量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西大学光电研究所 山西 太原 030006
在光学俘获和操控单原子的实验中, 激光的低频强度噪声通常会加热原子, 从而缩短其存储时间并破坏其内态相干性。我们采用了一种基于电光振幅调制器(EOAM)的单级反馈环路来抑制激光低频噪声, 实现了0～1MHz的强度噪声的有效抑制, 100 kHz以下的噪声可降低20 dB, 500 kHz以下的噪声可降低10 dB。噪声抑制的频率范围涵盖了光学偶极阱的典型参量加热频率。将该装置用于单个铯原子实验将单个原子在偶极阱中的存储时间延长两个数量级, 测量的退相干时间也增加了5倍。
光电反馈 强度噪声 光学俘获 原子存储时间 原子退相干时间 optoelectronic feedback laser intensity noise optical trappings atomic storage time atomic decoherence time 量子光学学报
2023, 29(4): 040601
强激光与粒子束
2023, 35(1): 012001
根据激光与电子相互作用方程与电子辐射功率方程建立单电子对撞模型, 借助MATLAB软件模拟, 详细研究不同强度圆偏振激光脉冲作用下, 电子振荡辐射的三维空间分布特点。研究结果表明, 对撞电子的空间辐射最大值随激光强度的增大而增大。从三维空间图像特点来看, 随着激光强度的增大, 辐射圆锥面所围立体角不断扩大, 当振幅峰值由线性向非线性过渡时, 极角方向上的辐射值由平滑向出现波折转变, 方位角方向上由均匀向非均匀变化, 当归一化激光强度达到10时, 辐射方向近似垂直于运动方向呈平面。
圆偏振 激光强度 单电子模型 三维分布 数值模拟 circular polarization laser intensity single electron model 3D distribution numerical simulation
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西大学 光电研究所，太原
2 中北大学 理学院物理系，太原
3 极端光学省部共建协同创新中心，山西大学 ，太原
介绍了一种固态高功率318.6 nm紫外激光系统，通过1 560.5 nm和1 076.9 nm红外激光单次穿过PPMgO:LN准位相匹配晶体和频产生637.2 nm单频红光，之后637.2 nm激光经四镜环形腔增强偏硼酸钡（BBO）晶体谐振倍频产生~2W的窄线宽、连续可调谐的318.6 nm 紫外激光。基于此激光系统，研究了声光调制器（AOM）闭环主动反馈稳定318.6 nm 紫外激光功率，时域激光强度起伏由±11.12%抑制到了±0.08%，频域反馈环路响应带宽约13 kHz。之后将紫外激光结合铯冷原子磁光阱，研究了俘获损耗光谱。获得稳定的、窄线宽、连续可调谐的318.6 nm紫外激光，对研究铯里德堡原子间相互作用有重要意义。
固态高功率318.6 nm激光系统 窄线宽 连续可调谐激光 激光强度稳定 solid-state high power 318.6 nm enhanced laser sys narrow linewidth continuously tunable laser laser intensity stabilization
上海工程技术大学城市轨道交通学院, 上海 201620
激光强度值会受到大气环境、激光测距值、目标物特性等因素的影响,同类目标物的激光强度值产生较大的偏差。为了消除扫描距离对地面扫描激光强度的影响,以激光雷达测距方程为基础,设计了同种材料、不同距离与点云反射强度的实验,通过实验得出了激光扫描距离与点云激光强度之间的变化关系和数学模型,并将实验数据修正效果较好的模型(如泰勒插值多项式模型、分段多项式模型、分段高斯函数与多项式混合模型)用于实例点云激光强度的修正,结果显示,泰勒插值多项式模型修正效果最好,可以有效地消除距离因素引起的点云强度偏差,使同类目标的激光强度趋于一致,异类目标的激光强度差异明显。
遥感 激光强度修正 地面三维激光扫描 距离因素 泰勒插值多项式 分段函数 激光与光电子学进展
2020, 57(12): 122804
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所,太原 030006
2 山西大学省部共建极端光学协同创新中心,太原 030006
使用单束强聚焦的基模高斯光束可以构建光镊装载原子。虽然光镊一般选择远离原子共振跃迁线的激光,但是光镊的强度起伏仍然会导致原子逃逸,这样原子在光镊中的俘获寿命问题就变得至关重要。本实验以声光频移器(AOM)为主要元件,并施加外部反馈控制电路抑制937.7 nm波长光镊频域上的强度噪声以及时域上的功率起伏,降低光镊对原子的参量加热,从而有效延长原子在光镊中的俘获寿命。典型的频域噪声抑制带宽17 kHz, 噪声强度抑制10 dB,时域内激光强度起伏可以从峰峰值起伏±1350％抑制到±0036％,有效地降低了光镊的强度起伏。实验结果表明我们可以将937.7 nm波长光镊中单个铯原子俘获寿命从200 ms延长至1 180 ms.为后续原子内态的制备、激发等操作提供充足的时间,保证原子处于俘获状态,提高了实验成功率,缩短了实验时长。
光镊 原子俘获寿命 参量加热 激光强度噪声 强度噪声抑制 optical tweezer trapping lifetime of atoms parameteric heating laser intensity noise intensity noise suppression
目前,机载与地面激光雷达(LiDAR)点云配准方法大多利用三维点云的几何信息来获取机载与地面LiDAR点云的同名特征,并计算点云坐标转换参数,实现点云配准;提出了一种基于激光强度分类的配准新方法,首先对机载与地面LiDAR点云的激光强度信息进行纠正与分类,然后基于分类结果提取特征平面,将特征平面间的拓扑关系与分类结果作为约束条件,匹配得到同名特征平面,最后计算坐标转换参数,实现机载与地面LiDAR点云配准。实验结果表明:与传统方法相比,所提方法可以减小机载与地面LiDAR因扫描角度、点密度不同而导致的配准误差;在机载与地面LiDAR同名特征几何形状不完全一致的情况下,所提方法仍可得到较好的配准效果。
遥感 点云配准 激光强度分类 机载激光雷达 地面激光雷达 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 062803
1 浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室, 浙江 临安311300
2 同济大学测绘与地理信息学院, 上海 200092
3 北京林业大学林学院, 北京 100083
激光回波强度为点云数据的一种属性信息, 是目标对发射激光光束后向散射回波的光功率, 可以反映目标物体的表面特性。毛竹表面特征由其生理生长特性决定, 通过分析激光回波强度信息, 构建不同年龄竹秆的节间与激光回波强度的关系模型, 比较不同年龄毛竹拟合激光回波强度与实测激光回波强度的均方根误差, 以此判别毛竹的年龄, 并验证分析模型精度。结果表明：不同年龄和不同节间毛竹竹秆激光回波强度差异性显著, 节间内激光回波强度的差异性不明显; 该方法判别年龄的准确率达到92.5%, 地面三维激光扫描技术可为快速测算毛竹生物量提供竹龄参数。
遥感 毛竹年龄判别 多项式模型 激光强度 地面三维激光扫描 生物量
1 江西理工大学建筑与测绘工程学院， 江西 赣州 341000
2 同济大学测绘与地理信息学院， 上海 200092
3 浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室， 浙江 临安 311300
受扫描仪到扫描物体的激光测距值、激光入射角、大气衰减等因素的影响，相同目标的激光强度存在较大偏差。从激光雷达测距方程出发，分别对激光强度的距离效应和角度效应进行改正。激光强度与激光入射角的余弦大致呈线性关系，但激光强度的距离效应较为复杂，激光强度总体上不与距离的平方呈反比，因此提出了一种利用分段多项式模型来消除激光强度距离效应的方法。实验表明，提出的改正模型能对点云激光强度进行有效补偿，通过将激光强度分别进行角度改正和距离改正，能够有效消除由距离和入射角引起的强度偏差，使同类物体的激光强度趋于一致。
遥感 地面三维激光扫描 激光强度改正 激光测距值 激光入射角 经验模型 分段多项式函数 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 112802
基于激光雷达测距方程与扫描仪的辐射机制，建立激光强度值的线性改正模型。考虑到各种噪声的影响及非线性效应，对参数进行修正，建立强度值的修正改正模型，去除激光测距值及激光入射角对强度值的影响，得到仅与目标反射特性相关的改正强度值。通过设置类别总数，初始阈值及阈值步长，利用改正后强度值，提出了一种点云自适应非监督分类的方法。实验结果表明：基于修正模型改正后强度值的点云自适应非监督分类方法可以精确地对点云进行分类，整体分类精度达到84%。
遥感 点云分类 激光强度 激光入射角 激光测距值 非监督分类 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 032801
