Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Laser Plasma, CAEP, Shanghai 201899, People’s Republic of China
The use of broadband laser technology is a novel approach for inhibiting processes related to laser plasma interactions (LPIs). In this study, several preliminary experiments into broadband-laser-driven LPIs are carried out using a newly established hundreds-of-joules broadband second-harmonic-generation laser facility. Through direct comparison with LPI results for a traditional narrowband laser, the actual LPI-suppression effect of the broadband laser is shown. The broadband laser had a clear suppressive effect on both back-stimulated Raman scattering and back-stimulated Brillouin scattering at laser intensities below 1 × 1015 W cm-2. An abnormal hot-electron phenomenon is also investigated, using targets of different thicknesses.
Matter and Radiation at Extremes
2024, 9(1): 015602
孙倩 1,2沈振民 1,2杨颂 1,2王子豪 1,2[ ... ]郑永超 1,2
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所,北京 100094
2 中国空间技术研究院 空间激光信息感知技术核心专业实验室,北京 100094
3 华中科技大学 电子信息与通信学院,湖北 武汉 430074
4 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230026
海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础,针对海洋剖面探测能力不足的问题,以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白,开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究,提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制,面向未来星载应用,完成星载海洋剖面多要素探测载荷系统设计。其中,激光器谱段设计为486、532 nm多波长一体化最佳配比输出,光电接收探测系统选用1 m×5 m超大口径可折叠光栅主镜,经过仿真分析,探测系统可实现大洋水深100 m深度、温度、盐度以及后向散射系数等多要素同源探测能力,同等体积包络条件下,能量收集能力提升5倍。
激光雷达 海洋剖面探测 主被动复合 大口径光栅 lidar ocean profile detection active and passive composite large aperture grating 
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230466
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 生物医学工程学院(苏州),江苏苏州2563
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏苏州15163
基于LED光源的低强度光治疗(LLLT)是一项快速发展的非侵入式光治疗技术。相比于激光,LED光疗能轻易产生较大面积的治疗光斑,并且获得与激光几乎一致的治疗效果。在LED光疗仪设计及光疗方案制定时,考虑到边缘光线与皮肤间角度过大会影响光的穿透效果,因此需要一个皮肤模型分析大面积光斑时的光穿透情况。首先,本论文根据皮肤组织的光学特性建立了一个通用的皮肤模型样本。然后,利用蒙特卡洛模拟方法对LED光源发出的光进行追迹,并分析了不同波长、不同发散角的光,在该样本中的光分布和能量吸收情况。最后,根据人体肩部、前臂背侧、臀部三个部位皮肤的参数,与样本模型进行对照,验证模型的可靠性。模拟的最终结果给出了大尺寸LED光斑在皮肤中的传输情况,并且在不同部位皮肤的模拟实验中,均得到需要将光斑发散半角控制在30°以内的结论,为LED光治疗领域提供了重要参考。
LED光疗 低强度光治疗 皮肤模型 蒙特卡洛模拟 光发散角 光穿透 LED phototherapy LLLT skin model Monte Carlo simulation light divergence angle light penetration 
光学 精密工程
2022, 30(10): 1139
Author Affiliations
Abstract
1 International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Science and Technology, Institute of Microscale Optoelectronics, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 College of New Materials and New Energies, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
3 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Information Materials and Technology and Institute of Electronic Paper Displays, South China Academy of Advanced Optoelectronics, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
Metasurfaces composed of spatially arranged ultrathin subwavelength elements are promising photonic devices for manipulating optical wavefronts, with potential applications in holography, metalens, and multiplexing communications. Finding microstructures that meet light modulation requirements is always a challenge in designing metasurfaces, where parameter sweep, gradient-based inverse design, and topology optimization are the most commonly used design methods in which the massive electromagnetic iterations require the design computational cost and are sometimes prohibitive. Herein, we propose a fast inverse design method that combines a physics-based neural network surrogate model (NNSM) with an optimization algorithm. The NNSM, which can generate an accurate electromagnetic response from the geometric topologies of the meta-atoms, is constructed for electromagnetic iterations, and the optimization algorithm is used to search for the on-demand meta-atoms from the phase library established by the NNSM to realize an inverse design. This method addresses two important problems in metasurface design: fast and accurate electromagnetic wave phase prediction and inverse design through a single phase-shift value. As a proof-of-concept, we designed an orbital angular momentum (de)multiplexer based on a phase-type metasurface, and 200 Gbit/s quadrature-phase shift-keying signals were successfully transmitted with a bit error rate approaching 1.67×10-6. Because the design is mainly based on an optimization algorithm, it can address the “one-to-many” inverse problem in other micro/nano devices such as integrated photonic circuits, waveguides, and nano-antennas.
Photonics Research
2022, 10(6): 06001462
Author Affiliations
Abstract
1 International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Science and Technology, Institute of Microscale Optoelectronics, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 College of New Materials and New Energies, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
3 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Information Materials and Technology and Institute of Electronic Paper Displays, South China Academy of Advanced Optoelectronics, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
Optical logical operations demonstrate the key role of optical digital computing, which can perform general-purpose calculations and possess fast processing speed, low crosstalk, and high throughput. The logic states usually refer to linear momentums that are distinguished by intensity distributions, which blur the discrimination boundary and limit its sustainable applications. Here, we introduce orbital angular momentum (OAM) mode logical operations performed by optical diffractive neural networks (ODNNs). Using the OAM mode as a logic state not only can improve the parallel processing ability but also enhance the logic distinction and robustness of logical gates owing to the mode infinity and orthogonality. ODNN combining scalar diffraction theory and deep learning technology is designed to independently manipulate the mode and spatial position of multiple OAM modes, which allows for complex multilight modulation functions to respond to logic inputs. We show that few-layer ODNNs successfully implement the logical operations of AND, OR, NOT, NAND, and NOR in simulations. The logic units of XNOR and XOR are obtained by cascading the basic logical gates of AND, OR, and NOT, which can further constitute logical half-adder gates. Our demonstrations may provide a new avenue for optical logical operations and are expected to promote the practical application of optical digital computing.
Photonics Research
2021, 9(10): 10002116
作者单位
摘要
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所光健康中心,江苏 苏州 215163
为了对比TIR(Total Internal Reflection)透镜和自由曲面反光杯用于LED(Light-Emitting Diode)光源准直的效果,基于TracePro分别仿真LED光源在相同口径的TIR透镜和反光杯下的有效射程和光斑直径,对比相同口径的TIR透镜和反光杯下的准直特点。研究结果表明,随着口径的增加,射程均有所增加,光线形态经历三个阶段,对应光斑有三种形态,即矩形形态、复峰形态和驼峰形态;光源经过反光杯后的光斑直径更小且存在滞后效应;LED光源经过TIR透镜后的射程更远,但相差较小;当光斑口径过大时,两种光学系统均形成光环。
光学设计 LED TIR透镜 反光杯 仿真 
激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1922001
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所光与健康研究中心, 江苏 苏州 215163
进行海上灯光诱鱼作业时,船体横摇改变了发光二极管(LED)集鱼灯的照明角度,导致海面光照不断变化,对吸引和聚集趋光性鱼类产生不利影响。提出了一种利用自由曲面透镜实现扇形光强分布的方法,在Y-ZX-Y平面上的发散角分别为110°和10°。分析了LED集鱼灯在渔船横摇角度变化范围(-10°~10°)内的目标面相对照度分布的相似性和误差率。模拟结果和实验结果的正交归一化相似性(NCC)分别大于98.50%和99.53%,均方根误差(RMSE)分别小于5.56%和4.60%。与普通LED集鱼灯和金卤灯比较,本设计显著提高渔船横摇时LED集鱼灯的光照稳定性。结果表明,在不同照明角度下,LED集鱼灯的自由曲面透镜能很好地实现海面上的稳定光照。
光学设计 自由曲面 发光二极管 光照稳定性 透镜 
光学学报
2021, 41(5): 0522003
作者单位
摘要
1 湖南农业大学 a.信息与智能科学技术学院
2 湖南农业大学 b.苎麻研究所, 长沙 410128
对叶片高光谱信息进行分析, 实现苎麻褐斑病快速无损的诊断, 对提高苎麻产量和品质有重要意义。利用FieldSpec3便携式地物光谱仪和手持叶片夹持器, 采集了430个苎麻褐斑病叶片和健康叶片高光谱数据。提出了一种基于离散系数的子波段主成分分析PCA方法来提取特征变量。同时, 为了探讨不同主成分个数对模型的影响, 分别以1~10个主成分作为特征变量, 采用支持向量机分类SVC方法建立苎麻叶片褐斑病识别模型。结果表明: 1)波段A(511~636 nm)、波段B(690~714 nm)、波段C(1 406~1 511 nm)和波段D(1 870~2 450 nm)离散系数较大, 是建立识别模型的敏感波段; 2)4个子波段中, 波段C建模效果最好, 选择5~10个PCA主成分作为特征变量建立SVC识别模型时, 在主成分个数相同的情况下, 其正确率可以达到90%以上, 总体高于全波段和其他子波段。基于离散系数筛选较敏感的子波段进行PCA, 选择合适的主成分个数作为特征变量, 建立苎麻叶片褐斑病SVC识别模型是可行的, 为开创一种新的苎麻褐斑病诊断方法提供技术支持。
苎麻 高光谱 主成分分析 支持向量机分类 ramie hyperspectrum principal components analysis support vector classification 
激光生物学报
2020, 29(1): 61
作者单位
摘要
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所光与健康研究中心, 江苏 苏州 215163
设计了一种基于大功率高光密度发光二极管(LED)光源的投弹照明灯。基于非成像光学理论,利用ZEMAX软件建立了以大口径高透过率菲涅耳透镜为核心元件的准直光学系统。利用焦距为1500 mm的柱面菲涅耳透镜对准直光束进行一维方向的扩散,再将灯具以6.85°的倾斜角度照射靶面,实现了大面积光斑照明。利用TracePro软件进行仿真分析,得到光斑水平方向和垂直方向的发散角分别为18.1°和2.46°。样机在靶标上投射出一个清晰、对比度高的类椭圆形亮斑,中心最大照度可达110 lx,能够满足战斗机夜间投弹训练的要求。
光学设计 大功率发光二极管(LED)光源 投弹照明灯 非成像光学理论 柱面菲涅耳透镜 
激光与光电子学进展
2018, 55(12): 122203
作者单位
摘要
湖南农业大学信息科学技术学院, 湖南 长沙 410128
为建立基于高光谱的苎麻叶片含水量估测模型, 在大田栽培条件下, 采集了360个苎麻叶片高光谱数据和相应的叶片含水量。用高杠杆值排除异常样本, 用浓度梯度法划分样本集。采用多种光谱预处理方法, 建立并比较各预处理方法的PLSR(partial least squares regression)模型效果, 其中OSC(orthonormal signalcorrection)预处理方法最佳, 预测集R2=0.8503, RMSEp=0.0235。为了减少变量个数, 通过OSC_PLSR模型的回归系数RC(regression coefficient)选择特征波段EB(effective bands)作为输入变量。随后, 为了进一步降低计算量, 本研究提出的一种新的特征提取方法: 在基于RCEB建立的PLSR模型中, 再次提取RC特征波长EW(effective wavelength)。由建模结果可知: 与全波段相比, 2种特征提取方法的变量个数均大幅减少(全波段为2 031个, RCEB为508个, RCEB_EW为16个); RCEB_PLS模型预测集指标最佳(R2=0.8546, RMSEp=0.0232); 与RCEB_PLS模型相比, RCEB_EW_PLSR模型预测集指标略低(R2=0.8499, RMSEp=0.0234), 但这种方法变量个数最少, 因此综合评价效果最优。研究探讨了叶片高光谱与含水量之间的量化关系, 建立基于高光谱的叶片含水量预测模型, 对作物栽培中水分的实时监测和精确诊断具有实际指导意义。
苎麻叶片 高光谱 偏最小二乘回归 特征波长 含水量 ramieleaf hyperspectral partial least squares regression effective wavelength water content 
激光生物学报
2018, 27(5): 467

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