1 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051中北大学前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
2 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
3 中北大学前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
随着激光技术的发展, 激光**得到了快速发展, 针对来袭激光的威胁, 激光告警也成为目前各国发展的重点, 不同的激光告警系统探测不同的参数, 根据告警参数采取相应的躲避和反击措施; 目前激光告警主要探测参数有来袭激光方位角、 俯仰角、 激光波长、 激光脉冲宽度等, 但现有激光告警系统无法实现多参数的同时探测, 且光谱范围窄、 视场小、 探测俯仰角和方位角为相对角度、 无法获得绝对来袭方向。 为此本文提出宽光谱波段、 大视场、 多参数激光告警新方法, 可实现450～1 700 nm宽光谱来袭激光波长、 绝对方位角、 绝对俯仰角、 脉冲宽度多参数的高精度综合测量, 该方法主要由激光脉冲宽度测量、 绝对角度及激光波长测量、 控制及数据处理三大部分组成。 其中脉冲宽度测量模块由光学镜头、 多带通窄带滤光片、 高速光电探测器组成, 实现来袭脉冲激光的高速光电转换; 绝对角度及激光波长测量模块由光栅、 大视场宽波段消色差镜头、 多带通窄带滤光片、 宽波段面阵探测器、 三维电子罗盘组成, 通过一级和零级衍射光斑位置获得来袭激光波长、 相对方位角和相对俯仰角信息, 结合三维电子罗盘测得的方位角、 俯仰角以及横滚角, 进而获得来袭激光的三维绝对方位角和绝对俯仰角。 多带通窄带滤光片主要是根据常用几个军用激光波长进行选通滤光, 有效滤除背景光的影响, 降低系统虚警、 漏警。 理论分析推导具体测量方法和参数, 设计宽光谱多参数激光告警探测系统样机, 并进行实验可行性验证。 实验结果表明, 该系统的方位角视场120°、 俯仰角视场96°、 角度测量精度优于1°、 中心波长测量精度优于10 nm、 脉宽测量精度优于3 ns。 该技术将为海、 陆、 空、 天领域对来袭激光的高精度多参数综合探测奠定基础, 有望提高复杂战场的生存能力。
多参数激光告警 宽光谱 激光波长 激光方向 激光脉冲宽度 电子罗盘 Multi-parameter laser warning Wide spectral range Laser wavelength Laser direction Laser pulse width Electronic compass 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2581
杨雪梅 1,2,3张瑞 1,2,3,*石金 1,2,3吴琼 1,2,3[ ... ]李孟委 1,2,3
1 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原03005
2 中北大学 前沿交叉科学研究院，山西太原030051
3 中北大学 南通智能光机电研究院，江苏南通710065
为了实现激光告警机宽光谱、大视场的高精度探测，提出了一种基于宽波段光栅衍射的大视场二维激光告警探测系统。设计了由宽波段光栅和大视场镜头组成的光学系统，通过采用五组七片式组合透镜结构，实现了水平方向95°、垂直方向72°的大视场探测。镜头的光圈为2.0，入瞳直径为36 mm，保证系统具有很好的通光量。设计加工了光栅常数为2.5 μm（占空比为0.6）的宽波段黑白光栅，实现了0.5~1.7 μm的宽波段探测。系统中加入多窄带滤光片以滤除背景光的干扰。最后，用典型波长（532，1 064，1 550 nm）的激光器进行测试，系统探测得到的角度测量误差优于0.7°、激光中心波长的探测精度优于8 nm，通过实验验证了该方法的可行性。
激光告警 光学设计 宽波段黑白光栅 激光波长 高精度二维角度 laser warning optical design broadband black-white grating laser wavelength high-precision two-dimensional angle 光学 精密工程
2022, 30(19): 2295
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 江西省交通高级技工学校, 江西 南昌 330105
激光器是现代光学中一种常用的光源, 分析其谱宽特性对于激光的研究具有重要意义。 由于高性能窄线宽激光的半高全宽通常在几十MHz以内, 难以直接满足宽光谱领域的应用需求, 因而无法发挥其在成本和性能方面的优势, 这在一定程度上限制了激光的发展。 如果在激光内部直接进行调制实现线宽展宽, 又会导致频率的严重漂移, 破坏稳频特性。 为了在激光器波长稳定性不变的前提下得到宽光谱, 提出了一种以高斯白噪声为驱动电信号的外部相位调制方法。 以激光相位噪声和光谱特征之间的关系为基础, 通过理论计算阐明了相位噪声对于光谱的展宽效应, 并基于OptiSystem光仿真软件和数值仿真分析了在不同白噪声参数下的光谱演变过程, 明确了要得到好的展宽和载波抑制效果需要高功率、 大带宽的噪声信号源。 搭建的外部相位调制系统采用10 GHz带宽的信号源, 通过两个前置预放大器以及一个高饱和输出功率放大器将噪声信号由-17 dBm最高提升至28 dBm, 以此驱动半波电压3.7 V的铌酸锂电光相位调制器, 并在放大链路中加入低通滤波器和可调衰减器调节信号参数。 研究对象为初始线宽20 kHz的分布式反馈半导体激光器, 通过光谱分析仪观测和对比调制前后的激光光谱, 得到了与理论及仿真相吻合的结果, 并拟合计算出展宽分量最高可达65 GHz, 且载波也得以明显地抑制; 此外, 基于扫描式法布里-珀罗共焦腔评估了激光频率的漂移情况, 证明外部调制并未对激光的波长稳定性造成影响, 综合论证了高斯白噪声的相位调制方案能够实现优越的光谱展宽效果。 由于调制后的光谱无边带和次峰, 且能实现数倍于调制带宽的展宽, 因此相较于正弦函数和伪随机编码等其他信号而言, 高斯白噪声具有明显的优势。 该调制方法不依赖于激光器的本征线宽, 具有广泛的应用前景, 为相位调制和光谱展宽的相关研究提供了参考依据。
激光器线宽 相位调制 光谱展宽 高斯白噪声 Laser linewidth Phase modulation Spectrum broadening Gaussian white noise
1 东南大学 信息科学与工程学院 毫米波国家重点实验室，江苏 南京 210096
2 东南大学 信息科学与工程学院 移动通信国家重点实验室，江苏 南京 210096
信息超表面由于其强大的处理空间电磁波的能力，成为国内外物理和信息领域的研究热点之一。文中主要介绍信息超表面在无线通信领域的一系列研究进展。信息超表面能实时操控电磁波及直接处理数字编码信息，并进一步对信息进行感知、理解，甚至记忆、学习和认知，这使其在无线通信领域展现出巨大潜能。文中首先介绍信息超表面在承担无线中继职能时所涉及的信道建模研究进展、以及其对信道的改善作用；其次介绍信息超表面在新体制发射机中的应用，通过对入射到信息超表面上的载波进行幅度或相位调制，实现了多种简化的发射机架构。此外，文中还介绍了利用信息超表面近场、远场以及散射场等信息，实现了多种新型无线通信系统。最后，文章对基于信息超表面的无线通信进行了总结和展望。
超材料 信息超表面 无线通信 metamaterial information metasurfaces wireless communications 红外与激光工程
2022, 51(1): 20210797
1 浙江警察学院现代教育技术实验中心，浙江 杭州310053
2 浙江警察学院刑事科学技术系，浙江 杭州310053
3 浙江大学 信息技术中心，浙江 杭州 310058
为实现对多幅图像完成同步加密，并提高密文的安全性与抗几何变换攻击能力，提出基于快速响应码 (QR)与级联分数阶 Fourier变换的多图像光学加密算法。借助 Logistic映射，获取随机掩码，联合 Fresnel波带 、 Hilbert模型，构建调制掩码；引入复数理论，借助模板图像对第一幅明文实施处理，形成复数图像；采用分数阶 Fourier变换，借助调制掩码，对复数图像实施处理，并基于相位-幅度截断机制，得到相位分布与密钥； 再结合相位截断方法与分数阶 Fourier变换，设计级联快速傅里叶变换( FFT)加密机制，通过调制掩码与相位分布，对剩余的多幅明文实施频域变换处理，输出融合幅度图像，并将其转换为对应的 QR码；引入 Gyrator变换 ，通过相应的光电装置，利用激光束对 QR码完成干涉处理，得到密文。测试数据表明：相对已有的多图像光学加密技术，本算法具备更高的保密安全性与抗攻击能力，在裁剪变换下，其复原图像的失真度更小。
多图像光学加密 QR码 分数阶 Fourier变换 相位-幅度截断 Fresnel波带 multi-image optical encryption QR code fractional Fourier transform phase -amplitude truncation Fresnel band 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 462
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Electronic Electrical Engineering, Huaiyin Normal University, Huaian 223001, China
2 School of Science, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
The apatite compound Ca4La6(SiO4)4(PO4)2O2 (CLSPO) was explored as the host material for phosphors used in white light-emitting diodes (wLEDs). The crystal structure of the CLSPO host prepared by the solid-state reaction method was investigated with Rietveld refinement. The rare earth ions (Eu3+/ Tb3+/Ce3+, Tb3+/Tb3+, Mn2+) activated CLSPO phosphors were synthesized, and their photoluminescence properties, quantum yields, as well as thermal stabilities, were studied. Under near-ultraviolet excitations, the Eu3+ and Tb3+-doped CLSPO compounds exhibited red and green emissions with high luminescence efficiencies. Besides, tunable emissions from green to orange were obtained by introducing Mn2+ ions into the Tb3+-doped CLSPO samples. The results showed that the phosphors studied may have potential applications for wLEDs.
160.4760 Optical properties 230.3670 Light-emitting diodes 300.6170 Spectra Chinese Optics Letters
2019, 17(5): 051602
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
为了检测航天相机主动热控系统的功能、性能及可靠性,设计了主动热控仿真测试系统。依据传热学基本定律、航天器轨道理论和热控策略,给出了计算航天相机温度场的热网络数学模型,使主动热控系统能在模拟的空间热环境中连续工作,实现了对主动热控系统的闭环仿真测试。采用两个数字电位器相串联的方法模拟温度传感器的走势,得到的最大阻值为100 kΩ,精度达到10Ω,符合设计中对总电阻和电阻变化率的需求,实现了对主动热控系统的功能、性能以及可靠性的仿真测试。
航天相机 主动热控 PCI总线 闭环控制 数字电位器 space camera active thermal control PCI bus closed-loop control digital potentiometers
1 淮阴师范学院科技处, 江苏 淮安 223300
2 淮阴师范学院物理系, 江苏 淮安 223300
3 南京理工大学计算机科学与技术学院, 江苏 南京 210094
提出了利用五个粒子纠缠GHZ态作为量子信道来完成三个粒子纠缠态的隐形传态，从而实现三个量子位的秘密共享方案， 并对方案进行安全性分析。该方案充分利用GHZ态五个粒子间的相关性，通过一次Bell基测量和三次单粒子测量，并通过相应的 幺正变换即可实现Alice和Charlie之间三个量子位的秘密共享。与相关文献相比，在没有增加粒子数的前提下，提高了量子位的 传输，为量子密钥共享传递更多量子位提供了理论基础。
量子光学 量子秘密共享 量子纠缠 量子隐形传态 quantum optics quantum secret sharing quantum entanglement qunatum teleportation
