1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
3 中国空间技术研究院空间 激光信息感知技术核心专业实验室，北京 I00094
4 东北林业大学 森林作业与环境研究中心，黑龙江 哈尔滨 150040
5 中国林业科学研究院资源信息研究所，北京 100091
林业测量调查是星载激光遥感的重要应用方向。迄今为止，国外发展了多台套的星载激光载荷已经用于林业遥感。国内资源三号（02）星搭载的激光测距仪实验载荷实现了我国星载激光对地观测的突破，即将发射的陆地生态系统碳监测卫星多波束激光雷达也将在林业遥感中取得重要应用。ICESAT-1/GLAS系统全波形数据成功用于全球林地垂直结构调查，ICESAT-2/ATLAS系统以光子探测的方式获取林地点云调查数据，星载激光遥感林业应用从实验、演示验证、进入实用阶段。这期间多型星载激光雷达经过了技术体制的选择、参数的优化，器件技术和处理技术的突破。本文综述了主要在轨服务林业遥感的星载激光雷达的配置和数据应用，研究了星载激光雷达林业遥感的探测机制、技术体制、应用现状、适用范围等，分析总结了各类星载激光雷达林业应用技术特点、发展演化趋势，提出星载激光雷达载荷研制应根据任务应用需求、科学和工程目标，充分发挥激光技术长项，与其他载荷手段优化配置，扬长补短，展望了星载激光雷达林业遥感技术和应用的发展趋势、研究热点及其应用拓展。
星载激光雷达 林业 遥感 发展研究 space-borne LiDAR forestry remote sensing development study 红外与激光工程
2020, 49(11): 20200235
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光电对抗技术创新研究室 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
本文根据激光术语国家标准和ISO 国际标准对某些常用激光术语概念的理解与应用问题进行了讨论, 并针对国内外科技期刊和专著经常将脉冲功率与峰值功率混为一谈的问题提出了质疑, 同时也指出了在激光术语使用过程中存在的其它错误现象, 分析了产生类似错误的原因并给出了规范的使用方法。最后, 以脉冲激光器术语定义为例通过脉冲激光振荡过程的物理原理分析提出了关于该术语定义的一些修改考虑与建议。
激光术语 标准定义 峰值功率 错误使用 terminology for laser standard definition peak power misuse
1 哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
提出了利用基于LabView可视化语言的虚拟数字锁相技术对相位调制激光多普勒频移测量方法的鉴频参量进行测量的方法，并对其进行了理论与实验研究。为了防止待测信号与参考信号通道间的干扰以及在参考信号传输过程中混入噪声，该虚拟数字锁相技术采用参考信号内部生成的方法。为了保证参考信号与待测信号之间的同频性以获得精确的鉴频参量测量结果，在该虚拟数字锁相技术中引入了虚拟数字锁相环来实时精确捕获待测信号频率。通过利用其对实际信号光相位调制信号的测量，证明了该虚拟数字锁相鉴频参量提取方法的正确性和可行性。
多普勒频移 相位调制 锁相技术 信号处理 光学学报
2015, 35(s1): s112001
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了探索氟化氘(DF)激光器级联效应及工作气体参数对激光光谱的影响，对自引发放电非链式脉冲DF 激光器进行了光谱特性测试。采用DF激光谱线分析仪和HgCdTe光电探测器测试了P3(7) →P2(8) →P1(9)光谱脉冲波形，发现P1(9)支谱线率先实现振荡输出，脉冲前沿延迟80~100 ns后P2(8)、P3(7) 两条谱线依次输出。在不同工作气体配比及总气压条件下测试了DF 激光输出谱线条数及各谱线间相对能量，在3.5~4.2 μm 光谱范围内测得了22 条激光跃迁谱线，且总气压为8.1 kPa，工作气体(SF6和D2)气压配比为6:1时，具有量子级联效应的P3(8) →P2(9) →P1(10)光谱串能量占总输出能量的25.9%。结果表明，多谱线DF 激光器能级间存在量子级联效应，通过优化工作气体参数可有效提升级联谱线输出时增益提取效率。
激光器 非链式氟化氘激光器 辐射光谱 脉冲波形 级联效应
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春130033
利用飞秒激光烧蚀方法合成了Y2O3∶Pr3+,Yb3+纳米颗粒并对其上转换发光性质进行了研究。对合成产物的形貌分析显示, 在一定的激光烧蚀功率密度下, 即可制备出小尺寸的纳米颗粒, 提高激光功率密度可以得到更高的纳米颗粒产量, 所获得的纳米颗粒尺寸小于50 nm。荧光测试结果表明, Y2O3∶Pr3+,Yb3+纳米颗粒具有510 nm为中心的上转换发光带, 上转换发光随纳米颗粒数量的增加而增强。
激光烧蚀 上转换发光 稀土氧化物 laser ablation up-conversion rare earth oxide
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
依据非链式脉冲氟化氘（DF）激光器的反应机理，采用速率方程理论，建立了非链式脉冲DF激光器动力学模型。采用Runge-Kutta法对该模型进行数值计算，得到了最佳气体比例和最佳输出镜反射率参数。采用紫外预电离放电引发方式，对非链式脉冲DF激光器进行了实验研究，得到了激光器输出的主要技术参数，实验结果与理论计算结果相吻合。理论分析和实验结果均表明，可以通过优化工作气体比例和输出镜反射率参数来改善激光器的输出性能。在工作气体分压比为101、输出镜反射率为30%时,激光器输出性能最佳，此时实验得到的单脉冲激光能量为4.95 J，脉冲宽度为148.8 ns，峰值功率为33.27 MW。
激光器 脉冲DF激光器 动力学模型 速率方程 数值分析
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
采用紫外预电离的横向放电方式和稳定光学谐振腔, 使用无毒无腐蚀性的六氟化硫(SF6)和氘气(D2)作为工作物质, 研究了工作气体配比、总气压对放电引发非链式脉冲氟化氘(DF)激光器输出能量的影响。实验发现SF6与D2的最佳比例为10∶1, 最佳总气压为10.5 kPa。使用DF激光谱线分析仪对激光输出谱线进行了测量, 得到了17条P支跃迁谱线, 激光能量集中在3.876 μm附近的几条谱线。利用烧蚀光斑的方法测得输出激光束水平方向、垂直方向的发散角均为1 mrad。在最佳工作条件下, 充电电压为39 kV时, 激光单脉冲输出能量达到最大值3.58 J, 此时激光脉冲宽度为215 ns, 峰值功率为16.65 MW, 电光转换效率为2.08%。
脉冲DF激光器 紫外预电离 放电引发 非链式 输出特性 pulsed DF laser UV-preionized electric-discharge non-chain output characteristics
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033
为从理论和试验两个方面解决光纤端面制备问题，根据固体断裂力学原理，分析和讨论了脆性均匀固体物质的断裂过程，得到了圆柱形物质在某一点的断裂路径具有在裂纹发展方向上的稳定性和唯一性的结论，并据此提出了一种简便的制备光纤端面的设想。根据该设想，设计了一个光纤切割装置并进行了光纤端面制备的试验。在试验过程中，分别对光纤芯径为0.2，0.3，0.6，0.8，1 mm的光纤端面进行了切割，并应用读数显微镜和可见激光传输光束显示等技术手段测试了制备的光纤端面的光学质量。实验结果显示，制备的光纤端面质量完全满足实际应用的要求，质量完好的概率达到100%。
格里菲斯裂纹 光纤端面 光纤切割 固体断裂 Griffith crack fiber terminal-face fiber cutting solid fracture 光学 精密工程
2010, 18(11): 2362
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
旋转火花开关系统用于控制TEA CO2激光器脉冲放电工作过程,是关系到激光器能否实现大面积均匀辉光放电的核心技术之一。介绍了一种旋转开关系统的设计、组成和工作原理,并对影响开关寿命的放电电极烧蚀问题进行了实验研究。研究结果表明,选择比热、密度和熔点高的电极材料可减少电极烧蚀。通过向电极间隙吹气以及采用高效的气体循环冷却系统等措施,可有效地提高旋转火花开关电极的使用寿命。应用结果显示,设计的旋转火花开关系统可在峰值电流300 kA,工作电压38 kV下以500 Hz重复频率工作,稳定脉冲放电工作寿命达到了107次,满足TEA CO2激光器的工作寿命要求。
TEA CO2激光器 旋转火花开关 电极烧蚀 使用寿命 钨铜 TEA CO2 laser rotated spark switch electrode erosion operating life CuW
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
为了提高大功率TEA CO2 激光器的工作性能,选用大功率旋转火花开关作为功率开关器件,制作了一种由高压谐振充电电路、高抗干扰的开关触发器、大功率旋转火花开关以及倒空式L-C反转电路等组成的脉冲激励电源。介绍了脉冲激励电源的设计方案,给出了电路工作原理,并对其在大功率TEA CO2 激光器的实际工作进行了测试和评估。结果表明,所研制的脉冲激励电源可以满足大功率TEA CO2 激光器的特殊工作要求,其重复工作频率可以在100-400 Hz任意设定,输出工作电压可达40-50 kV,电源平均功率＞220 kW,电源峰值功率高达1 000 MW。
TEA CO2 激光器 脉冲激励电源 高压脉冲触发器 旋转火花开关 TEA CO2 laser pulsed exciting power supply high voltage pulse trigger rotating spark switch
