电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 610054
为了研究高功率激光作用下光学元件热效应的非线性特性对光束质量的影响, 基于热传导、热弹性力学、物理光学等基础理论, 采用有限元分析方法, 进行了高功率连续激光(功率密度约为500kW/cm2)作用下光学元件的温度场和位移场的计算; 分析对比了各个参数的非线性特性对光学元件热效应的影响; 探讨了不同材料、不同形状光斑辐照下的光学元件非线性热效应。结果表明,高功率连续激光作用下光学元件所反映出的热学、力学和光学吸收存在着不同程度的非线性效应, 其强弱取决于光学元件材料、光斑形状等因素;高斯激光辐照熔石英样品且吸收率为100×10-6时, 考虑物性参数和温度边界条件的非线性, 会引起表面最大温升16％的相对误差和表面变形峰谷值10％的相对误差。这一结果为开展与此相关的研究提供了一些新思路。
激光光学 非线性热效应 有限元法 高功率激光 光束质量 laser optics nonlinear thermal effect finite element method high-power laser beam quality
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610054
为了探究特定沉积工艺参数下，不同沉积角度对SiO2光学薄膜损耗及应力双折射的影响，本文采用一种高灵敏探测方法?偏振光腔衰荡技术表征单层SiO2光学薄膜。该技术基于测量光学谐振腔内偏振光来回反射累积后的衰荡时间特性及产生的相位差振荡频率，实现光学元件的光学损耗和残余应力的同点、同时绝对测量。实验对60°、70°和80°沉积角度条件下制备的单层SiO2薄膜样品进行了应力和光学损耗的测量分析。结果显示了不同沉积角度条件下制备的SiO2薄膜表面粗糙程度和致密性变化对薄膜损耗和应力双折射效应的影响，该结果对制备低光学损耗、低应力SiO2光学薄膜提供了技术指导。
偏振光腔衰荡 光学损耗 应力双折射 SiO2光学薄膜 polarized cavity ring-down optical loss stress induced birefringence SiO2 films
1 电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 610054
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院光束控制重点实验室, 成都 610209
在信号的稀疏表示方法中, 传统的基于变换基的稀疏逼近不能自适应性地提取图像的纹理特征, 而基于过完备字典的稀疏逼近算法复杂度过高。针对该问题, 文章提出了一种基于小波变换稀疏字典优化的图像稀疏表示方法。该算法在图像小波变换的基础上构建图像过完备字典, 利用同一场景图像的小波变换在纹理上具有内部和外部相似的属性, 对过完备字典进行灰色关联度的分类, 有效提高了图像表示的稀疏性。将该新算法应用于图像信号进行稀疏表示, 以及基于压缩感知理论的图像采样和重建实验, 结果表明新算法总体上提升了重建图像的峰值信噪比与结构相似度, 并能有效缩短图像重建时间。
图像重建 字典优化 压缩感知 灰色关联度 image reconstruction KSVD KSVD dictionary refinement compressive sensing gray relational degree
杨旭 1,2,3,4耿超 1,3李小阳 1,2,3,4李枫 1,3[ ... ]李新阳 1,3,*
1 中国科学院 自适应光学重点实验室，成都 610209
2 电子科技大学 光电科学与工程学院，成都 610054
3 中国科学院 光电技术研究所，成都 610209
4 中国科学院大学，北京 100049
光学相控阵光束扫描技术在激光雷达、空间光通信和光开关等领域拥有巨大的应用潜力。微透镜阵列光学相控阵可以通过微透镜阵列间μm量级的相对位移同时对多个出射光束的二维倾斜相位进行调制，从而实现大角度二维光束扫描，具有出射口径大、结构简单、体积小、微惯性、多功能等优点。首先介绍了微透镜阵列光学相控阵的扫描原理，之后对微透镜阵列光学相控阵国内外的发展现状、应用和现阶段存在的问题进行了阐述，最后对微透镜阵列光学相控阵的发展趋势进行了展望。
光束扫描 光学相控阵 微透镜阵列 离散寻址 连续寻址 beam scanning optical phased array microlens array discrete addressing continue addressing 强激光与粒子束
2021, 33(8): 081005
1 电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 610054
2 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
为了研究真空环境对光学薄膜的影响, 将离子辅助沉积制备的1064nm强光反射膜样品放置于真空度优于1×10-5Pa的不锈钢真空室, 实验观测其反射率和吸收损耗随放置时间的变化。结果表明, 样品在真空环境放置335h后, 其反射率从99.9823%下降到了99.9543%, 吸收损耗从6.8×10-6上升到了59.5×10-6,用酒精乙醚混和液擦拭后其光学性能完全恢复,样品表面的污染层厚度随时间增加;操作过程中的人为因素是导致强光反射膜元件光学性能持续下降的主要原因。这一结果对高能/高功率激光光学元件在真空应用环境中稳定性的提高是有帮助的。
薄膜, 污染, 激光量热法, 光腔衰荡, 吸收损耗, 反射率 thin films contamination laser calorimetry cavity ring-down absorptance reflectance vacuum environment
电子科技大学光电科学与工程学院, 四川 成都 610054
残余应力是光学元件的一个重要性能参数, 对光学元件的制造和使用意义重大。光学元件残余应力的无损检测方法可粗略概括为两大类: 一类是基于应变的测量方法, 包括 X射线衍射法、 Stoney曲率法和显微拉曼光谱法, 这些方法基于晶体和弹性力学分析方法, 发展成熟、应用广泛; 另一类是基于应力双折射效应的测量方法, 包括数字光弹法、光弹调制器法和偏振光腔衰荡法, 都是对残余应力导致的双折射相位差的测量, 具有更直接的光学关联性、测量精度高的特点。本文归纳了光学元件残余应力测量的几种常见方法的测量原理、测量精度和应用场景, 对比了它们的性能并分析了它们之间的关联性, 以期建立起光学元件残余应力无损检测的宏观印象。
光学元件 残余应力 双折射 应变 optics residual stress birefringence strain
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 100049
3 电子科技大学光电科学与工程学院, 四川成都 610054
二氧化硅(SiO2)是光学系统中最常用光学薄膜材料之一, 其微观结构、缺陷等信息对于研究和提高薄膜的性能具有重要作用。本文通过电子束蒸发、离子辅助、磁控溅射方法制备 SiO2薄膜并进行测试, 计算出其吸收边光谱, 对吸收边光谱的强吸收区、e指数区、弱吸收区进行分段分析得到 SiO2薄膜的带隙宽度、带尾能量和氧空位缺陷含量数据。进一步分析三种薄膜和其在常规退火温度下的带隙宽度、带尾能量和氧空位缺陷含量的数据, 获得 SiO2薄膜的微观原子排列结构、微观缺陷信息, 并对不同镀膜技术和不同退火温度下 SiO2薄膜的原子排列结构、微观缺陷的差异和变化进行了分析和讨论。
SiO2薄膜 带隙宽度 带尾能量 氧空位缺陷 SiO2 film bandgap Urbach tail energy oxygen deficiency centers 光电工程
2019, 46(4): 18022010
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610054
光纤声传感器是一种利用光纤作为传光介质或探测单元的一类声传感器，相比传统电声传感器其具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰等优越特性，可广泛应用于**安全、工业无损检测、医疗诊断及消费电子等领域。按照声场与光的耦合方式，把光纤声传感器分为间接耦合型和直接耦合型两种，其中，间接耦合型光纤声传感器受声耦合材料频响特性限制，存在频响不平坦、带宽较窄及动态范围小等缺点；而直接耦合型光纤声传感器克服了上述的缺点，具有广阔的发展潜力。
光纤声传感器 间接耦合 直接耦合 频率响应 灵敏度 optical fiber acoustic sensors indirect coupling direct coupling frequency response sensitivity
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 100049
3 电子科技大学光电科学与工程学院, 四川 成都 610054
压强是工业生产过程中的一个重要参数, 其准确测量是过程控制的关键。 气体分子光谱线型和线宽取决于分子间相互作用和温度、 气压等因素, 利用窄线宽气体吸收光谱的压力展宽效应, 可通过高分辨地测量气体吸收谱线得到压强信息, 实现压力计校准。 提出了一种基于光腔衰荡光谱技术和气体吸收谱线压力展宽效应的压力计校准方法。 采用5.2 μm可调谐量子级联激光器, 基于连续光腔衰荡光谱技术建立了压力计校准实验装置。 室温下, 测量水汽在1 877 cm-1附近的一吸收谱线, 线宽为0.084 21 cm-1, 重复性测量误差小于1.53×10-4 cm-1, 对应的压强大小为98.12 kPa, 检测灵敏度优于0.18 kPa, 与高精度压力计读数98.14 kPa一致。 利用测试谱线线宽与压强的关系得到压力展宽系数(0.087 12±0.000 965) cm-1·atm-1, 与HITARN数据库参考值0.087 1 cm-1·atm-1一致。 实验校准了一小量程压力计。 结果表明基于光腔衰荡光谱的高分辨吸收谱线测量在压强检测和压力计校准领域具有很好的应用前景。
光腔衰荡光谱 量子级联激光器 压力展宽 Cavity ring-down spectroscopy Quantum cascade laser Pressure broadening 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1031
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optoelectronic Information, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
2 Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
The cavity ring-down (CRD) technique is adopted for simultaneously measuring s- and p-polarization reflectivity of highly reflective coatings without employing any polarization optics. As the s- and p-polarized light trapped in the ring-down cavity decay independently, with a randomly polarized light source the ring-down signal recorded by a photodetector presents a double-exponential waveform consisting of ring-down signals of both s- and p-polarized light. The s- and p-polarization reflectivity values of a test mirror are therefore simultaneously determined by fitting the recorded ring-down signal with a double-exponential function. The determined s- and p-polarization reflectivity of 30° and 45° angle of incidence mirrors are in good agreement with the reflectivity values measured with the conventional CRD technique employing a polarizer for polarization control.
310.0310 Thin films 310.6860 Thin films, optical properties 120.0120 Instrumentation, measurement, and metrology Chinese Optics Letters
2017, 15(5): 053101
