1 哈尔滨工业大学 可调谐(气体)激光技术重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 深圳航天工业技术研究院, 广东 深圳 518000
3 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
平面激光诱导荧光是基于片状激光光束, 激发流场中自由基或示踪粒子辐射荧光, 通过对该荧光成像获得流场空间分布信息的一种成像诊断技术。脉冲串激光器是目前能够满足高速平面激光诱导荧光技术对高重频、大能量激光光源需求的有效光源。本文针对应用于高速平面激光诱导荧光成像诊断中的脉冲串激光器进行了综述, 对比了脉冲串激光不同产生方式的特点, 阐述了发展状况, 并对作为高速激光诊断光源的脉冲串激光器的发展前景做了展望。
平面激光诱导荧光 脉冲串激光 调Q技术 半导体激光器泵浦 laser diagnosis burst-mode Q-switched LD-pumped 光学 精密工程
2019, 27(10): 2116
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
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
1 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
2 哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 中国航天科工集团公司深圳航天工业技术研究院, 广东 深圳 518048
利用离子束溅射沉积制备了光学薄膜。基于椭圆偏振测量技术,研究了折射率、膜层厚度和表面层厚度与测试光斑大小的关系。研究结果表明,随着样品表面测试光斑尺寸的增加,薄膜折射率变小,膜层厚度、表面层厚度增加。使用反射光谱法和轮廓仪分别验证了各光学常数的光斑效应。研究结果表明,光学薄膜的折射率与膜层厚度具有弱横向非均匀性,采用大尺寸测量光斑能弱化这种非均匀性。
薄膜 光学常数 椭圆偏振法 光斑效应 光学学报
2017, 37(10): 1031001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Control Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
2 Department of Gastroenterology, General Hospital of Chinese People’s Armed Police Forces, Beijing 100039, China
3 Institute of Opto-electronics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
Photoacoustic tomography (PAT) has the unique capability of visualizing optical absorption inside several centimeters-deep biological tissue with a high spatial resolution. However, single linear-array transducer-based PAT suffers from the limited-view challenge, and thus the synthetic aperture configuration is designed that still requires multichannel data acquisition hardware. Herein, a feasible synthetic aperture PAT based on compressed sensing reconstruction is proposed. Both the simulation and experimental results tested the theoretical model and validated that this approach can improve the image resolution and address the limited-view problem while preserving the target information with a fewer number of measurements.
110.5120 Photoacoutic imaging 100.3020 Image reconstruction-restoration 170.5120 Photoacoustic imaging Chinese Optics Letters
2017, 15(10): 101102
1 哈尔滨工业大学 理学院 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
平面激光诱导荧光是一种高时间和空间分辨率、非接触的激光诊断技术, 是研究流场和燃烧场的重要技术手段。高速PLIF技术相对于现有的低速PLIF技术具有众多优势, 高超声速飞行器、燃烧场、空气声学和等离子体等领域的发展, 需要重复频率在10 kHz以上的高速PLIF技术对湍流场和反应场进行研究, 以掌握其反应过程并进行优化。高重频、大能量脉冲激光器的缺乏是限制高速PLIF技术实现的主要原因。针对高速PLIF技术及其光源的发展状况做了全面的综述, 对比说明了不同类型激光光源的特点, 并对脉冲串激光器作为高速激光诊断光源的前景进行了展望。
激光诊断 平面激光诱导荧光 固体激光器 脉冲串 laser diagnostic planar laser induced fluorescence solid-state laser pulse burst 红外与激光工程
2017, 46(12): 1205001
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
太赫兹后向散射特性是表征目标对太赫兹波散射能力的一个重要参数。在实际应用中抛物面形状占据了重要位置, 而在2.52 THz频率下的相关散射特性的研究至今处于空白。利用已搭建的测量系统对直径为50、60、70、80 mm, 粗糙度为3.2、6.3、12.5 μm等的抛物面进行了太赫兹后向散射的测量。利用MATLAB软件对数据进行处理并得出目标的太赫兹后向散射特性曲线。利用控制变量法分别研究尺寸和粗糙度对目标太赫兹后向散射的影响。随着尺寸的增大, 目标的散射特性曲线下降变缓, 在3°附近出现的凸起越来越明显。用示波器在所测角度边缘观察信号波形表明信号处于可测状态。后向散射测量实验结果表明, 测量动态范围最大可达22 dB, 最大误差约为0.15 dB。
太赫兹 测量 散射 粗糙度 terahertz measurement scattering roughness 红外与激光工程
2017, 46(11): 1125005
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
太赫兹后向散射强度是描述目标对太赫兹散射能力的一个重要参数。首先通过测量校准目标验证了2.52 THz后向散射特性测量系统的可行性, 并测得了系统的信噪比。在此基础上, 对6种尺寸铣削和喷砂加工矩形铝板的相对后向散射强度进行测量, 测量范围为0°~3°。实验结果表明: 测量的最大动态范围为32.25 dB; 不同尺寸喷砂铝板的相对后向散射强度之差较铣削铝板更明显; 在0°处, 相同表面积的铣削和喷砂铝板回波的平均偏差分别约为1.35 dB和0.51 dB。
散射 后向散射 太赫兹 散射测量 粗糙度 中国激光
2017, 44(12): 1214001
