具有较高的透过率,因此被广泛应用于光电对抗等领域。报道了基于掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂(MgO∶PPLN)晶体的kHz、mJ量级的中红外光学参量振荡器(OPO)。采用纳秒脉冲1064 nm激光泵浦基于多周期MgO∶PPLN晶体的OPO,OPO采用泵浦双通单谐振平凹腔结构。中红外激光的重复频率为1 kHz,4.08 μm处输出的最高单脉冲能量达到1.041 mJ。最高光-光转换效率为16.8%,斜效率为19.3%,中红外激光脉宽约为9.53 ns。在最高能量输出时,OPO运转30 min时输出功率的均方根(RMS)为0.24%。通过温度-极化周期结合的调谐方式,OPO在3.49~4.18 μm的较宽范围内都能够保持0.9 W以上平坦的高能量输出。在极化周期27.5~29.6 μm以及温度25~200 ℃的调节范围内,闲频光波长的调谐范围为3.49~4.48 μm。实现了重复频率为kHz量级、单脉冲能量为mJ量级的可调谐中红外输出,其在光电对抗领域具有应用价值。
激光器 中红外激光 掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂 全固态激光器 光参量振荡器 
中国激光
2024, 51(7): 0701019
陈锴 1,2,3徐德刚 1,2,3,*贺奕焮 4钟凯 1,2,3[ ... ]姚建铨 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津大学 微光机电系统技术教育部重点实验室,天津 300072
4 北京电子工程总体研究所,北京 100854
基于非线性光学频率变换技术的可调谐中红外激光器在光电对抗、气体检测、生物医学等应用领域有着重要价值。近红外激光,尤其是1 μm激光直接泵浦的可调谐中红外激光器具有结构紧凑、调谐范围宽、稳定性高的优势。从非线性光学频率变换技术的核心器件——非线性晶体出发,综述新型非氧化型晶体在可调谐中红外激光产生中的应用现状,介绍了不同晶体的光学特性及实现中红外产生的方法。针对可调谐中红外激光源的调谐范围、单脉冲能量、重复频率等关键参数,分析了不同晶体的中红外产生性能及其适用的中红外产生方法。最后对近红外激光器泵浦的可调谐中红外激光器进行了展望。
中红外激光器 非线性光学频率变换 光学参量放大 光学参量振荡 差频产生 Mid-infrared laser Nonlinear optical frequency conversion Optical parametric amplification Optical parametric oscillation Difference frequency generation 
光子学报
2023, 52(9): 0914001
Fangjie Li 1,2Kai Zhong 1,2,*Yiwen Zhang 1,2Tong Wu 3[ ... ]Jianquan Yao 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 School of Precision Instruments and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin, China
2 Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology, Ministry of Education (Tianjin University), Tianjin, China
3 School of Marine Science and Technology, Tianjin University, Tianjin, China
The 4H-SiC crystal is found to have great potential in terahertz generation via nonlinear optical frequency conversion due to its extremely high optical damage threshold, wide transparent range, etc. In this paper, optical rectification (OR) with tilted-pulse-front (TPF) setting based on the 4H-SiC crystal is proposed. The theory accounts for the optimization of incident pulse pre-chirping in the TPF OR process under high-intensity femtosecond laser pumping. Compared with the currently recognized LiNbO3-based TPF OR, which generates a single-cycle terahertz pulse within 3 THz, 4H-SiC demonstrates a significant advantage in producing ultra-widely tunable (up to over 14 THz, TPF angle 31°–38°) terahertz waves with high efficiency (~10–2) and strong field (~MV/cm). Besides, the spectrum characteristics, as well as the evolution from single- to multi-cycle terahertz pulses can be modulated flexibly by pre-chirping. The simulation results show that 4H-SiC enables terahertz frequency extending to an unprecedent range by OR, which has extremely important potential in strong-field terahertz applications.
optical rectification silicon carbide terahertz radiation tilted-pulse-front 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e62
王与烨 1,2,*李海滨 1,2葛梅兰 1,2徐德刚 1,2,**姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,激光与光电子研究所,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
太赫兹(THz)波是频率范围在0.1~10 THz的电磁波,具有低能性、宽带性、指纹光谱、对水敏感等特点。随着太赫兹技术的发展,太赫兹成像技术在生物医学诊断、无损检测和安检等领域表现出许多独特的优点,得到了越来越广泛的关注。主要概述目前常用的太赫兹成像技术,详细介绍脉冲太赫兹成像技术、连续太赫兹成像技术、太赫兹近场成像技术及太赫兹实时成像技术的发展现状,并介绍太赫兹成像技术在安全检查、无损检测和生物医学领域的典型应用,最后对太赫兹成像技术的未来发展进行展望。
太赫兹波 太赫兹成像 远场成像 近场成像 实时成像 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811004
Author Affiliations
Abstract
1 Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow 119991, Russia
2 Bauman Moscow State Technical University, Moscow 105005, Russia
3 Institute for Regenerative Medicine, Sechenov University, Moscow 119991, Russia
4 Institute of Solid State Physics of the Russian Academy of Sciences, Chernogolovka 142432, Russia
5 Research Institute of Human Morphology, Moscow 117418, Russia
6 School of Precision Instrument and Optoelectronic Engineering, Tianjin University, Tianjin 300000, China
7 College of Materials Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610000, China
8 Science Medical Center, Saratov State University, Saratov 410012, Russia
9 Institute of Precision Mechanics and Control, FRC "Saratov Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences", Saratov 410028, Russia
Terahertz (THz) technology offers novel opportunities in biology and medicine, thanks to the unique features of THz-wave interactions with tissues and cells. Among them, we particularly notice strong sensitivity of THz waves to the tissue water, as a medium for biochemical reactions and a main endogenous marker for THz spectroscopy and imaging. Tissues of the brain have an exceptionally high content of water. This factor, along with the features of the structural organization and biochemistry of neuronal and glial tissues, makes the brain an exciting subject to study in the THz range. In this paper, progress and prospects of THz technology in neurodiagnostics are overviewed, including diagnosis of neurodegenerative disease, myelin deficit, tumors of the central nervous system (with an emphasis on brain gliomas), and traumatic brain injuries. Fundamental and applied challenges in study of the THz-wave – brain tissue interactions and development of the THz biomedical tools and systems for neurodiagnostics are discussed.
THz technology THz spectroscopy and imaging superresolution imaging biophotonics brain neurodiagnosis tumor glioma neurodegenerative diseases brain injury light scattering 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(5): 220071
李致廷 1,2,3刘长明 4王与烨 1,2,3常继英 1,2,3[ ... ]姚建铨 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所,天津 300072
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津大学 微光机电系统技术教育部重点实验室,天津 300072
4 中国电子科技集团公司第四十一研究所,山东 青岛 266555
研究了目标物体的单光子散射回波特性,基于红外单光子探测器和皮秒激光器搭建了目标光学散射特性测量系统,以回波光子数作为单光子条件下目标光学散射特性的表征。实验研究了不同形状(球体、立方体、圆柱体、圆锥体)目标物体的单光子散射特性,并利用双向反射分布函数模型对实验结果进行拟合,理论拟合结果与实验测量结果能够很好地吻合。进一步对不同材质(瓷砖、木材、外墙砖)目标物体的单光子散射特性进行了研究,并将实验结果与传统波动散射特性进行了对比分析。该研究为单光子激光雷达远距离目标识别与探测的相关工作提供了参考。
单光子散射 目标光学散射特性 回波光子数 单光子激光雷达 双向反射分布函数 single photon scattering target optical scattering characteristics echo photon number single photon lidar bidirectional reflectance distribution function 
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210825
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津
2 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津
全固态双波长激光器广泛应用于差分雷达、精密测量、生物医学及太赫兹产生等领域。双波长激光产生主要有单/双激光晶体直接受激辐射产生,或通过激光泵浦光学参量振荡器产生三种方法。介绍了这三种方法的主要技术途径及研究进展,总结了双波长激光器功率比例的调控方法,以及脉冲工作模式下双波长激光脉冲间隔的实现方法,分析了各类方法的优缺点,并进行了展望。
双波长激光 全固态激光器 功率比例可调 脉冲间隔可调 dual-wavelength laser all-solid-state laser tunable power ratio tunable pulse interval 
光电技术应用
2022, 37(4): 13
王与烨 1,2,*李海滨 1,2王泽龙 1,2武丽敏 1,2[ ... ]姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,激光与光电子研究所, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 陆军军医大学西南医院神经外科, 重庆 400038
冲击波造成的脑创伤是目前较常见的致死致残疾病之一,对冲击性脑损伤的检测与分类具有重要意义。基于连续太赫兹波成像系统,对不同程度冲击波致伤的大鼠脑组织进行了连续太赫兹波衰减全反射成像检测,并采用支持向量机(SVM)分类器对不同创伤程度的脑组织太赫兹波成像结果进行分类识别。结果表明,太赫兹波衰减全反射成像技术可以实现对轻度、中度冲击性脑创伤脑部组织的检测。通过SVM分类器对不同创伤程度的脑部组织成像结果进行分类识别,其分类识别准确率可以达到86.36%。太赫兹波成像技术有望实现对不同程度冲击性脑创伤的早期精确检测与诊断。
医用光学 太赫兹波 衰减全反射 冲击性脑创伤 支持向量机 
光学学报
2022, 42(10): 1017001
刘俊杰 1,2,3齐岳 4盛泉 1,2,*王思佳 5[ ... ]姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室-天津大学,天津 300072
3 天津津航技术物理研究所,天津 300308
4 天津索维电子技术有限公司,天津 300384
5 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室,北京 100094
为实现面向自适应激光无线传能应用的大范围免调试激光器,对基于猫眼逆反射器的端面泵浦Nd: GdVO4激光器开展实验研究;在补偿接收端的球差和场曲、优化激光器工作距离和接收端视场的基础上,分析发现发射端各透镜的场曲所导致的猫眼逆反射器离焦是限制其视场角度(接收端离轴量容限)的主要因素。基于Zemax软件对发射端场曲进行分析计算,并设计加工了矫正场曲的非球面透镜以避免接收端离轴情况下的发射端离焦,实现优化发射端视场的目的。使用优化设计的非球面透镜后,在5 m的长工作距离下激光器4.6°发射端视场内的输出功率均在其最高输出功率的50%以上,相比使用普通球面透镜时的结果得到显著的提升。对比理论设计和实验结果仍有一定差距,认为补偿激光晶体热透镜的像差是进一步优化发射端视场的关键。
免调试激光器 猫眼逆反射器 视场 像差 场曲 alignment-free laser cat-eye retroreflector field of view optical aberration field curvature 
红外与激光工程
2022, 51(3): 20211108
Junjie Liu 1,2,3Aihua Wang 1,2Quan Sheng 1,2,*Yue Qi 4[ ... ]Jianquan Yao 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Laser and Optoelectronics, School of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Information Science and Technology (Ministry of Education), Tianjin University, Tianjin 300072, China
3 Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics, Tianjin 300308, China
4 Tianjin Suowei Electronic Technology Co., Ltd., Tianjin 300384, China
5 Qian Xuesen Laboratory of Space Technology, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China
A multi-lens retroreflector with field curvature compensation was designed and used in an alignment-free distributed-cavity laser with a long working distance for resonant beam charging applications. The multi-lens design, which makes use of off-the-shelf components, also allows a large field of view (FoV) without requirement of large element aperture. By implementing this design, an end-pumped 1063 nm Nd:GdVO4 laser could deliver over 5 W continuous-wave output power over a large range of working distances (1–5 m) and with ±30° receiver FoV under an incident diode pump power of 16.6 W. The output power fluctuation was less than 10% when moving and tilting the receiver over such a large range, without requiring any realignment of the cavity.
alignment-free laser retroreflector field of view field curvature laser charging 
Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031407

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