1 中国空间技术研究院 载人航天总体部, 北京 100094
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
近年来随着光电技术应用需求的增长, 诸如平面激光诱导荧光技术、激光探测和激光加工等越来越多的领域展现出对高重频大能量的脉冲激光的需求。然而受激光器平均功率的限制, 传统的连续脉冲模式的脉冲激光器难以实现高重频和大能量的兼顾输出。文中研究了一种LD泵浦Nd:YAG 1.06 μm脉冲串激光器及其放大系统。采用长脉冲泵浦、腔内调制和MOPA放大技术, 实现了一段时间内激光器的高重频和大能量的兼顾输出。在调Q重频分别为10、50、100 kHz时, 脉冲串能量分别达到170.4、211.8、220.3 mJ, 每串内分别包含2个、12个、25个脉冲, 单脉冲能量分别为85.2、17.7、8.8 mJ。
脉冲串 平面激光诱导荧光 激光放大 高重频 高能量 burst mode PLIF laser amplifiers high repetition rate high energy 红外与激光工程
2019, 48(1): 0105003
1 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
2 同济大学 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
3 成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
4 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
5 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
利用离子辅助电子束双源共蒸发工艺方法, 制备了SiO2掺杂含量分别为0、13%、20%、30%、40%和100%的六组HfO2-SiO2混合膜。采用纳米压痕法测量了不同组分混合膜的杨氏模量和硬度, 并研究了混合膜杨氏模量和硬度随SiO2含量增长的变化规律。结果显示, 随着SiO2含量增加, 混合膜杨氏模量和硬度均减小, 双组分复合材料并联模型可以较好地拟合杨氏模量随混合膜SiO2含量变化关系。为了解释混合膜力学性能随SiO2含量变化规律, 对混合膜进行了XRD测试, 研究了混合膜微观结构与杨氏模量和硬度的关系, 发现结晶对硬度影响显著, 对杨氏模量影响较小; 用Zygo干涉仪测量了样品的面形, 获得了薄膜残余应力随SiO2含量的变化规律, 表明SiO2掺杂能减小HfO2薄膜压应力。
混合膜 杨氏模量 硬度 应力 纳米压痕 mixed films Young′s modulus hardness stress nanoindentation 红外与激光工程
2018, 47(9): 0921001
Author Affiliations
Abstract
1 National Key Laboratory of Science and Technology on Tunable Laser, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
2 Heilongjiang Institute of Technology, Harbin 150050, China
The work proposes a three-laser-beam streak tube imaging lidar system. Besides the main measuring laser beam, the second beam is used to decrease the error of time synchronization. The third beam has n+0.5 pixels’ difference compared to the main measuring beam on a CCD, and it is used to correct the error caused by CCD discrete sampling. A three-dimensional (3D) imaging experiment using this scheme is carried out with time bin size of 0.066 ns (i.e., corresponding to a distance of 9.9 mm). An image of a 3D model is obtained with the depth resolution of <2 mm, which corresponds to ～0.2 pixel.
110.6880 Three-dimensional image acquisition 280.3640 Lidar Chinese Optics Letters
2018, 16(4): 041101
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
条纹阵列探测激光雷达具有测距精度高、作用距离远、探测景深宽和数据更新率高等显著优点, 已被广泛应用于地形测绘、海岸带监测、城市三维重构、森林生态研究等领域中。传统的信号鉴别方法在回波信号距离提取过程中存在一定的局限性, 影响了条纹阵列探测激光雷达的距离分辨能力和目标识别能力。针对这一问题在处理条纹图像时引入了一种迭代加权质心算法, 讨论了该算法在质心定位中的独特优越性, 结合条纹阵列探测激光雷达的信号分布特征确定了该算法中关键参数的选取。利用该算法在1.4 km的作用距离下获得了具有清晰边界特征的目标距离像, 有效抑制了距离提取过程中产生的边界模糊效应, 显著提升了系统的细节分辨能力, 相比于传统的质心算法, 测距精度提高了17%。
激光雷达 条纹阵列探测器 测距精度 质心算法 lidar streak array detector ranging accuracy centroid algorithm 红外与激光工程
2018, 47(2): 0230004
1 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 150001
2 中国航天科工飞航技术研究院 天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
主要研究了离子束溅射制备的氧化钽薄膜在大气氛围下热处理对其光学特性的影响规律。实验中热处理温度范围的选择为150~550 ℃, 间隔为200 ℃。研究中分别采用介电常数的Cody-Lorentz色散模型和振子模型对氧化钽薄膜的能带特性(1~4 eV)和红外波段(400~4 000 cm-1)的微结构振动特性进行了表征。研究结果表明, 在150 ℃和350 ℃之间出现热处理温度转折点, 即热处理温度高于此值时消光系数增加。Urbach能量的变化与消光系数趋势相同, 而禁带宽度的变化与消光系数恰好相反。通过红外微结构振动特性分析, 薄膜中仍存在亚氧化物的化学计量缺陷。
Ta2O5薄膜 热处理 光学常数 禁带宽度 微结构振动 Ta2O5 thin film annealing optical constants band gap microstructure vibration 红外与激光工程
2018, 47(3): 0321004
Author Affiliations
Abstract
1 National Key Laboratory of Science and Technology on Tunable laser, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
2 College of Foundation Science, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China
Streak tube imaging lidar (STIL) is an active imaging system that has a high range accuracy with the use of a pulsed laser transmitter and streak tube receiver to produce 3D range images. This work investigates the effect of the time bin size on the range accuracy of STIL systems based on the peak detection algorithm. The numerical simulation indicates that the time bin size has a significant effect on the range accuracy, resulting in a modified analytical estimate of the range error. An indoor experiment with a planar target is carried out to validate the theory that shows the linear relationship between the range error and the time bin size. Finer 3D depth images of a fist model are acquired by using a smaller time bin size and the best range error of 0.003 m is achieved with the optimal time bin size of 0.07 ns.
110.6880 Three-dimensional image acquisition 280.3640 Lidar 150.5670 Range finding 280.4788 Optical sensing and sensors Chinese Optics Letters
2016, 14(2): 021101
哈尔滨工业大学 可调谐(气体)激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
报道了808 nm连续半导体泵浦全固态Nd:YVO4线性调频激光器实验研究。利用优化谐振腔长度、腔内插入倾斜标准具, 采用温度控制、机械减震和隔绝外部环境等稳频操作,实现了稳定的1 064 nm单频激光输出, 最大输出功率140 mW。利用法柏干涉仪观察单频输出, 并利用刀口法测量得到的基模高斯光束质量M2为1.05。在谐振腔内插入RTP电光晶体并连接外部高压电源, 通过线性电光效应改变谐振腔长度以及改变标准具倾斜角度避免腔长调节过程中的模式跳频, 实现了1.35 GHz的稳定线性调频激光输出。编程控制高压电源给RTP晶体施加幅值为2 200 V的锯齿波形电压, 实现了频率20 Hz, 平均输出功率为85 mW周期性的调频信号输出。
线性调频 单频激光 RTP晶体 linearly tunable single frequency Nd: YVO4 Nd:YVO4 single frequency laser RTP crystal 红外与激光工程
2016, 45(11): 1105001
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 150001
波形采样机载激光雷达具备多层目标探测及高精度三维测绘能力，是今后激光雷达技术的发展趋势。基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于具备全波形回波数据采样能力及高集成度等特点，在激光测绘及探测中具有广阔的应用前景。介绍了一种基于条纹原理的全波形采样面阵探测体制的新型激光雷达系统，提取了新型激光雷达机载飞行实验回波信号中的噪声，获得了新型激光雷达回波噪声统计规律，通过与目标总体回波信号统计特性的对比，提出了新型波形采样激光雷达回波信号去噪方法。
遥感 波形采样 条纹原理 机载激光雷达 噪声特性
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 150001
基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于其独特的技术优势在激光测绘中具有潜在的应用。介绍了“扫帚”扫描结合条纹原理阵列探测体制激光雷达的仿真及飞行实验研究结果。首先介绍新体制激光雷达仿真平台的建立及典型的仿真结果。利用该仿真平台可指导新体制激光雷达的设计, 并对机载飞行实验参数的设定进行成像效果仿真, 仿真的距离测量精度为0.5 m。最后开展了新体制激光雷达机载飞行实验, 给出了典型地区的原始条纹图像及经过数据处理后的点云图。新体制激光雷达外场实验结果的测距精度优于1 m, 机载飞行实验测距精度结果与仿真分析结果一致, 验证了该仿真系统的正确性。通过与实际被动光学相机成像图像进行比较, 验证了新体制激光雷达在航空测绘等方面的技术可行性。
条纹原理 机载激光雷达 外场实验 点云图像 stripe principle airborne LiDAR field experiment cloud points image 红外与激光工程
2016, 45(7): 0730001
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
静电四级透镜具有优越的电子光学聚焦成像性能, 单一静电四极透镜可实现电子束线聚焦, 组合静电四极透镜系统拥有点聚焦的能力。文中对实现点聚焦的双静电四极透镜系统相关参数进行了计算, 利用电子光学软件SIMION仿真发现, 静电四极透镜之间的畸变场与两端的边缘场引起的像差会严重影响系统聚焦成像质量。仿真分析了系统像差与发射电子初动能的关系。结果表明: 系统在保证点聚焦的情况下, 增加电子发射初动能可以有效减小系统像差; 当电子初动能增加至1×105 eV时, 最大发散角为2°的电子束在聚焦平面上的弥散斑减小至3.2 μm×28 μm。
双静电四极透镜 点聚焦 像差 a quadrupole lens pair point-focusing aberration SIMION SIMION 红外与激光工程
2016, 45(6): 0618001
