1 中南林业科技大学机电工程学院，湖南 长沙 410018
2 中南大学机电工程学院，湖南 长沙 410083
3 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长沙 410083
利用飞秒激光相位掩模加工方法制造光纤布拉格光栅（FBG），并研究了激光能量和曝光时间对FBG波长、反射率和带宽的影响规律。研究发现，随着曝光时间的增加，光纤的折射率调制量逐渐变大，耦合效率增大，反射率逐渐变大。当光纤耦合效率达到饱和时，反射率保持不变；当过曝光时，反射率轻微减小，光纤的平均有效折射率和折射率调制深度均变大，带宽增大。随着激光能量的增大，达到最大反射率所需要的曝光时间缩短，且FBG波长的红移量越多，带宽就越大。过大的激光能量会使平均有效折射率和折射率调制深度变大，从而导致FBG主谐振峰两边的旁瓣增多，影响光谱质量。另外，短波方向旁瓣的振荡比较显著，而长波方向则比较平顺。因此，在实际加工中需要选择合适的激光曝光能量和曝光时间。实验获得的最大FBG反射强度达到15 dB，且其光谱变化和理论分析一致。该研究为高质量FBG的制造和光谱特性优化提供了实验依据。
光纤光学 光纤布拉格光栅 飞秒激光 相位掩模法 光谱特性 带宽 中国激光
2023, 50(19): 1906001
1 重庆大学 数学与统计学院，重庆4033
2 长春长光辰谱科技有限公司，吉林长春130000
光学影像精准定位是提高工业生产效率和质量的重要环节。传统图像处理定位方法由于光照、噪声等环境因素的影响，在复杂场景下定位精度低、易受干扰；而经典深度学习网络虽然在自然场景目标检测、工业安检、抓取、缺陷检测等得到了广泛应用，但是其海量数据的训练需求、复杂系统的深度学习大模型、检测框的冗余及不精确等问题，导致它不能直接应用于工业零部件像素级精准定位。针对以上问题，构建了一种零部件光学影像像素级精准定位的轻量化深度学习网络方法。网络总体选用Encoder-Decoder架构，Encoder使用三级bottleneck级联，在降低特征提取参变量的同时充分提升了网络的非线性；Encoder与Decoder对应特征层实施融合拼接，促使Encoder在上采样卷积后可以获得更多的高分辨率信息，进而更完备地重建出原始图像细节信息；最后，利用加权的Hausdorff距离构建了Decoder输出层与定位坐标点的关系。实验结果表明：轻量化深度学习定位网络模型参数为57.4 kB，定位精度小于等于5 pixel的识别率大于等于99.5%，基本满足工业零部件定位精度高、准确率高和抗干扰能力强等要求。
机器视觉 光学影像 深度学习 精准定位 轻量化 machine vision optical image deep learning precise localization lightweight 光学 精密工程
2023, 31(17): 2611
1 南宁师范大学, 广西高校新型电功能材料重点实验室, 南宁 530100
2 桂林电子科技大学信息与通信学院, 桂林 541004
本文报道了采用射频磁控溅射法和快速升温烧结法在R面取向的蓝宝石单晶基片上生长CeO2缓冲层和Tl-1223超导薄膜, 研究了缓冲层生长情况和先驱膜后退火条件对超导薄膜结晶情况和超导特性的影响。AFM和XRD表征结果显示, 蓝宝石基片经过退火后其表面形成具有光滑平台的台阶结构, 同时基片的晶体质量得到了改善; 本文所制备的CeO2缓冲层和Tl-1223超导薄膜具有较好的c轴生长取向, 而且两者呈现良好的ab面内织构。SEM表征结果显示, 生长良好的Tl-1223超导薄膜呈层状结构, 表面光滑平整、结构致密。在液氮环境下, 测得所制备Tl-1223超导薄膜的临界转变温度Tc约为111 K, 临界电流密度Jc(77 K, 0 T)约为1.3 MA/cm2。
Tl-1223超导薄膜 快速升温烧结法 蓝宝石基片 CeO2缓冲层 磁控溅射 临界转变温度 Tl-1223 superconducting film rapid heating-up sintering method sapphire substrate CeO2 buffer layer magnetron sputtering critical transition temperature
1 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西 太原 030006
2 山西大学, 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
3 山西大学, 物理电子工程学院 山西 太原 030006
连续变量纠缠态光场是实现量子计算、量子通信和量子精密测量的重要量子资源。 轨道角动量复用是增加量子通信信道容量的一种有效方式。我们利用铯原子系综中的四波混频过程制备了轨道角动量复用的连续变量纠缠态光场, 并实验证明携带l=1,?2阶轨道角动量的EPR纠缠态光场可以获得与l=0模式的EPR纠缠态光场相同的纠缠度。此外, 我们采用高斯量子失谐表征了携带 l=0,?1,?2阶轨道角动量光场的量子关联, 并研究了其在损耗信道中的演化。结果表明轨道角动量复用光场的高斯量子关联在损耗环境中具有鲁棒性。研究结果为利用轨道角动量复用的连续变量纠缠态光场实现高信道容量量子通信提供了参考。
轨道角动量复用 连续变量纠缠 量子失谐 四波混频 orbital angular momentum multiplexing continuous variable entanglement quantum discord four-wave mixing
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
4 e-mail: zzqin@sxu.edu.cn
Orbital angular momentum (OAM) multiplexing provides an efficient method to improve data-carrying capacity in various quantum communication protocols. It is a precondition to distribute OAM multiplexed quantum resources in quantum channels for implementing quantum communication. However, quantum steering of OAM multiplexed optical fields and the effect of channel noise on OAM multiplexed quantum resources remain unclear. Here, we generate OAM multiplexed continuous-variable (CV) entangled states and distribute them in lossy or noisy channels. We show that the decoherence property of entanglement and quantum steering of the OAM multiplexed states carrying topological charges and are the same as that of the Gaussian mode with in lossy and noisy channels. The sudden death of entanglement and quantum steering of high-order OAM multiplexed states is observed in the presence of excess noise. Our results demonstrate the feasibility to realize high data-carrying capacity quantum information processing by utilizing OAM multiplexed CV entangled states.
Photonics Research
2022, 10(3): 03000777
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing, College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China
A phase-shifted fiber Bragg grating (PS-FBG) based on a microchannel was proposed and realized by combining the point-by-point scanning method with chemical etching. The PS-FBG is composed of a fiber Bragg grating (FBG) and a microchannel through the fiber core. The microchannel can introduce phase shift into the FBG. What is more important is that it exposes the fiber core to the external environment. The phase shift peak is sensitive to the liquid refractive index, and it shows a linear refractive index response wavelength and intensity sensitivity of 2.526 nm/RIU and -111 dB/RIU, respectively. Therefore, such gratings can be used as sensors or tunable filters.
fiber Bragg grating microchannel structure phase shift fiber optic sensors Chinese Optics Letters
2021, 19(3): 030602
1 (中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院国家天文台FAST运行和发展中心，贵州 平塘 558300
3 中国人民解放军63620部队，甘肃 兰州 732750
4 中国人民解放军93213部队, 北京 100089
5 中国人民解放军63620部队, 甘肃 兰州 732750
6 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
大气背景辐射强弱决定了红外望远镜系统极限灵敏度, 直接影响系统设计, 背景辐射也是反映天文台站观测性能优劣与否的一项重要指标。实测了国内的阿里天文台、德令哈观测站、怀柔观测站等几个典型天文台站大气红外背景辐射, 尤其是获得了阿里天文台大气红外背景辐射的一手资料。实测结果表明: 阿里天文台大气红外背景辐射的强弱以及辐亮度均值的昼夜变化在几个台站中均最小, 其最大辐亮度均值为1.30×10-6 W·cm-2·sr-1,辐亮度均值的最大昼夜变化仅为18%, 其红外背景辐射限最优; 其次是德令哈观测站。将扫天实测辐亮度与MODTRAN模拟辐亮度进行对比, 发现对于国内如阿里等青藏高原高海拔地区无论是标准大气模式还是实际大气模式其模拟结果与实测间皆存在较大差异。
大气光学 大气辐射 辐射测量 辐射定标 天顶角 阿里天文台 atmospheric optics atmospheric radiance radiation measurement radiation calibration zenith Ali astronomical observatories 红外与激光工程
2019, 48(12): 1203010
提出一种可用于降低半导体激光器(SL)输出混沌光的自相关性并增加其带宽的方案。该方案将具有单路相位调制光反馈的SL作为主激光器,将具有双路滤波光反馈的SL作为从激光器,并将主激光器输出的激光注入到从激光器中。数值研究了抽运因子、外光注入系数和主从激光器之间的频率失谐对从激光器输出混沌光的自相关性及其带宽的影响。结果表明:在所选的参数条件下,该方案能有效地降低从激光器输出混沌光的自相关性并增加其带宽,混沌激光带宽的极大值达到18.45 GHz。
激光器 半导体激光器 混沌激光 自相关性 带宽 延时特性 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021405
西南交通大学风工程试验研究中心, 四川 成都 610031
以风洞试验中的气动弹性模型表面的标记点为载体，运用数字图像相关法（DIC）对CCD摄像机高频采集的灰度图像进行处理，得到标记点在时间序列下的位移值，从而得到待测结构的振动响应。通过介绍数字图像相关法的基本原理及其在风洞试验中的应用，并将其与激光位移计进行对比试验，验证了该方法的可靠性、稳定性和优越性。
测量 数字图像相关 风致振动 风洞试验 非接触 激光与光电子学进展
2013, 50(5): 051201
1 重庆大学 数学与统计学院，重庆 401331
2 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室 ICT研究中心，重庆 400030
研究了一种对工业计算机断层(CT)图像与计算机辅助设计(CAD)模型进行比对检测，分析工件制造误差的方法。首先，用模板自适应细胞神经网络提取工业CT图像边缘，并进行三方向CT切片边缘数据融合处理以获得完整的三维边缘面。然后，先结合主成分分析和最小包围盒的思想对CT边缘面数据与工件的CAD模型实现粗配准，再用奇异值分解-迭代最近点算法对其进行精配准，其中最近点对的求取用k-d树进行加速，从而实现对工件制造误差的分析。实验结果显示，文中的方法能够实现工件的比对检测，自动化程度高、能直观显示误差分布且精度高，表明通过改进工件CT图像与CAD模型的比对检测方法，可将工业CT技术用于制造工艺分析与改进中。
计算机断层成像 计算机辅助设计 神经网络 迭代最近点 比对检测 industrial Computed Tomography(CT) Computer Aided Design(CAD) neural network iterative closest point comparison inspection 光学 精密工程
2011, 19(10): 2533
