1 北京雷生强式科技有限责任公司，北京 100015
2 固体激光技术重点实验室，北京 100015
采用感应加热提拉法，通过改进热场、更换原料、二次熔接生长，直接生长出了直径大于40 mm的Tm∶YAP/YAP复合晶体毛坯。复合晶坯等径部分YAP段长21 mm，Tm∶YAP段长44 mm，晶坯外观完整，具有良好的光学均匀性和均匀的应力分布。绿光激光和He-Ne激光照射下，晶坯复合界面无散射、无气泡。复合界面两侧干涉条纹基本连续，透过波前差异小。从复合晶坯上加工出了直径5 mm、总长30 mm、端头不掺杂YAP晶体长4 mm的单端Tm∶YAP复合晶体元件，其光学质量优异。在1 940 nm固体激光器上采用激光二极管单端泵浦进行了激光性能测试，在泵浦注入功率为117.7 W条件下实现了42.8 W激光输出，输出功率、转换效率和光斑质量均优于非复合激光晶体。
掺铥铝酸钇 复合激光晶体 直接生长 提拉法 干涉条纹 激光 Tm∶YAP composite laser crystal direct growth Czochralski method interference fringe laser
1 黑龙江工程学院, 哈尔滨 150001
2 黑龙江省光电子及激光技术重点实验室, 哈尔滨 150001
3 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
4 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
本文以CVD ZnSe晶片为基质材料, 以FeSe粉末为掺杂物, 采用双温区热扩散掺杂技术获得了尺寸为22 mm×4 mm的Fe2+∶ZnSe激光晶体。通过二次离子质谱(SIMS)测试该晶体样品表面铁离子浓度为3.43×1018 cm-3, 并通过X射线光电子能谱(XPS)分析了晶体样品中铁元素的离子价态。采用UV/Vis/NIR分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了Fe2+∶ZnSe激光晶体的透过谱图。测试结果显示, 在3.0 μm处出现了明显的Fe2+吸收峰, 峰值透过率为5.5%。以波长为2.93 μm的Cr, Er∶YAG激光器为泵浦源, 温度77 K时抽运尺寸10 mm×10 mm×4 mm的 Fe2+∶ZnSe晶体, 获得了能量为191 mJ、中心波长4.04 μm的中红外激光输出, 光光转换效率13.84%。
Fe2+∶ZnSe激光晶体 热扩散掺杂 中红外 透过率 激光输出 光光转换效率 Fe2+∶ZnSe laser crystal thermal diffusion doping mid-infrared transmittance laser output light-to-light conversion efficiency
1 山东大学空间科学研究院山东大学前沿交叉科学研究院, 山东 青岛 266273
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
基于压缩感知及深度学习理论的光谱观测编码方案存在滤光器件设计与光谱重建过程复杂、设计光谱透过率难以硬件实现等问题,因此从简化光谱观测系统的思路出发,考虑常见干涉滤光器件的制造难度,提出基于对称三对角Toeplitz矩阵的光谱透过率观测编码方案;采用矩阵理论讨论光谱观测矩阵的适定性,并采用数值仿真方法研究其容差能力。理论分析结果表明,随着光谱观测矩阵规模的增大,对称三对角矩阵的条件数增长较慢,上限可控。数值仿真结果表明,采用非负最小二乘算法进行光谱重建,并在保证特定约束的情况下,增加观测矩阵的规模对对称三对角矩阵光谱观测编码方案适定性的影响较小,仍然可以保证很高的光谱测量重建准确度。
成像系统 宽带滤波 计算光谱测量 光谱编码 观测矩阵 光谱重建
1 山东大学空间科学研究院山东大学前沿交叉科学研究院, 山东 青岛 266237
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京 100049
基于宽带滤波调制的计算光谱成像技术是航空航天光谱成像遥感领域中一种极具应用潜力的新型计算光谱成像技术。目前该技术主要应用于光谱测量仪器的小型化领域,缺少针对光谱成像遥感领域的相关研究。因此,针对该技术应用于光谱成像遥感领域的可行性开展实验研究。首先简要介绍宽带滤波调制光谱成像技术的基本原理;然后针对空间光学遥感工程的实际需求,采用彩色玻璃滤光片结合工业相机搭建宽带滤波调制光谱成像的原理样机系统,并对其进行光谱成像实验验证;最后分析评价所获取的光谱图像,研究影响该技术的测量精度及其主要影响因素。实验结果表明,该技术的重建光谱准确度约为23%,获取的光谱图像边缘也较为清晰,噪声约为23 dB。
成像系统 光谱成像 宽带滤波 光谱调制编码 高通量 光谱重建
1 空军装备部驻北京地区军事代表局驻天津地区第三军事代表室, 天津
2 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京
回顾了量子级联激光器( quantum cascade lasers, QCL)的发展历史, 以中红外、长波红外和太赫兹等典型波段的量子级联激光器为例描述了材料和器件技术的研究进展, 介绍了量子级联激光器在物质成分探测、自由空间光通信、定向红外对抗等领域的应用研究情况, 归纳了量子级联激光器技术的发展趋势。
量子级联激光器 物质成分探测 自由空间光通信 定向红外对抗 quantum cascade lasers (QCL) composition detection free space optical communication direc. tional infrared countermeasure (DIRCM)
1 中国科学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
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
长波红外波段的激光在大气中能够低损耗传输,这就使得长波红外激光具有广泛应用的天然优势,其中长波红外激光可用作红外光电对抗光源,特别是随着长波红外探测器的发展,其对相应波段的对抗光源的需求与日俱增。为此设计并搭建波长为2.05 μm Ho∶YLF激光来泵浦长波CdSe光参量振荡器的实验装置,该装置可以输出峰值波长为12.5 μm的高重频长波红外激光。激光器在重复频率5 kHz情况下的平均功率最高达526 mW,Ho∶YLF激光到长波激光的光光转换效率为1.46%,斜效率为23.4%,激光单脉冲宽度为24.4 ns,单脉冲能量为0.1 mJ,单脉冲峰值功率为4.3 kW,X方向的光束质量因子为4.3,Y方向的光束质量因子为3.2。
激光光学 长波红外 Ho∶YLF; CdSe 光参量振荡器 中国激光
2021, 48(24): 2401004
1 山东大学 前沿交叉科学青岛研究院，山东青岛266200
2 山东大学 空间科学研究院，山东威海6409
由于制造和装配误差，反作用飞轮产生的谐波干扰是导致光学遥感卫星微振动现象出现的主要因素，微振动现象严重阻碍了光学遥感卫星向更高分辨率方向发展。为了在设计时更有效地抑制光学遥感卫星微振动现象，需要较好地把握反作用飞轮微振动相关参数。本文提出了一种反作用飞轮连续转速状态下的参数辨识方法，即在时频域内获取飞轮扰振变化特性。首先利用时频分析获取非稳定干扰力信号的时频分布；然后利用加扇形窗的线性最小二乘估计方法辨识反作用飞轮的倍频特征；其后建立与飞轮转速相关的参数化模型，并利用加权非线性最小二乘估计方法辨识出参数化模型的待估参数，其后将模型参数转化为模态参数；再结合模态参数和倍频参数，获取飞轮干扰力或力矩的转速-频率峰值点。最后通过一组反作用飞轮测试试验验证本文所提出的方法，试验结果显示，连续转速状态下的辨识结果更接近反作用飞轮真实工作状态，该方法准确掌握了飞轮干扰力和力矩变化趋势，相对于传统固定转速状态下的测试结果平均误差小于1%，结果具有良好的精度。
反作用飞轮 参数辨识 微振动 时频分析 reaction wheel assembly parameter identification micro-vibration time-frequency analysis
1 山东大学晶体材料研究所,晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所, 山东 济南 250014
3 山东大学光学高等研究中心, 山东 青岛 266237
四元锂-硫化合物具有较高的非线性光学(NLO)系数以及较宽的带隙,是一种具有较高应用潜力的非线性光学晶体。较高的热导率是非线性光学晶体综合性能的重要保障,可以保证非线性光学器件在实际应用中正常运行。然而,由于目前合成的四元锂-硫化合物的晶体尺寸通常较小,实验中难以测量其热导率,因此,采用第一性原理计算方法研究四元锂-硫化合物Li2BaSnS4的热导率,并通过与类似的三元硫化合物LiGaS2进行对比,探讨其晶格热导率的微观来源。研究发现,Li2BaSnS4的晶格热导率较三元硫化合物LiGaS2低,一方面是因为引入的Ba与S生成较弱的离子键,降低了声子群速度,另一方面是因为Ba的引入导致声子的非简谐效应增强。
中国激光
2021, 48(12): 1208003
1 中国科学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
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
4 华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
以2.05μm Ho∶YLF激光器作为光源,泵浦了长波ZnGeP2 光参量振荡器,实现了高效率、高重复频率的长波激光输出。激光器输出的峰值波长为8.1μm,最大输出功率为3.2W@10kHz,泵浦激光到长波激光的光光转换效率为12%,斜效率为19.3%,激光单脉冲宽度为27.11ns,单脉冲能量为0.32mJ,单脉冲峰值功率为11.8kW,X方向的光束质量因子为4.5,Y方向的光束质量因子为4.2。
激光器 长波红外激光 Ho∶YLF; ZnGeP2 光参量振荡器
