1 中国科学院光电技术研究所环境光学研究院，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
LED阵列光源凭借其高亮度、长寿命及节能环保等独特优点广泛应用于医学、微纳加工、光学成像等领域，但其匀化系统存在光线准直难、可实现的照明光斑面积小等问题，难以在需要均匀照明的光学领域当中得到广泛应用。针对这一问题，提出了一种基于微透镜阵列的大面积LED阵列光源匀化方法。首先通过矩阵光学及近轴光学理论进行理论分析，然后利用lighttools软件进行系统设计及仿真实验，最终在像面上实现了大面积的均匀光斑。相较于以往最多可实现50 mm×50 mm的匀化光斑，该匀化系统可做到104 mm×104 mm、均匀度为87.375%的大面积规则的均匀光斑，该方法对医学、红外夜视、投影显示、航空照明领域等需要大面积均匀照明的系统有着重要意义。
光电子学 光源匀化方法 矩阵光学 微透镜阵列 大面积LED 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1525003
1 中国科学院光电技术研究所 环境光学研究院，成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
目前基于数字微镜器件的无掩膜光刻系统离不开高精度的检焦系统，单独设计的检焦系统不仅会增加全系统结构的复杂度，还会增加装调的难度。因此提出一种基于深度学习的检焦方法，通过调节光路使曝光焦面和相机成像焦面重合，仅根据当前所成的图像即可实现焦平面的快速自动检测。该算法由粗检焦和精检焦两步组成，粗检焦利用深度学习模型对相机记录的图像进行分类，仅需90 ms就可判断当前基片的离焦区间；精检焦利用清晰度评价函数计算图像清晰度值，结合搜索算法即可在粗检焦的基础上准确找到焦平面。用5倍聚焦物镜进行实验，在（-40 μm，40 μm）的离焦区间内，检焦精度可达2 μm，总用时不超过300 ms。仿真分析和实验验证结果表明，该方法具有结构复杂度低、检焦速度快、检焦精度高等优点，能够很好地应用于数字光刻领域。
数字光刻 自动检焦 深度学习 图像处理 Digital lithography Automatic focusing Deep learning Image processing
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 612900
2 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 612900
3 中国工程物理研究院 研究生院，北京 100088
设计了一种高倍率的固体皮秒脉冲激光放大器，采用Nd:YAG板条作为激光增益介质。借助板条结构的角度选通结构，搭建了板条五通放大系统，实现了对注入皮秒脉冲激光的高倍率放大。种子源工作在脉冲模式，放大器泵浦源在连续模式工作。皮秒光纤激光器可以在不同的重复频率下工作，脉冲宽度为13.4 ps。种子光经过隔离和耦合系统之后，注入板条的单脉冲能量为25 nJ。当种子源工作重复频率为24.46 MHz时，板条放大器输出平均功率377 W，单脉冲能量15.5 μJ；当种子源工作重复频率为49.8 kHz时，板条放大器输出平均功率89 W，单脉冲能量1.8 mJ，峰值功率为134 MW，放大倍率达到7.2×104。
激光器 皮秒激光 固体激光器 高倍率 五通放大 laser picosecond laser solid-state laser high magnification five-pass amplification 强激光与粒子束
2022, 34(6): 061001
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 612900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
搭建了1030 nm波长的准连续长脉宽室温Yb∶YAG平面波导激光放大器,分析对比注入光强、抽运光强和抽运脉宽等因素对光-光转换效率的影响。采用主振荡功率放大结构,种子源为1030 nm连续保偏光纤激光器。放大器增益介质为一块Yb∶YAG平面波导,抽运源为两个准连续940 nm半导体激光阵列,抽运光经整形后分别从两个端面耦合进入平面波导。在双端抽运下,抽运重复频率为400 Hz和最大峰值功率为20.4 kW时获得了最大能量为4.65 J的激光放大输出,偏振度为97%,光-光转换效率为44.0%,与理论分析基本吻合。
激光器 激光放大器 1030 nm 平面波导 Yb∶YAG; 中国激光
2021, 48(16): 1601004
1 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
建立了多光束干涉场的光强分布数学模型,利用Matlab仿真计算了基于方位角、入射角和偏振角联合调制的四光束干涉光场。分析了光束方位角、入射角和偏振态的变化对多光束干涉的影响,阐释了非对称入射时光场中隔离带现象的生成原因。基于四光束干涉并采用s-s-s-s波的偏振态组合,使其中一束光的方位角旋转180°,并改变入射角,得到一种可用于制备高长宽比椭圆阵列的方法。实验结果表明,方位角、入射角和偏振角共同决定了光束的偏振矢量。由于方位角和入射角两个自由度的引入,非对称入射增加了干涉图案的多样性,使多光束干涉不仅局限于周期性圆孔阵、圆点阵的制备,也为制备多周期、跨尺度图案提供了理论参考。
激光干涉 非对称入射 偏振调制 跨尺度结构 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 192602
1 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对传统色散透镜的色散线性度很难保证为绝对线性,测量范围很窄的问题,且为了尽量减小球差尤其是对测量影响最大的轴向球差,提出一种将二元光学透镜引入到光谱共聚焦微小间距测量的方法。该方法中二元光学透镜的色散只与入射光的波长有关,且严格与入射光的波长成反比。二元光学透镜不存在球差问题且可以补偿校正测量系统中其他光学组件的未知色差。实验中选择510~690 nm范围内的光谱,利用分辨率为0.5 nm的光谱仪接收光谱信息,测得该方法的测量量程为13.95 mm,测量误差为0.6 μm,并通过对光盘上的刻录间距进行测量,验证了该方法的有效性。
测量 光谱 共聚焦 二元光学透镜 轴向色散 测距
