1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255000
2 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西 西安 710119
偏振光学去雾技术具有细节恢复好、颜色还原度高的优点。为了进一步提高偏振光学去雾技术的去雾能力,提出了一种新型偏振光学去雾技术,该技术利用离散余弦变换构建图像金字塔,再构建图像拉普拉斯金字塔,利用传统偏振光学去雾技术对图像拉普拉斯金字塔的每一级进行去雾处理,使用去雾后的拉普拉斯金字塔重建得到去雾后图像。实验结果表明,与传统偏振光学去雾技术相比,该技术可以得到相当或更好的去雾效果,表现出良好的图像去雾能力,对于偏振光学去雾技术的进一步优化具有一定意义。
成像系统 偏振成像 图像增强 散射介质成像 拉普拉斯金字塔 激光与光电子学进展
2020, 57(6): 061102
1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255000
2 青岛大学物理科学学院, 山东 青岛 266071
超短超高能量脉冲激光作为研究光和物质相互作用的有力手段得到了广泛研究。啁啾脉冲放大系统是产生这种激光的关键部分,其中脉宽压缩光栅作为啁啾脉冲放大系统的核心组成器件,具有至关重要的作用。金属/介质膜光栅具有高衍射效率、宽工作带宽、高激光损伤阈值等优良特性,受到了广泛关注。详细综述了金属/介质膜脉宽压缩光栅的发展概况,重点分析了金属/介质膜光栅的设计原理和制作工艺,展望了金属/介质膜光栅的发展前景,旨在增进对金属/介质膜脉宽压缩光栅的了解。
光学器件 衍射光栅 多层膜 啁啾 脉宽压缩 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 010004
山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255049
以经过圆形孔径截断的 Bessel涡旋光束和Bessel-Gauss涡旋光束为例,数值模拟了近似无衍射涡旋光束在湍流大气中传输时引起的光束扩展和畸变光场中相位奇点的变化。仿真结果表明,与Bessel涡旋光束相比,Bessel-Gauss涡旋光束由大气湍流引起的束宽扩展较小,且在一定条件下其相位奇点代数和与入射涡旋光束的拓扑荷数保持一致;在远距离传输时,Bessel-Gauss涡旋光束相位奇点代数和的起伏偏差远小于Bessel涡旋光束。 Bessel-Gauss涡旋光束在自由空间光通信中作为信息载体具有较大的优势。
大气光学 无衍射涡旋光束 数值模拟 光束扩展 相位奇点
Author Affiliations
Abstract
School of Physics and Optoelectronic Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China
A passively Q-switched erbium-doped fiber (EDF) laser is proposed and demonstrated utilizing a zirconium disulfide (ZrS2)-based saturable absorber (SA). ZrS2 nanosheets are prepared, whose modulation depth, saturation intensity, and nonsaturable absorbance are measured to be 14.7%, 0.34 MW/cm2, and 17.4%, respectively. Then, a Q-switched EDF laser is implemented by the ZrS2-SA. The pulse repetition rate varies from 40.65 to 87.1 kHz when the pump power changes from 55 to 345 mW. The shortest pulse width is 1.49 μs with pulse energy of 33.5 nJ. As far as we know, this is the shortest pulse width obtained by a ZrS2-SA so far.
060.2410 Fibers, erbium 060.3510 Lasers, fiber 160.4330 Nonlinear optical materials 320.7090 Ultrafast lasers Chinese Optics Letters
2019, 17(8): 080603
山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 淄博 255000
基于HSI(Hue, Saturation and Intensity)颜色空间提出一种快速偏振光学去雾方法。利用HSI颜色空间中强度与颜色无关的优势,在强度通道中利用偏振光学去雾方法进行去雾处理,然后利用颜色恒常性校正方法对图像的颜色畸变进行校正。该技术不仅具有良好的图像细节恢复能力,还有效地提高了偏振光学去雾方法的计算效率。与目前流行的去雾方法进行对比后可知,该技术可以得到更好或者相同的实验效果,但其执行效率更高。所提出的方法在图像实时去雾和视频去雾领域有广阔的应用前景。
成像系统 偏振成像 图像增强 能见度 浑浊介质成像 激光与光电子学进展
2019, 56(14): 141103
山东理工大学 物理与光电工程学院, 山东 淄博 255049
利用激光大气传输四维程序数值模拟了激光在湍流大气中上行和下行传输时产生的相位奇点的变化过程。由模拟结果可知, 当光束自地面向空中垂直上行传输时, 相位奇点数密度随传输高度的变化有一个从无到有、从快速增加到缓慢增加、达到峰值后又减小的过程; 湍流越强, 畸变光场中产生的相位奇点数密度越大, 达到的峰值越高, 且达到峰值后减小的幅度也越大, 但达到峰值时对应的传输高度越低; 当激光自空中某一位置垂直下行传输时, 相位奇点数密度随传输距离的增加有一个从无到有、从缓慢增加到快速增加且在接近地平面处急剧增加的过程。另外, 通过对模拟结果的曲线拟合发现, 激光在湍流大气中上行传输时产生的相位奇点数密度与传输高度的关系符合黑体辐射公式; 当激光在湍流大气中下行传输时, 相位奇点数密度随传输距离的增加呈指数增加。
大气光学 激光传输 相位奇点 大气湍流 atmospheric optics laser propagation phase singularity atmosphere turbulence 强激光与粒子束
2018, 30(12): 121001
1 山东理工大学理学院， 山东 淄博 255049
2 山东师范大学物理与电子科学学院， 山东 济南 250014
数值模拟了拉盖尔-高斯涡旋光束在湍流大气中传输时的光强分布和光学涡旋的漂移。由模拟结果可知，当涡旋光束在湍流大气中传输时，光强分布由最初的环形结构变为平顶结构，最终在远场演化为高斯分布；光强廓线的演变过程与传输距离、湍流强度、湍流外尺度、涡旋光束拓扑荷数、束腰宽度以及光波长有关，与湍流内尺度无关。光学涡旋在接收面的不同位置处出现的频次满足高斯分布；随着传输距离的增加、湍流的增强或涡旋光束拓扑荷数的增加，光学涡旋的漂移范围增大且在不同位置处出现的频次偏离高斯分布；适当选择涡旋光束的束腰宽度会减小光学涡旋的漂移。
物理光学 大气光学 光强分布 光学涡旋漂移 数值模拟 涡旋光束 光学学报
2016, 36(10): 1026015
1 山东师范大学物理与电子科学学院, 山东 济南 250014
2 山东理工大学理学院, 山东 淄博 255049
涡旋光束在湍流大气中传输时，其振幅和相位会发生随机起伏，导致在接收平面处的光强起伏及光束扩展等。以低阶拉盖尔-高斯涡旋光束为例，利用激光大气传输四维程序数值模拟了不同条件下的涡旋光束在湍流大气中传输时引起的光束扩展。由模拟结果可知，传输距离越长或湍流越强，涡旋光束在大气中传输时的束宽扩展受湍流的影响越大；涡旋光束的拓扑荷数越高、光束的束腰越小或光波的波长越长，其束宽扩展受大气湍流的影响越小。湍流的内尺度和外尺度也会影响涡旋光束的光束扩展，但影响程度相对较小。另外，通过计算仿真还比较了涡旋光束和普通高斯光束在湍流大气中传输时引起的光束扩展的差异。
大气光学 光束扩展 数值模拟 涡旋光束
1 山东理工大学理学院， 山东 淄博 255049
2 山东大学晶体材料国家重点实验室， 山东 济南 250100
微柱阵列和透镜导管组成的耦合系统在激光二极管阵列(LDA)抽运的全固态高能量激光器中起着重要的作用，其光束耦合性能直接影响激光器的最终输出能量和光束质量。为了设计微柱阵列和透镜导管耦合系统的最佳结构参数，需要研究抽运光在耦合系统内部以及在激光晶体端面的分布。利用几何光学理论，对LDA的发射光线经微柱阵列和透镜导管的传输进行三维空间追迹，并计算其能量传输效率和光束整形效果。比较了六面体导管和渐细圆台形导管的耦合性能。仿真分析结果表明，六面体导管需要长度较大，能量传输效率略高，而圆台形导管可以较短，耦合整形后的光斑更接近圆形。
激光技术 微柱阵列 透镜导管 光线三维追迹
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心, 安徽 合肥 230031
2 山东理工大学物理与光电信息技术学院, 山东 淄博 255049
激光在湍流大气中传输时,若光束波前中出现相位不连续点,自适应光学的校正能力将明显降低,利用4维程序计算了激光在大气中传输时产生的相位不连续点的数目。通过选取不同的相位屏数、计算网格和网格间距,得到了畸变光场中产生的相位不连续点的数目随湍流强度变化的过程,即：相位不连续点的数目随湍流的增强有一个从无到有,从缓慢增加到近似线性的急剧增加,而后又缓慢增加,最后趋于饱和的变化过程。另外,在不同的传输条件下,相位不连续点的数目及其变化存在很大差异。
大气光学 相位不连续点 数值模拟 湍流效应
