1 中国科学院 西安光学精密机械研究所， 陕西西安709
2 中国空气动力研究与发展中心超高速所， 四川绵阳61000
为满足在瞬态条件、不同物距下获得稳定高质量序列图像的成像需求，设计了四通道序列前光高速成像系统。系统采用像空间平行分光，以成像原理为出发点，对系统的设计关键进行分析。以理论计算参数为设计依据进行分镜组（物镜组、场镜及准直镜租、汇聚镜组）设计并分别进行像差独立校正，加入场镜减小系统体积和重量，提升光能利用率，通过视场和光瞳的准确衔接提高光束的传输效果，在此基础上对分镜组进行整合优化，加入分光器件形成最终的四通道序列前光成像系统。设计物距可调光路，使用中通过调节物镜组手轮保证系统在0.5 m~∞物距下的成像质量，同时保持一次像面位置不变，增强系统性能稳定性的同时降低了装调难度。系统可根据实际需要对接收端进行更换，且在分光区域加入分光器件后可拓展至八通道系统。利用装调后的序列前光成像系统进行实验室检测和现场试验，其主要光学性能良好，各通道实测分辨率可达到72 lp/mm，成像一致性大于98%。现场试验结果表明，该光学系统可满足瞬态条件下序列图像的拍摄要求。
序列前光成像 多通道 光学设计 镜组衔接 一致性 sequential front light imaging multi-channel optical design lens group connection consistency
激光增材制造作为推进制造业迅猛发展的关键技术之一，极高的成形自由度使其在航空航天等重大装备领域发挥着重要的作用。随着碳中和、碳达峰理念的普及，绿色制造技术的发展程度决定着该行业在未来的国际竞争力，激光增材制造技术作为典型的绿色制造技术，可以极大程度上提高材料的利用率。提出面向增材制造材料许用值及设计值开发的适航分析思路，阐述基于轻量化设计的激光增材技术的发展及应用现状，分析激光增材制造技术在民航领域发展存在的挑战，为基于激光增材制造的轻量化设计技术在民航领域的发展提供一点思路。
激光增材制造 轻量化设计 适航 民用航空 laser additive manufacturing lightweight design airworthiness civil aviation
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
Multiphoton microscopy is the enabling tool for biomedical research, but the aberrations of biological tissues have limited its imaging performance. Adaptive optics (AO) has been developed to partially overcome aberration to restore imaging performance. For indirect AO, algorithm is the key to its successful implementation. Here, based on the fact that indirect AO has an analogy to the black-box optimization problem, we successfully apply the covariance matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES) used in the latter, to indirect AO in multiphoton microscopy (MPM). Compared with the traditional genetic algorithm (GA), our algorithm has a greater improvement in convergence speed and convergence accuracy, which provides the possibility of realizing real-time dynamic aberration correction for deep in vivo biological tissues.
multiphoton microscopy 1700-nm window adaptive optics covariance matrix adaptation evolution strategy Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051701
长沙理工大学能源与动力工程学院, 湖南 长沙 410076
利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等方法, 对比研究了热轧和选区激光熔化(SLM)成形316L不锈钢水平面(X-Y面)和建造面(X-Z面)显微组织特征。结果表明, 两种方法制备的316L不锈钢均主要由奥氏体相组成。与轧制合金相比, SLM制备的316L不锈钢有着更多的低角度晶界和亚晶界, 位错密度更大。其中, SLM成形316L不锈钢X-Y面存在平行于(110)方向上的织构, X-Z面存在平行于(001)方向上的织构。X-Y面上晶粒取向偏离(001)方向, 可能与重熔过程中复杂的热流有关; X-Z面在(001)方向上存在织构且在(001)的织构指数最大, 这是因为在SLM成形过程中, 晶体的生长方式与建造方向平行, 且晶粒沿着(001)方向散热最快, 因此晶粒沿(001)方向呈择优生长。
316L不锈钢 选区激光熔化成形 显微组织 316L stainless steel selective laser melting microstructure
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
光声功能成像利用动静脉血在光学吸收谱上的差异，通过多波长光声激发与探测来获得生物组织内血氧饱和度的空间分布，为医学研究与疾病诊断提供了重要的功能信息。 受限于压电传感器的超声探测灵敏度，小型化光声成像技术的血氧饱和度测量误差大，功能成像能力难以满足医学需求。针对这一问题，提出利用分布反馈布拉格光纤激光器作为敏感元件对微弱光声信号进行探测，利用两正交激光模式之间的拍频来读取超声引起的扰动。通过光学放大有效克服激光器的频率噪声，从而获得活体脑组织和直肠内壁血管的高空间分辨率的功能成像结果。
医用光学 光声成像 血氧饱和度 光纤传感器 信噪比 光学学报
2022, 42(20): 2017001
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
光纤光声成像技术利用光纤传感器来探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波，从而实现对目标组织成分的高对比度成像。光纤超声传感系统的噪声特性是成像信噪比的决定性因素之一，本研究团队详细分析了超声敏感元件——正交双频光纤激光器与光放大器、光电探测器及数据采集模块等各环节对噪声的贡献，同时分析了系统噪声、拍频信号功率和频率噪声与光功率(或者光电流)之间的关系。研究结果表明，通过光放大器提升注入光探测器的光功率能够显著提升光纤传感系统的信噪比，当注入光探测器的光功率达到10 mW以上时，拍频信号频率抖动的均方值可由74 kHz降低到44 kHz，在50 MHz带宽内提供的噪声等效声压由32.9 Pa降低到19.5 Pa，信噪比提升4.5 dB。进一步，本研究团队基于光纤超声传感器构造了光纤光声显微镜，并采用该显微镜对小鼠耳部血管进行活体成像，结果发现提升信号光功率能够显著增强图像的信噪比。
医用光学 光声显微成像 光纤超声传感器 噪声特性 中国激光
2022, 49(15): 1507204
1 电子科技大学 电子科学与工程学院 太赫兹中心，四川 成都 610054
2 太赫兹技术教育部重点实验室，四川 成都 610054
3 电子科技大学微波电真空器件技术国家级重点实验室，四川 成都 610054
太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性，所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力。近些年，太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步。由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制，这类器件在迈向更高频段过程中遇到了不小的困难。针对这些问题，研究人员通过改良高频结构、控制加工精度、制备更优性能的材料、更精准的计算手段等一系列措施进行解决。本文介绍几种主流小型化太赫兹器件研究过程中的解决方案及最新进展，最后根据现阶段发展情况总结未来可能会遇到的问题及解决方法。
真空电子器件 大功率太赫兹辐射源 研究进展 vacuum electron device high power terahertz source research progress
1 华中农业大学工学院, 湖北 武汉 430070
2 农业农村部长江中下游农业装备实验室, 湖北 武汉 430070
3 华中农业大学交叉科学研究院, 湖北 武汉 430070
对近红外光谱(NIRS)分析技术结合化学计量学方法定量检测混合溶液中鲜味物质浓度及其鲜味强度的可行性进行探讨。以谷氨酸钠与肌苷酸二钠所构成的鲜味物质混合溶液为研究对象,获取不同鲜味强度的样本并采集其近红外光谱数据。基于偏最小二乘回归法结合竞争性自适应移动窗口区间组合(CMIC)新算法,以及多种常用变量优化算法分别建立混合溶液中鲜味物质浓度和混合溶液鲜味强度的检测模型。实验结果表明,最优的混合溶液中鲜味物质浓度和混合溶液鲜味强度检测模型均是基于CMIC算法建立的简化模型,预测决定系数分别为0.8886、0.9182和0.8097。因此,NIRS分析技术结合化学计量学方法可应用于定量检测混合溶液中鲜味物质浓度及其鲜味强度。
光谱学 近红外光谱 混合溶液 鲜味物质 鲜味强度 竞争性自适应移动窗口区间组合算法
1 上海飞机制造有限公司, 上海 201324
2 中国商用飞机有限责任公司,上海 200126
稀土元素增强铝合金作为一种适用于选区激光熔化(selective laser melting, SLM)工艺的合金, 由于其良好的成形质量和优越的力学性能而得到了广泛应用。但其成形质量由成形参数决定。通过控制激光功率、扫描速度、扫描间距等关键工艺参数的变化, 研究了关键工艺参数的变化对选区激光熔化稀土元素增强铝合金的致密度、缺陷类型演变的影响。结果表明, 工艺参数的变化会导致能量密度的变化, 合金致密度由体能量密度和线能量密度共同影响, 当体能量密度在70～180 J/mm3且线能量密度为0.250～0.525 J/mm时, 合金致密度能够稳定在99.5%以上。
选区激光熔化 稀土元素增强铝合金 工艺参数 致密度 selective laser melting rare earth elements doped aluminum alloy processing parameter relative density
