安其昌 1,2,3,*吴小霞 1,2,3唐境 1,2,3李洪文 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春30033
2 中国科学院大学,北京100039
3 吉林省智能波前传感与控制重点实验室,吉林长春100
为了更好地实现多镜面大视场主动光学望远镜波前像差抑制、提升望远镜探测能力极限,本文基于望远镜视场边缘内置的错位型曲率传感器进行波前感知,并利用功率谱对波前感知结果进行分析,进而基于波前像差的空间频率特征进行调控。首先,基于复光场理论分析了非瞳面对系统波前调控的影响机理。其次,分析了本方法在多镜面大视场主动光学望远镜调控过程中的精度特性。再次,利用桌面实验对多镜面大视场主动光学望远镜调控的可行性进行了验证。最终,波前重建结果与理论波前相关性高于0.85。利用功率谱对各个视场的空间频率特性进行了分析,与单纯使用均方根对多镜面影响敏感度进行分析的方法相比,灵敏度提升了20%。
曲率传感 波前像差 大视场主动光学 大口径望远镜 curvature sensing wavefront aberration active optics with large field of view large aperture telescope 
光学 精密工程
2024, 32(6): 785
Author Affiliations
Abstract
1 Shandong Inspur Artificial Intelligence Research Institute Company Limited, Jinan 250013, China
2 MIIT Key Laboratory of Photonics Information Technology, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Active metasurfaces have recently attracted more attention since they can make the light manipulation be versatile and real-time. Metasurfaces-based holography possesses the advantages of high spatial resolution and enormous information capacity for applications in optical displays and encryption. In this work, a tunable polarization multiplexing holographic metasurface controlled by an external magnetic field is proposed. The elaborately designed nanoantennas are arranged on the magneto-optical intermediate layer, which is placed on the metallic reflecting layer. Since the non-diagonal elements of the dielectric tensor of the magneto-optical material become non-zero values once the external magnetic field is applied, the differential absorption for the left and right circularly polarized light can be generated. Meanwhile, the amplitude and phase can be flexibly modulated by changing the sizes of the nanoantennas. Based on this, the dynamic multichannel holographic display of metasurface in the linear and circular polarization channels is realized via magnetic control, and it can provide enhanced security for optical information storage. This work paves the way for the realization of magnetically controllable phase modulation, which is promising in dynamic wavefront control and optical information encryption.
active metasurface magneto-optical effect polarization multiplexing holography dynamic holographic display 
Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 043601
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 School of Information and Communications, National University of Defense Technology, Wuhan 430035, China
3 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
High-power ultrafast laser amplification based on a non-polarization maintaining fiber chirped pulse amplifier is demonstrated. The active polarization control technology based on the root-mean-square propagation (RMS-prop) algorithm is employed to guarantee a linearly polarized output from the system. A maximum output power of 402.3 W at a repetition rate of 80 MHz is realized with a polarization extinction ratio (PER) of > 11.4 dB. In addition, the reliable operation of the system is verified by examining the stability and noise properties of the amplified laser. The M2 factor of the laser beam at the highest output power is measured to be less than 1.15, indicating a diffraction-limited beam quality. Finally, the amplified laser pulse is temporally compressed to 755 fs with a highest average power of 273.8 W. This is the first time, to the best of our knowledge, that the active polarization control technology was introduced into the high-power ultrafast fiber amplifier.
active polarization control root-mean-square propagation algorithm linearly polarized laser chirped pulse amplification femtosecond laser fiber laser 
Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041403
苏友朋 1,2常建华 1,2,3,*陆天一 1,2崔志远 1,2[ ... ]朱云瀚 1,2
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学天长研究院,安徽 滁州 239300
2 南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京 210044
利用光纤倏逝波耦合效应,设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤,构建了银/聚二甲基硅氧烷(PDMS)/石墨烯的电容型结构,腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示,在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号,并对腔内光进行调制,可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲,重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz,实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势,为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。
激光器 光纤激光器 石墨烯 全光纤结构 主动锁模 
光学学报
2024, 44(7): 0714001
秦超 1,3周洪海 1,2,3贺帅 1,3徐振邦 1,3,*朱赫 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春30033
2 中国科学院大学,北京100049
3 中国科学院 空间光学系统在轨制造与集成系统重点实验室,吉林长春100
针对遥感卫星地面微振动实验的复杂要求,设计了一种同时具备微振动模拟与主被动隔振功能的一体化微振动实验平台,并对该平台的主、被动隔振性能以及微振动模拟效果分别进行了仿真分析和实验测试。其中,被动隔振由气浮支撑实现,主动隔振采用主动阻尼方法抑制共振峰,微振动模拟采用基于线性系统频响函数的控制策略。实验结果表明,平台前六阶的模态频率分布均小于10 Hz,被动隔振系统能大幅抑制10~200 Hz频段内的地面微振动;主动隔振能够实现14 dB的隔振系统共振峰衰减效果。微振动模拟功能能够有效产生接近星上的单频和多频真实扰动线谱,在特定频谱的扰动模拟实验中,幅值最大误差为5.9%,在误差允许范围内。该多功能一体化实验平台的各项功能均能满足地面模拟实验需求。
微振动实验 有限元分析 主动隔振 被动隔振 微振动模拟 micro-vibration experiment finite element analysis active vibration isolation passive vibration isolation micro-vibration simulation 
光学 精密工程
2024, 32(5): 694
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 控制理论与制导研究中心,黑龙江哈尔滨150001
针对索驱悬吊式重力卸荷系统被动缓冲器带来的欠驱动问题,提出了基于气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle, PAM)主动式缓冲器控制方法。首先,分析用于地面微/低重力模拟的悬吊式重力卸荷系统,为了克服PAM高度非线性特性,提出基于块结构的非线性神经网络建模方法,其次分析吊索与航天器相互作用过程中挠性引起的力扰动,最后采用非线性模型预测跟踪控制。相比传统PID控制方法,该方法具有参数调节简单,实时跟随性能好,以及对卸荷系统目标惯性参数的摄动具有控制性能不变性等优势。实验结果表明,设置不同扰动情况跟随力误差都能保证在3%以内,实验证明了基于PAM主动缓冲器的可行性,所提出的控制方法能够在挠性不确定性的情况下实现力跟随控制。
悬吊式重力卸荷系统 气动人工肌肉 主动缓冲器 非线性模型预测跟踪控制 suspended gravity offloading system pneumatic artificial muscle active buffer nonlinear model predictive tracking control 
光学 精密工程
2024, 32(3): 381
牛昕玥 1谷炎然 1楚旭 1姚金妹 1,2,*[ ... ]荀涛 1,2,*
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室,长沙 410073
基于宽禁带光导半导体的固态光导微波源是高功率微波产生的一种新途径,该方案具有功率密度高、频带范围宽等特点,且其低时间抖动特性使其在功率合成方面具有巨大潜力,利用光波束形成网络构建光导微波有源相控阵是光导微波器件迈向实用的重要途径。分析了光导微波相控阵系统原理,设计了光导微波真延时网络架构,并构建了差分真延时相控阵和考虑相位随机误差的真延时相控阵的理论模型,对影响功率合成和波束扫描的关键因素开展定量分析和仿真验证。结果表明,对于发射1 GHz信号的n×10阵列,延时均方差在10 ps以下时,指向偏差小于0.13°,峰值增益损耗小于2%;延时步进精度在10 ps以下时,指向偏差小于0.2°,峰值增益损耗小于0.03%。由此提出延时精度指标,为未来更高功率、更大规模的光导微波合成技术发展提供参考。
宽禁带光导半导体 有源相控阵 光波束形成网络 光真延时 时延误差 wide-bandgap photo-conductive semiconductor active phased array optical beamforming network optical true time delay time delay error 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013005
孙倩 1,2沈振民 1,2杨颂 1,2王子豪 1,2[ ... ]郑永超 1,2
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所,北京 100094
2 中国空间技术研究院 空间激光信息感知技术核心专业实验室,北京 100094
3 华中科技大学 电子信息与通信学院,湖北 武汉 430074
4 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230026
海洋立体结构信息是未来实现海洋透明与海洋强国的基础,针对海洋剖面探测能力不足的问题,以及星载海洋剖面多要素同源同域一体化探测空白,开展星载海洋剖面多要素探测技术与系统方案研究,提出新型激光主被动复合、能谱复用探测技术体制,面向未来星载应用,完成星载海洋剖面多要素探测载荷系统设计。其中,激光器谱段设计为486、532 nm多波长一体化最佳配比输出,光电接收探测系统选用1 m×5 m超大口径可折叠光栅主镜,经过仿真分析,探测系统可实现大洋水深100 m深度、温度、盐度以及后向散射系数等多要素同源探测能力,同等体积包络条件下,能量收集能力提升5倍。
激光雷达 海洋剖面探测 主被动复合 大口径光栅 lidar ocean profile detection active and passive composite large aperture grating 
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230466
作者单位
摘要
1 College of Science, Hunan Province Key Laboratory of Materials Surface & Interface Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China
2 College of Science, Jiujiang University, Jiujiang 332005, Jiangxi, China
The immunity of topological states against backscattering and structural defects provides them with a unique advantage in the exploration and design of high-precision low-loss optical devices. However, the operating bandwidth of the topological states in certain photonic structures is difficult to actively tune and flexibly reconfigure. In this study, we propose a valley topological photonic crystal (TPC) comprising two inverse honeycomb photonic crystals, consisting of hexagonal silicon and Ge2Sb2Te5 (GST) rods. When GST transitions from the amorphous phase to the crystalline phase, the edge band of the TPC appears as a significant redshift and is inversed from a"∪"to an"∩"shape with topological phase transition, which enables active tuning of the operating bandwidth and propagation direction of topological edge states. Both the topological edge and corner states in a triangular structure constructed using TPCs can be simultaneously adjusted and reconfigured via GST phase transition, along with a change in the group number of corner states. Using the adjustability of topological edge states and electromagnetic coupling between two different topological bearded interfaces, we develop a multichannel optical router with a high tuning degree of freedom, where channels can be actively reconfigured and their on/off states can be freely switched. Our study provides a strategy for the active regulation of topological states and may be beneficial for the development of reconfigurable topological optical devices.
topological edge states topological corner states phase change material active reconfiguration topological photonic crystal 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0536001
刘琨 1,2,3,*尹慧 1,2,3江俊峰 1,2,3刘铁根 1,2,3赵成伟 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所,天津 300072
针对目前深度学习在气体检测领域多聚焦于学习单个任务即气体定性分类或气体体积分数定量回归,忽略了相关任务间的信息关联性,降低了模型学习精度与效率等问题,提出了一种基于一维卷积神经网络和长短期记忆网络的多任务学习模型,即MTL-1DCNN-LSTM,并行实现了混合气体种类定性识别与体积分数定量回归。利用掺铥光纤,搭建了二级放大掺铥环腔光纤激光器,基于有源内腔吸收光谱法探测了CO2和NH3混合气体的吸收光谱数据。将实验数据放入多任务学习模型中训练,并进行超参数优化后,对测试集数据进行测试得到气体识别准确率为100%,NH3体积分数预测决定系数为99.84%,CO2体积分数预测决定系数为99.62%,优于单任务模型与传统的气体反演算法如反向传播神经网络和支持向量机。所提出的深度学习算法与有源内腔法相结合的方法,为吸收光谱型混合气体反演技术的进一步研究提供了新思路。
掺铥光纤激光器 有源内腔法 多任务学习 一维卷积神经网络 长短期记忆网络 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0306002

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