王玉平 1,2,*朱磊 3仲嘉琪 3王谨 3[ ... ]令维军 1,2
作者单位
摘要
1 天水师范学院 电子信息与电气工程学院,天水 740001
2 集成电路封装测试教育部工程研究中心,天水 740001
3 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,武汉 430071
提出一种基于同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案,并应用于原子干涉仪激光系统的小型化。该方案使用同位素原子吸收泡代替现有拉曼光方案中的移频或调制光学器件,以实现拉曼激光的稳频和失谐,使光路和电路同时简化。针对85Rb原子干涉仪,87Rb原子D2线的饱和吸收谱被用于对拉曼激光进行稳频,稳频后的拉曼激光红失谐在GHz量级,线宽约为80 kHz。将该拉曼激光用于原子干涉仪获得了对比度为20%的干涉条纹,重力测量的灵敏度为345 μGal/Hz1/2。连续24 h重力测量数据的阿伦方差显示原子干涉仪的分辨率约为2×10-8g@7 500 s。该拉曼激光的频率噪声引起的单次重力测量噪声优于1 μGal,完全可以满足μGal量级的重力测量需求。该拉曼激光方案有助于推动原子干涉仪激光系统的小型化、轻量化和实用化。
原子干涉 激光冷却 拉曼激光 饱和吸收谱 电光调制器 Atom interferometer Laser cooling Raman laser Saturated absorption spectrum Electro-optic modulator 
光子学报
2024, 53(1): 0114004
Author Affiliations
Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory of Advanced Laser Materials and Devices, School of Physics and Electronic Engineering, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116, China
2 State Key Laboratory of Crystal Materials and Institute of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
3 Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy, 12489 Berlin, Germany
4 e-mail: kangzhentian@jsnu.edu.cn
Spatially twisted light with femtosecond temporal structure is of particular interest in strong-field physics and light–matter interactions. However, present femtosecond vortex sources exhibit limited power handling capabilities, and their amplification remains an ongoing challenge particularly for high-order orbital angular momentum (OAM) states due to several inherent technical difficulties. Here, we exploit a straightforward approach to directly amplify a femtosecond optical vortex (FOV, OAM=-8) by using a two-stage single-crystal fiber (SCF) amplifier system without pulse stretching and compression in the time domain, delivering 23-W, 163-fs pulses at a repetition rate of 1 MHz. The spatial and temporal features are well-conserved during the amplification, as well as the high modal purity (>96%). The results indicate that the multi-stage SCF amplifier system is particularly suited for direct amplification of high-order FOVs. The generated high-power femtosecond OAM laser beams are expected to help reveal complex physical phenomena in light–matter interactions and pave the way for practical applications in attoscience, laser plasma acceleration, and high-dimension micromachining.
Photonics Research
2024, 12(1): 27
作者单位
摘要
西安应用光学研究所,陕西 西安 710065
伴随巡飞弹这一新型**系统的快速发展,巡飞弹载光电载荷设计过程中关于小型化、轻量化、抗过载等多种要求的设计矛盾日益突出。为解决巡飞弹载光电系统小型化轻量化前提下的高效承载问题,建立了一种基于拓扑优化的巡飞弹载光电关键结构设计方法。该方法以结构低阶模态频率和过载工况下的结构柔顺度为设计约束,以质量最小为目标,建立了基于变密度法的拓扑优化设计模型,进而利用Altair HyperWorks软件求解得到关键结构的拓扑布局方案,之后综合弹载光电系统功能要求和零件加工工艺等要求,利用UG软件对拓扑优化结果进行几何模型重构并开展校核分析,最终完成关键结构的优化设计方案。在应用算例中,首先对某巡飞弹载光电关键结构零件光具座的经验设计方案进行了分析,然后利用该拓扑优化设计方法,在主要力学性能保持不变甚至部分性能有所提升的前提下,将该光具座结构成功减重22.4%,有效提高了该巡飞弹载光电系统的轻量化水平和结构承载效能,满足了系统设计要求,同时也表明了该优化设计方法的有效性和实用性,具有良好的推广性。
拓扑优化 巡飞弹 光电系统 光具座 topology optimization loitering munition electro-optic systems optical bench 
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220767
吕伟 1,2张小伟 1徐炜豪 1,2朱磊 1[ ... ]詹明生 1,3,4,***
作者单位
摘要
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学物理学院,北京 100049
3 合肥国家实验室,安徽 合肥 230094
4 武汉量子技术研究院,湖北 武汉 430206
重力梯度仪在资源勘探、地球物理研究、自主导航等领域有重要的应用价值。原子干涉重力梯度仪是一种新型的高精度测量仪器,小型实用化是其实现广泛应用需要解决的核心问题。本文设计实现了1套可测量水平分量的小型高精度原子重力梯度仪。该仪器采用全石英材料真空腔体与附件框架相结合的技术方案,使得探头部分的体积降低到105 L,采用模块化双面光路结构,使得光学单元的体积降低为36 L,因而具有十分优良的可搬运性能。在实验室条件下,该原子重力梯度仪的测量灵敏度为320 E/Hz,测量分辨率为3.3 E@4800 s (1 E=1×10-9 s-2)。
冷原子 重力梯度仪 原子干涉仪 受激拉曼跃迁 
激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106020
作者单位
摘要
杭州电子科技大学自动化学院,浙江 杭州 310018
为突破传统光纤激光器因增益介质为稀土掺杂光纤,辐射波长相对固定的困境,由于量子点尺寸依赖的辐射波长,本文提出全正常色散锁模PbSe量子点光纤激光器,通过数值计算得到了1.7 μm稳定的耗散孤子锁模,并系统地数值研究了使用该激光器输出耗散孤子的启动动力学、谐振腔内激光的演化和激光器的稳态输出特性,探索了增益光纤的长度和浓度、谐振腔的长度对输出特性的影响。当泵浦功率为0.1 W时,最佳的增益光纤长度为0.3 m,掺杂浓度为12×1021 m-3,此时的脉冲宽度为7.59 ps,光谱的宽度为13.77 nm,耗散孤子在单模光纤长度为2~7 m范围内保持稳定。当被动光纤长度为0.1 m时,激光器输出了22个峰、包络宽度为22.33 nm的多波长激光,光谱覆盖了1678~1724 nm,此时时域中观察到一对间隔为4 ps、单脉冲宽度为0.92 ps的孤子对。该研究结果对超快量子点光纤激光器的建立和优化提供了理论指导,为特殊波长超快光纤激光提供了新的选择。
激光器与激光光学 锁模 量子点 光纤光学 超快 启动动力学 
激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0714007
作者单位
摘要
国网江苏省电力有限公司建设分公司 项目管理中心,南京 210000
变电站在日常运行过程中,气体绝缘开关(GIS)设备若发生击穿故障,将会导致变电站电力供应暂停,国民生产和生活难以得到保障。文章针对GIS设备发生击穿故障后,如何快速有效地定位故障设备进行了探讨,提出将光纤分布式声传感系统(DAS)与机器学习方法中支持向量机(SVM)相结合,能够实现故障发生位置定位,利于故障的排除,利于运行风险的降低,同时对及时恢复变电站电力供应具有重要意义。
分布式声传感 气体绝缘开关设备运行维护 机器学习 支持向量机 DAS GIS equipment operation and maintenance machine learning SVM 
光通信研究
2023, 49(1): 53
作者单位
摘要
不同于普通弹药,巡飞弹能够在目标上空进行“巡弋飞行”,获取目标位置信息,并传送至指挥中心,用于战场态势分析及火力布局。受限于巡飞弹载机负载能力和成本要求,巡飞弹光电系统目标定位能力无法与大型无人机媲美。为提高巡飞弹目标定位精度,从巡飞弹目标定位的原理和流程出发,分析影响目标定位精度的误差源。在典型工况下,研究了卫星定位系统经度和纬度误差、惯性导航系统(INS)航向误差、测角误差和测距机测量误差等主要影响因素对目标定位精度的影响程度,可作为提升目标定位精度的设计依据。针对卫星定位系统经度和纬度误差对目标定位精度的影响结果,进行外场试验,验证上述分析结论。试验结果表明:当卫星定位系统经度和纬度精度由5 m提升至1 m时,目标定位的圆概率误差(CEP)下降约31.5%,与理论分析基本吻合。
应用光学
2022, 43(4): 592
朱宇波 1,2母志强 1,2陈玲丽 3朱雷 1,2[ ... ]俞文杰 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室,上海 200050
2 中国科学院大学,北京 100049
3 上海集成电路材料研究院,上海 200050
该文基于掺钪AlN薄膜制备了高次谐波体声波谐振器(HBAR),研究了钪(Sc)掺杂浓度对AlN压电薄膜材料特性及器件性能的影响。研究表明,当掺入Sc的摩尔分数从0增加到25%时,压电应力系数e33增加、刚度CD33下降,导致Al1-xScxN压电薄膜的机电耦合系数k2t从5, 6%提升至15, 8%,从而使HBAR器件的有效机电耦合系数(k2eff)提升了3倍。同时,当Sc掺杂摩尔分数达25%时,Al1-xScxN(x为Sc掺杂摩尔分数)压电薄膜的声速下降13%,声学损耗提高,导致HBAR器件的谐振频率和品质因数降低。
高次谐波体声波谐振器(HBAR) 压电薄膜 掺钪AlN 机电耦合系数 high-overtone bulk acoustic resonator(HBAR) AlN AlN piezoelectric thin film aluminum scandium nitride electromechanical coupling coefficient 
压电与声光
2022, 44(2): 299
作者单位
摘要
1 海军工程大学 电子工程学院, 武汉 430000
2 32382部队, 武汉 430000
在相机位姿估计任务中, 参考点位置的测量容易受测量仪器或者所处环境影响, 出现一定程度的测量误差, 其中误差较大的点对最终求解精度的影响很大, 被称为野值点。文章针对现有算法抗野值点能力较弱的问题, 提出一种基于测量误差不确定性加权的快速相机位姿估计算法。该算法以经典的正交迭代算法为基础, 引入M估计方法, 对目标函数根据参考点的测量误差赋予相应大小的权值, 最大程度地将野值点的影响排除, 并引入Kronecker积对计算过程进行优化, 减少了迭代过程中的冗余计算, 提高运算速度。仿真实验结果表明, 改进后的算法提升了原算法的抗野值点能力, 且计算速度更快。
相机位姿估计 正交迭代算法 M估计方法 camera pose estimation orthogonal iterative algorithm M estimation method 
半导体光电
2022, 43(1): 169
作者单位
摘要
1 中国民航大学航空工程学院,天津 300300
2 中国民航大学工程技术训练中心,天津 300300
3 贡比涅技术大学,贡比涅60200,法国
针对红外热成像无损检测系统存在温度误差较大和精度较差等问题,提出一种基于无损检测仿真模型的检测方法。选取相同实验环境下激励点处和缺陷中心处等多个表面温度值作为参考量,用来对仿真模型进行修改和校正。首先改变激光激励时间来分析激励点两侧区域的温度变化趋势,揭示缺陷对试件温度场的影响规律;然后对比激励点两侧区域的温度值,分析缺陷的温阻效应;最后采用数据拟合的方法得到激励时间与测温点最大温差值的拟合曲线及函数关系,定量分析激励时间与测温点最大温差值的数量关系。结果表明,基于无损检测仿真模型的检测方法对零件缺陷的检测效果显著,可以解决测温误差较大和精度较差的问题,对零件缺陷具有良好的检测能力。
激光光学 红外热成像 激光 无损检测 仿真模型 激励时间 温阻效应 
激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2314010

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