期刊基本信息
创刊:
1964年 • 半月刊
名称:
激光与光电子学进展
英文:
Laser & Optoelectronics Progress
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中科院上海光机所
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
范滇元
执行主编:
邱建荣
副主编:
戴琼海 张龙 张雨东 曹良才
ISSN:
1006-4125
刊号:
CN 31-1690/TN
电话:
021-69918427
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
120元/期

本期栏目 2014, 51(9)

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激光与光电子学进展 第51卷 第9期

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
自1982 年Gilbert 明确提出气动光学问题以来的理论和实践研究表明:气动光学畸变已严重影响机载/弹载激光能量系统及激光信息系统的性能。但是,由于气动光学畸变的高时间、高空间频率特征,现有的反馈控制自适应光学系统控制带宽尚不能满足高频气动光学波前畸变实时校正对系统带宽的需求。通过梳理近30 多年来人们致力于气动光学自适应校正所做的机理、测量、校正等方面的标志性研究工作,以明确气动光学研究的问题、现状及未来的研究思路,从而为广大气动光学研究者提供理论和技术参考。
气动光学 自适应校正 高频 流场控制 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090001
作者单位
摘要
1 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201800
2 中国科学院大学, 北京100049
重金属氧化物玻璃中—OH的存在对玻璃光学性质产生干扰影响,使玻璃在中红外波段产生较大损耗。玻璃除水是制作中红外玻璃的关键环节。讨论了羟基对重金属氧化物玻璃的光学、光谱学及光纤性质的影响,总结了近年来出现的中红外重金属氧化物玻璃除水方法(反应气氛除水法、鼓泡法、引入氟化物、氯化物除水等),对比分析了不同方法的除水效果和研究进展,对今后中红外重金属氧化物玻璃除水技术的现状与发展趋势进行了概括。
材料 中红外重金属氧化物玻璃 羟基影响 低羟基含量 除水工艺 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090002
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了开展自适应光学技术研究,研制了一系列的基于压电陶瓷促动器的连续镜面变形镜,促动器控制单元数分别为21、97、137 和961。利用变形镜作为自适应光学波前校正器,进行了多个室内、室外的自适应光学校正实验,取得了很好的实验效果,其中137 单元变形镜在1.23 m 望远镜上面的自适应光学系统中取得了对0.2″双星的校正效果,在700~900 nm 波段接近望远镜的衍射极限。介绍了变形镜的基本结构,各变形镜的主要参数测试及关键性能指标,列举了各变形镜在自适应光学系统中的应用情况。最后对变形镜的研制进展及应用进行了展望。
自适应光学 学光学设计 变形镜 压电陶瓷促动器 连续镜面 波前校正器 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090003
苏炜跃 1,2,*吴锐欢 1,2
作者单位
摘要
1 华南师范大学信息光电子科技学院, 广东广州510006
2 华南师范大学广东省光电信息实验教学示范中心, 广东广州510006
多波长掺铒光纤激光器(MW-EDFL)在密集波分复用(DWDM)系统中具有重要作用,是近年来光纤通信领域的研究热点。回顾了多波长掺铒光纤激光器的发展历史,介绍了多波长掺铒光纤激光器的工作原理,包括其抑制模式竞争、实现多波长输出的方式,着重介绍了多种梳状滤波器的原理,包括Lyot 滤波器、Sagnac 干涉环、Mach-Zehnder 干涉仪。综述了近年来实现多波长掺铒光纤激光器的研究成果,分析了各个实现方案的优劣特性,并对其应用和发展前景进行了展望。
激光器 多波长 掺铒光纤 梳状滤波器 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090004
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 亚利桑那大学光学科学中心, 美国亚利桑那州 85747
太赫兹(THz)波以其光谱和传输性能等方面的独特特性在基础学科研究、医学成像和无损检测等多领域具有重要的应用前景,其科学研究战略意义重大。根据THz 波参量振荡器(TPO)的结构,主要从产生THz 波常用的非线性晶体,内腔、外腔及腔增强结构,THz 波输出耦合方式,浅表面输出结构,抽运光参数对TPO 的影响和种子注入技术几个方面对国内外THz 参量振荡器的研究进展进行回顾。随着新材料和新结构的研究,TPO 将会在越来越多的领域中发挥作用。
光谱学 太赫兹参量振荡 铌酸锂晶体 输出耦合 谐振腔结构 种子注入技术 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090005
作者单位
摘要
武汉大学物理科学与技术学院, 湖北武汉430072
对两个不同光栅形成的Lau条纹分布进行了理论分析与实验研究。一般用于推导Lau条纹强度分布函数的方法比较复杂,其中基于交叉谱密度函数推导Lau条纹强度分布函数的方法相对简单。对该方法推导两个全同光栅Lau条纹强度分布函数的过程进行了仔细研究,并寻求将该方法进一步推广应用于两个不同光栅。探讨了该方法在光栅常数相同但占空比不同的两光栅情况下的适用性,并获得了光栅位置前后互换两种情况下简化的Lau 条纹强度分布函数,理论计算得到了实验结果的验证。因此,基于交叉谱密度函数的部分相干光理论可用于推导光栅常数相同、占空比不同的两个光栅的Lau 条纹分布函数。
相干光学 双光栅 Lau 效应 傅里叶变换 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090501
作者单位
摘要
南通大学电子信息学院,江苏南通226019
为了实现白光LED 室内照明以及通信的双重功能,根据可见光通信的特点,在分析开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)以及双头脉冲间隔调制(DH-PIM)结构的基础上,提出一种新型反向双头脉冲间隔调制(RDH-PIM)方式。分析比较了各种调制方式的编码结构、带宽需求以及平均发射功率,推导了系统误时隙率表达式。仿真结果表明,OOK 具有最小的带宽需求,RDH-PIM 可以获得最大的平均发射功率,且带宽利用率明显优于PPM 和DPIM。作为一种折中的调制方式,RDH-PIM 在无线光通信中有一定的应用价值。
光通信 可见光通信 调制方式 反向双头脉冲间隔调制 误时隙率 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090601
作者单位
摘要
重庆通信学院, 重庆 400035
针对数字脉冲间隔调制(DPIM)存在的问题和性能方面的不足,提出了一种新型的双幅度定长脉冲间隔调制(DAFDPIM)方式,对其调制结构进行了详细阐述,讨论了发射功率、带宽需求、传输容量和差错性能等问题,并与其他几种DPIM 的改进方式进行了仿真对比。理论分析和仿真结果表明:这种新型的DAFDPIM 方式能实现性能方面较好的平衡,并解决了DPIM 符号长度不固定的问题,在无线光通信系统中具有一定的应用前景。
光通信 双幅度定长脉冲间隔调制 性能分析 发射功率 带宽需求 误时隙率 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090602
作者单位
摘要
解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
偏振补偿是偏振编码量子密钥分发(QKD)系统的一项关键技术。介绍了利用偏振控制器和双向光路进行偏振补偿的基本原理,简述了偏振编码的QKD 系统中常用的光纤信道偏振补偿方案,包括双向光路偏振补偿方案,中断式偏振补偿方案,时分复用(TDM)偏振补偿方案和波分复用(WDM)偏振补偿方案。
量子光学 量子光通信 偏振补偿 偏振控制器 双向光路结构 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090603
作者单位
摘要
信息工程大学信息工程学院, 河南 郑州 450002
基于可见光通信的新型室内定位方法具有传统无线定位方法难以替代的优势,且室内光源布局对定位性能的好坏有着直接影响。在满足室内光照条件要求的前提下,针对典型可见光通信室内定位模拟环境,推导了待测点的克拉美罗界(CRB)和定位性能最佳的光源布局,并使用高斯-牛顿算法进行了仿真分析,证明了文中推导的正确性。
可见光通信 室内定位 克拉美罗界 高斯-牛顿算法 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 090604
作者单位
摘要
南京理工大学电光学院, 江苏 南京 210094
针对复杂动态场景中粒子滤波算法跟踪目标时稳定性不高且易受背景噪声影响的特点,提出了改进的卡尔曼粒子滤波(KPF)目标跟踪算法。利用卡尔曼嵌入粒子滤波的方法对粒子滤波预测的状态值进行二次预测,并且利用二次采样技术增强粒子的丰富度,从而在一定程度上消除背景噪声的影响。同时为了满足卡尔曼滤波对线性运动的要求以及消除背景快速变化对跟踪精度的影响,采用灰度投影算法计算背景偏移从而进行运动补偿。实验结果表明,改进的卡尔曼粒子滤波跟踪算法在复杂动态场景中可以有效地跟踪运动目标,证明提出的KPF 算法精度高、稳健性强、实时性好。
图像处理 目标跟踪 灰度投影算法 卡尔曼算法 粒子滤波 稳健性 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091001
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林长春130022
2 长春工业大学计算机科学与工程学院, 吉林长春130012
3 北京理工大学机电学院, 北京100081
4 吉林农业大学信息技术学院, 吉林长春130118
为了实现高精度的远距离双目CCD被动测距,提出改进的互相关匹配算法与三次曲面拟合算法,对双目CCD拍摄的两幅图像进行亚像素级匹配。介绍了双目测距系统的测距原理;进行测距图像的匹配操作,提出基于模板的灰度互相关算法,根据互相关运算的结果,提出亚像素级匹配算法,即采用三次曲面拟合方法,拟合出相关峰的亚像素级坐标;对测距实验结果进行误差分析,并修正系统误差的计算公式。实验表明,3km 以内的目标实际测量精度优于0.5%,满足高精度双目测距的精度要求。
测量 图像匹配 双目测距 曲面拟合 亚像素级匹配 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091002
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
星载光电成像系统对空间点目标成像进行探测、识别时,由于受到系统衍射、像差及系统与目标相对运动等因素的影响,点目标成像会产生弥散与拖尾现象。以空间目标可见光反射特性和系统点扩散理论为基础,建立了目标成像弥散的数学物理模型,对系统的衍射、像差造成点目标成像弥散进行了理论分析与数值模拟研究;分析了系统与目标的相对运动关系,推导了单帧积分时间内目标在像平面上拖尾长度的表达式,定量研究了轨道高度、观测角等对拖尾长度的影响。结果表明,像差使目标成像的弥散程度增大,像斑中心强度下降;在成像系统参数及其轨道高度一定的条件下,目标的拖尾长度随着目标轨道高度的降低、观测角的增大而增大。
成像系统 星载光电探测 空间点目标 弥散与拖尾 建模与仿真 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091101
作者单位
摘要
天津大学电子信息工程学院,天津 300072
针对压缩传输对立体视频降质损伤的影响,进行大量主观实验获取评价数据,设计了一套合理的数据处理方法,并对处理后的实验结果进行了分析探究。该处理方法主要包括淘汰异常者、剔除异常值和均值化处理3 个步骤。实验结果表明,所述方法处理数据的能力明显优于传统的格鲁布斯检验法。利用上述实验数据处理方法,分析经H.264 压缩算法处理的立体视频实验数据,得出结论:量化参数(QP)的大小影响立体视频质量损伤度大小;参考视点携带的信息更占据主导地位;高分辨率视频有助于降质补偿;女性接纳视觉损伤的能力高于男性。探究所得结论为立体视频通信技术的优化提供技术支持。
成像系统 立体成像 主观评价 降质损伤 量化参数 数据处理 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091102
作者单位
摘要
中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
为了将激光弯曲成形技术应用于精密位移调整领域实现亚微米精度的位移调整,自行设计和搭建了激光微位移调整与测量平台,将光纤激光通过线性透镜和扫描振镜聚焦在不锈钢薄板上作匀速扫描运动,实时监测加工过程样件自由端的输出位移。建立了样件激光微位移调整模型,在此基础上研究改变激光功率、扫描速度、光束照射位置以及离焦量等参数对调整位移的影响。结果表明,样件通过该平台实现了亚微米级重复精度的精密位移调整,改变激光照射位置是精确改变调整位移的首选;通过优化工艺参数,降低了激光加工过程中样件表面的损伤。
测量 微位移调整 激光弯曲成形 光纤激光 工艺参数 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091201
作者单位
摘要
1 南京铁道职业技术学院动力工程学院,江苏南京210031
2 南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016
采用三维有限元分析方法对16MnR钢激光熔覆Ni-Cr-B-Si合金粉末过程进行了仿真分析,得到了不同激光熔覆参数(激光功率、扫描速度、光斑直径)下的温度场及残余应力分布。采用两种方法来判断最优的激光熔覆工艺参数:1)利用正交试验的直观分析法对基体材料热影响区深度进行进一步分析以获得最优参数;2)利用最大残余拉应力和材料断裂强度的比值来选择最优参数。两种方法得到的最优激光熔覆参数相同。
激光技术 有限元 激光熔覆 温度场 残余应力分布 热力耦合 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091401
作者单位
摘要
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
激光二极管(LD)抽运固体激光器(SSLs)通过声光(A-O)调Q 方法获得的短脉冲激光在激光测距、激光雷达等领域有着广泛的应用。从调Q 速率方程出发,通过理论分析与合理的模拟,解释了脉冲输出平均功率和脉冲宽度与反转粒子数密度之间的关系。为了获得脉宽相对较窄的脉冲输出,在平-平谐振腔结构中使用LD 单端抽运偏振吸收与发射的Nd:YVO4晶体,在抽运电流为32.6 A,重复频率为33.5 kHz,腔长为62 mm,输出镜透射率为50%的条件下获得了最短脉冲宽度为4.4 ns 的脉冲激光输出。在抽运电流为31.6 A,腔长为77 mm 的条件下,获得脉冲宽度为5.5 ns、峰值功率为26 kW 的1064 nm 脉冲激光输出。并且讨论了腔长、重复频率以及输出耦合镜透射率与脉冲宽度的变化关系。
激光器 激光二极管抽运固体激光器 窄脉宽 声光调Q 有效储能时间 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091402
陈世浩 1,2,*陈紫微 3,4,5
作者单位
摘要
1 云南大学岳虹高等研究院, 云南昆明650091
2 东北师范大学理论物理研究所, 吉林长春130024
3 中国科学院电磁辐射与探测技术重点实验室, 北京100190
4 中国科学院大学, 北京100049
5 麻省理工学院, 美国
提出了波长为λi的入射激光与速度为v0、通过波长为λw周期磁场的电子束背散射产生波长λf激光的方案。只要v0足够大,就有λf远小于λi 。扭摆磁铁覆盖有缝隙的超导片后,λw虽不变,但有效背散射区纵向长度s能显著减小。足够强的入射激光也能使s显著减小。与电子束平行的激光谐振腔能产生强度足够大的入射激光。这样,波长λf激光就能实现。即使出射激光的光子数少于入射激光光子数,出射激光的功率仍可以大于入射激光的功率。
激光器 γ-激光 光子-电子背散射 相干条件 自由电子激光 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091403
作者单位
摘要
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南洛阳471009
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海201800
针对未来高超音速飞行器的发展趋势,阐述了红外窗口材料所面临的技术挑战。从高温透过范围、红外辐射系数、高温力学性能以及抗热冲击等角度分析比较了几种常见的中波红外材料,基于此认为Y2O3陶瓷是未来高超音速中波红外窗口/整流罩的最佳候选材料,该材料能够适应多色、多模复合,超视距、宽视角,以及隐身化和抗电磁干扰等需求。
材料 红外窗口 透明陶瓷 辐射系数 氧化钇 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091601
作者单位
摘要
1 浙江大学宁波理工学院,浙江 宁波 315100
2 太原科技大学机械工程学院,山西 太原 030000
采用Nb:YAG 激光器对高碳高合金钢Cr12 进行了表面熔凝处理试验,分析了激光加工参数对熔凝单元体宽度的影响,采用光学显微镜、扫描电镜以及能谱仪分析了激光熔凝处理后Cr12 钢单元体的微观组织和化学成分分布,测量了不同激光加工参数下熔凝单元体宽度,并用显微硬度计测试不同区域的微观硬度。结果表明:激光熔凝处理后得到熔凝区、热影响区和基体三层组织。熔凝区组织为极细的等轴晶和柱状晶,消除了夹杂相,合金元素基本均匀分布。热影响区的显微硬度较基体显著提高,熔凝单元体宽度随激光参数的变化呈一定规律性变化,其中离焦量对单元体宽度影响最大。
激光技术 激光熔凝 Cr12 钢 微观组织 显微硬度 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091602
作者单位
摘要
贵州民族大学理学院, 贵州贵阳550025
采用第一性原理贋势平面波方法对(111)应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对其能带结构、光学性质的影响。计算结果表明:在-8%~0%压应变范围内,随着应变的逐渐增大导带向低能方向移动,价带向高能方向移动,带隙逐渐减小,但始终为直接带隙;在0%~2%张应变范围内,随着应变的增加,带隙逐渐增大,应变为2%时直接带隙达到最大Eg=0.60441eV;当张应变为4%时,Ca2P0.25Si0.75变为间接带隙半导体。Ca2P0.25Si0.75的介电常数和折射率随着张应变的增加而增加;施加-2%~0%压应变时,介电常数和折射率逐渐减小,到达-2%时达到最小值,此后随着压应变的增加介电常数和折射率逐渐增大。施加压应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而减小,施加张应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而增大。应变可以改变立方相Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节其光电传输性能的有效手段。
材料 应变 光学性质 能带结构 第一性原理 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091603
作者单位
摘要
延安大学物理与电子信息学院, 陕西 延安 716000
采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波计算方法,系统研究了不同应力作用下GaN 的电子结构和光学性质,对比分析了外压调制对GaN 的能带结构、态密度和光学性质变化的影响。计算结果表明:随着外应力的逐渐增加,Ga—N 的键长逐渐变小,布局数逐渐增加,共价性明显增强,离子性减弱。电子结构计算结果显示导带向高能方向漂移,而整个价带向低能方向漂移,禁带带宽明显被展宽,Ga 原子的3d 态电子与N 原子的2p 态电子的杂化程度增强。光学性质计算结果揭示了在没有应力的作用下,在1.6 eV 附近开始出现吸收边。随着外应力的逐渐增大,GaN 的复介电函数和吸收谱向高能方向漂移,光谱发生了明显的蓝移现象,进而提高了光电转换效率。
光电子学 第一性原理 光学性质 应力 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091604
作者单位
摘要
1 陕西学前师范学院物理与电子技术系, 陕西西安710100
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海201800
3 中山大学物理科学与工程技术学院, 广东广州510275
采用中频感应提拉法生长了高光学质量的YAP:Cu(原子数分数为0.5%)单晶,使用RisFTL/OSL-DA-15型热释光(TL)和光释光(OSL)仪系统研究了其TL 性能。研究结果表明:YAP:Cu单晶存在431K和482K两个热释光峰,482K处为主发光峰;TL峰位置不随辐照剂量的变化而变化,显示其为一级动力学峰;YAP:Cu单晶的TL 辐射剂量响应在10-5-102Gy范围内呈较好的线性关系。YAP:Cu晶体是一种TL性能优良并具有潜在应用价值的电离辐射剂量计材料。
材料 YAP:Cu单晶 热释光 剂量响应 剂量计 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091605
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
为了满足现代医疗内窥镜对小型化、便携性以及广角的需求,结合现代塑胶非球面和注塑成型技术,使用Zemax 光学设计软件设计了一款超小型医疗用广角内窥镜镜头。该镜头使用了两片塑胶非球面,其光学结构为负正结构形式且分别位于孔径光阑的两侧。设计结果显示:该镜头的F 数为6.0,全视场角为150°,系统总长为3.38 m,镜头外径为2 mm。该设计在1/2 奈奎斯特频率处,各视场均大于0.45。通过对该镜头的测试,其图像清晰,能够较好地观察到人体内部组织的细节,满足医疗使用的要求。
光学设计 内窥镜镜头 广角 塑胶非球面 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 092201
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
设计了一种空心发光椭球形紫外地球模拟器光学系统,其中,球体的一半被紫外光源照亮,另一半球不被照亮。通过控制紫外LED 灯组合成多个LED 组元和灯阵实现工作谱段范围内球表面发光亮度在0.2~l.2 W/(sr·m2)可调,发光表面亮度不均匀性优于20%,使用该系统模拟不同太阳亮度时“地相”的几何特征、辐射特性。介绍了地球模拟器的组成和工作原理,利用光学分析软件Lighttools 对地球模拟器的辐射亮度不均匀性进行了仿真分析,并利用有限元分析软件Ansys 对高轨紫外地球模拟器光机结构在0 ℃~45 ℃的变形进行具体分析。结果表明,球体表面亮度不均匀性为9.5%,辐亮度的最大平均值为1.42 W/(sr·m2),且光机结构的温度变形量很微小,满足设计要求。
光学设计 地球模拟器 LED 灯阵 辐射亮度 辐亮度不均匀性 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 092202
作者单位
摘要
广东海洋大学物理与光电科学系, 广东 湛江 524088
在对旋转的UV 油墨进行紫外光固化时,会出现紫外光辐照量沿旋转径向不均匀分布和各种颜色的UV 油墨固化速度不同的情况,为了解决UV 油墨在旋转固化过程中的问题,提出了在圆柱面上用两种不同波长UV LED 组成扇形混合阵列构成固化照射系统的设计方案,实现了紫外光辐照度在旋转径向均匀分布,并解决了不同颜色的油墨材料同时固化的技术难题。使用光学软件Tracepro 进行计算机仿真模拟,结果表明:这种新型的UV LED 固化照射系统完全满足设计要求,对进一步拓展UV LED 的应用领域具有重要的参考价值。
光学设计 光盘 油墨固化 光源 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 092203
作者单位
摘要
中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
光机热集成分析是光机结构设计中的重要环节,对光学系统像质的预测与补偿有着重要的参考价值。针对小物镜系统,进行光机热集成分析,结果表明该系统产生的热像差较大,影响系统光学性能,其中温度升高导致折射率变化引入的系统热像差较大;结构热变形引入的系统热像差较小,可以忽略;镜片与支撑结构之间的导热、上下窗口的空气扰动、机械结构外表面的环境对流也会存在一定影响,但影响较小。由此可知系统热像差的主要影响因素是热载的大小,设计过程中减少透镜厚度及材料吸收率,降低系统热载,是减小光学系统热像差最为有效的途径。
光学设计 光机热集成分析 热像差 有限元法 Zernike 多项式 折射率均匀性 热载 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 092204
范镝 *
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
空间光学技术的迅猛发展对空间光学系统提出了更高的要求;碳化硅材料以其优秀的物理性质,成为广泛应用的反射镜材料;碳化硅反射镜的光学加工研究也在国内外广泛开展。简要讨论了碳化硅反射镜的抛光机理;介绍了碳化硅材料抛光的实验方法;定性分析了碳化硅材料的抛光过程;通过大量的工艺实验和理论分析,讨论磨料粒度、抛光盘材料、抛光盘压力、抛光盘转速、抛光液酸碱度等工艺参数对碳化硅反射镜表面粗糙度的影响,并对各个参数加以优化,得到了优良的实验结果。
光学制造 碳化硅 抛光 表面粗糙度 优化 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 092206
赵明强 1,*张国玉 1,2,3郑茹 1,2,3孙高飞 1,2,3
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心, 吉林 长春 130022
3 光电测控与光电信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
针对传统的月球模拟器的设计原理复杂、成本较高、辐照特性差等缺点,应用液晶光阀技术设计了一种新型的月球模拟器,并重点对月球模拟器光源进行了研究。硅基液晶(LCOS)光学拼接技术的应用有效提高了月球模拟器的精度与模拟能力。通过控制程序对LCOS 像素电压的调节,促使LCOS 将入射光调制成不同的状态,从而模拟不同的月相及辐射特性。仿真结果表明:设计的月球模拟器光源可以模拟多样性的月相,并且亮度不均匀性好。采用LCOS 器件的模拟器相对传统模拟器有效提高了控制精度、减小了模拟器体积。
光学器件 模拟器 硅基液晶 光学拼接 软件仿真 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 092301
作者单位
摘要
中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
介绍了一种基于时分复用光纤传感技术的准分布折射率传感器。通过测量光纤端面的菲涅耳反射信号的强度,实现对待测溶液折射率的分布检测。在多个测量点之间采用不同长度的延迟光纤,利用不同传感位置处的菲涅耳反射信号回到测量端的时间差来实现距离可分辨的多点测量。实验结果表明该传感器的测量距离达16 km,测得折射率范围为1.3486~1.4525,对应的灵敏度范围为38.785~305.430 dB/RIU(RIU 为折射率单元)。
光学设计 折射率 分布式传感器 菲涅耳反射 远距离 复用技术 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 092801
作者单位
摘要
江西农业大学生物光电及应用重点实验室, 江西 南昌 330045
果蔬重金属污染日趋严重,急需发展一种绿色快速无损检测技术。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新兴的快速检测技术,为了验证LIBS 检测蔬菜中重金属含量的可行性,以新鲜蕹菜为样品,应用共轴双脉冲LIBS 对比分析了有无Pb 污染的蕹菜菜叶的特征光谱。实验选取铅405.78 nm 处的特征谱线作为分析谱线,对7 个样品的发射光谱进行研究,并得到了铅元素真实浓度与其LIBS 强度拟合曲线,相关系数为0.9857。定标模型浓度预测的相对误差在0.928%~15.05%之间,平均为8.31%,而高浓度污染的测量相对误差均低于3%。试验结果表明,LIBS 用于定量分析蕹菜中重金属元素含量是可行的。
光谱学 激光诱导击穿光谱 重金属 蕹菜 定量分析 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 093001
作者单位
摘要
1 凯里学院物理与电子工程学院,贵州 凯里 556011
2 长春理工大学, 吉林 长春 120022
为了探究氩气流量对含氢类金刚石薄膜(a-C:H)性能的影响规律,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RFPECVD)技术,以正丁烷(C4H10)为反应物,在硅基底上沉积含氢类金刚石薄膜,通过改变氩气的流量分析氩气含量对含氢类金刚石薄膜性能的影响。红外光谱、表面粗糙度、硬度及热稳定性的测试表明,随着氩气流量的增加,降低了氢在类金刚石薄膜中的相对含量,在一定程度上增加了薄膜表面粗糙度,表面粗糙度由Ra= 3.732 nm 增加到Ra=8.628 nm,降低了薄膜的硬度,薄膜的硬度由23 GPa 降低到20 GPa,对类金刚石薄膜的热稳定性几乎无影响,但薄膜的应力从-1.8 GPa 降低到-1.1 GPa。
薄膜 类金刚石 热稳定性 粗糙度 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 093101
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
反应烧结碳化硅(RB-SiC)是一种性能良好的反射镜镜胚材料,但其固有的一些缺陷导致未经特殊处理无法获得光滑的光学表面。使用X 射线衍射(XRD)测试了反应烧结碳化硅试片的晶体结构,结果表明其主要成分为多晶态碳化硅和多晶态硅。扫描电子显微镜和原子力显微镜的测试结果指出镜胚表面残留的孔洞及抛光形成的台阶是造成散射降低光学性能的原因。通过等离子辅助沉积技术在反应烧结碳化硅表面镀制了一层硅改性层,消除了缺陷,再精细抛光硅改性层,获得了质量良好的光学表面。自行搭建的总积分散射仪对镀制硅改性层前后的反应烧结碳化硅表面进行了测量,总积分散射分别为9.37%和1.84%,改性后数值降低到改性前的1/5。反应烧结碳化硅反射镜光学性能得到了明显提高,接近抛光良好的K9 玻璃。
薄膜 反应烧结碳化硅 表面改性 总积分散射 等离子辅助沉积 
激光与光电子学进展
2014, 51(9): 093102