1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876
3 中国科学院大学光电学院，北京 100049
4 齐鲁空天信息研究院，山东 济南 250101
5 中国地质大学（北京）数理学院，北京 100083
6 中国科学院计算光学成像技术重点实验室，北京 100094
激光相干合成技术是在遥感和通信等领域中能够同时提升激光功率和保持光束质量的有效技术。其中填充因子是影响激光相干合成和衡量相干合成阵列的重要因素。然而，它却不是完备的。因此，提出采用平面波前畸变量（PWD）作为评估激光相干合成性能的综合参数，该参数综合考虑了光束质量、阵列对准、元件制造误差以及其他因素。通过理论推导平面波前畸变量的表达式，分析该参数对系统合成效率的影响，进一步的仿真和实验测量结果表明，平面波前畸变量可以用于反映激光相干合成的综合效率高低，与桶中功率呈负相关。研究结果表明波阵面调制相干光束组合技术在多孔径激光阵列相干组合系统的实际应用中具有潜在的科学价值。
相干合成 填充因子 桶中功率 激光阵列 波前 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706004
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
提出了一种基于级联非对称Y分支的紧凑、宽带、高效的LP01-LP11a模式转换器。制作的聚合物波导模式转换器具有1.5 mm×14.0 μm的紧凑尺寸，对于C+L波段的x偏振和y偏振光，其模式转换效率大于98%，串扰小于-17.5 dB，插入损耗低于5.8 dB。所提出的模式转换器可以应用在宽带模分复用传输系统中。
光纤光学 光学器件 模式转换器 模分复用 聚合物波导 集成光学 非对称Y分支
光子学报
2023, 52(11): 1106003
1 燕山大学理学院，亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北省微结构材料物理重点实验室，河北 秦皇岛 066004
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，瞬态光学与光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710119
提出并研究了一种以硫系玻璃为基底材料的红外负曲率反谐振光纤，该光纤在4 μm附近可低损耗、单模单偏振传输光信号。利用有限元法对其性能进行数值仿真，结果表明：该光纤在3.99~4.00 μm波长范围内具有良好的单模单偏振特性，特别是在4 μm波长处，偏振消光比和高阶模式消光比分别达到491和649，表明其保偏性能具有很好的稳定性；该光纤具有低损耗传输特性，在3.92~4.01 μm波长范围内，偏振基模均可维持在平坦且损耗很低的反谐振区域内，尤其在4 μm波长处，偏振基模的损耗仅为1.8×10-4 dB/m；该光纤具有良好的抗弯曲能力，在单模单偏振传输下，弯曲损耗始终小于10-3 dB/m。该红外负曲率反谐振光纤不仅在中红外波段的通信和医疗系领域具有良好的应用前景，也为工作在4 μm波段的量子级联探测器提供了纯净光源。
光纤光学 负曲率空芯光纤 空芯反谐振光纤 单模 单偏振 有限元法 光学学报
2023, 43(19): 1906003
1 广西大学 资源环境与材料学院，广西 南宁 530004
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 光子功能材料与器件研究室，陕西 西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100049
长波红外光纤传像束在**、医疗以及环境监测等领域有着重要应用。当前，长波红外光纤高的光学损耗制约了红外光纤传像束的性能和应用。为了制备低损耗长波红外光纤，选择As-Se-Te硫系玻璃组分，首先对As、Se、Te高纯原料进行了提纯工艺研究，原料表面氧杂质含量分别由1.3 at%、0.46 at%、0.48 at%降至0 at% （未检出）、0.06 at%、0.15 at%，除氧效果显著。以As-Se-Te玻璃为基质组分，对比研究了制备工艺对玻璃红外透过谱段的影响，采用Al作为除氧剂结合蒸馏提纯工艺，制备出热学性能优异、长波红外谱段良好的红外硫系玻璃。采用棒管法拉制出丝径100 μm的光纤，弯曲半径小于5 mm，在长波红外波段损耗基线约为0.2 dB/m。采用叠片法制备出像元2.25万，单丝呈紧密排列的光纤传像束，断丝率小于3‰，传像束有效区域透过均匀，无黑丝、暗丝，对红外目标成像清晰，无明显畸变，综合成像质量良好。
硫系玻璃 长波红外光纤 低损耗 传像束 红外成像 chalcogenide glasses far-infrared fiber low optical attenuation image bundles infrared imaging 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230110
1 中国科学院光电技术研究所薄膜光学相机总体室，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
针对传统衍射透镜在可见光波段工作波长单一、色散严重等问题，提出一种能同时在多个波长工作的衍射透镜的设计方法，该设计方法可以让衍射透镜在几个波长处具有相同位置的焦点，解决了传统衍射透镜在成像时焦点偏移的问题，将所设计的透镜命名为多波长衍射透镜。通过最小化一个目标函数来寻找衍射透镜表面每一个位置的最佳微结构高度，该目标函数描述了多波长衍射透镜在工作波长处的复透射函数与传统衍射透镜的复透射函数的偏差。基于该方法设计了适用于三波段的衍射透镜，并采用标量衍射理论进行仿真分析，结果显示其在设计波段内具有良好的消色差效果。
衍射 衍射透镜 消色差 点扩散函数 衍射效率
1 深圳大学智能光测图像研究院，广东 深圳 518000
2 深圳大学物理与光电工程学院，广东 深圳 518000
3 南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210000
火炮装备前或服役过程中需要进行身管指向测量以校正火控系统偏差。目前普遍使用双经纬仪进行身管指向测量，该方法的测量效率低，难以满足未来战场环境下火控系统的快速标校。提出了基于双目视觉的身管指向高精度、自动化测量方法，利用合作标志点分析身管转动，将身管转动分解为先后两次绕轴运动，结合铅垂线测量实现身管指向解算，利用LM（Levenberg-Marquardt）算法进行指向优化，得到身管指向最终结果。于实验室开展了半实物仿真，并在某火炮厂进行了实测验证。结果表明，火炮身管的高低角测量精度优于0.15°，其方向角测量精度优于0.12°，两姿态角的重复性偏差均优于0.0035°。所提方法具备高精度、高鲁棒性、全自动的优势，可实现未来战场环境下火炮身管指向的全自动测量。
测量 相机标定 双目视觉 身管指向 火控系统 位姿估计
安徽农业大学信息与计算机学院智慧农业技术与装备安徽省重点实验室，安徽 合肥 230036
植物叶片生理参数的测定对植物生长发育的研究具有重要意义。为了实现植物光合作用等生理参数的低成本、高效率监测，设计了具有自动开合和手持式叶室的监测仪，通过接入节点和计算节点完成实验数据的采集和管理。接入节点完成CO2浓度、空气温湿度、大气压强等数据采集及光合生理参数的实时计算，计算节点负责人机交互界面和远程监测系统的数据存储和网络化传输。实验结果表明，该监测仪与国外同类型监测系统没有显著差异，能满足植物光合作用自动监测的要求。此外，该监测仪对植物生理参数的自动监测响应迅速、测量结果稳定可靠且成本低廉，对于监测作物生长发育状况、指导农作物施肥和病虫害防范具有重要的辅助作用。
测量与计量 仪器研制 光合速率 植物生理 远程监控 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2312001
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100039
3 成都中科卓尔精密仪器有限公司，四川 成都 610299
传统衍射光学元件（DOE）在宽波段工作时存在的严重色散限制了它在宽波段成像中的应用。提出一种基于编码优化的消色差衍射透镜设计，对整个衍射透镜的微结构高度进行编码后，利用粒子群优化算法进行优化，以平衡各个波长在特定焦距下的聚焦作用，使各波长的点扩展函数（PSF）变得几乎相同，实现400~700 nm连续可见光波段中消色差的目的。对传统DOE、分区方式消色差DOE和所提出的编码优化消色差DOE进行仿真验证和成像测试。结果表明，相较于其他两种DOE，编码优化DOE在各波长下的PSF更一致，可见光下截止频率提高至8.6 lp/mm。相较于传统DOE和分区消色差DOE，所提出的编码优化DOE在可见光下具有更好的消色差能力和更高的分辨率。
衍射 衍射透镜 消色差 点扩展函数 粒子群优化 光学学报
2022, 42(13): 1305001
