1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军93046部队, 沈阳
作为光纤非线性效应中的一种, 孤子自频移效应由于其特殊的脉冲自持性而成为光纤中超短脉冲波长调谐的有效方式。从理论计算和实验验证角度对光纤中的孤子自频移效应进行研究, 基于广义非线性薛定谔方程对光纤中的孤子自频移效应进行仿真计算, 通过测量超短脉冲在保偏光子晶体光纤输出端的光谱对其进行实验分析, 理论和实验结果相符合, 均表明基于孤子自频移效应的超短脉冲波长可以实现大于300 nm的光纤反常色散区连续调谐。
孤子自频移 超短脉冲 波长调谐 光子晶体光纤 soliton self-frequency shift effect ultrashort pulse wavelength tuning photonic crystal fiber
1 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
2 光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
合束是实现量子级联激光器高功率输出的关键技术，基于激光的偏振特性，研究了偏振合束的实验原理及实验方法。使用线栅偏振片和中波半波片组成偏振合束装置，对两路4.05 μm量子级联激光器进行偏振合束，测试了中波半波片对4.05 μm激光的透过率以及中波线栅偏振片对4.05 μm激光透射率和反射率与入射角的关系，通过实验研究，当透射路光束和反射路光束与线栅偏振片的夹角为30°时，透射路的透射率为81%，反射路反射率为91%，其光束合束效率达到约86%，并使用光束质量分析仪对合束之后的光束质量进行测试分析。结果表明：两路光束通过该合束装置合束之后，在保证合束效率的条件下，具有较好的光束质量。
偏振合束 量子级联激光器 线栅偏振片 半波片 polarization beam combining quantum cascade laser wire grid polarizer half-wave plate 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210679
1 黑龙江工程学院, 哈尔滨 150001
2 黑龙江省光电子及激光技术重点实验室, 哈尔滨 150001
3 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
4 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
本文以CVD ZnSe晶片为基质材料, 以FeSe粉末为掺杂物, 采用双温区热扩散掺杂技术获得了尺寸为22 mm×4 mm的Fe2+∶ZnSe激光晶体。通过二次离子质谱(SIMS)测试该晶体样品表面铁离子浓度为3.43×1018 cm-3, 并通过X射线光电子能谱(XPS)分析了晶体样品中铁元素的离子价态。采用UV/Vis/NIR分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了Fe2+∶ZnSe激光晶体的透过谱图。测试结果显示, 在3.0 μm处出现了明显的Fe2+吸收峰, 峰值透过率为5.5%。以波长为2.93 μm的Cr, Er∶YAG激光器为泵浦源, 温度77 K时抽运尺寸10 mm×10 mm×4 mm的 Fe2+∶ZnSe晶体, 获得了能量为191 mJ、中心波长4.04 μm的中红外激光输出, 光光转换效率13.84%。
Fe2+∶ZnSe激光晶体 热扩散掺杂 中红外 透过率 激光输出 光光转换效率 Fe2+∶ZnSe laser crystal thermal diffusion doping mid-infrared transmittance laser output light-to-light conversion efficiency
1 南京信息工程大学，江苏省大数据分析技术重点实验室，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学，江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学，江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心，江苏 南京 210044
4 空军航空大学航空作战与勤务学院，吉林 长春 130022
钢材炼制过程锰、 镍元素的含量均会对最终产品的硬度脆度产生影响, 但由于其添加的含量需要进行严格控制, 同时传统的钢铁成分检测的设备成本高、 效率低、 速度慢, 因此需要一种高精度的快速实时分析方法。 利用遗传偏最小二乘法(GA-PLS)结合LIBS技术对钢铁样品光谱中的Mn和Ni两种元素进行定量检测, 并且与传统PLS的定量分析结果进行对比, 以验证GA-PLS模型预测性能。 采用购置于钢材市场的12个钢铁样品, 其中9个样品的光谱信息作为校正集训练模型, 3个作为测试集验证模型定量性能。 GA-PLS通过不断提高变量被选频率的阈值, 用不同阈值下的变量建立PLS模型, 对比选出最低RMSECV时的阈值(Mn和Ni元素的光谱输入变量被选频率的最佳阈值分别为8和7)。 结果显示: GA-PLS锰元素预测结果的$R_{P}^{2}$和RMSEP分别是0.999 0和1.347 3, 相对分析误差(RPD)为2.5; 镍元素预测结果的$R_{P}^{2}$和RMSEP分别是0.999 5和0.525 4, RPD为8.6, 最终预测的结果优于PLS。 该结果表明了GA-PLS算法在冶金金属元素分析领域具有可持续性挖掘的潜力, 同时也将促进LIBS技术在钢铁冶炼领域更深层次的应用。
钢铁 元素定量检测 激光诱导击穿光谱 化学计量学 Steel Element quantitative detection LIBS Stoichiometry 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1804
1 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学 自动化学院，江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心，江苏 南京 210044
3 中电科技集团 重庆声光电有限公司，重庆 400060
智能井盖的应用减小了人工巡查的难度，降低了人们的生命财产安全风险。该文研究了一种钹式压电能量收集器，有效地提高了智能井盖无线监测节点电池的续航能力，降低了人工巡查的成本。分析了收集器的工作原理，采用ANSYS Workbench软件进行仿真优化，研究了对钹式压电能量收集器输出性能影响的关键因素。加工组装了钹式发电装置样机并完成了测试。结果表明，样机在脉冲宽度250 ms、冲击载荷0, 5 MPa下，输出开路电压为102 V，输出功率为4, 11 mW，有效地提高了井盖监测节点的续航能力。
压电 钹式 能量收集 智能井盖 piezoelectric cymbal energy harvesting smart manhole cover
丁宇 1,2,3,4,*杨淋玉 1,2,3,4陈靖 1,2,3,4王星雨 1,2,3,4[ ... ]陈文杰 1,2,3,4
1 南京信息工程大学自动化学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心，江苏 南京 210044
4 南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室，江苏 南京 210044
5 中国人民解放军32181部队，河北 石家庄 050000
Mg元素能使铝合金获得更好的力学性能并在合金表面形成抗腐蚀的尖晶石膜，使合金具备较好的抗腐蚀性能，因此，探索能快速准确定量分析铝合金中Mg元素含量的方法具有重要意义。首先，基于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对17个铝合金样品中的Mg元素进行检测分析。然后，用Nd∶YAG激光器作为光源，分别建立了偏最小二乘（PLS）和随机森林（RF）模型，并对模型的预测性能进行了分析。实验结果表明，针对相同的测试集，PLS模型的相关系数（）为0.6809，均方根误差（RMSE）为1.2042；RF模型的为0.8571，RMSE为1.0918。为了提高RF模型的预测性能，根据变量重要性对输入波长进行筛选。选取变量重要性大于0.11的波长点时，基于变量重要性的RF模型为0.9461，RMSE为0.9534，相比RF模型的预测结果，提升了10.38%，RMSE降低了12.68%，且建模时间减少了91.67%。
激光光学 铝合金 激光诱导击穿光谱 随机森林 定量分析 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1314006
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electronic Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China
2 Science and Technology on Electro-Optical Information Security Control Laboratory, Tianjin 300308, China
Conventional ultrashort pulsewidth measurement technology is autocorrelation based on second-harmonic generation; however, nonlinear crystals and bulky components are required, which usually leads to the limited wavelength range and the difficult adjustment with free-space light alignment. Here, we proposed a compact all-fiber pulsewidth measurement technology based on the interference jitter (IJ) and field-programmable gate array (FPGA) platform, without requiring a nonlinear optical device (e.g., nonlinear crystal/detector). Such a technology shows a wide measurement waveband from 1 to 2.15 µm at least, a pulsewidth range from femtoseconds to 100 ps, and a small relative error of 0.15%–3.8%. In particular, a minimum pulse energy of 219 fJ is experimentally detected with an average-power-peak-power product of . The IJ-FPGA technology may offer a new route for miniaturized, user-friendly, and broadband pulsewidth measurement.
pulse width measurement interference jitter FPGA platform optical device Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031404
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军65529部队, 辽阳
3 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津
激光**已经成为未来大国战略制衡, 改变战争样式的重要手段。战术级高能激光**正快速迈入实战化应用阶段。首先概述了美国高能激光**的发展历程, 对关键技术进行了分析, 并从舰载、机载、车载平台和导弹防御局对美国高能激光**的发展现状进行了概括, 最后对发展趋势进行展望。期望可以为激光**的技术发展和应用研究提供参考。
激光** 激光合束 大气传输 laser weapon laser beam combination atmospheric transmission
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军 96901部队, 北京
高功率、高光束质量 2 μm波段的固体激光器在激光医疗、遥感、高精度光谱测量和**等方面有着重要的应用。与传统掺摘杂激光晶体( YAG、YLF、YAP)相比, 掺 Tm倍半氧化物晶体( Y2O3、Lu2O3、Sc2O3)具有低声子能量、高热导率和宽光谱范围等优点。文中报道了一种高效率连续波 Tm:Y2O3中红外固体激光器。使用 1 678 nm掺 Er拉曼光纤激光器作为泵浦源, 最高获得了 63.3%的斜率效率。激光器最大输出功率为 0.4 W, 中心波长位于 2 051 nm。另外, 测算出最大输出功率下的水平和垂直方向的光束质量因子分别为 1.2和 1.1。最后, 对掺杂 Tm倍半氧化物固体激光器的未来技术发展进行展望, 旨在为相关领域技术人员提供一定指导和启示。
固体激光器 连续波 solid laser continuous wave Tm:Y2O3 Tm:Y2O3
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室, 哈尔滨
研究了 Cr,Er:YAG晶体的能级结构, 分析了 Cr3+与 Er3+能量共振转移和 3 μm激光的能级跃迁过程。在室温条件下设计搭建摘了氙灯泵浦源及其泵浦的 Cr,Er:YAG激光器, 分析了激光器输出能量与泵浦能量、输出能量与晶体温度的关系。在单发自由运转模式下, 激光器最高输出能量 529 mJ, 脉冲宽度 103 μs, 斜率效率 0.26%。波长范围 2 923~2 940 nm, 2个峰值波长分别为 2 930 nm和 2 933 nm。实验结果表明, Cr,Er:YAG晶体能够有效实现 3 μm激光运转。
激光器 氙灯泵浦 laser Cr,Er:YAG Cr,Er:YAG xenon lamp pumping
