Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Microelectronics, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
2 College of Physics Science and Technology, Institute of Applied Photonic Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225002, China
The 1.4–1.8 µm eye-safe lasers have been widely used in the fields of laser medicine and laser detection and ranging. The diamond Raman lasers are capable of delivering excellent characteristics, such as good beam quality concomitantly with high output power. The intra-cavity diamond Raman lasers have the advantages of compactness and low Raman thresholds compared to the external-cavity Raman lasers. However, to date, the intra-cavity diamond cascaded Raman lasers in the spectral region of the eye-safe laser have an output power of only a few hundred milliwatts. A 1485 nm Nd:YVO4/diamond intra-cavity cascaded Raman laser is reported in this paper. The mode matching and stability of the cavity were optimally designed by a V-shaped folded cavity, which yielded an average output power of up to 2.2 W at a pulse repetition frequency of 50 kHz with a diode to second-Stokes conversion efficiency of 8.1%. Meanwhile, the pulse width of the second-Stokes laser was drastically reduced from 60 ns of the fundamental laser to 1.1 ns, which resulted in a high peak power of 40 kW. The device also exhibited single longitudinal mode with a narrow spectral width of < 0.02 nm.
diamond intra-cavity Raman lasers eye-safe lasers high peak-power 
Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041402
作者单位
摘要
郑州大学物理学院(微电子学院),河南 郑州 450001
提出了一种采用结构光照明的迈克尔逊非相干数字全息成像系统,该系统利用空间光调制器SLM实现水平和竖直方向的余弦光栅照明模式,以提高成像系统的横向分辨率。利用MATLAB软件进行仿真成像和数值重建,得到了该系统下的高分辨率重建像,从理论上证明了这一方法可以有效提高非相干数字全息系统的分辨率。搭建了相应的非相干光自干涉数字全息成像系统,通过对USAF1951分辨率板进行成像,从实验上进一步验证了基于结构光照明的超分辨成像方法对该成像系统的适用性。

非相干全息 高分辨率 结构光照明 迈克尔逊干涉仪 incoherent holography high resolution structured light illumination Michelson interferometer 
光电工程
2022, 49(7): 210451
作者单位
摘要
郑州大学 物理学院,河南 郑州 450001
菲涅耳非相干相关全息是一种能记录非相干物体全息图的新型技术,在生物医学成像和三维遥感领域具有重要应用前景。针对高光谱成像过程中图像融合配准困难的问题,文中利用空间光调制器的可编程特性,设计并制作了波长分别为492、562、672 nm的三组焦距恒定的双透镜相位掩模,依次调用三种波长的掩模并记录对应波长下物体的全息图。由于三色记录光经对应波长掩模调制后在CCD表面汇聚的光斑位置及尺寸均相同,因此,全息图重建后获得的重建图像具有相同的横向放大率,可提高图像融合时的配准精度,免去繁杂的光谱图像空间配准算法,真正实现了全息彩色成像的高精度配准和实时融合。采用该系统记录骰子的全息图,经数值重建及色彩融合后得到了颜色重建性较好的彩色三维像。
非相干数字全息 高精度配准 彩色重建像 incoherent digital holography high accuracy registration color reconstruction image 
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200022
作者单位
摘要
郑州大学物理学院, 河南 郑州 450001
针对在深度估计过程中的遮挡问题,提出一种新的基于多线索融合的光场图像深度估计方法。利用约束性自适应散焦算法和约束性角熵度量算法获取场景的散焦线索、一致性线索,并计算出场景的初始深度、置信度。为增强图像的边缘轮廓信息,通过Canny算子提取中心视角图像的边缘信息,然后利用马尔可夫随机场融合场景的初始深度、置信度及边缘信息,实现图像的高精度深度估计。与其他先进方法相比,所提方法能够较好地解决场景中存在的遮挡问题,获取的深度图精度较高、平滑效果较好,图像边缘保持效果较好。
图像处理 四维光场 深度估计 遮挡 多信息融合 
光学学报
2020, 40(5): 0510002
作者单位
摘要
郑州大学 物理工程学院, 河南 郑州 450001
采用了一种基于Michelson干涉仪的非相干光自干涉数字全息成像系统, 利用该系统记录了USAF1951分辨率板、洋葱表皮细胞、草本植物茎横切的全息图, 采用三步广义相移法对所记录的全息图进行数值重建, 消除零级像和共轭像后, 获得了高分辨率的重建像。重建后的USAF1951分辨率板的第九组第三线对可以清晰地被看到, 分辨率可达645 lp/mm。通过分析重建图像质量与衍射距离的关系, 研究衍射距离对重建图像质量的影响。通过对头发全息图的重建, 证明了该系统可以实现对三维物体全息图的记录和重建。
非相干全息术 数字全息显微 三步广义相移 重建 incoherent holography digital holographic microscopy three-step generalized phase shift reconstruction 
红外与激光工程
2019, 48(12): 1224001
作者单位
摘要
郑州大学 物理工程学院, 河南 郑州 450001
菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel Incoherent Correlation Holography, FINCH)属于同轴全息系统, 需要通过相移技术去除零级像和共轭像。通过对FINCH系统记录及再现过程的理论分析, 根据系统点扩散函数推导出了n步相移数学计算公式, 模拟仿真了相移步数n对FINCH系统成像质量的影响, 并搭建了非相干光反射式数字全息记录系统, 对模拟结果进行了实验验证。模拟仿真及实验结果表明: 通过增加相移步数不能显著提高再现像质量; 二步相移能够提高记录速度, 通过去除原始图像和小波分解的方法可以抑制零级像, 提高再现像质量; 通过对三步相移每个相移全息图拍摄多次求平均值后得到的再现像与拍摄一次得到的再现像对比发现, 随着拍摄次数的增加, 得到的再现像质量越来越好, 背景噪声大大减弱, 再现像强度越来越大, 为FINCH系统再现像质量的改善提供了新的思路和新的实验基础。
全息术 菲涅耳非相干相关全息术 相移技术 小波分解 holography Fresnel incoherent correlation holography phase-shifting technology wavelet decomposition 
红外与激光工程
2019, 48(8): 0825001
作者单位
摘要
郑州大学 物理工程学院, 河南 郑州 450001
针对光场深度估计过程中数据量大、边缘处深度估计结果不准确问题, 利用压缩感知原理重建光场, 提出一种新的多信息融合的光场图像深度估计算法。利用压缩感知重建算法重建5×5视角光场数据, 获取光场数据后首先移动子孔径实现重聚焦, 然后利用角度像素块散焦线索和匹配线索计算出场景初始深度和置信度。计算图像边缘信息, 通过融合初始深度、置信度、边缘信息获取最终深度。实现压缩光场仿真重建, 并对仿真光场数据和公开光场数据进行深度估计, 实验结果表明: 可以仿真重建出5×5视角光场数据, 且仿真重建的光场可用于深度估计。该深度估计算法在场景边缘处的深度估计结果边界清晰, 层次分明, 验证了重建光场深度估计的可行性与准确性。
应用光学 深度估计 压缩感知 光场重建 applied optics depth estimation compressed sensing light field reconstruction 
应用光学
2019, 40(2): 179
作者单位
摘要
郑州大学物理工程学院, 河南 郑州 450001
基于菲涅耳非相干数字全息记录和再现的基本理论,对合成孔径非相干数字全息成像过程进行理论分析和计算;模拟仿真空间光调制器上加载透镜的方式对合成孔径非相干数字全息成像特性的影响,并对模拟结果进行分析;比较相位子全息图先拼接再重建、先重建再拼接2种再现方法对再现像质量的影响,并对仿真结果进行实验验证。结果表明:中心孔径是最重要的子孔径,采用中心孔径加4个十字型子孔径的成像性能较好,或者采用双透镜对称加载模式,可以减少合成孔径的子孔径数,缩短全息记录时间;证明了合成孔径技术在非相干数字全息中的适用性。
全息 非相干数字全息 合成孔径 分辨率 空间光调制器 
激光与光电子学进展
2018, 55(8): 080901
作者单位
摘要
郑州大学物理工程学院, 河南 郑州 450001
基于菲涅耳非相干相关全息光路的望远系统, 可以在较远距离下, 得到目标物体的数字全息图。基于菲涅耳衍射理论, 计算了成像过程的点扩展函数(PSF), 理论上分析了菲涅耳非相干数字全息望远系统的成像原理、系统的横向放大率以及再现过程中的重建距离; 搭建了基于菲涅耳非相干相关同轴光路的数字全息望远系统, 在白光照明的条件下, 利用探测器(CCD)记录物体的全息图, 使用相移法消除了同轴光路下的零级像和共轭像, 通过角谱算法得到清晰的重建像。孔径光阑的引入, 解决了照明不均匀的问题,提高了成像质量。从实验上验证了系统的分辨率、景深以及三维成像特性。结果表明, 当望远系统角放大率为2.0倍、望远距离为900 mm时, 分辨率可达到16.00 lp/mm。
全息 非相干同轴数字全息 望远系统 菲涅耳非相干相关全息 
激光与光电子学进展
2017, 54(12): 120902
作者单位
摘要
郑州大学物理工程学院,河南 郑州 450001
采用基于迈克耳孙干涉仪的非相干数字全息显微成像系统能够得到物体在非相干光照明下的全息图。对基于迈克耳孙干涉仪的非相干数字全息显微成像系统进行了理论和实验研究。利用标量衍射理论计算了该系统在记录过程中的点扩展函数,获得了系统横向放大率及重建距离的具体表达式。搭建了基于迈克耳孙干涉仪的非相干数字全息显微成像系统的实验光路,利用CCD记录全息图,用广义相移数字全息干涉术去除孪生像与零级像,并用角谱算法得到了清晰的重建像。实现了分辨率板和洋葱表皮细胞等样品的非相干全息显微成像,验证了该系统的可行性。分辨率板的成像实验表明,该系统的横向分辨率可达512 lp/mm。微米洁面刷软毛的成像实验表明,该系统具有呈现物体三维结构的特性。
全息 非相干数字全息 显微成像 广义相移数字全息干涉术 
中国激光
2017, 44(3): 0309001

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