北京理工大学光电学院北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心，北京 100081
融合几何光学的蒙日-安培方程方法和物理光学的迭代角谱算法，提出了一种复合型相位恢复方法。针对迭代角谱算法高度依赖初始值的问题，将蒙日-安培方程的解作为迭代初值，该初值通常比光强传输方程的解更准确。采用传统迭代角谱算法与混合输入输出算法的交替迭代策略，以避免算法过早陷入局部最优和迭代停滞。通过数值计算与仿真验证了所提复合型算法的优越性。
相位测量 相位恢复 蒙日-安培方程 迭代角谱算法 光强传输方程 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512004
中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
在材料物性研究中，压力和温度是两个基础的物理量，国内磁驱动加载装置具有压力调节能力，暂不具备样品降温控制技术，针对这一现状设计了一套配合磁驱动加载装置负载区的样品初始降温系统，结合设计的电极板结构和测试探针工装，使负载区电极板与样品、样品与探针固定于设定位置；通过往电极板和探针工装形成的密闭气室内注入压缩低温液氮达到对样品降温的目的；通过真空泵，抽出电极板和探针工装形成的密闭气室内的空气，避免测速探针由于低温凝结空气中的水汽而无法工作。基于该系统开展了低温下铋的斜波压缩实验，获得了−80 ℃初始温度下铋的动力学响应数据，验证了降温系统的可靠性。
降温系统 斜波加载 铋 温度 cooling system ramp wave loading bismuth temperature 强激光与粒子束
2022, 34(8): 085001
红外与激光工程
2022, 51(3): 20210173
1 北京理工大学物理学院, 北京 100081
2 宝瑞激光科技(常州)有限公司, 江苏 常州 213000
采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对复合肥样品中氮(N)、磷(P)和钾(K)等营养元素进行定量分析。实验中一共选取20个样品,由于样品量较少,为了提高预测精度,采取一种新的数据提取方式来建立训练集和预测集。利用PLS结合主成分分析(PCA)为训练集的光谱数据建立定标模型,定标过程中选取12个主成分。N、P、K三种元素定标模型的决定系数分别为0.99、0.98、0.99;20个样品中 N、P、K元素含量(质量分数,下同)预测的平均相对误差分别为2.33%、0.70%、3.00%。之后对定标模型的鲁棒性进行检验,其中N、P的平均相对误差大多维持在12%以下。采用基于统计学原理的数据抽取方式扩充样本光谱数据后,与未扩充时相比,被测元素含量的平均相对误差降幅均在10%以上。实验结果表明,当样本数量较少时,利用所提的数据提取方法结合PLS定量分析可以提高检测的准确度,实现复合肥样品中N、P、K等营养元素的快速检测。
光谱学 激光诱导击穿光谱 复合肥 偏最小二乘法 小样本量 中国激光
2021, 48(23): 2311003
1 北京理工大学物理学院, 北京 100081
2 宝瑞激光科技(常州)有限公司, 江苏 常州 213000
基于激光诱导击穿光谱(LIBS)对铁矿石、锰矿石和铬矿石中的Fe元素进行定量分析。由于矿石成分复杂,采取一系列的光谱预处理来降低由激光能量波动及样品不稳定烧蚀所造成的光谱波动。本文将分类和定量分析方法结合,首先通过支持向量机对光谱进行分类以避免不同类矿石间的基体效应。然后通过相关性变量筛选偏最小二乘回归分析(R-PLS)改进算法进行分析,发现三类矿石的预测集方均根误差分别降至0.975%、0.418%、0.123%,平均相对误差分别降至1.46%、6.72%和1.09%。实验结果表明,矿石分类后再进行相关性变量筛选偏最小二乘回归分析的方法可以有效提升预测准确度,为矿石成分在线检测的应用提供了可靠依据。
光谱学 激光诱导击穿光谱 矿石 定量分析 偏最小二乘回归 主成分分析 支持向量机 中国激光
2021, 48(16): 1611002
针对传统跨域密钥协商协议安全性不足问题，提出一种新的跨域量子密钥协商协议。在无证书密钥协商体系下，采用量子密钥协商与经典密码算法结合的方案，提高了协议适应现有通信网络架构的能力。密钥协商过程使用三粒子量子隐形传态，利用量子态不可克隆定理保障协商过程中密钥的安全性。与其他方案相比，本协议具有较高的量子比特效率，并且可以抵抗中间人攻击、重放攻击等多种内部和外部攻击手段。
量子密钥协商 量子隐形传态 共享密钥 无证书 quantum key agreement quantum teleportation shared key certificateless 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(6): 1098
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
3 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
V型腔可调谐半导体激光器由于具备结构简单紧凑、性能优良等特点, 在光通讯领域有着较大的应用潜力。然而, 由于激光器外延结构热导率相近, 用于波长调谐的热量大部分直接流失, 激光器无法得到较高的调谐效率。本文通过在调谐区域加入隔热结构, 设计了具有高调谐效率的V型腔可调谐激光器。利用由COMSOL Multiphysics建立的V型腔激光器温度模型, 分析了隔热结构的加入对激光器各部分的温度影响。通过Rsoft建立的谐振腔光场分布, 优化半波耦合器参数, 使激光器具有最佳的模式选择性。结果表明, 激光器主边模阈值增益差达到6.07 cm-1, 调谐效率从0.165 nm/mW提升至0.3 nm/mW。同时, 隔热结构的加入不会使激光器其他区域有明显的温升, 器件性能受到的负面影响可以忽略。
半导体激光器 波长可调谐 热效应 隔热结构 semiconductor lasers wavelength tunable thermal effects thermal insulation
Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
3 Zhejiang Lightip Electronics Technology Co., Ltd., Wenzhou 325000, China
We demonstrate a novel type of miniature spectrometer based on a Fourier transform spectrometer (FTS) chip with a dense output array and a commercial photodetector (PD) array. The FTS chip has an output array cycle of 20 μm and consists of 51 Mach–Zehnder interferometers (MZIs), and the PD array is a commercial linear charged coupled device (CCD). An achromatic triplet lens is used to image the MZI output interferogram onto the CCD with a small aberration. Our experiment result shows that a free spectral range (FSR) from 489 nm to 584 nm and a retrieved spectral resolution of 3.5 nm at 532 nm are obtained. The achieved properties show that our spectrometer has the potential to outperform the best commercial compact one in terms of most performance indices.
300.6300 Spectroscopy, Fourier transforms 070.4790 Spectrum analysis 220.4830 Systems design 230.3120 Integrated optics devices Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 123001
提出了一种基于弧形阵列LED光源旋转照明装置的傅里叶叠层显微术，在确保LED子光源不同角度照明光强一致的同时，有利于实现对样品的大角度照明。通过平面阵列LED光源与弧形阵列LED光源旋转照明装置的对比实验，证明了本文方法的优点和实用性。
成像系统 显微术 计算成像 相位反演 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071102
1 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/ 中国气象局气溶胶与云降水开放重点实验室,江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学大气物理学院,江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学大气科学学院,江苏 南京 210044
采用波长插值和时空匹配的方法,对气溶胶自动观测网(aerosol robotic network, AERONET)和风云三号卫星中分辨率光谱成像仪(FY-3A/MERSI) 气溶胶光学厚度(aerosol optical depth, AOD)产品进行匹配,并进一步使用AERONET AOD数据对北京以及周围地区的FY-3A/MERSI AOD产品精 度进行验证分析。实验结果表明: (1)FY-3A AOD与AERONET AOD具有较高的相关性(R=0.733),总体偏低于AERONET AOD(bias=－0.012); (2)下垫面植被覆盖度越高, FY-3A AOD反演精度越高;气溶胶浓度较低精度越高,反之反演精度越低；并且在春冬季节的反演精度高 于夏秋季节。此结论可为北方地区的FY-3A/MERSI气溶胶产品使用提供参考。
气溶胶光学厚度 气溶胶自动观测网 暗像元算法 medium resolution spectral imager MERSI aerosol optical depth aerosol robotic network algorithm of dark target 大气与环境光学学报
2017, 12(6): 435
