作者单位
摘要
1 中山大学电子与信息工程学院,广东 广州 510006
2 华南师范大学信息光电子科技学院,广东 广州 510631
3 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241

生物组织折射率在微观上的不均匀分布造成了光学散射,进而导致了光在组织深处聚焦能力的丧失。波前整形技术通过补偿不同散射通道间的相位延迟,能够实现散射光的重新聚焦。该技术的有效实施依赖于散射过程的确定性,一旦散射过程在调控完成前发生变化,预补偿的相位将无法抵消散射带来的影响,最终会造成焦点强度的下降甚至是完全消失。然而在实际应用中,散射过程通常处于一个不断变化的动态状态,例如在生物活体内,血液的流动、心跳,以及呼吸等动态生理活动均会引起散射过程的动态变化。因此,为了保障波前整形技术在生物活体中的应用开展,提升波前整形系统的调控速度显得尤为关键。针对该问题,本综述主要对高速波前整形的发展现状进行了回顾,概述了调控速度的未来优化方向,分析并展望了其在生命科学中的潜在应用和前景。

波前整形 高速调控 散射介质 光学相位共轭 引导星 超声调制 
激光与光电子学进展
2024, 61(10): 1000004
作者单位
摘要
1 西安邮电大学电子工程学院,陕西 西安 710121
2 西安精密机械研究所,陕西 西安 710077
为了研究粗糙动态海平面对折射偏振光的影响,利用Elfouhaily海浪谱和快速傅里叶变换生成随机动态海面,建立了激光跨粗糙空气-海水界面的偏振光传输模型。研究了不同风速、不同距离、不同光发散角下激光穿过空气-海水信道后的偏振特性和闪烁指数。仿真结果表明,风速越大,接收偏振度越小,相同条件下,圆偏振光偏振度远大于线偏振光;信道距离越长,偏振度越低;风速和链路距离变大时,闪烁指数也变大;当光束发散角减小时,闪烁指数变大;反之闪烁指数减小。验证了所提模型的可行性。本文研究为空气-海水光通信提供了理论依据。
水下无线光通信 Elfouhaily谱 跨介质 偏振光 闪烁指数 
光学学报
2024, 44(6): 0606005
作者单位
摘要
1 燕山大学信息科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室,河北 秦皇岛 066004
激光诱导荧光(LIF)技术是一种主动式的遥感光学探测技术。土壤是常见的天然多孔介质,与石油混合后油滴会进入其孔隙内部,其独特的结构可以使光线发生多次反射和吸收,这种现象导致LIF探测土壤石油污染物获得的荧光分布具有差异性。笔者根据土壤含油量的多少以及分布特点,将土壤石油污染物分为油泥与含油土壤,基于蒙特卡罗方法和多孔介质的隐函数表示法,分别建立油泥和含油土壤的荧光仿真模型,采用荧光转换效率(接收荧光功率与发射激光功率的比值)表征荧光强度,从不同出射方向分析发射出土壤的荧光分布情况。通过模拟不同油品污染的油泥和含油土壤在不同入射天顶角、孔隙率、孔隙密度下的荧光转换效率,分析不同油品、LIF系统参数和土壤因素对荧光分布的影响。仿真结果表明:对于同种石油污染的油泥和含油土壤,油泥因较高的含油量导致荧光信号强于含油土壤;当激光垂直入射时,LIF系统收集的荧光信号强度最高,入射角度增大会导致荧光信号强度逐渐减弱;土壤石油污染物的荧光强度会随着孔隙率的增大而增大,随着孔隙密度的增大而减小;在激光照射下,轻质原油污染的土壤由于吸收系数较低,产生的荧光信号要弱于重质石油污染的土壤。本研究为LIF探测陆地溢油污染提供了理论和技术支持。
光谱学 激光诱导荧光 蒙特卡罗 多孔介质 土壤石油污染物 荧光仿真 
中国激光
2024, 51(5): 0511002
作者单位
摘要
1 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 崂山实验室, 山东 青岛 266234
3 电磁空间安全全国重点实验室, 天津 300308
海洋是丰富的资源宝库, 对海洋资源的开发和利用尤为重要。水空跨介质探测、通信、水下目标确定等技术一直是相关工作者关注的热点, 同时也是技术难题。声波作为一种机械波, 是水中良好的传播载体, 因此通过提取水下声波信息进行水空跨介质探测及通信不失为一种好方法, 但目前仍缺少完整的水下声信号传播模型及试验基础。本文提出一种基于有限元方法的水下声信号产生水面波纹振动的仿真模型, 并运用激光多普勒测振技术对水面波纹进行检测, 通过试验与仿真两种方式均能在水面以上精准得到水下声波信息。在相同水下声信号参数的条件下, 试验与仿真得到的水面波纹振幅大小一致, 验证了激光多普勒测振技术用于获取水下声波信息的可行性及所建立仿真模型的正确性, 为实现水空跨介质探测及通信的突破提供了试验基础及理论依据。
激光多普勒测振 跨介质探测 水声学原理 有限元方法 laser doppler vibration measurement cross-media detection hydroacoustic principle finite element method 
应用激光
2023, 43(3): 0127
胡德骄 1,2,**王震 2罗铁威 2夏启繁 1[ ... ]曹耀宇 1,*
作者单位
摘要
1 暨南大学光子技术研究院,广东省光纤传感与通信技术重点实验室,广东 广州 510632
2 广东紫晶信息存储技术股份有限公司,广东 梅州 514000
3 中国科学院理化技术研究所,北京 100190
随着信息时代全球数据量爆发式增长,需要存储的数据量与日俱增。面对大数据存储的挑战,全息光存储技术将信息以数据页的形式并行记录在体全息介质中,可以实现大容量数据的存储与高速读写,具有独特优势。本文从全息存储的原理和关键技术入手,详细介绍了面向商业化应用的全息光存储系统和全息光存储介质的研究现状,探讨了实现大容量和长寿命数据存储的技术途径。
全息 全息光存储技术 大数据 全息记录介质 
中国激光
2023, 50(18): 1813003
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Applied Optics, University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, Stuttgart 70569, Germany
2 Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik, Helmholtzstrasse 12, Ulm 89081, Germany
Interferometric detection enables the acquisition of the amplitude and phase of the optical field. By making use of the synthetic wavelength as a computational construct arising from digital processing of two off-axis digital holograms, it is possible to identify the shape of an object obscured by fog and further increase the imaging range due to the increased sensitivity in coherent detection. Experiments have been conducted inside a 27 m long fog tube filled with ultrasonically generated fog. We show the improved capabilities of synthetic phase imaging through fog and compare this technique with conventional active laser illumination imaging.
Digital holography Phase imaging Imaging through scattering media Two-wavelength holography 3D shape measurement 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2023024
Author Affiliations
Abstract
Institute of Engineering and Computational Mechanics, University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 70569 Stuttgart, Germany
Transient dynamical–thermoelastic–optical system simulation is an important expansion of classical ray tracing through rigid, resting lenses because the operating performance of high-precision optical systems can be influenced by dynamical excitations or thermal gradients. In this paper an approach for an integrated optical system simulation using the coupling of elastic multibody system simulations, thermoelastic finite element analysis and gradient-index ray tracing is presented. Transient mechanical rigid body motions and elastic deformations, thermally induced refraction index changes, and thermal elastic deformations can be considered simultaneously in the ray tracing using the presented method. The calculation of the dynamical and thermal disturbances, the data transfer and coupling, and the gradient index ray tracing method are introduced. Finally, the approach is applied on a transient triplet lens optical system and some investigation results are shown.
GRIN ray tracing dn/dT Thermoelastic-optical system Dynamical-optical system Elastic multibody system Finite element methods Inhomogeneous media Transient analysis 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2023006
Author Affiliations
Abstract
1 Thales Research & Technology, 1 Avenue Augustin Fresnel, 91767 Palaiseau, France
2 Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering, Albert-Einstein-Strasse 7, 07745 Jena, Germany
3 Thales Alenia Space, 5 Allée des Gabians, BP 99, 06156 Cannes la Bocca Cedex, France
4 European Space Research and Technology Centre, Postbus 299, 2200 AG Noordwijk, The Netherlands
We report on subwavelength reflective gratings for hyperspectral applications operating in a very large spectral band (340–1040 nm). Our study concerns a blazed-binary grating having a period of 30 μm and composed of 2D subwavelength structures with size from 120 nm to 350 nm. We demonstrate the manufacturing of the gratings on 3″ wafers by two lithography technologies (e-beam and nanoimprint) followed by classical dry etching process. Optical measurements show that the subwavelength grating approach enables a broadband efficiency, polarization behaviour and wavefront quality improvement with respect to the requirements for the next generation of spectro-imagers for Earth observation missions. An outlook towards spherical substrate based on nanoimprint lithography is also reported with the results of mixed features replication (holes and pillars in the range of 160–330 nm) on a 540 mm concave substrate which demonstrate uniformity and accuracy capabilities over 3″ surface.
Diffraction grating Subwavelength structures Electron beam lithography Nanoimprint lithography Effective index media 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2023004
作者单位
摘要
湖南城市学院信息与电子工程学院,湖南 益阳 413000
以非线性薛定谔方程为理论模型,研究了艾里-高斯光束在高斯型PT(Parity-time)对称介质中的传输与控制。详细分析了高斯型PT对称介质的特征参数(调制深度 P、调制因子ω、增益/损耗系数W0)和艾里-高斯光束的特征参数(截断系数a、分布因子χ0)对艾里-高斯光束的传输特性的影响。结果表明:在高斯型PT对称介质中,艾里-高斯光束可以形成振荡孤子,且可稳定传输。孤子的峰值强度随P、W0a的增大而增大,随ω的增大而减小;振荡周期随Pω的增大而减小,随W0的增大而增大。当χ0增大时,在0<χ0<0.55范围内,孤子的峰值强度变化不明显;当χ0>0.55时,孤子的峰值强度迅速减小。该研究结果可为孤子在复杂非均匀介质中的传输及全光控制方面的应用提供理论基础。
非线性光学 艾里-高斯光束 宇称时间对称介质 复折射率 孤子传输 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1519001
作者单位
摘要
1 陕西学前师范学院 信息工程学院,西安 710100
2 西安理工大学 自动化与信息工程学院,西安 710048
研究了THz波段强降雨环境下电磁源的辐射特性。基于通用的麦克斯韦方程组和解析分析,提出了各向异性介质中的洛仑兹规范,得到了矢量势的非齐次波动方程及矢量势的精确表达式,并证明了它们的有效性。获得了各向异性介质中电偶极子的辐射场,将各向异性介质退化为各向同性时,得到的辐射场与已有资料中的辐射场一致。基于石膏晶体和强降雨介质的各向异性参数,对电偶极子的辐射特性进行了物理模拟和分析,结果发现:介质的各向异性对其中电磁源辐射有着显著的影响,强降雨中电磁源的辐射具有较弱的各向异性。
辐射 雨介质 电磁势 各向异性 THz波 radiation rain media potential anisotropy THz wave 
强激光与粒子束
2023, 35(6): 063003

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