1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 西北工业大学物理科学与技术学院，陕西 西安 710129
4 陆军装甲兵学院士官学校，吉林 长春 130000
常规成像系统的焦平面结构决定其具有极高的光学增益和有限的焦深范围，导致系统高成像质量与弱激光防护能力的矛盾性问题。波前编码成像技术具有大焦深特点和光场调控作用，通过像面离焦能够在保证成像质量的前提下有效提升系统的激光防护性能。研究波前编码成像系统成像质量和激光防护性能的权衡问题，分析系统激光防护性能的极限至关重要。以反正弦型相位掩膜板为例，分别建立离焦波前编码成像系统的成像模型和激光传输模型，研究系统的成像质量和激光防护性能随离焦参数的变化规律。通过解耦方式将系统的成像质量作为基本约束条件，引入定量评价指标得到系统允许的最大离焦参数为9.70λ（λ为波长），并在此基础上评估系统的极限激光防护性能。结果表明，在该条件下系统的最大单像素接收功率的降幅达到96.37%，回波探测器接收功率降至0.217‰，成像系统的抗激光损伤和反激光主动探测性能分别提升一个和三个数量级以上。
波前编码 成像系统 激光防护 成像质量 光学学报
2024, 44(10): 1026026
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 上海中科神光光电产业有限公司，上海 201815
4 上海佘山地球物理国家野外科学观测研究站，上海 201602
分布式光纤多维定位对于周界安防、地震速报、目标跟踪等应用有着十分重要的意义。地震源或空气中声源波长与光纤探测孔径为同一量级，光纤传感通道无法对波场进行密集采样，难以实现精准定位。为了消除光纤大探测孔径对目标源多维定位的影响，提出了一种基于相位校正的分布式光纤大探测孔径多维定位方法。首先建立了光纤传感通道对目标源的响应模型，分析了光纤阵列相位误差来源，根据目标源预估计位置对光纤阵列采样信号进行相位校正；然后对校正后的信号进行空间谱估计并采用多次迭代降低定位误差。现场初步实验结果表明，所提方法能够有效实现对目标源的二维定位，定位结果与实际测量位置的误差为1.1 m。该方法可用于既有光缆，提高了分布式光纤传感系统在实际应用中的定位能力。
光纤光学 分布式声波传感 阵列信号处理 目标定位
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
分布式光纤水听器将光纤作为水下声波换能器阵列，是近年来发展的新型水听器技术，具有阵列灵活重构、易于大规模组网、湿端全自动制备等独特优势，得到了国内外相关领域的重点关注。介绍了分布式光纤水听器的基本传感原理与典型的信号解调方法，梳理了声压灵敏度、系统等效噪声、响应方向性、动态范围等分布式光纤水听器的重要性能指标与研究进展，并介绍了近年来分布式光纤水听器技术的应用概况。最后，对存在的问题与未来发展趋势进行了总结和展望。
分布式光纤水听器 分布式光纤声波传感 光纤传感 瑞利散射 水下目标探测
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 张江实验室，上海 201210
面向芯片化空间激光通信、激光雷达等应用对高功率激光光源的需求，笔者将注入锁定到同一种子光的分布式反馈激光器（DFB激光器）阵列通过平面波导耦合器进行相干合束，解决了单个DFB激光器功率受限的问题。为了研究基于注入锁定技术的DFB激光器阵列的相干合束效果，测量了不同数目的注入锁定激光器在相干合束前后的光功率、相位噪声、相对强度噪声，通过计算得到2、3、4个DFB激光器的合束效率分别为91.6%、87.8%、78.3%，实现了相对于单个激光器的光功率放大，同时通过理论分析和实验研究了相干合束对相位噪声及相对强度噪声的影响。
激光器 注入锁定 相干合束 相位噪声 相对强度噪声 中国激光
2023, 50(19): 1901009
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 国防科技大学 电子对抗学院 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
4 中国科学院理化技术研究所，北京 100190
为抑制光参量振荡器（Optical Parametric Oscillator，OPO）振荡过程中信号光和闲频光向泵浦光的逆转换，首次采用在L型OPO腔的支路中插入信号光倍频晶体LiB3O5的（简称LBO）的方式，实现了BaGa4Se7（BGSe） OPO闲频光的高转换效率输出，当泵浦激光（1.06 μm）能量为115 mJ时，闲频光（3.5 μm）能量为16.18 mJ，光光转换效率为14.06%，斜效率为18.4%，这是目前已知1.06 μm激光泵浦BGSe OPO最高的转换效率。模拟了不同泵浦能量下L型腔中有无LBO晶体时BGSe OPO腔内的三波波形，并给出了闲频光在实验中的输出波形。与传统OPO腔相比，所提出的L型OPO腔（含倍频晶体）在大能量泵浦条件下抑制了逆转换，可获得更高的闲频光转换效率。
中红外激光 高转换效率 BaGa4Se7 光参量振荡 mid-infrared laser high conversion efficiency BaGa4Se7 optical parametric oscillation 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230178
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230192
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室，西安 710100
3 张江实验室，上海 201210
超窄带光纤布拉格光栅作为一种重要的无源光纤器件，可以作为优良的光学滤波器。首先在理论分析的基础上，模拟在光纤布拉格光栅制备过程中引入不同的不均匀紫外辐照，分析不同紫外光辐照分布函数下的光栅光谱性能，并采用逐点扫描紫外辐照法在不同的辐照不均匀条件下刻写光纤布拉格光栅。结果表明：紫外辐照的不均匀会极大地影响光纤光栅的光谱性能（带宽、矩形度及边模抑制比等参数），紫外辐照越不均匀，光纤光栅的3 dB带宽和25 dB带宽都越大，光谱矩形度变差，边模抑制比降低，光学滤波器的性能也更差。提出通过对切趾函数进行修正来补偿辐照不均匀的影响。采用该方法能补偿紫外光斑以及光路调整等带来的刻写误差，使得光纤光栅的谱型得到优化，将光纤光栅的边模抑制比提高到30 dB以上，满足光学滤波器的应用需求。
光栅 光纤器件 光纤布拉格光栅 光纤光栅制备 光学滤波器 中国激光
2023, 50(14): 1406002
长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南 长沙 410114
针对雾天图像数据集匮乏问题，提出一种基于深度估计的雾天模拟方法。自适应调整亮度与饱和度对清晰原图像进行预处理，采用自监督单目深度挖掘网络生成图像的深度图，利用引导滤波优化深度图，设定模拟图像能见度获得透射率图，通过暗通道图区分天空区域并估计大气光值，最终由大气散射模型得到设定能见度下的雾天模拟图像。实验数据显示，该方法有效改善了模拟图像目标不清晰、雾气边缘锐化问题，在模拟能见度为2000 m以下的雾天图像时效果稳定，其雾天模拟图像与真实雾天图像的特征评价指标平均误差率为6.28%，表明该方法具有可行性，可对自然环境下清晰图像进行雾天模拟以解决雾天图像数据集匮乏与能见度数据缺失的问题。
图像处理 雾天模拟 深度估计 自适应 大气光值 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1010005
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
2 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230037, China
The development of laser systems leads to an increasing threat to photoelectric imaging sensors. A cubic phase plate wavefront coding imaging system is proposed to reduce the risk of damage owing to intense laser radiation. Based on the wavefront coding imaging model, the diffracted spot profile and the light intensity distribution on the observation plane are simulated. An experimental device is set up to measure the laser-induced damage thresholds and investigate the morphology of laser-induced damage patterns of the conventional and the wavefront encoding imaging system. Simulations and experimental results manifest the superior laser suppression performance of the proposed method, which can help diminish the undesirable effects of laser irradiation on an imaging sensor.
wavefront coding imaging system laser suppression laser-induced damage thresholds Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 041403
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 大连理工大学，辽宁 大连 116033
