吴晓薇 1杨雷 1,*展月英 1孙扬 1,2[ ... ]王强 1
作者单位
摘要
1 中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100094
2 中国科学院大学,北京 100094
激光通信是近年深空探测领域的研究热点之一。深空激光通信采用脉冲位置调制(PPM)提升通信能量效率,并使用单光子探测器以高效地接收信号。其中,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)被广泛认可是最优选择之一。本文分析了SNSPD的死时间和抖动特性,以及高速脉冲信号的拖尾现象,对基于PPM-SNSPD调制探测方式的深空激光通信产生的影响,并计算了SNSPD在该体系下的光子计数特性。基于分析,提出一种偏移补偿保护时隙PPM符号同步算法。相较普通的保护时隙同步算法,所提算法能有效减少PPM-SNSPD体系下的同步误差,提升系统误码率。
自由空间光通信 深空激光通信 脉冲位置调制 单光子探测器 
激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706012
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理科学与技术实验室,四川 绵阳 621900
在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置(SILEX-II)的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2,三阶色散高达5782 fs3,在未补偿光参量相位的情况下,压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距,补偿了光参量相位的群延迟色散,将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导,同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。
激光器 光参量啁啾脉冲放大 光参量相位 时域压缩 傅里叶变换极限脉冲 
中国激光
2024, 51(6): 0601005
杨雷 1,2,3周锦松 1,2,3景娟娟 1,2,3聂博洋 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学光电学院, 北京 100049
3 中国科学院计算光学成像技术重点实验室, 北京 100094
高光谱遥感能够提供丰富的地球表面信息, 因而受国内外学者的广泛关注。 受到技术与工艺水平影响, 目前单个高光谱相机无法同时满足成像大视场和高分辨率的应用需求。 拼接式高光谱相机技术将多个高光谱相机组合成一个成像系统, 有效地扩大了高光谱相机的视场, 在精准农业、 对地观测、 环境监测等方面有着广泛的运用。 由于探测器像元响应, 光学系统, 电子学系统等因素的影响, 高光谱相机的焦平面阵列在同一均匀辐射源下, 探测器单个像元输出会出现不一致的现象, 该现象即为高光谱相机的非均匀性。 拼接式高光谱相机的非均匀性会严重影响相机成像质量与图像判读。 目前, 非均匀性校正主要分为基于定标的校正方法和基于场景的校正方法两大类。 通过对中国科学院空天信息创新研究院研制的拼接式高光谱相机非均匀性的分析, 建立了单台相机和多台相机间的非均匀性模型, 并根据非均匀性模型提出了一种基于重叠视场的拼接式高光谱相机非均匀性校正方法。 该方法综合运用了实验室定标数据与实时飞行数据, 利用实验室辐射定标校正单台相机非均匀性, 利用相机间重叠视场并引入小波滤波计算非均匀性系数校正多相机间的非均匀性。 由于该方法在实验室仅需要对单台相机进行辐射定标, 因此也摆脱了需要大口径积分球光源的限制。 开展了一系列对不同方法处理后图像质量进行评价的实验。 选取了存在非均匀性两个不同的波段图像作为原始图像, 并用该方法与对比方法对原始图像进行处理。 为了能够定量地对不同方法的校正效果进行对比, 引入了图像质量的提高系数(IF), 非均匀性(NU)与光谱角(SA)三个评价指标。 结果证明, 本文提出的基于重叠视场的拼接式高光谱相机非均匀性校正方法具有最好的非均匀性校正效果, 同时最大程度保留了光谱特性。
高光谱成像 视场拼接 非均匀性 Hyperspectral imaging Overlapping field of view Non-uniformity 
光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3582
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
为实现惯性约束聚变(ICF)内爆燃烧停滞阶段过程中最大压缩时刻的冷燃料面密度分布测量,设计了包含字母客体与针孔阵列的照相客体,通过同一发相同视角测量源分布与客体照相技术,首次建立了皮秒激光驱动的高能X射线源编码照相技术。通过星光III实验研究,基于W丝阵靶照相的反演图像空间分辨率5.4 μm±0.7 μm;激光到X射线(50~200 keV)的能量转换效率,W丝阵靶5.4×10−4,与传统Au单丝靶的转换效率(4.8×10−4)一致。基于源编码照相解决了传统皮秒激光背光照相中空间分辨率与光源亮度不能兼顾的困难,为强背景干扰下提供高信噪比、高分辨率的ICF靶丸压缩背光图像提供了重要照相方式。
惯性约束聚变 皮秒激光 背光照相 高能X射线 空间分辨率 inertial confinement fusion ps laser backlight high-energy X-ray spatial resolution 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy (East China Normal University), Shanghai 200241, China
2 Chongqing Key Laboratory of Precision Optics, Chongqing Institute of East China Normal University, Chongqing 401120, China
3 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
We demonstrate a portable system integrated with time comparison, absolute distance ranging, and optical communication (TRC) to meet the requirements of space gravitational wave detection. A 1 km free-space asynchronous two-way optical link is performed. The TRC realizes optical communication with 7.7×10-5 bit error rate with a Si avalanche photodiode single-photon detector, while the signal intensity is 1.4 photons per pulse with the background noise of 3×104 counts per second. The distance measurement uncertainty is 48.3 mm, and time comparison precision is 162.4 ps. In this TRC system, a vertical-cavity surface-emitting laser diode with a power of 9.1 µW is used, and the equivalent receiving aperture is 0.5 mm. The TRC provides a miniaturization solution for ultra-long distance inter-satellite communication, time comparison, and ranging for space gravitational wave detectors.
gravitational waves detection time comparison optical communication ranging 
Chinese Optics Letters
2022, 20(10): 100601
作者单位
摘要
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241
多波束单光子雷达在对地测绘和远距离成像等领域具有重要应用,而多通道计时测量技术很大程度上决定了整个系统的性能。因此,提出了一种基于时钟相移法的多通道时间数字转换并行测量方法。该方法可在单块Xilinx Artix-7系列现场可编程门阵列芯片上实现了100通道单光子信号的同时计时测量,计时分辨率可达到1.0 ns,测量精度为360 ps,量程为65 μs。基于该装置可实现稳定性高、功耗小、速度快、结构紧凑的多通道单光子回波信号的高精度测量,满足多波束单光子雷达系统的计时需求。
探测器 单光子雷达 时钟相移法 现场可编程门阵列 计时测量 
激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0204001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200241, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
We demonstrate a multi-channel pseudo-random coding single-photon ranging system. A pseudo-random multiplexing technique is proposed, which realizes multi-channel pseudo-random ranging only by using one single-photon detector and processing circuit. Compared with the time division multiplexing technique, it will not reduce the maximum unambiguous range while increasing the number of the ranging channel. Eight-channel pseudo-random coding single-photon ranging was realized with the ranging accuracy better than 2 cm. Moreover, photon counting imaging was realized through scanning the laser beams of the eight-channel pseudo-random ranging system. There is no crosstalk between channels, which is suitable for multi-beam long-distance single-photon Lidar.
single-photon detection pseudo-random modulation laser ranging 
Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021202
杨雷 1禹定峰 1,2,*高皜 1卞晓东 1[ ... ]唐世林 2
作者单位
摘要
1 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院海洋仪器仪表研究所 山东省海洋监测仪器装备技术重点实验室 国家海洋监测设备工程技术研究中心,山东 青岛 266100
2 热带海洋环境国家重点实验室 中国科学院南海海洋研究所,广东 广州 510301
针对目前透明度遥感反演研究多以较低空间分辨率卫星数据为主的现状,采用分辨率高达10 m的Sentinel-2卫星数据进行了胶州湾海域水体透明度的遥感反演研究。构建了基于实测数据的反演模型。结果表明:模型具有较高的精度,反演值与实测值的平均相对误差为9.86%,均方根误差为0.22 m。依据构建的反演模型与卫星影像数据反演了胶州湾水体的透明度,绘制了水体的透明度分布图,分析了胶州湾海域水体透明度的空间分布规律和局部的细微变化特征。研究发现,胶州湾海域水体透明度呈现由近岸向外海逐渐升高的趋势,径流量大的河流会造成汇入海域透明度明显降低的变化,潮汐会引起透明度出现沿垂直于岸边方向的纹理变化特征,大型船只的通航会造成透明度短时降低的变化。
透明度 哨兵2号 遥感反演 胶州湾 SDD Sentinel-2 remote sensing retrieval Jiaozhou Bay 
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210080
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200241, China
We report a method to reduce the detection delay temperature drift for a single-photon detector based on the avalanche photodiode (SPAD). Both the SPAD and the comparator were temperature stabilized, resulting in an ultra-low temperature drift at 0.01 ps/°C. A stable time deviation as 0.15 ps over 1000 s was realized, while the ambient temperature fluctuated rapidly from 24°C to 44°C. To the best of our knowledge, this is the first report on the ultra-stable delay SPAD detector in the case of rapid increase or decrease of ambient temperature. It is helpful to improve the stability of onboard detectors for optical laser time transfer between ground and space.
avalanche photodiodes laser ranging single-photon detection stability temperature dependence 
Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 082502
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
强激光驱动的衰减冲击波作用下的界面不稳定性增长与混合是冲击压缩科学与工程研究领域的前沿和热点问题。在锡-泡沫界面(Atwood数A为-0.87)预制单模正弦扰动(kAη0=0.82,其中η0为初始扰动振幅,k为波数),采用高时空分辨的X光侧向透视照相技术研究激光加载产生的衰减冲击波作用下的界面不稳定性增长与混合。通过改变加载压强,研究材料强度对界面不稳定性增长与混合的影响。实验获得了不同时刻高对比度的界面不稳定性增长与混合面密度图像,冲击熔化压强点和卸载熔化压强点附近的尖钉形态和演化过程有明显差异,这表明锡材料强度对扰动增长速率及混合形态有重要影响。
材料 成像系统 X光成像 界面不稳定性 混合 微喷射 
中国激光
2021, 48(7): 0703002

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