北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
轻量型感知激光雷达(LiDAR)是一种具有环境目标感知能力的主动式三维光学成像技术，在深空探测与无人驾驶领域被广泛应用。回顾了轻量型感知激光雷达关键技术的重要进展，总结了以收发系统和扫描机构为核心的轻量型系统设计，梳理了高精度测距技术和指向误差校正技术的标志性成果，展示了感知激光雷达不同领域的应用，展望了感知激光雷达芯片化、智能化、高性能化的发展趋势。
成像系统 轻量型感知激光雷达 系统设计 测距精度 指向精度 无人驾驶 深空探测 中国激光
2022, 49(19): 1910002
中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室，北京 100094
伪随机码调制激光测距系统通过发射高阶调制激光，实现高频率、低峰值功率探测，利用高频率探测和统计实现高信噪比，具有系统体积小、质量轻的特点，是一种适合远距离的激光雷达系统。但是测距精度与调制频率有关，以往研究中通常使用高调制频率实现高精度测量。文中研制了一台伪随机码调制的激光雷达样机，采用调制重复频率100 MHz、入瞳直径0.1 m的光学天线，通过对周期内回波信号进行高斯统计，在信噪比为5时的实验室环境下实现了0.1 m的高精度测距。通过理论和试验分析证明了通过提高时钟频率和信噪比可以有效提高测距精度。
激光雷达 伪随机码调制 盖革模式 lidar pseudo random modulation Geiger mode 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210250
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 珠海光库科技股份有限公司，广东 珠海 519080
通过对光纤信号合束器的锥区与输出光纤进行特殊处理，并对输出光纤进行扭转处理，实现平顶光输出。测试结果表明，20/130 μm（纤芯直径为20 μm，包层直径为130 μm）光纤输入、100/120/360 μm（纤芯直径为100 μm，包层直径为360 μm，纤芯和包层之间低折射率层的直径为120 μm）光纤或者200/220/360 μm光纤输出的4×1信号合束器的光束强度分布都不是平顶分布，强度分布较为分散。对输出光纤进行扭转处理后，更多的光纤模式将被激发。在锥区与输出光纤之间过渡一段200/220/360 μm光纤，所得的4×1信号合束器在光束束腰4.88 mm内的强度分布均匀，呈现平顶分布。通过计算可知，该范围内的光束平坦度在0.1以下，并且该光纤信号合束器可以承受的信号功率在2 kW以上。
光纤光学 光纤激光 平顶光 全光纤 信号合束器 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1106005
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 珠海光库科技股份有限公司, 广东 珠海 519080
通过控制光纤熔融拉锥参数,实现了光纤熔融拉锥后的抗拉强度增强。利用有限元方法进行模拟与仿真,结果表明光纤熔融拉锥后,光纤内应力的大小与光纤熔融拉锥完成后光纤被加热区域的降温时间有关,降温时间越长,内应力越小,且被加热区域边缘处的内应力值明显高于其他区域的内应力值。根据仿真结果设计实验,实验结果表明,当光纤熔融拉锥完成后光纤被加热区域的降温时间为10、600、1200、1500 s时,光纤熔融抗拉强度将逐渐增强。
光纤光学 熔融拉锥 内应力 抗拉强度 有限元 光学学报
2020, 40(20): 2006002
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics and Engineering,Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China
We report on the optical trapping and orientation of Escherichia coli (E. coli) cells using two tapered fiber probes. With a laser beam at 980 nm wavelength launched into probe I, an E. coli chain consisting of three cells was formed at the tip of probe I. After launching a beam at 980 nm into probe II, the E. coli at the end of the chain was trapped and oriented via the optical torques yielded by two probes. The orientation of the E. coli was controlled by adjusting the laser power of probe II. Experimental results were interpreted by theoretical analysis and numerical simulations.
Optical tweezers or optical manipulation Optical tweezers or optical manipulation Integrated optics Integrated optics Fiber optics Fiber optics Photonics Research
2015, 3(6): 06000308
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Three types of dispersion mirrors are designed and discussed. The first type is the complementary chirpedmirror pair used for providing smooth group delay dispersion (GDD) in the wavelength range of 550-1050 nm. Such mirrors are obtained by shifting the GDD oscillation period. The second type of mirror combines the characteristics of chirped mirrors and Gires-Tournois interferometer mirrors. It provides a high dispersion compensation of about -800-fs2 GDD in the range of 780-830 nm and about -1150-fs2 GDD in the range of 1020-1045 nm. The third type is a protected silver mirror with high reflectivity and low dispersion in the range of 650-1000 nm at 45°.
色散镜 群延迟色散 啁啾镜对 高色散镜 银镜 310.1620 Interference coatings 320.5520 Pulse compression 320.7160 Ultrafast technology Chinese Optics Letters
2010, 8(s1): 18
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海201800
2 中国科学院研究生院, 北京100039
负色散镜的色散补偿性能对设计和制备的精度要求都非常高, 折射率和薄膜物理厚度是其性能准确实现的必要参数。实验设计并镀制了Gires-Tournois(G-T)镜, 结合电场强度分布及薄膜的群延迟色散(GDD)、扫描电镜的测量结果, 从材料折射率、膜层厚度、敏感膜层的变化及界面粗糙度等主要因素对Gires-Tournois镜群延迟色散性能的影响进行了分析。研究表明：设计时采用的材料折射率要根据实际实验计算得到; 群延迟色散量随着总的膜层厚度和腔的厚度增加而增加; 电场强度的分布决定色散补偿能力及敏感膜层的位置, 最薄的膜层不一定是最敏感的膜层, 敏感膜层对沉积厚度控制精度要求非常高; 薄膜的界面粗糙度和不均匀性也是误差产生的重要原因。
薄膜 负色散镜 误差分析 群延迟色散 折射率 膜厚
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
精确的光学常数对于设计和制备高品质的光学薄膜非常重要,尤其是那些光学性能对折射率变化敏感的薄膜。SiO2是一种常用的低折射率材料,因与常用基底折射率相近使其准确拟合有一定难度。实验通过离子束溅射制备了SiO2单层膜。考虑测量时的误差和基底折射率的影响,采用透射率包络和反射率包络得到了SiO2的折射率,并用所得折射率进行反演来对这两种途径在实际测量拟合过程中的准确性进行比对。分析表明,剩余反射率在实际的测量过程中误差更小,直接用测量镀膜前后基片的剩余反射率值可以更简便更准确地得到SiO2的折射率,能达到10-2的精度。
薄膜 SiO2折射率 包络法 准确拟合
