期刊基本信息
创刊:
1974年 • 半月刊
名称:
中国激光
英文:
Chinese Journal of Lasers
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院上海光机所
中国光学学会
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
李儒新
执行主编:
罗毅
副主编:
骆清铭 张镇西 李学春 陈岐岱 顾冬冬 周朴
ISSN:
0258-7025
刊号:
CN 31-1339/TN
电话:
021-69917051
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
155元/期

本期栏目 2016, 43(4)

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中国激光 第43卷 第4期

范夏雷 1,2,*金尚忠 1张枢 1,2李烨 2,3[ ... ]方占军 2
作者单位
摘要
1 中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 中国计量科学研究院时间频率计量研究所, 北京 100013
3 清华大学精密仪器系, 北京 100084
宽带波导型电光调制器(EOM)可以施加多个频率射频信号,通过3个频率的合成,在激光载波上调制出3对边带。利用这3对边带某一侧的3个频率信号进行Pound-Drever-Hall(PDH)频率锁定实验,通过调整其中某一个频率信号的相位,可以实现对频率锁定误差信号基线的调整。频率锁定系统中的剩余幅度调制(RAM)噪声同样造成误差信号基线的漂移,通过主动反馈控制系统调制频率信号的相位,实现了对剩余幅度调制噪声的抑制。实验表明,在主动反馈系统闭环后,对剩余幅度调制噪声的抑制程度达到30 dB以上,并有效地抑制了噪声漂移。
激光器 激光频率稳定 频率调制光谱 剩余幅度调制 电光调制器 伺服控制 
中国激光
2016, 43(4): 0402001
作者单位
摘要
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 河北科技师范学院机电工程学院, 河北 秦皇岛 066004
基于增益均衡技术,提出了一种结构简单的双波长光纤激光器。激光器采用线形腔结构,以一对双波长掺铒光纤重叠光栅为波长选择器件,掺铒光纤为增益介质。实验结果表明,通过精细调节输出端双波长掺铒光纤重叠光栅两端的机械应力,能够调整出射端腔镜在λ1 和λ2 处的反射率(或透射率),即调整激光器的损耗,使谐振腔内双波长处各自的损耗和增益相匹配,有效抑制腔内模式竞争,实现了波长间隔为0.932 nm 的稳定双波长激光同时激射。该激光器阈值功率为4 mW,输出激光的3 dB 带宽约为0.02 nm,30 dB 带宽小于0.2 nm,边模抑制比可达51.96 dB。激光器具有结构简单、室温下输出稳定、线宽窄、阈值低等优点。
激光器 双波长光纤激光器 重叠光栅 掺铒光纤 
中国激光
2016, 43(4): 0402002
作者单位
摘要
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
针对法布里-珀罗(FP)腔对更高稳定性的需求,提出了利用Pound-Drever-Hall (PDH)技术稳定FP 腔的方案。根据理论计算模型,详细分析了FP腔谐振光学系统的静态响应与动态响应特性。运用静态分析得到的误差信号可实现FP 腔的锁定,动态响应分析得到的频率响应有助于设计控制环路将FP 腔稳定在选择的工作点处。数值仿真结果表明,当光学增益为0.785 W/(°),且误差信号为毫瓦量级时,FP 腔的长度稳定精度可达4 pm。通过对比FP 腔锁定前后反射光的光斑尺寸与形状,验证了该方案的有效性和可行性。
激光器 稳定性 静态响应 动态响应 法布里-珀罗腔 
中国激光
2016, 43(4): 0402003
作者单位
摘要
1 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, 湖北 武汉 430074
2 湖北第二师范学院物理与机电工程学院, 湖北 武汉 430074
采用非稳腔结构的激光器,当系统的菲涅耳数较大时,球面腔镜尺寸随之增大,尽管可以获得高输出功率,但由于不满足傍轴条件,球面腔镜的球差对输出模式的影响变大。采用Fox-Li迭代算法,分析了腔镜类型不同时谐振腔有效菲涅耳数为675的2 kW 射频板条CO2激光器的输出模式,并进行了实验研究。结果表明,当腔镜采用双球面镜时球差的影响显著,输出光束近似为球面波,输出平面上光束质量因子M2 =14.48,光束质量差,聚焦后光束偏离光轴,难以实现高功率、高光束质量的激光输出;当腔镜均采用抛物面镜时球差的影响得以消除,输出光束近似为平面波,此时输出平面上光束质量得到改善,M2 =3.96,实验结果与数值模拟结果一致。
激光器 大菲涅耳数非稳腔 Fox-Li迭代算法 球差 抛物面镜 球面镜 
中国激光
2016, 43(4): 0402004
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
全光纤结构超荧光光源各级均采用双包层掺镱光纤作为增益介质,中心波长为976 nm 和915 nm 的多模半导体激光器作为抽运源,利用窄线宽光纤布拉格光栅对宽带超荧光种子源进行滤波,经三级掺镱双包层光纤放大器放大,实现了中心波长分别为1060 nm 和1078 nm 的窄线宽超荧光稳定输出,输出功率分别达到57.4 W 和56.6 W,斜效率分别为66.6%和66.7%,放大后的窄线宽超荧光光源3 dB 光谱带宽均为0.05 nm。利用透射式衍射光栅对两路窄线宽超荧光进行光谱合束,实现了104.2 W 窄线宽超荧光输出,合束效率为91.3%,光束质量M2<1.7。
激光光学 光纤超荧光源 光纤放大器 掺镱光纤 光谱合束 
中国激光
2016, 43(4): 0402005
作者单位
摘要
1 中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 海军大连舰艇学院基础部, 辽宁 大连 116018
研究了基于双拉曼池的氢气后向受激拉曼散射及其放大特性。两个拉曼池内均充入高压氢气,前级拉曼池用于产生种子光,后级拉曼池用于实现种子光放大。测量了不同抽运光能量下的输出斯托克斯能量,以及抽运光能量在两拉曼池不同配比时的输出斯托克斯能量。当分配给前级拉曼池能量100 mJ,后级拉曼池能量175 mJ时,获得单脉冲44.0 mJ 的斯托克斯光,相应的光子转化率为28.6%。使用速率方程对拉曼放大部分进行了数值模拟,输出斯托克斯能量的理论值与实验值基本相符。数值模拟表明,在种子光能量等于或大于抽运光时,受激拉曼放大依然可以实现线性转化。根据模拟结果,提出了利用拉曼放大来实现多束激光串联合成输出的设想。
非线性光学 受激拉曼散射 拉曼激光 Nd∶YAG 激光 氢气 
中国激光
2016, 43(4): 0402006
陆日 1,2,*许留洋 1高欣 1黄永箴 2[ ... ]薄报学 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点联合实验室, 北京 100083
对长轴为12 μm、短轴为10 μm 并在长轴处直连2 μm 宽输出波导的椭圆微盘激光器的热特性进行了实验和理论分析。测量连续电流注入微腔激光器的稳态特性,根据其波长红移计算器件热阻为ZT=0.846 K/mW。用有限元分析法计算椭圆微腔的热阻,理论与实验结果相吻合,热阻的最大偏差为5%。研究了微腔激光器衬底厚度对微腔有源区温度的影响,通过引入侧向散热机制有效改善了微腔激光器的热特性。
激光器 半导体激光器 微腔 热阻 有限元分析 
中国激光
2016, 43(4): 0402007
温磊 1,2,*陈林 3刘建国 3陈远斌 3[ ... ]吴谊群 4
作者单位
摘要
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心, 上海 201815
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高密度光存储技术实验室, 上海 201800
在惯性约束聚变(ICF)激光驱动器中,片状放大器系统为装置提供超过99%的能量,是装置最重要的系统之一。大口径高通量验证实验平台(ITB)装置是我国为开展ICF研究而研制的激光装置,单束输出能量达到19.6 kJ(脉宽5 ns,中心波长1053 nm)。介绍了大口径N31 钕玻璃片在ITB 装置400 mm 单口径片状放大器系统中应用的增益特性。实验结果表明,采用尺寸为810 mm×460 mm×40 mm、Nd3+离子浓度为3.5×1020 cm-3的N31钕玻璃片,结合装置片状放大器系统放电回路参数与抽运腔结构参数优化,输出小信号增益系数达到5.28%/cm,增益损耗比为15∶1;360 mm 激光光束口径范围内增益均匀性(最大值/平均值)达到1.063∶1。
材料 钕玻璃 片状放大器 400 mm 口径 增益特性 
中国激光
2016, 43(4): 0402008
王志会 1,2,3,4,*王华明 1,2,3,4刘栋 1,2,3,4
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室, 北京
2 100191
3 国防科技工业激光增材制造技术研究应用中心, 北京 100191
4 大型整体金属构件激光直接制造教育部工程研究中心, 北京 100191
采用激光增材制造技术制备了AF1410 超高强度钢厚板试样,采取均匀化热处理和AF1410 钢传统热处理工艺相结合的热处理制度。分析了其沉积态和热处理后的微观组织、硬度及室温拉伸性能变化。结果表明:激光增材制造的沉积态AF1410 超高强度钢试样组织表现出定向凝固的特征,硬度约为360 HV;经热处理后,试样中定向胞状凝固组织消失,组织细化,获得细小的回火马氏体组织,硬度达到510 HV 左右,室温屈服强度和抗拉强度分别达到1490 MPa和1610 MPa,延伸率和断面收缩率分别为12.8%和70%。
光学制造 激光增材制造 AF1410超高强度钢 显微组织 力学性能 
中国激光
2016, 43(4): 0403001
作者单位
摘要
1 安徽工业大学材料科学与工程学院, 安徽 马鞍山 243002
2 苏州大学机电工程学院激光加工中心, 江苏 苏州 215021
3 苏州大学沙钢钢铁学院, 江苏 苏州 215021
选区激光熔化(SLM)技术是一种典型的快速成形技术,使用高能激光束熔化金属粉末,逐层堆积,直接成形复杂高性能金属零部件。为了对SLM 成形多孔铝合金的性能进行研究,利用扫描电子显微镜、能量色散X 射线荧光光谱、纳米压痕等测试手段分析了多孔铝合金的表面形貌、孔隙率、显微组织、相组成及微观力学性能。结果表明,激光功率为130 W 时,孔隙率达到最大,多孔合金的显微组织细化,晶粒尺度达到纳米级别;激光功率变化对多孔铝合金的纳米硬度影响较大,但对弹性模量的影响不明显,其中α-Al相的弹性模量约为65 GPa,α-Al+Si共晶组织相的弹性模量约为85 GPa。
激光技术 选区激光熔化 多孔铝合金 孔隙率 显微组织 纳米压痕 微观力学性能 
中国激光
2016, 43(4): 0403002
作者单位
摘要
南京理工大学机械工程学院, 江苏 南京 210094
针对岛式扫描策略进行三维有限元仿真,并采用蛇形扫描方式进行对比。综合考虑热传导、热辐射和热对流效应,合金材料热物理性能参数与温度的非线性关系及相变潜热的影响,建立了三维瞬态金属选区激光熔化(SLM)有限元模型。分析结果表明,SLM 成形过程中,熔池呈水滴状,前端温度等值线比后端细密。与蛇形扫描方式相比,岛式扫描方式下岛屿边缘会出现温度二次升高现象,试件整体温度场分布均匀,有利于减小应力集中。温度场特点直接影响β相柱状晶的大小,岛式扫描方式更易形成较粗的β相柱状晶。分区扫描对岛屿边界影响较为明显,与岛屿内部相比,相邻的岛屿间搭接质量较差。
激光技术 选区激光熔化 温度场 有限元模拟 扫描策略 显微组织 
中国激光
2016, 43(4): 0403003
何博文 1,2,3,*冉先喆 1,2,3田象军 1,2,3王华明 1,2,3
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室, 北京 100191
2 国防科技工业激光增材制造技术研究应用中心, 北京 100191
3 大型整体金属构件激光直接制造教育部工程研究中心, 北京 100191
采用浸泡和电化学腐蚀测试方法,研究了激光增材制造TC11 钛合金在盐酸溶液中的耐蚀性,利用扫描电镜分析了腐蚀前后合金表面的微观形貌。结果表明:激光增材制造TC11钛合金中α相所含Mo元素较少,易于发生选择性优先溶解;在盐酸溶液中,随浸泡时间的延长,开路电位先降低后逐步升高,电荷转移电阻Rct先急剧下降后逐渐保持稳定,自腐蚀电流密度icorr升高;激光增材制造TC11 钛合金α+β网篮组织较锻件双态组织细小,具有更好的耐蚀性;双重退火热处理后,α相含量增多并粗化,耐蚀性略有下降。
激光技术 激光增材制造 TC11钛合金 盐酸 耐蚀性 
中国激光
2016, 43(4): 0403004
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
利用SpitLight2000型纳秒激光器对Inconel718镍基合金进行激光温喷丸(WLSP)强化实验,将WLSP 强化试样置于700 ℃混合熔盐(75%Na2SO4+25%NaCl,百分数指质量分数)中进行热腐蚀实验,对腐蚀前后的WLSP 强化试样进行质量损失检测、X 射线衍射(XRD)分析以及腐蚀形貌观察,探索了WLSP 改善Inconel718 镍基合金耐热腐蚀性的机理。结果表明,腐蚀10 h 与25 h 后260 ℃-WLSP 试样的质量损失分别为未处理试样的18.9%与17.9%。WLSP热腐蚀10 h后试样表面的Cr2O3氧化膜未出现明显剥落,且没有CrS、NiO 产物生成,说明WLSP处理后的试样表面没有受到S的侵蚀,故能有效抑制材料热腐蚀行为的发生,分析认为WLSP试样表面微观组织的晶粒细化及γ″ 相析出物能有效减缓O、S的侵入,进而有效提高Inconel718镍基合金的耐热腐蚀性能。
激光技术 激光温喷丸 Inconel718镍基合金 热腐蚀 γ″ 相析出 
中国激光
2016, 43(4): 0403005
作者单位
摘要
上海交通大学物理与天文系, 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
利用改进的双温模型理论,表征了多脉冲飞秒激光对厚的金属铝的烧蚀情况,并在实验上予以验证。用有限差分法对飞秒激光在金属铝表面烧蚀过程的温度场进行了三维数值模拟,预测了孔在激光能量密度、脉冲个数、激光束腰半径等不同激光参数作用下的孔径与深度。实验发现,激光能量密度和脉冲个数是影响小孔形貌的主要因素,且多脉冲烧蚀阈值明显低于单脉冲烧蚀阈值。讨论了准贝塞尔光束在最大准直距离内无衍射的特性,分析了贝塞尔光束对于深小孔加工的提升特性。
激光光学 激光加工 高深径比 双温模型 贝塞尔光束 
中国激光
2016, 43(4): 0403006
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室, 北京 100124
2198铝锂合金具有密度低、力学性能好、比强度高、耐高温、可塑性强等优点,是航空航天领域理想的结构材料。针对2198铝锂合金填充ER4047 Al-Si焊丝激光焊接接头的显微组织及在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为进行研究。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对焊接接头微观组织形貌、析出相的种类及分布研究的基础上,室温下采用浸泡实验法和电化学腐蚀法对母材和焊缝腐蚀行为进行了系统的研究。结果表明,2198 铝锂合金母材组织较粗大,晶粒沿轧制方向生长,在粗大的组织中随机分布着尺寸在几百纳米左右的颗粒状和针状的T1 相,而填充ER4047 Al-Si焊丝激光焊接后,热影响区极窄、焊缝组织细小、成分均匀、析出相的种类多样,呈等轴细晶状组织,靠近熔合线处组织呈垂直于熔合线生长的柱状晶。室温下在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,焊缝和热影响区为均匀腐蚀,腐蚀斑点面积小、蚀点浅。母材为点蚀,随着浸泡时间增加,腐蚀斑点面积变大、蚀点加深。焊缝的开路电位、自腐蚀电位和极化电阻均高于母材,腐蚀电流密度则小于母材。
激光技术 2198铝锂合金 Al-Si焊丝 激光焊接 微观组织 腐蚀 
中国激光
2016, 43(4): 0403007
作者单位
摘要
1 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240
2 上海船舶工艺研究所, 上海 200023
针对绿色造船技术发展对船用钢板表面清理除锈的工艺需求,研究基于光纤激光器的船舶板材激光除锈工艺。通过激光单线扫描除锈实验,得到沟槽轮廓几何特征量随激光能量密度的变化关系:在0.5~5 J/mm2能量密度范围内,单线扫描沟槽轮廓的深度、宽度、横截面积三个几何特征量均与能量密度近似呈线性关系。针对船舶板材表面除锈工艺要求,提出一种通过单线扫描沟槽轮廓特征来确定搭接扫描除锈工艺参数的方法。搭接扫描除锈实验结果表明该工艺参数确定方法在一定范围内有效可行,激光除锈能够达到船板涂装清洁度标准,并能满足表面粗糙度的要求,为激光除锈在船舶板材表面清洗中的应用提供了有效的工艺参数确定方法。
激光技术 激光加工 激光除锈 光纤激光 船舶板材 表面粗糙度 
中国激光
2016, 43(4): 0403008
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
激光熔覆镍基复合涂层在改善H13模具钢表面性能方面具有显著优势。在H13钢表面激光熔覆WC 质量分数分别为20%、33%、50%的WC/Ni60A 复合粉末,在优化工艺参数的基础上研究熔覆层的微观组织。研究发现,激光熔覆WC/Ni60A 复合涂层的相组成复杂。WC 的含量会显著影响熔覆层组织的生成及其形态。WC 质量分数为20%时,熔覆层由大量γ-(Fe, Ni)树枝晶和晶间富W 碳化物组成;WC 质量分数为33%时,熔覆层由大量的团絮状共晶组织组成,其中心为块状M23C6,周围为M23C6和γ-(Fe, Ni)组成的共晶组织,形态非常特殊;WC 质量分数为50%时,熔覆层中生成了大量块状M6C、雪花状M23C6 和针状Cr4Ni15W 组织。WC 质量分数分别为20%、33%、50%时,熔覆层的硬度相对于基体显著提高,分别达到了730、760、810 HV。
激光技术 激光熔覆 WC含量 微观组织 
中国激光
2016, 43(4): 0403009
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
为减小等离子体对激光焊接过程的干扰,扩宽大功率激光焊接的应用范围,对真空条件下激光焊接的焊缝成形和等离子体特征进行了研究。结果表明,真空激光焊接可以改善激光焊接表面成形,增加熔深。在焊接速度为0.5 m/min 时,真空环境下焊缝熔深大约是大气环境下焊缝熔深的3 倍。对比不同焊接速度下环境气压对熔深的影响规律发现,在焊接速度较小时,环境气压对于激光焊接的熔深影响更加明显。在真空条件下,较大的负离焦可以显著增加熔深,改善焊缝成形。等离子体图像观测结果表明,随着环境气压降低,等离子体逐渐减弱。真空环境对激光焊接等离子体强烈的抑制效应是真空激光焊接熔深增加,焊缝成形改变的一个原因。
激光技术 激光焊接 真空环境 焊缝成形 等离子体 
中国激光
2016, 43(4): 0403010
作者单位
摘要
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所,发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044
利用太赫兹非对称解复用器(TOAD)对伪随机比特序列(PRBS)归零(RZ)码占空比压缩后经多路延迟叠加来实现速率倍增.实验上将周期为27<0sup>-1、速率为2.5 Gb/s的伪随机RZ码占空比由50%压缩至12.5%后经4路精确延时叠加,保持码型不变,速率提升4倍至10 Gb/s,相对于原伪随机码,保证误码率10-9的功率代价为2 dB.
光通信 信号处理 占空比压缩 速率倍增 太赫兹非对称解复用器 半导体光放大器 
中国激光
2016, 43(4): 0405001
作者单位
摘要
1 长春理工大学空间光通信研究所, 长春 吉林 130000
2 吉林化工学院信息与控制工程学院, 吉林 吉林 132022
分析和研究大气湍流和瞄准误差综合效应下,空间分集接收技术对差分相移键控(DPSK)光通信性能的改善。在不同湍流情况下,讨论采用多入多出(MIMO)和单入多出(SIMO)空间分集技术的系统性能;并将3种分集合并技术对系统误码率(BER)和中断概率的影响进行分析;采用广义超几何方法推导出自由空间光通信(FSO)系统误码率闭合表达式。由分析和实验结果可知:空间分集技术可以提高系统误码率并降低中断概率,有效地改善大气湍流引起的信道衰落;当分集数增大时,系统性能改变越明显。对比3种分集技术,最大比合并接收分集技术最为优越。
光通信 空间分集技术 广义超几何 误码率 单入多出 多入多出 
中国激光
2016, 43(4): 0405002
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 东北电力大学自动化工程学院, 吉林 吉林 132012
提出了一种具有良好保偏(PM)特性的空芯带隙光子晶体光纤(PBF)结构,利用全矢量有限元方法(FEM)对光纤有效折射率、拍长及限制损耗特性受温度波动的影响进行了研究。研究结果表明,在1.55 μm 波长处,该PBF 的双折射高达6.19×10-3,拍长不超过0.25 mm;PBF 拍长对温度波动不敏感,拍长温度敏感系数低于2.86×10-8 m/℃,比常规的熊猫保偏光纤低两个数量级;光纤损耗对温度波动较为敏感,两正交偏振态限制损耗会随温度提高而增大。这种具有极低拍长温度敏感系数的PM-PBF 可以有效降低谐振式光纤陀螺(RFOG)中热致偏振不稳定带来的误差,在RFOG、光纤通讯、光纤传感等领域具有重要的应用价值。
光纤光学 保偏空芯带隙光子晶体光纤 全矢量有限元法 热致偏振串扰 超低拍长温度敏感性 
中国激光
2016, 43(4): 0405003
作者单位
摘要
贵州大学理学院物理系, 贵州 贵阳 550025
提出并演示了一种结合外调制和受激布里渊散射(SBS)放大技术、通过信号包络恰当延时而叠加产生三角波信号的新方法。该方案中激光器发出的连续光分为两路,一路经过马赫-曾德尔调制器(MZM)产生频率为斯托克斯(Stokes)频移量三分之一的基频调制信号,另一路作为SBS 抽运光放大调制信号的正三阶边带获得三倍频谐波信号。两路信号的包络经过独立相位控制和功率调节,恰当延时后叠加可产生良好近似的三角波信号。通过改变连续光波长,产生的三角波信号频率可实现一定范围内的调谐。理论仿真和实验结果均证明了此方案的可行性,其避免了复杂的谱线操作,提高了系统稳定性,为任意波形产生技术提供了新思路。
光纤光学 三角波 受激布里渊散射 包络叠加 
中国激光
2016, 43(4): 0405004
作者单位
摘要
1 国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 国科学院大学, 北京 100049
3 林大学物理学院, 吉林长春 130012
针对极紫外光刻照明系统中一块小尺寸反射镜大入射角带宽的需求,采用Si层有效厚度与公转速度关系式和多层膜周期厚度与公转速度关系式,完成了宽带Mo/Si多层膜设计膜系的制备工作。在磁控溅射镀膜机上制备了一系列不同周期厚度和G 值(Mo层厚度与多层膜周期厚度的比值)的Mo/Si多层膜规整膜系,并利用掠入射X 射线反射谱表征,分别得到多层膜周期厚度、Mo层有效厚度和Si层有效厚度与公转速度的关系式以及多层膜界面粗糙度。采用Levenberg-Marquardt 算法完成了宽带膜系设计,设计结果为在16.8°~24.8°范围内R=42%±1%。根据Mo/Si 多层膜周期厚度和Si 层有效厚度与公转速度的对应关系制备所设计的膜系,并对其极紫外波段反射率进行测量,实验结果为在16.8°~24.8°范围内R=41.2%~43.0%,实验结果与设计结果吻合得很好,进一步的制备误差反演分析表明实验结果与设计结果之间的细微偏差主要来自Mo/Si多层膜G 值及界面粗糙度标定过程中的系统误差。
薄膜 极紫外光刻 宽带多层膜 Mo/Si多层膜 
中国激光
2016, 43(4): 0407001
作者单位
摘要
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471009
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
单光子测距中采用高重复频率激光源可提高回波信噪比,同时会带来距离模糊问题。为消除距离模糊,基于调制测距和时间相关光子计数理论设计了一种测距技术,分步计算得到脉冲飞行时间所包含的不模糊时间和激光发射周期的倍数,进而得到距离。该技术具有运算量小和测距效率高等优点。基于m 序列得到“1”所占比例可变的扩展伪随机序列,用来模拟噪声,并作为激光发射调制信号。测距仿真中比较了3种扩展伪随机序列的调制测距能力,结果表明:“1”所占比例为7/8 的扩展伪随机序列兼顾了随机性和抗噪声能力,得到了优于全“1”序列和m 序列的调制测距效果。
测量 激光测距 调制测距 距离模糊 单光子 伪随机码 
中国激光
2016, 43(4): 0408001
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台, 北京 100012
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京跟踪与通信技术研究所空间目标测量重点实验室, 北京 100094
为解决空间碎片漫反射激光测距回波数据信噪比低,难以快速高效地提取有效数据点的问题,提出一种基于随机Hough 变换的有效回波提取方法。考虑O-C 残差中相邻信号点之间的时间相关性,将有效回波数据的提取问题转化为图像空间中的曲线识别问题。采用随机Hough 变换,将确定一条曲线的n 个数据点映射为参数空间中的一个点,并在参数空间中运用分数累加的策略进行曲线辨识,提取信号点。采用该方法处理中国科学院云南天文台空间碎片漫反射激光测距实验得到的数据,结果表明,该方法可以快速地提取近似曲线型分布的有效回波,且占用内存少,漏检率低,为自动高效提取空间碎片漫反射激光测距有效回波提供了新思路。
测量 有效回波提取 随机Hough变换 空间碎片 激光测距 曲线辨识 
中国激光
2016, 43(4): 0408002
唐潇 1,2,*方伟 1王玉鹏 1
作者单位
摘要
1 国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 国科学院大学, 北京 100049
为了提高星载光辐射测量精度,满足在轨测量数据向世界辐射参考标准溯源的需求,运用有限元单元法对太阳辐照度绝对辐射计(SIAR)的光电不等效性进行修正。SIAR 采用典型的正圆锥腔结构及加热丝直接埋入银锥腔工艺,其光电不等效性源于激光加热照射时一次反射引起的偏差。针对该偏差定量修正难度较大的特点,结合SIAR 腔组件的实际结构,建立与实验测量结果最大相对误差仅为0.86%的有限元体系,并运用该体系对SIAR 的光电不等效性进行定量修正。修正结果表明,光束的一次反射引起了激光加热和电加热阶段的不同功率分布,其光电不等效性因子为1.0000589,不确定度为3.4×10-6。运用该因子对测量数据进行修正,得到SIAR 的太阳总辐照度实际测量结果为(1365.70 ± 1.24) W/m2。该修正完善了绝对辐射计的修正体系。
测量 太阳总辐照度 有限元单元法 光电不等效性 世界辐射标准 
中国激光
2016, 43(4): 0408003
作者单位
摘要
重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
为了分析探针分子水溶液蒸发过程对三维基底的表面增强拉曼散射(SERS)特性的影响,利用磁控溅射和高温退火的方法制备了银纳米颗粒修饰垂直排列的碳纳米管阵列(Ag/CNTs)三维复合结构样品。采用time-courseSERS mapping测试方法,分别以1μmol/L 罗丹明6G(R6G)和10-2 μmol/L 孔雀石绿(MG)作为探针分子,进行了相应的实验。研究表明:随着蒸发时间逐渐增加,探针分子的拉曼信号先增强后减弱。分析其主要原因:探针分子溶液在蒸发过程中,由于毛细力的作用,引起探针分子与三维结构之间“热点”的变化,从而带来电磁场增强特性的变化;此外,聚焦深度和浓度的变化也影响拉曼信号。
材料 表面增强拉曼散射 碳纳米管 银纳米颗粒 探针分子 蒸发过程 
中国激光
2016, 43(4): 0410001
陈猛 1,*范飞 1杨磊 1张震坤 2[ ... ]常胜江 1
作者单位
摘要
1 南开大学现代光学研究所, 天津 300071
2 南开大学电子信息与光学工程学院, 天津 300071
设计并制备了两种工作在太赫兹波段的等离子体晶体波导,利用其带隙位置随波导间空气间隙变化而连续变化的特点,实现了光开关和机械可调谐滤波器的功能。利用太赫兹时域光谱系统研究了这两种等离子体晶体波导的传输和滤波性质,利用时域有限差分法计算了其透射率,用有限元法计算了其带隙性质和场分布。结果表明应用这两种结构实现的可调谐滤波器都具有良好的性能,其中一维等离子体晶体波导的调谐范围达到了130 GHz,消光比为30 dB;二维等离子体晶体波导的调谐范围达到了110 GHz,消光比可达40 dB。
集成光学 太赫兹 等离子体晶体波导 可调谐 
中国激光
2016, 43(4): 0411001
作者单位
摘要
1 贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
2 贵州省光电子技术及应用重点实验室, 贵州 贵阳 550025
免标记、实时、高灵敏的生物检测是分析生物领域重要的技术。利用光波导模式理论构建生物传感器模型,设计了基于MEMS微镜的小型化生物传感检测系统,测试并分析了MEMS微镜的动态响应特性。通过计算仿真,得到了灵敏度与波导厚度和有效折射率之间的关系。以TE 模式和TM 模式进行葡萄糖溶液检测,实验结果表明,溶液浓度与入射角间呈现出良好的线性关系,灵敏度可达到5 ng/mL,相比传统的免疫学检测方法具有较高灵敏度。该方法由于检测系统体积小、结构简单、无标记,可实现原位检测,避免了对蛋白质活性的破坏,是一种具有较大潜力的蛋白质无标记光学检测方法。
传感器 光波导模式谱 光栅光波导 MEMS微镜 灵敏度 
中国激光
2016, 43(4): 0414001
作者单位
摘要
1 燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
结合光子晶体的局域特性与多孔硅特有的光学特性,提出一种镜像对称多孔硅光子晶体折射率传感结构。基于分层传输矩阵法建立传感理论模型,得出缺陷波长与其基本结构参数的关系。改变多孔硅高低折射率层的结构参数,可使缺陷峰的半峰全宽变窄,进而使其品质因数(Q 值)得到提高。根据传输矩阵理论,对不同浓度甲醇蒸汽进入到该传感结构前后的反射光谱进行理论仿真,得出其光谱特性,推导出由于环境折射率影响引起的传感层等效折射率改变与缺陷峰漂移之间的数学模型,并进行数值模拟分析。结果显示:该传感器结构的Q 值为3114.75,灵敏度为903.9 nm/RIU,可为微型化与高分辨率传感器的设计提供一定的技术参考。
光学器件 折射率 多孔硅光子晶体 镜像对称 缺陷峰 传输矩阵法 
中国激光
2016, 43(4): 0414002
作者单位
摘要
1 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北 武汉 430079
2 武汉市测绘研究院, 湖北 武汉 430022
提出了一种基于几何信息的点云自动拼接方法,该方法可以在没有强度、影像等附加信息的情况下实现点云测站间的自动拼接。通过特征距离直方图提取待拼接站的特征点,然后在参考站的特征空间中进行K 临近查找得到特征点的初始匹配集合。提出相对高度和法向量的相似性度量,结合均方根距离剔除误匹配,计算得到初始转换参数,使用香农熵筛选复杂性较低的点参与迭代最临近点(ICP)精拼接。真实点云数据的实验证明,该方法可以剔除初始匹配集合中的误匹配,得到较好的初始转换参数,并提高ICP算法的效率和精度。
遥感 点云拼接 同名点筛选 特征距离直方图 迭代最临近点 
中国激光
2016, 43(4): 0414003
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国工程物理研究院精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
近红外高光谱分辨率激光雷达(HSRL)分子散射回波信号具有频谱展宽窄、能量弱等特点,相对于紫外和可见光HSRL 研发难度大大增加。光谱滤光器作为HSRL 的关键器件之一,与HSRL 系统的反演精度密切相关。根据光谱滤光器的信号透射率和光谱分离比与HSRL 系统反演精度的关系,通过分析1064 nm HSRL 散射回波的特点,对两种具有代表性的干涉光谱滤光器进行了建模和仿真分析。结果表明,在光束发散角较小时,Fabry-Perot干涉滤光器具有较好的滤光性能,但对面形精度要求较高,不易于加工和装调;视场展宽Michelson 干涉滤光器(FWMI)对光束的发散角不敏感,集光能力强,且对面形精度的要求相对较低,在实际应用中更适合用于近红外HSRL 系统光谱滤光器。
遥感 近红外高光谱分辨率激光雷达 干涉光谱滤光器 光谱分离比 光束发散角 面形精度 
中国激光
2016, 43(4): 0414004
作者单位
摘要
上海理工大学医疗器械与食品学院, 上海 200093
搭建了一个中心波长为1340 nm、扫频速度为30 kHz的光纤型窄瞬时线宽扫频激光光源,光源相位和光强稳定性高,扫频范围为10 nm,半峰全宽为6 nm,瞬时线宽小于0.018 nm,输出平均光功率为9.1 mW。实验扫频激光光源在傅里叶域锁模技术的基础上,使用精密度为5578、窄透射窗口的法布里-珀罗滤波器(FFP-TF)作为调谐滤波器,以腔内增益介质的自发辐射为背景光,经过单模长光纤后,到达FFP-TF 并对腔内的激光进行调谐滤波,最后稳定地输出窄瞬时线宽的扫频激光。讨论了影响光源瞬时线宽的因素。搭建的窄瞬时线宽扫频激光光源具有极高的精密度和稳定性,可直接应用于对分辨率要求比较高的高速分子光谱学、分子吸收光谱学等领域。
光学设计 光学相干层析术 扫频激光光源 窄瞬时线宽 傅里叶域锁模 法布里-珀罗调谐滤波器 
中国激光
2016, 43(4): 0416001
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130039
2 中国科学院大学, 北京 100049
将一个同轴三反系统和两个离轴三反系统相结合,设计了同离轴混合式三反光学系统。同轴系统视场角为1°×0.1°,F 数为7.3,工作波段为0.38~0.78 μm 和1.2~1.7 μm;离轴系统视场角为2°×0.1°,F 数为18.9,工作波段为0.38~0.78 μm。两系统焦距同为14 m,可同时推扫成像,均具有中间像面和实际出瞳,便于抑制杂散光。优化后,像质均接近衍射极限,各视场、各波段奈奎斯特频率处调制传递函数均大于0.41,满足静态传递函数优于0.2的系统设计要求。全系统结构紧凑,易于加工和装调。
光学设计 同离轴混合 三反光学系统 像质评价 调制传递函数 
中国激光
2016, 43(4): 0416002
作者单位
摘要
成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
研究了水射流抛光条件下的去除函数特征,根据去除函数的一维轮廓特征采用分段解析函数拟合方法建立了去除函数的解析表达式。根据解析表达式采用Matlab 数值模拟方法对不同参数条件下的去除函数进行了一维叠加去除模拟,引入波纹度均方根值Wrms 指标,对均匀去除与线性去除条件下不同参数对去除函数一维误差修正的影响进行了讨论。通过两轮水射流抛光实验,使φ50 mm 熔石英玻璃面形峰谷值λPV 由0.148λ收敛至0.062λ,90%与75%口径范围分别收敛至0.048λ与0.032λ。面形均方根值λrms 由18.86 nm 收敛至4.87 nm,90%与75%口径范围内分别收敛至3.67 nm 与3.15 nm。
光学制造 水射流抛光 去除函数 熔石英 
中国激光
2016, 43(4): 0416003
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
中国激光
2016, 43(4): 0419001
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
中国激光
2016, 43(4): 0419002
作者单位
摘要
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100021
中国激光
2016, 43(4): 0419003
杨依枫 1,2沈辉 1,2陈晓龙 1,2全昭 1,2[ ... ]陈卫标 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
中国激光
2016, 43(4): 0419004