某型警用激光眩目器主要应用于安防领域,发射对人眼较敏感的532 nm绿激光照射人体目标,可以使嫌疑人目标暂时性失去视力。为提高激光利用率,需要使激光光斑尽可能覆盖有效人体目标范围。测试时使用摄像机获取视频,利用Gentle Adaboost算法,通过基于数字信号处理器(DSP)的视频处理系统实现了行人目标检测及测定行人大小,同时通过单片机控制电路,根据行人大小控制激光镜头自动调焦,以适应行人目标。
测量 行人检测 Haar特征 Gentle Adaboost算法 数字信号处理 激光调焦 激光与光电子学进展
2021, 58(12): 1212002
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Abstract
1 Intense Laser Irradiation Laboratory (ILIL), Istituto Nazionale di Ottica - Consiglio Nazionale delle Ricerche (INO-CNR), Sede Secondaria di Pisa, 56124Pisa, Italy
2 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Pisa, 56127Pisa, Italy
We present the main features of the ultrashort, high-intensity laser installation at the Intense Laser Irradiation Laboratory (ILIL) including laser, beam transport and target area specifications. The laboratory was designed to host laser–target interaction experiments of more than 220 TW peak power, in flexible focusing configurations, with ultrarelativistic intensity on the target. Specifications have been established via dedicated optical diagnostic assemblies and commissioning interaction experiments. In this paper we give a summary of laser specifications available to users, including spatial, spectral and temporal contrast features. The layout of the experimental target areas is presented, with attention to the available configurations of laser focusing geometries and diagnostics. Finally, we discuss radiation protection measures and mechanical stability of the laser focal spot on the target.
high-intensity laser laser focusing laser–plasma acceleration laboratory pointing stability radiation shielding ultrashort pulse amplification High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e10
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Abstract
Department of Physics & Electronic Information Engineering, Minjiang University, Fuzhou 350108, China
We demonstrate a configuration optimization process of an off-axis parabolic mirror to maximize the focused peak intensity based on a precise knowledge of the tight focusing properties by using a full vector-diffraction theory and obtain an optimum configuration scaling rule, which makes it possible to achieve the maximum peak intensity. In addition, we also carry out an assessment analysis of the offset and off-axis angle tolerances corresponding to a 5% drop of the maximum focused peak intensity and present scaling laws for the tolerances of the offset and off-axis angle. Understanding these scaling laws is important to enhance the focusability of a laser beam by an off-axis parabolic mirror in the optimum configuration, in particular, which is valuable for structural design and selection of an off-axis parabolic mirror in ultrashort and ultraintense laser–matter interaction experiments.
off-axis parabolic mirror laser focusing vector-diffraction theory configuration optimization Chinese Optics Letters
2021, 19(3): 032601
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
高能激光系统的主要工作方式是利用其精跟踪模块将发射激光传输聚焦至闭环跟踪条件下的目标上, 使之受到毁伤或失效。为实现该工作方式, 本文研究设计了一套共孔径光学收发装置。该装置的发射系统主要由离轴两反式主望远镜模块、伽利略透射式调焦望远镜模块和光束馈送模块共同组成二级扩束系统, 接收系统主要由离轴两反式主望远镜模块、精跟踪成像模块和光束馈送模块共同组成长焦距光学系统, 其中光束馈送模块由二向色镜、快速反射镜等光学元件组成。以非相干空间合束的基模高斯光作为激光光源, 利用光学设计软件对该装置进行了优化设计。对于发射系统, 获得了激光经过调焦望远镜模块不同的调焦量调制后, 传输至0.5~5 km处的光斑分布情况, 且激光波前像差RMS值均优于λ/20; 对于接收系统, 由各模块一同构成的成像光学系统的性能经优化后接近衍射极限, 其中系统传递函数在70 lp/mm时大于0.6, 最后通过样机实验也验证了设计的正确性。本文的设计和实验结果证实了该共孔径光学收发装置结构合理, 性能可靠, 满足高能激光系统的工程应用需求。
高能激光系统 共孔径光学 二级扩束 激光聚焦 目标成像 high energy laser system common aperture optics two-stage beam expander laser focusing target imaging
1 上海理工大学机械工程学院, 上海 200093
2 复旦大学微电子学院, 上海 200433
3 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
阐述了激光电离空气成像的理论及其可行性,描述了激光电离空气成像方式与装置,提出了激光电离空气成像可触控的理论方法和方式,认为只有用低功率飞秒激光电离空气成像,才能让人触碰;并提出基于检测激光回波相关参数,检测图像是否被触碰的检测方式,以及基于三角定位法向成像位置发射触碰检测信号的检测方式;提出带有触感的、可应用于实践的空间可触控成像的方式,即全息投影成像、雾屏成像与激光电离空气成像相结合,前两者用来形成基本图像,后者用来形成按钮图像并用于触控,并在触碰时有触感。
成像系统 激光聚焦 空气电离 可触控成像 空气投影 触感 激光与光电子学进展
2019, 56(3): 031101
合肥工业大学光电技术研究院, 安徽 合肥 230009
随着光纤耦合激光器的应用需求不断增大,对光纤与激光器的耦合效率要求也随之增大。不同波长激光的聚焦点位置存在差异, 激光聚焦点位置是影响耦合效率的重要因素之一,对激光聚焦点的精准定位具有一定的实用性。设计一个聚焦组合透镜组聚焦激光器光束,采用CCD相机采集激光聚焦点焦前、 焦后位置图像,通过MATLAB软件处理采集的图像,圆拟合光斑并计算光斑直径,直径最小位置即是聚焦点位置。结果表明,不同波长激光聚焦点位置不同且焦距相对误差分别 为0.59%和0.73%,测量的焦点位置和大小均可精确到0.001 mm。该方法设计简单,具有自动性和精确性,对不可见激光聚焦位置的判断更显优越。
激光技术 激光聚焦点定位 圆拟合 双波长 光学设计 laser techniques position of laser focusing point circle fitting dual wavelength optical design
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Abstract
1 Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche, via Moruzzi 1, 56124 Pisa, Italy
2 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy
A study of the structure of the electric and magnetic fields of ultraintense laser pulses focused by an off-axis parabolic mirror is reported. At first, a theoretical model is laid out, whose final equations integration allows the space and time structure of the fields to be retrieved. The model is then employed to investigate the field patterns at different times within the optical cycle, for off-axis parabola parameters normally employed in the context of ultraintense laser–plasma interaction experiments. The results show that nontrivial, complex electromagnetic field patterns are observed at the time at which the electric and magnetic fields are supposed to vanish. The importance of this effect is then studied for different laser polarizations, $f$ numbers and off-axis angles.
laser-driven particle acceleration laser focusing off-axis parabolic mirrors ultrashort laser pulses. High Power Laser Science and Engineering
2018, 6(2): 02000e32
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
基于光学设计软件ZEMAX, 通过Monte Carlo光线追迹法, 对比研究了采用三种设计方式的二次反射聚焦系统在不同类型角度偏差下的聚焦性能参数的变化。结果表明：任何微小的角度偏差都会导致聚焦性能急剧下降和聚焦位置大幅偏离。聚焦系统存在角度偏差时, 不同设计方式的聚焦系统会形成不同形状的点火区域, 这将导致激光推力器产生完全不同的飞行的轨迹和姿态。
测量 激光推进 激光聚焦系统 二次反射 聚焦性能 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 091204
1 中国计量学院计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
2 中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
通过数值计算,仿真研究了高斯激光情况下基片表面不同位置处激光会聚铬原子沉积条纹结构的一致性.研究结果显示高斯激光束构成的光学势阱沿激光中轴线和垂直于激光中轴线两个方向相对于准直高斯激光都有独特的分布结构.这种独特的结构导致铬原子运动轨迹相对于波节位置对称性的破坏,进而导致沉积条纹结构发生变化:在沿激光中轴线方向上, x0 从0 mm 变化到-50 mm 过程中,铬原子的运动轨迹最终的聚集区域相对于波节慢慢失去对称性,并且向x0 绝对值较小的一边偏离波节位置;铬原子沉积条纹的半峰全宽、中心峰值和中心线相对于波节的偏移量都随x0 的变化而趋向线性变化.其中, 半峰全宽约有8 nm 的增宽,中心峰值约有50 个单位的减少量,中心线相对于波节的偏移量约有15 nm 的增大量.
高斯激光 激光会聚 铬原子
1 中国计量学院计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
2 广西自动检测技术与仪器重点实验室(桂林电子科技大学)， 广西 桂林 541004
为了研究基片位置对激光会聚铬原子沉积的影响，基于原子的粒子运动，采用数值计算对基片切割会聚激光场不同部位时高斯激光驻波场光学势阱、原子运动轨迹和沉积条纹进行了仿真。研究结果充分显示了基片位置对上述三方面的影响。虽然基片会对激光产生衍射，但是无论衍射存在与否，沉积条纹半峰全宽的最小值和中心峰值的最大值都出现在基片表面和激光中轴线重合的位置。此时，衍射将使条纹中心峰值降为非衍射时的0.96倍，同时，半峰全宽增加至非衍射时的1.03倍。另外，仿真结果显示，不管是否考虑衍射，垂直于激光中轴线方向(y方向)上沉积条纹的中心峰值随y值的增加呈现单调减小的趋势，而条纹半峰全宽随y值的增加呈现单调递增的趋势。
衍射 激光会聚 光学势阱 铬原子
