1 大连理工大学光电工程与仪器科学学院，辽宁 大连 116024
2 大连医科大学附属第二医院眼科，辽宁 大连 116027
光学相干层析成像（OCT）是一种高速、高分辨率的生物医学成像技术，可实现微米级分辨率和毫米级深度成像。宽带光谱仪是其核心器件，直接决定了系统的轴向分辨率。面向小鼠视网膜高精度成像需求，笔者设计了一套基于自制光谱仪的OCT系统，并提出了一种基于系统性能指标（轴向分辨率和灵敏度下降）的光谱仪标定方法。通过理论计算和仿真，确定了光学器件的参数，并搭建了包括透镜、光栅和线扫描相机等硬件的系统。利用实验数据和光谱仪标定方法对光谱仪性能进行评估，结果表明：系统的有效成像深度可达2.5 mm，轴向分辨率优于3 μm，成像速率为100 kHz，成像范围内的灵敏度下降了23 dB，达到了OCT的应用需求。最后，将所搭建的光谱仪应用于小鼠视网膜成像实验，获得了良好的小鼠视网膜断层图像，并基于断层图像对两种不同小鼠视网膜各层的厚度进行了对比研究。
医用光学 光学相干层析成像 光谱仪 标定 视网膜成像 中国激光
2023, 50(21): 2107112
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
激光陀螺是一种基于Sagnac效应的高精度、高可靠性的角速度传感器。以激光陀螺为核心部件的激光陀螺惯性导航系统是目前市场占比最高的惯性导航系统，激光陀螺及其惯性导航系统的研究关乎社会生活及安全。首先，本文阐明了激光陀螺及其惯性导航系统的基本原理，回顾了激光陀螺惯性导航系统的发展进程，介绍了近年来国内外有代表性的激光陀螺惯性导航系统的型号。然后，归纳总结了长航时激光陀螺惯性导航系统的关键技术，梳理了误差标定技术、初始对准技术、旋转调制技术、高可靠性容错技术、地球物理场补偿技术的研究现状。最后，总结展望了长航时激光陀螺惯性导航系统关键技术的发展趋势。
激光陀螺 惯性导航 误差抑制 长航时自主导航 光学学报
2023, 43(17): 1714002
1 郑州大学信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心，河南 郑州 450001
2 郑州大学传感器研究院，河南 郑州 450001
3 郑州唯独电子科技有限公司，河南 郑州 450001
4 郑州大学产业技术研究院有限公司，河南 郑州 450001
本文提出利用双凹波导层来改善深紫外（DUV）激光二极管（LDs）的辐射复合特性。利用Crosslight软件对四种不同的波导层结构进行了仿真研究。结果表明，双凹下波导层的引入提高了空穴的有效势垒高度，有效地抑制了空穴从多量子阱（MQW）区的泄漏，增加了MQW区载流子的浓度。优化后的结构辐射复合率显著提升，具有更好的P-I特性和光学约束因子，为提高DUV LDs的性能提供了一个有效的解决方案。
激光器与激光光学 深紫外激光二极管 AlGaN 上波导层 下波导层 辐射复合速率 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514007
大连理工大学光电工程与仪器科学学院，辽宁 大连 116024
视网膜光生理是视网膜在受到光刺激后产生的一系列生理反应，在一定程度上可以客观反映视网膜的功能。其中，视网膜光图技术（ORG）是一种新近发展起来的、可以精确量化视网膜光生理响应的功能成像技术，它通过光学相干层析成像（OCT）配合可见光刺激，结合峰值检测与散射强度分析，精确测量视网膜在受到光刺激后产生的形态和光学特性变化，而通过与自适应光学技术及相位分析技术相结合，可以达到微米级的横向分辨力、纳米级的轴向空间分辨力和毫秒级的时间分辨力，能够实现对视网膜单细胞级别的光生理功能成像。在硬件上，ORG只需要在OCT系统上增加一个光刺激单元，尽管目前尚处于技术开发与信号机理探索阶段，但在未来形成一系列的标准后，有望在眼科基础研究与临床诊断中获得广泛的应用。系统回溯了采用OCT进行视网膜光生理功能成像的历史，总结了ORG的最新进展，并讨论了未来ORG的几个潜在发展方向。
医用光学 视网膜光图 光学相干层析 可见光刺激 视网膜功能
1 郑州大学信息工程学院电子材料与系统国际联合研究中心，河南 郑州 450001
2 郑州唯独电子科技有限公司，河南 郑州 450001
3 郑州大学产业技术研究院有限公司，河南 郑州 450001
为了优化深紫外激光二极管（DUV-LD）的电光转换效率与输出功率，提出了单调组分渐变空穴存储层（MCG-HRL）和对称组分渐变空穴阻挡层（SCG-HBL）结构。使用Crosslight软件对采用基础结构、矩形空穴存储层（R-HRL）、MCG-HRL以及MCG-HRL和SCG-HBL的DUV-LD进行了仿真研究。结果表明，采用MCG-HRL 和SCG-HBL能够更加有效地提升DUV-LD量子阱（QWs）内的空穴浓度，减少n型区的空穴泄露，增加QWs内的辐射复合率，降低其阈值电压与电阻，提升其电光转换效率与输出功率。
光学器件 激光技术 深紫外激光二极管 AlGaN 空穴存储层 空穴阻挡层 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0723001
1 安徽农业大学信息与计算机学院, 安徽 合肥 230036
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所, 安徽 合肥 230031
光学合成孔径成像系统是利用多个小口径望远镜排列成稀疏孔径阵列来增大系统等效口径, 从而实现大口径光学系统的高分辨成像效果。子孔径间的共相误差探测是实现合成孔径系统高分辨率成像的重要前提, 该技术一直是该领域研究人员关注的焦点之一。新兴的人工智能及大数据技术为合成孔径成像系统共相误差探测提供了新思路和开辟了新方向。本文在简要回顾合成孔径成像系统共相误差探测方法的基础上, 介绍和分析了近年来深度学习技术在合成孔径成像系统共相误差探测方面的研究进展, 并对未来发展方向进行了总结和展望。
大气光学 合成孔径 共相误差检测 深度学习 卷积神经网络 atmospheric optics synthetic aperture co-phasing error detection deep learning convolutional neural network
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210962
强激光与粒子束
2022, 34(9): 094001
1 广西师范大学物理与技术学院，广西 桂林 541004
2 广西科学院生物科学与技术研究中心，广西 南宁 530007
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
应用拉曼镊子采集了3个酵母菌株在乙醇发酵不同时段的单细胞光谱，并利用多元曲线分辨-交替最小二乘(MCR-ALS)方法对光谱数据进行挖掘，以提取与特定生物分子相关的光谱曲线，了解不同酵母菌株的乙醇发酵代谢差异与适应机制。结果发现：工业菌株Bp1的发酵性能最好，实验室菌株INVSc1次之，而W303a菌株最差；MCR-ALS可从3个菌株中分别解析得到5个、5个和3个代表不同类型的生物大分子光谱曲线；Bp1菌株会增加麦角甾醇的含量和三酰基甘油的积累，以赋予细胞更高的乙醇耐受性；同时，不同生物大分子在Bp1细胞间的含量相对均一，而INVSc1和W303a菌株的胞间异质性比较大，显示出细胞异质性对菌株的发酵性能和发酵效率有重要的影响。拉曼光谱结合MCR-ALS，可以作为一个简单而强大的工具，用于快速分析酵母细胞在发酵过程中的代谢变化，进一步了解酵母细胞的抗逆机制。
生物光学 拉曼光谱 多元曲线分辨-交替最小二乘法 乙醇发酵 异质性 单细胞分析 中国激光
2022, 49(15): 1507406
