全固态双波长激光器是指单一激光器同时输出两个波段激光, 具有结构紧凑、可小型化、工作寿命长、可大能量输出和易于操作的优点, 被广泛应用于检测血液中一氧化碳浓度、治疗毛细血管扩张、干涉彩虹全息、倍频产生绿光、和频产生黄光及差频产生太赫兹波等方面。本文对比了多种单掺Nd3+激光晶体的特性, 分析了其产生多波长激光的机理和方法, 概述了基于单掺Nd3+双波长全固态激光器的研究现状, 并展望了这类激光器的发展和应用前景。

提出了一种紧凑型、声光调Q、高功率的4.1 μm中红外内腔式氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡激光系统.基于内腔单谐振光参量振荡器动力学模型, 对内腔光参量振荡器的阈值倍数及下转换效率的影响因素进行分析, 提出实验中对光参量振荡阈值调节的办法, 优化了大功率情况下光参量振荡的下转换效率.引入共振泵浦与单端键合晶体方式提高了大功率泵浦的热稳定性.基于光场传输理论与谐振腔稳定性理论, 并考虑增益介质热效应, 数值模拟了大功率泵浦注入时腔内基频光、信号光及闲频光的三波光场模式匹配, 以确保光参量振荡器在高功率下稳定运转.对光参量振荡阈值进行调节, 提高了参量光的下转换效率, 最终得到4.125 μm的中红外高重频脉冲瓦级激光输出, 激光重复频率1~100 kHz可调, 脉冲宽度小于9 ns, 最高单脉冲能量36.7 J, 最高峰值功率4.257 kW, 最高输出功率为1.12 W, 其对应的下转换效率为29.7%, 最大光光转换效率为4.26%.

模型传递是近红外光谱分析技术中一个关键的共性基础技术问题, 通过在同一工作原理的两台仪器之间寻求可行的数学方法, 使得在一台仪器上建立的模型能够应用于另外一台仪器样品光谱响应的预测, 对近红外技术的实际应用具有重要意义。 以150份烤烟作为试验样品, 以两台布鲁克公司MPA近红外光谱仪, 一台热电公司Antaris近红外光谱仪作为研究对象, 通过积分球漫反射检测技术获得光谱数据。 采用一阶导数(first-order derivative, 1st Der)和标准正态变量变换（standard normal variate, SNV)对光谱数据进行处理分析, 计算不同仪器间光谱的残差值、 残差一阶矩、 残差信号概率密度和最大信噪比等参数, 并采用偏最小二乘法（partial least squares, PLS）建立烤烟总糖含量数学模型, 检验模型传递效果。 结果表明, 一阶导数具有降低残差一阶矩, 将仪器偏差信号转换为标准高斯分布的优点, 但同时会降低信噪比。 标准正态变量变换同样可以降低一阶矩, 同时可大幅度提高信噪比, 但无法将仪器偏差信号转换为标准高斯分布, 需要进一步的信号处理。 一阶导数与SNV相结合可保留两种方法的优点, 同时在一定程度上弥补每种方法单独处理的缺点, 是一种可以消除以积分球漫反射作为光谱测量方式的因仪器厂家或型号不同、 使用年限不同等原因所产生的噪声的处理方法, 可实现傅里叶型近红外光谱仪之间的模型传递效果的明显改善。

报道了一种由波长锁定878.6 nm LD双端抽运Nd:YVO4声光调Q激光器, 重复频率在500 kHz时具有稳定的1 064 nm脉冲激光输出。在重频为100 kHz, 晶体吸收功率58 W时, 获得18.2 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为31.3%, 脉宽为15.2 ns; 在重频为500 kHz、晶体吸收功率58 W时, 获得26.1 W的1 064 nm激光输出, 光-光转换效率为45%, 脉宽为44.2 ns, 重频在100~500 kHz下具有稳定的脉冲输出, 光束质量较传统模式下有明显提高, 并且转换效率也有提升。实验表明: 利用波长锁定878.6 nm激光二极管直接泵浦的方式, 有利于降低晶体热效应、提高光束质量, 提高光-光转换效率, 获得窄脉宽的脉冲激光输出,并且在一定的温度变化范围内具有极好的温度稳定性。

报道了一种内腔光参量振荡器, 该器件通过改变多通道MgO∶PPLN极化晶体的极化周期和温度, 可以快速实现3.2~4.1 μm中红外参量光可调谐连续输出.采用1.064 μm谐振腔与多光参量振荡腔折叠型复合结构, 考虑晶体热效应及宽范围调谐参量光振荡过程中光斑模式匹配, 通过对两个子腔谐振结构的数值模拟分析, 确定最佳腔型结构参数.基于该谐振腔结构, 实验研究了多周期MgO∶PPLN晶体的温度和极化周期对参量光波长的影响, 实验中克服了MgO∶PPLN晶体在3.8~4.1 μm中红外波段较为严重的本征吸收以及量子亏损导致的效率降低问题, 获得2.78~4.18 μm中红外激光连续调谐输出, 调谐范围达1.399 μm.在3.2 μm、3.5 μm、3.8 μm、4.1 μm四个典型波长下实现了参量光输出, 功率分别为1.72 W、1.39 W、0.79 W和0.442 W, 对应转化效率分别为7.17%、5.4%、3.1和1.84%.

以全国17个主要烤烟产地省份中收集的3 914个烟叶样品的近红外光谱为实验对象, 其中浓香型、 中间香型、 清香型烟叶光谱分别865条、 1 403条、 1 646条, 应用近红外光谱和多算法融合方法分析其香型风格特征。 在以产地进行初步划分烟叶香型以及认可过渡型和非典型香型类型的基础上, 选取基于主成分及Fisher准则的投影法(PPF)、 偏最小二乘判别(DPLS)、 支持向量机(SVM)作为单分类器, 得到各个算法第1和2判别分析结果； 应用PPF-DPLS-SVM融合和各算法第1和2判别分析结果, 将预测验证样品的分析结果详细划分为典型、 过渡型、 非典型香型样品(分别为493, 392, 115个)； 其中典型香型烟叶样品的判别准确率达到927%, 较未进行典型样品划分时PPF, DPLS, SVM单算法的识别准确率分别提高了302%, 154%, 166%。 样品数据来源于全国主要烤烟产地, 数据量大, 代表性较好, 分析结果具有一定普遍性； 提出的多算法融合分析方法大幅度提高了通过客观数据判别烤烟香型的准确率； 同时, 将烤烟香型细划分为典型、 过渡型和非典型香型的方式, 对烤烟烟叶原料的科学合理利用以及烟叶原料的模块化工业加工等有指导作用。

生物组织的光学特性参数与组织的各种生理、 生化以及病理过程密切相关。 光学特性参数的检测与三维重构可以在一定程度上了解组织的内部结构及特性。 基于频域近红外光谱法, 使用美国ISS公司的频域近红外光谱检测系统, 采用多光源多检测器技术, 将830 nm的激光经过调制后, 照射进放置了具有一定吸收系数和散射系数的异质体小球的牛奶中, 检测出射光的光强和相位, 然后应用光学扩散层析成像技术, 通过计算含有异质体小球的牛奶的光学参数, 重构出了牛奶中异质体的具体位置。 实验结果表明, 利用频域近红外光谱法得到的出射光的光强和相位信息, 能够较准确地计算出牛奶及异质体小球的吸收系数和散射系数等组织光学参数, 并可进一步定位出牛奶中异质体小球的位置。 因此, 可以考虑将该方法应用在分析及定位水果病变等农产品品质检测领域。