朱泉锦 1,2,3,4马浩统 1,2,3,4陈炳旭 1,2,3邢英琪 1,2,3[ ... ]谭毅 1,2,3,4
1 中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
4 中国科学院大学，北京 100049
双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控，然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现，传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时，存在设计不精准、整形效果差等缺陷，为此，提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果，表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例，虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。
高斯光束整形 虚拟面迭代法 自由曲面 不重合度 辐照度均匀度 能量利用率 gaussian beam shaping virtual surface iteration method free-from surface misalignment irradiance uniformity energy efficiency 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230587
光子学报
2021, 50(12): 1222003
1 长春理工大学 光电工程学院， 长春30022
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心，长春1300
为解决现有太阳模拟器能量利用率低导致辐照度低的难题，依据太阳模拟器基本成像原理，提出利用复合抛物面聚光器（CPC）改进太阳模拟器的聚光系统.分析了CPC与传统聚光器的聚光机理，基于边缘光线原理推导了CPC的参数设计方法.利用LightTools软件结合嵌套的体光源与CPC建立聚光模型，分析了CPC理想最大接收角。建立椭球聚光镜与组合聚光系统的对比模型，验证了理论分析.通过截取分析得到最佳截取比来优化初始结构，进而确定CPC的最终结构.结果表明：氙灯应用在CPC中的能量利用率高达94.86%，且整个太阳模拟器的辐照度有很大提升.该研究能够为设计高能量利用率高辐照度的太阳模拟器提供参考.
Solar simulator Compound parabolic concentrator Energy utilization Concentrating system Irradiation Ellipsoid condenser Uniformity of irradiation 太阳模拟器 复合抛物面聚光器 能量利用 聚光系统 辐照度 椭球聚光器 辐照均匀度
强激光与粒子束
2020, 32(4): 045002
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710048
漏电流问题限制了传统半绝缘氮化镓光电导开关的高压应用。提出在半绝缘GaN∶Fe衬底(激光触发区)上增加n型外延层并在其中构造垂直双扩散场效应晶体管元胞阵列(电触发区),即在传统纵向光电导开关结构上引入了一个由栅压控制的反向pn结,利用空间电荷区对载流子的耗尽作用降低半绝缘材料的漏电流。器件建模仿真显示,电、光触发区能合理分担10 kV外加偏置电压,在相同的电场偏置强度下,器件的漏电流低于传统光电导开关两个数量级,而且在绝缘栅开通过程中电触发区偏压能快速转移到光触发区,使光触发区在更高的动态偏置电场下被激光脉冲触发,提高了激光能量利用率。此外,计算分析了激光参数与器件输出特性之间的关系,以进一步提高激光利用率。
光电子学 脉冲激光 光电导开关 激光能量利用率 氮化镓 漏电流 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 192501
1 装备智能控制福建省高校重点实验室, 福建 三明 365004
2 三明学院机电工程学院, 福建 三明 365004
激光在传输过程中会受到大气抖动的影响,大气抖动产生的像差会导致成像面上的光斑弥散和能量利用率下降,从而降低远程声音采集的质量,不利于激光监听技术在实际环境中的应用。以像差为研究对象,研究像差对激光远程声音监听能量利用率的影响,并对此进行了理论推导。分别分析了不同类型、不同大小的单阶Zernike像差和大气湍流对远程声音采集质量的影响,并进行了数值计算。结果表明:不同类型、不同大小的像差对能量利用率的影响不同,能量利用率随着像差的增大而降低;不同大气湍流对能量利用率的影响不同,能量利用率基本上随着D/r0的增大而降低。本研究为提高远程声音监听质量提供了理论依据和参考。
激光光学 远程声音监听 像差 能量利用率 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121407
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
为了研究不同太阳大气高度的热力学特性, 具有良好成像质量的成像型光栅光谱仪是实现这个目标的重要仪器。 然而作为地基式太阳望远镜重要的终端仪器之一, 光栅光谱仪的光谱成像性能不可避免的会受到动态波前像差和系统静态像差的影响。 动态波前像差常通过在太阳望远镜系统中集成自适应光学系统进行补偿。 针对光学系统中的由装调和光学元件加工等引起的静态波前像差, 提出了一种基于自适应光学技术校正光栅光谱仪中静态波前像差的方法, 并进行了数值模拟仿真和实验验证。 实验结果表明, 校正后系统的残余波前像差RMS≈0.025λ, 此时波前像差对光谱分辨率和能量利用率的影响可忽略, 提高了光栅光谱仪的光谱成像质量, 证明了所提出的方法的有效性。 此外它具有降低光学系统装调精度和光学元件加工精度要求的优点。
光栅光谱仪 像差 自适应光学 光谱分辨率 能量利用率 Spectrometer Aberration Adaptive optics Spectral resolution Energy utilization 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 4088
1 天津理工大学 电子信息工程学院,天津 300384
2 南开大学 现代光学研究所 教育部光电信息技术科学重点实验室,天津 300071
提出了一种测算探测系统所需能量最低值的方法.利用该方法分别针对子脉冲能量不均匀和子脉冲能量均匀的脉冲数字全息光路系统进行讨论, 计算得到其探测系统对入射光强的能量利用率分别为41.3%和28.8%.用马赫-曾德干涉仪测出用以记录干涉条纹的电荷耦合器件能够有效记录全息图的能量临界值为56.7 mW.根据能量临界值和入射光能量利用率反推出两种探测系统所需的最低能量分别为0.86 W和1.575 W.
全息 超短脉冲 马赫-增德尔干涉仪 能量利用 全息图 Ultrashort pulses Mach-Zehnder interferometers Energy utilization Holograms 光子学报
2015, 44(12): 1214001
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 四川省科学城医院, 四川 绵阳 621900
研究了脉冲宽度对高压脉冲下细胞膜和细胞器膜跨膜电压的影响及细胞膜能量的变化,以及13 μs,200 ns和2 ns脉冲对酿酒酵母（CICC31180）杀灭作用时脉冲数的影响。结果表明,随着脉冲数增加,13 μs,200 ns和2 ns脉冲对啤酒酵母的灭杀效果均增强。在13 μs脉宽,14 kV电压和50个脉冲数下,酵母达到最小存活率-4.3个对数；在200 ns脉宽,40 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.6个对数；在2 ns脉宽,200 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.8个对数。三种脉冲对酵母菌杀灭的存活率对数与脉冲数的关系表现不是线性的,脉冲数增加到一定程度,存活率下降变缓。在同等灭杀效果-2.0个对数下,2 ns脉冲比13 μs脉冲在同轴电极中损耗的能量更少。
酵母菌 高压脉冲 跨膜电压 存活率 能量利用率 yeast high voltage pulse transmembrane voltage survival energy efficiency 强激光与粒子束
2015, 27(12): 125005
1 华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
2 福建泉州世光照明科技有限公司, 福建 泉州 362302
采用逆向优化设计的方法设计发光二极管(LED)路灯透镜，提高LED 路灯道路照明质量和能量利用率。以城市道路照明标准为约束，优化出最大亮度照度比的理想配光曲线。基于得到的理想配光曲线，透镜采用分离变量法设计自由曲面，将光源和目标面进行网格划分，形成能量对映关系。同时对曲面构造误差进行控制，再利用反馈优化法对透镜进行优化，使透镜的配光曲线趋于理想。仿真实验表明：采用逆向优化设计的LED 路灯透镜，能很好地符合道路照明标准，亮度照度比为0.067，同时相对于传统的对称型LED 路灯配光曲线节省20.2％ 的能耗，使LED 路灯达到了高照明质量和高能量利用率的目的。
光学设计 路灯透镜 道路照明 逆向优化设计 能量利用率
