首都师范大学物理系北京市超材料与器件重点实验室，北京 100048
结构光束是指在空间和时间上“定制”的光场，其振幅、相位和偏振态在空间和时间上有着特殊的分布。近些年，结构光束的研究发展迅速，光学参量的特殊分布从特定的空间横向结构、纵向结构，发展到定制的时空结构。这种具有不同时空结构的光束为众多领域带来了突破，包括光学通信、光学传感、光学微操作、量子信息处理和超分辨率成像。因此，人们提出了许多方法，并制造了相关器件，通过调整光束的各种光学参量在空间域和时空域的分布来生成结构化光束。本文主要介绍不同类型结构光束（包括空间结构光束以及时空结构光束）的制备方法，对已产生的结构光束进行了总结，并进一步讨论和展望了结构光束在未来的发展方向。
结构光束 空间结构 时空结构 器件 光学参量 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0126001
红外与激光工程
2022, 51(2): 20220022
1 陆军装甲兵学院兵器与控制系, 北京 100072
2 中国人民解放军32256部队, 广东 广州 510500
3 中国人民解放军31675部队, 河北 张家口 075000
4 中国人民解放军31638部队, 云南 昆明 650500
为解决现今激光制导**指示器指示效率低下、单次指示集群目标能力差等问题,从光束偏转控制和光束角度放大技术的原理出发,以液晶相控阵和多路复用体全息光栅为控件,设计了可用于多目标指示的大角度激光光束偏转控制系统;分析了影响液晶相控阵光束偏转特性的参数的选取规则,确定了大角度光束偏转系统的设计方法,模拟了激光多目标指示系统的指示过程,并对系统误差来源和误差修正方法进行了理论分析和仿真。结果表明:该系统可以快速地对光束实现最大偏转角度为15.63°的二维准连续、可编程控制的偏转;误差修正方法可有效提高激光光束的指示精度,使误差角度下降50%左右。所提出的激光多目标指示系统的设想,可实现对二维平面内多目标的准连续、准同时的精确指示,可为激光多目标指示器的设计提供参考。
光学器件 光束偏转 液晶相控阵 体全息光栅 连续扫描 多目标指示
华中科技大学 光学与电子信息学院 激光加工国家工程研究中心, 武汉 430074
为了解决3kW射频板条CO2激光器在高功率工作条件下功率波动的问题, 采用外光路转折镜调节方法对腔镜热畸变造成的光路偏移进行补偿。研究了基于芯片TMS320LF2407的脉宽调制器控制激光器注入功率的关键技术, 设计了整形光路尾镜取样功率检测系统, 并分析了外光路自适应调节系统的补偿原理。结果表明, 整形光路尾镜取样功率检测系统与基准功率计的最大误差为±2.59%, 其具有高线性度; 采用PA 100/T 14型压电陶瓷微位移驱动器, 对微动距离不超过54μm的自适应调节转折镜进行调节补偿, 光束偏移不会超出空间滤波器的0.8mm狭缝宽度; 调节补偿前后输出功率波动由18%降到2%, 达到了由于腔镜热变形导致光束偏移的补偿要求, 整形光束的旁瓣消失, 获得最佳模式输出。此项研究对提高激光器输出功率稳定性具有一定的实用价值。
激光器 3kW射频板条CO2激光器 整形光路尾镜取样 功率检测与反馈 光束偏移 转折镜调节补偿 lasers 3kW radio frequency slab CO2 laser end-mirror sampling of shaping laser path power detection and feedback light beam deviation adjustment and compensation by turning mirror
1 上海交通大学 机械与动力工程学院, 上海 200240
2 上海交通大学 生物医学工程学院, 上海 200240
引入生物显微镜用于探测病理切片离焦量。针对反射光斑内部纹理缺陷、畸变严重的特殊情况, 通过自适应中值滤波、基于Ostu算法的Canny边缘检测(去除非圆弧边缘部分)、畸变校正、最小二乘法拟合非完整圆等算法, 直接计算光斑半径大小及离焦方向, 建立光斑半径与离焦量的线性关系模型。实验结果表明, 与传统的灰度重心法相比, 离焦量计算方法抗噪性强、稳定性高, 可大幅度地提高线性关系模型的范围及光斑半径、圆心位置的准确度。
偏心光束法 光斑半径 离焦量 线性关系 the eccentric light beam method laser spot radius defocusing value linear relationship
搭建了基于液晶空间光调制器的光束变换光路系统,介绍了一种通过编写程序来实现特定的光束强度分布的方法.利用MATLAB编写了闪耀光栅、菲涅尔透镜、环聚焦透镜、柱面菲涅尔透镜、小孔以及衍射调制板的灰度光栅图,并将其加载于液晶空间光调制器上,成功实现了光束变换.
衍射光学 液晶空间光调制器 光束变换 diffraction optics liquid crystal spatial light modulators light beam transformation
西安工业大学 陕西省薄膜与光学检测技术重点实验室, 西安 710032
针对光学元件的亚表面缺陷,结合基于激光共焦层析的亚表层检测方法,建立聚焦光束在亚表面损伤介质中的传输模型,并采用有限元分析方法,仿真研究K9玻璃光学元件亚表层缺陷对聚焦光束的散射调制特性,特别对颗粒状和微裂纹两类特殊缺陷的光学调制特性进行研究和分析,探索了波长、缺陷大小、缺陷折射率及缺陷方向对聚焦光束散射特性的影响规律,通过分析包含亚表面损伤缺陷信息的光场分布图和强度变化曲线,获得了亚表面损伤缺陷的信息,并对其进行评价。
亚表面损伤 有限元法 聚焦光束 光散射 光学元件 subsurface damage finite element method focused light beam light scattering optical elements 强激光与粒子束
2014, 26(9): 091021
提出了一种变温条件下红外光学材料透过率测量评价方法。研究内容包括使用准直反射镜将红外光源变为平行光，通过斩波器变为脉冲光，再经滤光片选择波长; 使用平面反射镜组与精密温控炉来获得变温条件下的双光路: 测试光路与参考光路。使用前置放大电路和锁相放大器对红外微弱信号进行检测，根据两个光路的测量电压计算样品的透过率及透过率温度系数。计算机实现自动控制、采集与相关运算。该方法解决了变温条件下红外光学材料透过率测量中的实际应用问题，使光学材料参数检测从常规检测扩展到高温等极端条件，更接近于材料的实际使用条件，蓝宝石材料在波长5 195 nm处，透过率高于10%，温度从室温到700℃的范围内，重复性优于0.2%。
斩波法 双光路 透过率 温度系数 chopper method double light beam transmittance temperature coefficient
1 中国人民解放军西安通信学院, 陕西 西安 710106
2 中国人民解放军96261部队, 河南 灵宝 472500
回顾了窄线宽激光器线宽测量的各种方法和发展过程，介绍了利用光外差法测量窄线宽激光器线宽的基本原理，描述了双光束外差法和延时自外差法的不同测试机理。针对延时零拍自外差法容易引起的系统误差，说明了光源调制和光路调制移频非零拍自外差法不同改进方案的优缺点。综述了窄线宽激光器测量线宽的新方法。对窄线宽激光器线宽测量方法进行了较全面的梳理，从发展过程看双光束外差法和延时自外差法有着各自的测量优势。
激光器 测试方法 双光束外差法 延时自外差法 短光纤 斯托克斯光 激光与光电子学进展
2013, 50(1): 010006
高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面，反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑。研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数。结果表明：随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大，动态散斑强度起伏相关性快速减小；当圆柱旋转速度恒定，动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小，但峰值的位置随之而增大；在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变，而相关时间性明显增大。
动态散斑 高斯光束 相关函数 旋转圆柱 dynamic speckle Gaussian light beam correlation function rotating cylinder
