钟镇 1,2张旭苹 2,*邹宁睦 2,3
作者单位
摘要
1 常州工学院光电工程学院,江苏 常州 213032
2 南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室,江苏 南京 210093
3 德克萨斯州立大学英格拉姆工程学院,德克萨斯 圣马科斯 78666
在相位光时域反射仪中引入等时分双频光,提高扰动信号采样率,降低相邻相位的绝对差值,从而使得相位解缠绕正确实现,进而精确重构相位信号。然而,引入双频光使得初相位的不一致变得更加复杂,以致相位信号无法精确重构,即扰动信号的采样率难以真正得到提升。为此,在等时分双频光相位光时域反射仪中,基于模值最小值的乘积来快速确定参考位置并补偿脉冲序列方向初相位的不一致,对光纤长度方向初相位的不一致进行二次静态补偿。在实验中,当外界扰动为700 Hz的Burst信号时,使用单频探测脉冲光已无法进行正确解缠绕,而使用双重静态补偿方案的等时分双频光相位光时域反射仪却能够精确求解出Burst信号,且正弦部分的均方根误差仅为0.3872 rad,即在相位光时域反射仪中实现了信号采样率的双频光倍增和相位信号的精确重构。
光纤光学 光纤传感 相位光时域反射仪 定量测量 双频光 精确提取 
光学学报
2024, 44(1): 0106028
作者单位
摘要
西北大学 光电子与光电子技术研究所, 陕西 西安 710069
基于大增益带宽和高热导率晶体的偏振复用激光技术可以提高双频激光器和双光梳激光器在输出光谱范围和功率方面的性能。本文提出一种基于Yb:CALGO晶体的偏振复用激光器。将两片与光轴成45°角切割的双折射晶体放置在增益晶体的前后两侧形成三明治结构,利用双折射晶体的偏振特性使腔内激光形成只在三明治结构部分具备空间分离其余部分共线的偏振方向互相垂直的两种模式。同时,这种三明治结构既能使单束泵浦光能够自动分离为两束空间分离匹配的泵浦光,也可以使腔内增益晶体放置在腔内模式腰斑位置处,与泵浦光达到更好的模式匹配,提高光泵浦效率。最终测得的激光输出功率达到瓦量级并且斜率效率超过30%。在腔内加入标准具后,实现了频差为太赫兹量级的稳定双频激光运转。
偏振复用 Yb:CALGO晶体 双频激光器 双波长激光器 双梳激光器 polarization-multiplexing Yb:CALGO crystal dual-frequency lasers dual-wavelength lasers dual-comb lasers 
中国光学
2023, 16(6): 1475
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
介绍了105/140 GHz双频兆瓦级回旋管的设计和最新实验进展。该回旋管的谐振腔、准光模式变换器、BN输出窗采用了双频共用的设计,电子枪采用了双频复用的双阳极磁控注入枪,收集极采用单级降压。在现有实验室电网功率容量有限的情况下,进行脉冲调试,得到的实验结果为:在重频1 Hz、ms连续短脉冲条件下,在105 GHz点和140 GHz点脉冲功率分别达到710 kW和1.057 MW,脉宽0.7 ms,对应总效率分别为34%和49%。在105 GHz点通过脉宽延展和老炼,进一步得到300 kW/2 s和400 kW/1 s的秒级脉宽实验结果,BN窗片的温度在两种状态下温度分别达到606 ℃和503 ℃,波束频率单一,没有杂模。实验基本上验证了该器件的物理设计。
回旋管 双频 电子回旋加热 磁约束聚变 gyrotron dual frequency electron cyclotron resonant heating magnetic confinement fusion 
强激光与粒子束
2023, 35(8): 083004
作者单位
摘要
1 中国科学院 空间应用工程与技术中心 太空应用重点实验室,北京00094
2 中国科学院 空天信息创新研究院 计算光学成像技术实验室,北京100094
3 中国科学院大学,北京100094
鉴于通过测量高精度的位移数据可以获得高精度的微重力加速度数据,进而服务于多种空间科学载荷的研究任务,提出了一种基于三组正交对称角锥棱镜的双频光路,利用外差干涉测量技术实现空间惯性质量块的六自由度位移和角度测量的方法。通过光路矢量分析建立了实际角锥棱镜的光路模型,考虑质量块在运动过程中带来的附加光程差,推导了各测量光路的光程变化与质量块六自由度位姿的函数关系。为了克服小角度近似法精度不高的缺陷,提出了利用数值计算法解耦姿态角进而获得相对位移的位姿解算算法。利用空间在轨位姿数据和随机位姿数据进行系统仿真。仿真结果表明:数值计算的位移误差小于0.02 fm,且该方法的计算误差不会随着飞行器振动的增大而变大,算法具有更高的精度和更好的适应性。最后,分析了系统的误差来源,在保证角度安装误差小于5 mrad、距离安装误差小于10 μm且平行度小于2 mrad时,系统的姿态角测量误差小于0.017°,位移测量误差小于10 nm。本文提出的六自由度测量及解算方法也可以服务于其他精密加工与检测领域。
精密测量 外差干涉测量 双频激光干涉 微重力 惯性传感 六自由度 precision measurement heterodyne interference measurement dual frequency laser interference microgravity inertial sensing six-degree-of-freedom 
光学 精密工程
2023, 31(11): 1593
乔闹生 1,2,*尚雪 2
作者单位
摘要
1 湖南文理学院 国际学院, 湖南 常德 415000
2 湖南文理学院 数理学院, 湖南 常德 415000
为了在非线性测量系统中获得更好的相位测量结果,提出了一种在几乎消除非线性影响后使用双频光栅投影的相位测量方法。首先,讨论了相位测量系统的非线性效应,分析了频域中存在高阶频谱成份的基本原因,给出了减小非线性效应并分离基频信息的基本方法。然后,在减小系统非线性效应影响的基础上,分析了使用双频光栅投影测量被测物体条纹图像的相位基本原理。为验证所提出的相位测量方法的有效性,进行了计算机仿真和实际实验,获得了良好结果。在仿真实验中,该方法的误差值为有非线性影响方法的27.97%,为几乎没有非线性影响方法的52.51%;在实际实验中,该方法的相位恢复效果最好。表明采用本文方法所测量的相位效果好,误差较小。
相位测量 双频光栅 系统非线性效应 相移 高阶频谱 phase measurement dual-frequency grating system nonlinear effect phase-shift high-order spectra 
中国光学
2023, 16(3): 726
Hailing Hu 1,3,5Renji He 1,3Yang Chen 1,3,5Peiqing Zhang 2,3,5[ ... ]Baoan Song 1,3,5,*
作者单位
摘要
1 Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang, China
2 The Research Institute of Advanced Technologies, Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang, China
3 Key Laboratory of Photoelectric Detecting Materials and Devices of Zhejiang Province, Ningbo 315211, Zhejiang, China
4 Ningbo Institute of Oceanography, Ningbo University, Ningbo 315211, Zhejiang, China
5 Engineering Research Center for Advanced Infrared Photoelectric Materials and Devices of Zhejiang Province, Ningbo 315211, Zhejiang, China
A dual-frequency digital Moiré measurement method (DFDM) is proposed for the three-dimensional (3D) shape measurement of an object. The high- and low-frequency fringes are modulated separately along orthogonal direction using different carrier frequencies before being projected onto the measured object. After collecting and demodulating the composite fringe, the digital π phase shift is used to remove the DC component of the demodulated fringes, resulting in high-precision Moiré fringes for calculating the wrapped phase. The unwrapping of the high-frequency wrapped phase is guided by the low-frequency phase to further realistically reconstruct the surface of the measured object. When compared with existing single-shot digital Moiré profilometry, DFDM effectively removes the DC component of the fringe and calculates the phase more accurately.A dual-frequency digital Moiré measurement method (DFDM) is proposed for the three-dimensional (3D) shape measurement of an object. The high- and low-frequency fringes are modulated separately along orthogonal direction using different carrier frequencies before being projected onto the measured object. After collecting and demodulating the composite fringe, the digital π phase shift is used to remove the DC component of the demodulated fringes, resulting in high-precision Moiré fringes for calculating the wrapped phase. The unwrapping of the high-frequency wrapped phase is guided by the low-frequency phase to further realistically reconstruct the surface of the measured object. When compared with existing single-shot digital Moiré profilometry, DFDM effectively removes the DC component of the fringe and calculates the phase more accurately.
3D measurement dual-frequency digital Moiré fringe digital π phase shift 
激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811034
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
为了使用高频条纹实现对物体三维形貌高精度快速测量, 提出了一种利用双频外差和时空相位展开实现三维测量的方法。该方法仅投影两套高频条纹图片, 利用双频外差方法计算出一个频率较低的截断相位分布, 经空间相位展开得到其对应的连续相位, 用于指导高频条纹截断相位展开, 获得三维重建需要的绝对相位分布。该方法对双频外差后的低频截断相位上进行空间相位展开, 降低了空间相位展开难度, 增加了双频条纹投影三维测量的适用范围。实验结果表明该方法的STD误差为0.06 mm。该方法利用两套高频正弦条纹、不增加投影第三个频率条纹图的情况下, 实现了高精度快速三维形貌测量。
三维形貌测量 条纹投影 相位展开 双频外差 空间相位展开 3D shape measurement fringe projection phase unwrapping dual-frequency heterodyne Spatial-temporal phase unwrapping 
光学与光电技术
2023, 21(1): 46
作者单位
摘要
1 武汉科技大学 信息科学与工程学院,湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学 耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北 武汉 430081
为了克服超表面普遍具有的波长依赖性,提出了一种基于几何相位的多功能超薄超表面,在双频点处对透射圆偏振太赫兹波实现独立波前调控。该超表面单元由表层金属层和中间介质层组成,其中表层金属图案相同,均是由双C型开口环谐振器、中间金属圆环和长方形金属片谐振器构成。通过分别旋转表层金属谐振器,可以控制交叉偏振透射光具有相同的振幅和不同的相位。将单元结构按照特定的规律排列,可对入射波的波前实现任意调控,例如,在低频f1 = 0.701 THz,分别实现了携带拓扑电荷数+1、+2、+3、+4的涡旋波束,其纯度均在60%以上;在高频f2 = 1.663 THz,实现了对入射圆偏振波的汇聚,且焦距误差仅为0.04。仿真结果表明,设计的超表面在双频点处对电磁波具有良好的调控。
太赫兹 双频点 几何相位超表面 波前操控 terahertz dual-frequency geometric phase metasurfaces wavefront manipulation 
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220377
陈佳浩 1刘娇 1孙路瑶 1宋振鹏 1[ ... ]李炳祥 1,2,**
作者单位
摘要
1 南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
2 南京大学 现代工程与应用科学学院,江苏 南京 210093
蓝相液晶由于其出色的电光性质在信息显示和光电子领域受到了广泛的关注,然而日益发展的信息技术对信息的传递、处理、存储速度提出了更高的要求。为了进一步强化蓝相液晶的快速电光响应优势,本文以双频向列相液晶为主体,掺杂聚合单体、手性剂、光引发剂等材料制备了聚合物稳定双频蓝相液晶,通过调节双段电压脉冲时长,实现了聚合物稳定双频蓝相液晶的快速电光调控,其电光调控的开关时间均小于500 ns。
聚合物稳定 蓝相液晶 电光调控 双频液晶 polymer stabilized blue phase liquid crystal electro-optical switching dual-frequency liquid crystal 
液晶与显示
2023, 38(1): 18
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
报道了聚变应用的MW级双频(105/140 GHz)回旋管的最新实验进展。该回旋管的谐振腔、准光模式变换器、输出窗采用了双频共用的设计,电子枪采用了双频复用的双阳极磁控注入枪,收集极采用单极降压。最新的实验表明:在重频1 Hz短脉冲条件下,在105 GHz点和140 GHz点,测试得到脉冲功率分别为710 kW和1.057 MW,对应总效率分别为34%和49%。这是国内首次在回旋管实验中实现1.0 MW功率输出。
回旋管 双频 兆瓦 电子回旋加热 磁约束聚变 gyrotron dual-frequency megawatt electron cyclotron heating magnetic confinement fusion 
强激光与粒子束
2023, 35(2): 023001

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