Yibo Wang 1,2Hongwei Zhang 1,2Chenhao Zhao 1,2Gang Zhao 1,2,*[ ... ]Weiguang Ma 1,2,**
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics & Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
The dual-mode stabilization scheme has been demonstrated as an efficient way to stabilize laser frequency. In this study, we propose a novel dual-mode stabilization scheme that employs a sizable Fabry–Pérot cavity instead of the microcavity used in previous studies and has enabled higher bandwidth for locking. The results demonstrate a 30-fold reduction in laser frequency drift, with frequency instability below 169 kHz for integration time exceeding 1 h and a minimum value of 33.8 kHz at 54 min. Further improvement could be achieved by optimizing the phase locking. This scheme has potential for use in precision spectroscopic measurement.
Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011401
蒋源 1,2郑睿健 1,2续新科 1,2任隆样 1,2[ ... ]马维光 1,2,**
作者单位
摘要
1 山西大学 量子光学与光量子器件国家重点实验室 激光光谱研究所,太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心,太原 030006
为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、乙炔的二次谐波信号,实现混合气体的同步、实时、远距离遥测。采用光强调制幅度归一化的波长调制光谱技术使遥测结果免受回波激光对信号强度的影响。实验测量表明本系统对甲烷、氨气、乙炔的探测下限分别可以达到87 ppm·m、212 ppm·m、12 ppm·m,测量误差小于10%。测量不同距离下的遥测信号,遥测距离至少可达40 m。本系统为激光痕量气体检测研究与应用提供了一种多气体、实时、同步、高灵敏度、远距离、性能稳定的遥测解决方案,能够广泛应用于矿山灾害气体监测预警,危化品场站和运输管网等场合的气体泄漏监测预警。
光谱学 痕量气体检测 多组分气体 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制光谱技术 气体遥测 Spectroscopy Trace gas detection Multi-component gas Tunable diode laser absorption spectroscopy Wavelength modulation spectroscopy Gas remote sensing 
光子学报
2023, 52(3): 0352114
张博峰 1,2赵刚 1,2,*闫晓娟 1,2马维光 1,2,**
作者单位
摘要
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
提出了一种基于双驱动马赫-曾德尔调制器(DD-MZM)的激光测距技术。通过对DD-MZM的单路进行调制可产生测距用的类双频光源,DD-MZM中两路光的时间延迟差很小,可有效抑制两路光拍频信号的强度噪声。为了进一步抑制由温度变化造成的两路光的相位差噪声,通过实时反馈控制DD-MZM的直流输入端,补偿了两路的相位差。首先基于光场传输函数建立了测距理论模型,分析了相位反馈控制的机理;然后基于理论模型搭建了测距系统,采用降频法采样信号;最后利用相位法反演出距离值。结果显示,在动态控制相位差后,系统相位差的长期漂移抑制比可达11 dB,距离测量的稳定度达到0.4 μm。该方案有利于提高激光测距系统的稳定性和集成度。
测量 激光测距 双驱动马赫-曾德尔调制器 双频光 激光频率调制 
中国激光
2023, 50(2): 0204001
钟龙权 1,2苗宇 3,*赵刚 1,2林江川 1,2[ ... ]张莹 3
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 复杂电磁环境重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 96901部队, 北京 100094
针对窄带高功率微波(HPM)效应试验的辐射场准确测试需求,分析补充了功率密度参数的测量不确定度主要分量,提出了一个参数更为全面的乘式测量不确定度评估模型。采用B类评估方法,根据相关标准和信息对各分量进行了一组赋值,计算得到了相对形式的分量标准不确定度。给出了评估测试环境影响、位置偏差等分量不确定度半宽度的实验方法,为HPM效应功率密度参数测量不确定度的合理评定提供了参考,为实现其全部分量基于实测数据客观评估测量不确定度提供了操作方法。
窄带高功率微波 功率密度 测量不确定度 效应测试 环境影响 位置偏差 narrowband high power microwave power density measurement uncertainty effect test influence of test environment location deviation 
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123023
马维光 1,2,*周晓彬 1,2曹振松 3许非 1,2[ ... ]赵刚 1,2
作者单位
摘要
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
连续波腔衰荡光谱技术 (CW-CRDS) 可以实现对痕量气体的高灵敏检测。基于 (CW-CRDS), 采用近红外分布反馈式二极管激光器 (DFB-DL) 和半导体光放大器 (SOA), 使用自主设计的高精细度 Fabry-Pérot 腔、激光驱动器、阈值检测电路, 实现了紧凑型气体分析装置的设计。其中 SOA 在放大激光功率、提升衰荡信号信噪比的同时, 还作为光开关, 用于触发衰荡事件。整个系统集成在一个 700 mm × 300 mm × 185 mm 的定制机箱中, 基于该装置测量了位于 6359.97 cm-1 处的 CO2 气体, 对空腔衰荡的时间序列分析结果显示系统的探测极限为 3.85×10-8 cm-1。
光谱学 气体分析装置 腔衰荡光谱 CO2 气体检测 分布反馈式二极管激光器 spectroscopy gas analyzer cavity ring-down spectroscopy CO2 gas detection distributed 
量子电子学报
2021, 38(5): 633
作者单位
摘要
西南技术物理研究所, 成都 610041
二极管抽运固体激光器的散热问题是激光器能量输出稳定的关键问题。为了解决散热问题, 以激重频50Hz、激光输出能量不小于150mJ的风冷YAG固体激光器为例, 计算了激光器产生的热量, 构建了激光器二极管及散热部件3维模型, 利用FloEFD软件进行热分析, 优化了分析结果并进行了试验验证。结果表明, 循环工作3次后, 激光器输出155mJ、50Hz的激光能量, 激光束散为2.9mard, 散热器的温度约为85℃;该设计稳定可靠, 可以解决该激光器的散热问题, 以满足激光器各项指标, 保证其正常工作。该研究为激光器更深层次的热设计提供了参考。
激光器 重频 二极管 热设计 仿真 lasers repetition frequency diode thermal design simulation 
激光技术
2021, 45(6): 735
许非 1,2周晓彬 1,2刘政波 1,2赵刚 1,2,*马维光 1,2,*
作者单位
摘要
1 山西大学 激光光谱研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西太原030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心,山西太原030006
腔增强吸收光谱技术(Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy, CEAS)利用激光在腔镜之间的多次反射,增长光与气体介质的作用路径,从而提升探测灵敏度。CEAS的主要噪声来源于激光-腔耦合效率的低下和腔模幅度的起伏。光学反馈腔增强吸收光谱技术(OF-CEAS)基于光学反馈(Optical Feedback, OF)效应,将激光频率锁定到腔模频率上,提高了激光-腔的耦合效率。为了避免光学腔直接反射光引起光学反馈,传统的OF-CEAS大都采用三镜V型谐振腔。然而,实验发现当反馈相位控制恰当时,光学腔直接反射光并不会影响光学反馈,激光可以锁定到光学腔的谐振光上。因此,提出了基于线性F-P腔的OF-CEAS。利用透射腔模的对称性计算得到反馈相位控制的误差信号,实现了激光频率到连续101个腔模频率的锁定。最后对32×10-6 的甲烷标气进行检测,获得OF-CEAS吸收信号,评估得到的探测灵敏度可达0.54×10-6 (1σ)。
激光光谱 腔增强吸收光谱技术 分布反馈式半导体激光器 光学反馈 线性F-P腔 laser spectroscopy cavity-enhanced absorption spectroscopy Distributed Feedback-Diode Laser(DFB-DL) optical-feedback linear F-P cavity 
光学 精密工程
2021, 29(5): 933
作者单位
摘要
窄线宽激光由于其具有单色性好、 稳定度高、 相干长度长等优点, 广泛应用于光电检测领域, 包括相干通信、 精密测量、 光学频率标准、 吸收光谱计量以及光与物质相互作用研究等。 目前频率稳定的氦氖激光器线宽可以达到MHz量级, 分布反馈式(DFB)光纤激光器线宽可达kHz量级, DFB半导体激光器线宽可以达到MHz量级, 然而光栅反馈半导体激光器可以实现百kHz量级线宽的输出。 为了进一步压窄各类激光器线宽, 需要通过反馈控制技术来锁定激光到某一频率参考。 该研究将自行设计的超稳腔作为频率参考, 实现了632.8 nm外腔半导体激光器(ECDL)线宽的有效压窄。 本窄线宽激光产生系统的研制包括超稳腔设计、 光路设计、 ECDL频率控制以及系统集成。 超稳腔采用两镜法布里-珀罗腔(F-P腔)结构, 腔体是膨胀系数约为10-6 K-1的微晶玻璃, 腔镜为一对反射率达99.988 5%(±0.003 5%)的平面镜和凹面镜。 为进一步减小外界环境对F-P腔腔长的影响, 需要对腔体进行温度控制, 本系统采用四片总功率为96 W的半导体制冷片以及水冷散热设计。 同时为了降低声音和空气流动对腔模频率的影响, 将F-P腔置于真空度为10-5 torr的真空室中; 另外为了有效隔振, 腔体与真空室用硅橡胶材料隔离。 该系统采用的ECDL为德国Toptica公司的DL pro系列激光器, 其具有压电陶瓷(PZT)和电流调制两个频率控制端, 响应带宽分别为1 kHz和100 MHz。 激光器的频率控制采用了Pound-Drever-Hall (PDH)锁频技术, 18 MHz的调制频率加载到激光器的电流调制端, 通过对F-P腔的反射信号进行解调获得误差信号, 通过两路反馈控制, 实现了近1 MHz的锁定带宽。 通过对系统的不断优化, 最后将自由运转状态下约300 kHz的激光线宽压窄到了10 kHz量级, 并且系统运行稳定, 连续12小时锁定的频率漂移量约为30 MHz。 该研究研制的632.8 nm窄线宽激光源不仅可以应用到吸收光谱计量领域, 同时也可以在光学面型精密测量领域发挥重要作用。
窄线宽激光 半导体激光器 超稳腔 频率锁定 Narrow linewidth laser Diode laser Ultra-stable cavity Frequency locking 
光谱学与光谱分析
2021, 41(2): 339
作者单位
摘要
1 山东大学新一代半导体材料研究院晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 南京大学固体微结构物理国家重点实验室, 江苏 南京 210093
基于光学超晶格的光参量振荡技术是研制2~5 μm波段中红外相干光源的有效技术手段,在遥感探测、精密测量、环境监测、医疗诊断、科学研究和****等领域具有非常重要的应用价值。总结了光学超晶格2~5 μm中红外光参量振荡器的国内外研究进展,重点分析了连续波、纳秒脉冲以及皮秒脉冲等不同运转模式下光参量振荡器的结构特点、优势和发展前景。并对光学超晶格中红外光参量振荡器的发展趋势进行了展望,指出高功率、宽调谐、低功耗、小型化和轻量化是光学超晶格光参量振荡器的重要发展方向,而高质量大尺寸(厚度)的光学超晶格晶体、性能优异的泵浦源和可靠的工程化样机设计是未来光参量振荡器发展的核心技术。
激光光学 光学超晶格晶体 光参量振荡器 中红外激光 
中国激光
2021, 48(5): 0501008
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
2 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093
3 杭州亿美实业有限公司,浙江 杭州 310000
4 杭州亿美光电科技有限公司,浙江 杭州 310000
为了提高行人重识别准确率,并针对当前数据集较小容易产生的过拟合问题,提出一种基于孪生网络和多距离融合的算法,并将其运用到行人再识别任务中。首先,利用孪生网络提取输入局部块的特征,并使用改进的inception模块,使提取到的特征具有辨别性和鲁棒性;然后,基于提取到的图像特征,利用多距离融合算法在特征空间度量其特征匹配优化距离,利用Chamfer距离变换获取跨摄像头行人的鲁棒空间距离并进行多距离融合;最后,利用融合距离进行行人重排序,并在当前流行的VIPeR和CUHK03公开数据集上进行实验。实验结果表明,所提出的算法有效地提高了行人再识别的准确率。
行人再识别 孪生网络 inception模块 多距离融合 person re-identification siamese network inception module multi instance fusion 
光学仪器
2020, 42(1): 7

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