1 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
2 激光雷达与器件技术四川省国防科技重点实验室，四川 成都 610041
3 中国民用航空飞行学院 理学院，四川 广汉 618307
相干激光测风雷达具有体积小、探测效率高、信噪比强等特点，在气象、航空保障以及风电等行业得到了广泛的应用，但是目前雷达数据产品大多是利用回波多普勒频移信息反演的风场数据产品，未对雷达回波信号强度信息进行数据挖掘。针对当前相干激光测风雷达数据产品开发不足的问题，介绍了一种新型基于相干探测的激光雷达数据产品生成技术，该技术在探测风场的同时，实现云高、消光系数及能见度等多种气象要素数据产品的生成。首先，通过分析回波信号特性，推导出雷达回波信号功率的计算方法，获取探测范围内各距离位置的回波信号强度信息。在此基础上，利用阈值法和微分零叉法反演出云底高度，同时采用改进型Klett算法实现大气消光系数的反演，继而实现能见度的测量。最后，与气象站能见度仪、激光云高仪以及532 nm气溶胶激光雷达进行数据对比验证试验，试验数据结果显示：云高对比精度可达5.0%，能见度对比精度可达12.2%，消光系数对比有较好的一致性，并可长期在多种气象环境下连续测量。
激光雷达 气象探测 相干探测 消光系数 能见度 云高 lidar meteorological detection coherent detection extinction coefficient visibility cloud height 红外与激光工程
2023, 52(11): 20230138
锗因其资源稀缺、优异的光学和物理性能，广泛应用于光纤系统、红外光学系统、电子和太阳能应用、探测器等高科技领域，是战略性产业所需的重要功能材料和结构材料。简单介绍了目前国内锗单晶生长的两种主要方法：直拉法(Czochralski，CZ)和垂直梯度凝固法(vertical gradient freeze， VGF)。对国内和国外知名锗材料生产企业的锗单晶生长方法、直径、电阻率等相关技术参数，进行了统计和比较。针对不同的单晶材料性能，分析了红外光学用锗单晶、太阳能电池用锗单晶和高纯锗单晶的应用领域和发展现状。
锗 锗单晶 直拉法 垂直梯度凝固法 germanium, germanium single crystal, Czochralski m
浙江大学控制科学与工程学院, 工业控制技术国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
快速、 有效地识别饮用水中污染物类别对于降低突发饮用水污染事件影响十分重要。 目前基于紫外-可见光光谱法的饮用水污染物判别模型大多使用主成分分析(PCA)进行特征提取, 然而, 对于光谱相似度较高的有机污染物, 仅从数据驱动的角度提取其方差最大的方向作为特征进行识别效果往往不佳。 针对有机污染物光谱数据多重共线性以及谱峰重叠干扰的问题, 开展了基于连续投影算法(SPA)和多分类支持向量机(M-SVM)的紫外-可见光光谱饮用水有机污染物判别方法研究。 首先, 使用紫外光谱仪测量苯酚、 对苯二酚、 间苯二酚和间苯二胺的原始光谱数据并进行预处理, 在对四种污染物进行了波长与浓度的相关关系对比分析后, 发现苯酚和间苯二酚、 对苯二酚和间苯二胺的谱峰重叠较为严重； 特征提取时, 引入SPA筛选有机污染物紫外-可见光光谱数据的特征波长组合, 并对不同波长个数时的光谱吸光度进行多元线性回归分析, 选取对应最小预测标准偏差的参数及波段组合作为最优参数组合； 基于最优特征波长组合, 构建基于多分类SVM的饮用水有机污染物分类识别模型； 最后, 对比分析了全光谱、 PCA及SPA特征提取后的光谱数据在不同分类方法及不同污染物浓度下的分类效果, 进一步说明了SPA的适用性和稳定性。 实验结果表明, SPA作为一种提取光谱数据原始特征波段的方法, 可以有效的对有机污染物的紫外-可见光光谱进行特征提取, 提升不同物质之间的差异, 在一定程度上消除多重共线性和谱峰重叠干扰, 从而提高分类模型的准确率。 该方法对于解决饮用水中谱峰重叠的污染物类型判别问题具有参考价值。
紫外-可见光光谱 有机污染物判别 连续投影算法 多分类支持向量机 UV-Vis spectroscopy Identification of organic contaminants Successive projections algorithm Multi-classification support vector machine 光谱学与光谱分析
2020, 40(7): 2267
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南昆明 650217
为改善 Ge基底红外长波增透膜的耐恶劣环境性，研究了 LaF3晶体作为低折射率材料的膜系设计过程和制备工艺。通过优化膜系结构和分段制备 LaF3层技术获得了高光学性能的多层增透膜。在 8～ 12 .m波段，峰值透过率达到 98.3%，双面镀膜平均透过率从 48.4%提高到 96.2%。力学性能、环境试验结果显示，基于 LaF3材料的长波高效增透膜在保持高的光能量透过的同时还可以经受较为恶劣的环境测试。
长波红外 高性能增透膜 LaF3 LaF3，long wave infrared band，high performance an
1 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
2 中国电子科技集团公司第十一研究所, 北京 100015
针对端面泵浦固体激光器的微通道冷却结构,基于流-固-热耦合的数值方法计算了不同冷却液流量下增益介质内部的温度分布和冷却结构的流动阻力,为下一步冷却结构的改进提供了理论依据。计算结果表明:当冷却液流量增加至15 L/min时,增益介质的最高温度不再出现明显下降,此时微通道冷却结构的内部流动阻力不会对冷却系统运行造成明显的影响;冷却结构的进出口位置及水冷方向对增益介质内部的热分布具有较大的影响。
激光光学 激光冷却 固体激光器 热效应 微通道冷却 数值计算
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of North Optics and Electronics, Beijing 100015, China
2 Science and Technology on Solid-State Laser Laboratory, Beijing 100015, China
We demonstrate a high-efficiency and high-power quasi-three-level laser based on a trapezoidal composite slab architecture with a 270 μm-thick Yb-doping surface. The design of a surface-doped slab architecture, temperature effects, laser oscillator model, and laser oscillator experiments with a surface-doped slab as a laser host medium have been presented. By theoretical calculation, the temperature rise in the surface-doped slab is only one seventh of that in the bulk-doped slab at the same maximum pump power of 30 kW. Finally, in the laser oscillator experiments, an output energy of 21.6 J is obtained when the pump energy is 48 J with a repetition rate of 5 Hz and a pulse width of 1 ms. The optical-optical efficiency is 45%.
140.3380 Laser materials 140.3460 Lasers 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 101401
1 衢州学院电气与信息工程学院, 浙江 衢州 324000
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621000
3 衢州学院机械工程学院, 浙江 衢州 324000
详细讨论了直接液体冷却薄片激光器的设计。包括增益模块中晶体和冷却液的选取, 以及流道结构的设计, 分析了增益模块中两类组合方式各自的优缺点。组合方式一中, 需要严格控制激光的入射角以及晶体的切割角, 给出了具体的计算和分析。组合方式二无需特别选取角度, 然而所选的冷却液的折射率要与晶体的折射率尽可能一致。在抽运方式选取方面, 分析了采用端面抽运和侧面抽运对激光器储能以及像差等方面的影响。最终, 理论分析了采用10片Nd∶YLF作为增益介质, 折射率匹配液作为冷却液, 在抽运功率为5 kW时, 激光器输出功率大于1 kW, 光-光效率大于20%, 理论分析和实验结果基本一致。
激光器 薄片 直接液体冷却 冷却液
1 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 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
4 衢州学院电气与信息工程学院, 浙江 衢州 324000
介绍了一种工作在准连续状态下的直接液体冷却的侧面抽运Nd∶YAG多薄片激光谐振腔, 装置中选用20片Nd∶YAG薄片作为增益介质, 由激光二极管阵列在其侧面进行抽运, 流动的硅氧烷溶液作为冷却液在其端面进行冷却, 振荡激光以布儒斯特角穿过多层薄片和冷却液实现增益。设计了层流冷却流场并通过数值模拟验证了其对来流不均匀性的耗散能力。根据之前报道的层流冷却能力测量实验建立数值模型, 模拟了流场的冷却效果, 实验结果证明了模型的置信性, 进而基于模型对激光器中薄片的热安全性进行了评估。在抽运能量为49.9 J时, 获得了15.7 J的最大脉冲能量输出, 对应光-光效率和斜率效率分别为31.4%和39.2%; 在抽运脉宽为250 μs, 重复频率为100 Hz, 平均抽运功率为5 kW时, 获得了1440 W的平均输出功率。
激光器 薄片 谐振腔 直接液体冷却 浸入式激光器
1 昆明物理研究所，云南昆明 650223
2 北京理工大学，北京 100081
介绍了一种利用光电自准直仪测量六面折射转鼓角度误差的新方法及测量原理及测量步骤。该方法一次测量可同时获得中心角和倾角误差数据，可用于六面折射转鼓角度误差的高精度测量。针对精度为 0.5.的标准角度块进行测量，实验表明该方法测量精度优于 0.5.，可应用到其他多面体类零件角度误差的高精度测量。
光学测量 六面折射转鼓 角度误差 optical measurement 6-face rotating drum angle error
1 西北核技术研究所，陕西 西安 710024
2 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所，新疆 乌鲁木齐 830002
利用大气相干长度测量仪和温度脉动仪，在新疆戈壁地区湖面测量了近水面大气湍流强度，将大气折射率结构常数归算到等路径的大气相干长度，进行了比对分析。选择晴好天气，对近水面大气湍流强度进行统计分析，给出了典型的近水面大气湍流强度变化特性。结果显示，秋季晨昏弱湍流时段不明显，持续时间约1 h，日出弱湍流时段主要分布在9:00左右，日落弱湍流时段主要分布在21:00左右；白天强湍流时段持续时间长达6~8 h，主要分布在12:00~20：00；夜间湍流明显强于白天，相对于陆地较为平稳。
大气光学 湍流 折射率结构常数 大气相干长度 atmospheric optics turbulence refractive index structure atmospheric coherence length
