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 2015, 52(11)

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激光与光电子学进展 第52卷 第11期

作者单位
摘要
华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
金属材料表面的激光抛光,作为一种新型的激光加工工艺,具有抛光效率高、材料去除效果好、材料利用率高等优点。在介绍了激光抛光材料类型的基础上,对比分析了金属材料抛光过程中所使用激光器的类型,论述了激光抛光金属材料表面过程中的理论模型方法,详细总结了激光抛光金属表面的工艺参数和抛光效果,并对激光抛光金属材料的现状和发展方向进行了评价和展望。
材料 金属材料 激光加工 抛光 理论模型 工艺参数 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110001
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所半导体材料重点实验室, 北京 100083
综述了目前光电转换效率达到25%的单结非聚光晶体硅基太阳能电池研究的最新进展,阐述发射极钝化-背部局域扩散电池结构、叉指背接触结构、异质结结构和异质结背接触结构太阳能电池高效率的原因,并结合我国硅基光伏产业现状进行了发展趋势预测和技术需求分析。
光电子学 晶硅太阳能电池 转化效率 发展趋势 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110002
作者单位
摘要
1 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院, 北京 100083
2 中国科学院理化技术研究所微纳材料与技术研究中心功能纳米材料实验室, 北京 100190
红外光电探测器是将入射的不可见的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外光电探测器在多个行业均有广泛用途。近年来,石墨烯由于具有从紫外至远红外的宽光谱吸收特性、室温下超高的载流子迁移率、良好的机械柔韧性和环境稳定性等优异性能,使其在超宽谱、超快、非制冷、大面阵、柔性和长寿命光电探测器方面极具潜力,引起了国内外对石墨烯光电探测器的广泛研究。重点阐述了近年来国内外在石墨烯红外光电探测器方面的最新研究进展,主要包括近红外(0.76~1 μm)、短波红外(1~3 μm)、中波红外(3~5 μm)、长波红外(8~12 μm)和超宽谱石墨烯光电探测器。
探测器 红外探测 光电转换 石墨烯 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110003
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学航天学院可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
将若干路小能量、低功率的激光进行合成,以获得大能量、高功率激光输出的固体激光器,克服了晶体材料体积、热效应及重复频率的限制,近年来得到迅猛发展。基于受激布里渊散射(SBS)技术的激光组束方法作为该领域极其重要的研究方向之一,受到国内外学者的广泛关注。本文综述了基于布里渊放大的串行激光组束的研究进展,分析了共线及非共线组束方法的特性及SBS 组束面临的问题,并对发展方向进行了展望。
激光器 受激布里渊散射 相位共轭 组束 介质 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110004
作者单位
摘要
1 杭州泽天科技有限公司, 浙江 杭州 310052
2 浙江工业大学经贸管理学院, 浙江 杭州 310023
HCl 气体是垃圾焚烧排放的污染气体之一,不仅能够对焚烧设备和监测仪器造成腐蚀,而且会对人体产生危害。对HCl 浓度进行有效在线监测关系到焚烧设备的使用和监测仪器的运行。基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,研发出一种在线监测HCl 浓度的激光气体分析仪。通过实验室测试可知,基于TDLAS 技术的激光气体分析仪线性误差不高于±1% F.S 且具有很好的稳定性指标。该气体分析仪在垃圾焚烧烟气排放处的应用,表明1.742 μm 吸收谱线能够进行HCl 浓度的检测。该分析仪具有不受背景气体交叉干扰、不受粉尘与视窗污染影响、响应速度快以及可靠性高等优点。
大气光学 可调谐半导体激光吸收光谱 HCl 监测 垃圾焚烧 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110101
作者单位
摘要
1 解放军陆军军官学院基础部物理教研室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
分析了气溶胶消光系数和PM2.5 质量浓度之间的关系,提出了利用电荷耦合器件(CCD)侧向散射激光雷达系统和PM2.5 颗粒物探测仪相结合,反演PM2.5 质量浓度廓线的方法。通过个例研究,得出了在相对湿度变化不大时,地面上PM2.5 质量浓度和气溶胶消光系数成线性关系;分析了2014 年4 月13 日和2014 年12 月16 日合肥西区董铺岛PM2.5质量浓度廓线特征:随时间变化,在空间上是有结构的,在紧贴地面有较重的污染物层。探测实验结果表明基于CCD的侧向散射激光雷达和PM2.5 颗粒物探测仪相结合是探测近地面污染物质量浓度廓线行之有效的新方法。
大气光学 侧向散射激光雷达 气溶胶消光系数 PM2.5 质量浓度 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110102
作者单位
摘要
1 川北医学院影像学院, 四川 南充 637000
2 川北医学院基础医学院物理教研室, 四川 南充 637000
为了研究截断高斯-谢尔光束在非Kolmogorov 湍流中的相对扩展。采用广义惠更斯-菲涅耳原理和积分变换技术求解出了光束在非Kolmogorov 湍流中的二阶矩束宽和相对束宽的表达式,并定量地研究了束宽和相对束宽随束腰w0 、相干参数α 、截断参数δ 及湍流广义指数γ 的变化规律。研究发现α 和δ 越小,湍流对光束扩展的影响则越小,湍流对光束扩展的影响随w0 和γ 的增大而先增大后减小,并对主要结果给出了相应的物理解释。
大气光学 非Kolmogorov 湍流 截断高斯-谢尔光束 相对束宽 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110104
作者单位
摘要
北京师范大学核科学与技术学院, 北京 100875
弱光探测器在医学及空间测探等方面都有着极其重要的用途,硅光电倍增管(SiPM)作为弱光探测器有着优异的性能。所研制的体电阻淬灭SiPM,具有良好的单光子探测性能。提高了体电阻淬灭SiPM 在蓝紫光区(360~420 nm)的探测效率,提出了一种深槽隔离结构的SiPM 探测器,通过模拟优化了器件结构,并取得了初步实验结果。
探测器 硅光电倍增管 深槽隔离 蓝紫光 模拟 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110401
作者单位
摘要
河南科技大学医学技术与工程学院, 河南 洛阳 471003
基于光子晶体的禁带特性,设计出一种复周期结构的一维光子晶体多通道滤波器。利用传输矩阵法,并通过Matlab 编程仿真,甄选出两种最合适的光子晶体材料,并确定其结构参数。仿真结果表明,所设计的一维光子晶体多通道滤波器,在目前主要通信波长范围内可得到多个高透射窗口,且通过调节可以得到需要数量的信道。
光学器件 光子晶体 多通道滤波器 复周期结构 波分复用技术 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110601
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
针对激光通信捕获、跟踪、瞄准系统对光斑位置检测精度的需求,提出了基于互补金属氧化物半导体探测器的光斑位置检测精度评价方法,并用此方法量化了常用的滤波算法对光斑位置检测精度的影响。利用高精度位移平台测试相机的随机误差和系统误差,分别采用中值滤波、均值滤波、高通滤波、形态学滤波对光斑图像进行处理,并计算滤波后光斑的质心位置,比较滤波前后光斑位置的检测精度,评价滤波算法对位置检测的影响。实验表明,滤波会降低光斑位置检测精度,进而根据实验结果提出了避免上述精度降低问题出现的方法。
光通信 捕获跟踪瞄准 位置检测精度 滤波算法 探测器 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110602
作者单位
摘要
1 河北工业大学信息工程学院, 天津 300400
2 石家庄铁路职业技术学院信息工程学院, 河北 石家庄 050000
3 邯郸学院信息工程学院, 河北 邯郸 056000
提出了一种结构新颖的基于Mach-Zehnder 干涉仪和光纤光栅的光分插复用器。它由Mach-Zehnder 干涉仪、2 个环形器和3 个光纤光栅构成,2 个环形器之间的光纤光栅起波长选择开关作用,调节光纤光栅的中心波长,可以实现光信号的上下载或直通功能,光信号上下载时通道的最大隔离度大于23 dB,同频串扰低于-40 dB,该系统不仅可以实现针对特定波长的上下载,还可以实现对上下载波长的可调谐。基于Mach-Zehnder 干涉仪和光纤光栅的新型结构光分插复用器具有结构简单、成本低、灵活性强等特点,在光纤通信波分复用系统中具有良好的实际应用价值。
光通信 光分插复用器 Mach-Zehnder 干涉仪 光开关 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110603
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院光电科学技术系, 四川 成都 610064
采用傅里叶变换轮廓术(FTP)进行三维面形测量时,变形条纹图零频分量的扩展对FTP 的测量范围和精度存在影响。消除变形条纹图的零频分量后,FTP 的测量范围可以提高3 倍。根据希尔伯特(Hilbert)变换具有90°相移和使直流分量为零的性质,提出通过两次分段Hilbert 变换抑制条纹零频分量的新方法。由于条纹背景分布是一个慢变函数,每半个周期内的局部背景分布可以看做常数,所以两次分段Hilbert 变换可以很好抑制条纹中零频分量对基频分量的影响,有利于减小测量误差。给出的理论分析、计算机模拟以及实验证明了所提方法的有效性。
傅里叶光学 傅里叶变换轮廓术 三维面形重建 频谱分析 希尔伯特变换 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110701
作者单位
摘要
1 吉林农业大学信息技术学院, 吉林 长春 130118
2 长春工业大学计算机科学与工程学院, 吉林 长春 130012
从图像噪声的统计特性出发,结合贝叶斯萎缩法(BayesShrink)原理,提出了基于小波域的Contourlet 变换法的图像去噪方法。根据贝叶斯准则估计阈值Ti,j,并考虑邻域局部相关性,改进阈值的自适应选取方法,获得最优阈值 Ti,j[σX (LD)],实现图像去噪,同时分析文中算法的去噪的峰值信噪比(PSNR)和计算的复杂度。仿真实验证明,与DWT-NABayesShrink 去噪方法、DTCWT-BayesShrink 和CbATD 去噪方法相比,视觉效果和PSNR 都有明显提高。
图像处理 图像去噪 Contourlet 变换 小波域 贝叶斯萎缩法 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111001
作者单位
摘要
华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
针对目前经编布花边切割传统手工加工方式的效率低下和产品质量不稳定的问题,提出了一种基于特征识别的经编布花边实时识别算法,此方法对图片进行自适应阈值处理,直线特征提取,图像分割,干扰轮廓去除,最终能够准确识别经编布的花边形状特征和精确位置,并且可以在复杂的工厂光照环境中保证识别的稳定性,并且通过对算法优化,大幅提高计算效率,可以满足实时性的要求,基于此算法开发的经编布花边视觉自动切割系统可以大幅的提高生产效率,提高产品质量。
图像处理 模式识别 经编布花边 实时性 霍夫变换 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111002
陈起行 1,2,*何斌 1王俊琦 1,2
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 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为确定边缘扩散函数(ESF)最优提取方法,对基于三次样条插值与SG 滤波的四种提取方法进行分析比较,包括Spline、SplineSG、MSG 及SASG 方法。分别通过仿真图像实验与实际遥感图像实验,分析了图像仅存在加性噪声以及图像中同时存在加性噪声与白噪声时,四种方法的有效性。实验结果表明,Spline 与SplineSG 方法的效果几乎完全一致,仿真实验中,二者线扩散函数(LSF)和调制传递函数(MTF)计算精确度约为SASG 方法的2~3 倍,MSG 方法的3~5 倍;而在实际遥感图像实验中,SASG 方法与二者效果接近,遥感图像复原图像质量提升效果约为MSG 方法的1.5~2 倍;当条带噪声较明显时,SASG 方法效果最优。因此,在刃边法实施过程中,根据噪声情况,边缘扩散函数的提取可以在SASG 或Spline 方法中选择。
遥感 刃边法 边缘扩散函数 调制传递函数 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111003
作者单位
摘要
国防科学技术大学自动目标识别重点实验室, 湖南 长沙 410073
设计了一个基于可见光成像并针对空间点目标的天基空间目标成像仿真系统。分析了天基空间目标探测成像的过程,据此将成像仿真过程分为轨道仿真、恒星背景成像仿真、目标成像仿真及电荷耦合器件(CCD)传感器系统仿真四个部分。在空间目标仿真部分将卫星主体简化为长方体、圆柱体及球体三种结构,借鉴雷达截面积提出了目标的光学截面积,利用目标光学截面积可以简单快速地得到目标在成像平面上的亮度大小。该系统实现了基于可见光成像的远距离天基空间点目标成像仿真,可以获取任意观测时段、任意轨道下不同主体结构的空间目标观测仿真图像。
成像系统 恒星成像 点目标成像 光学截面积 电荷耦合器件传感器 仿真系统 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111101
作者单位
摘要
1 中国辐射防护研究院, 山西 太原 030006
2 核工业西南物理研究院, 四川 成都 610225
为了开展托卡马克装置边缘相关物理问题的研究及汤姆逊散射对电子温度、电子密度更为精确的测量,初步建立了具有高时空分辨的近红外轫致辐射测量系统,并测量了其在不同加热条件下的近红外轫致辐射信号。通过与可见光波段及X 射线的轫致辐射信号进行对比分析,验证了系统的可行性。该诊断观测了HL-2A 极向截面的整个空间,15 道观测弦以极向截面的中平面为轴对称分布,通过Abel 反演得到了近红外轫致辐射信号的空间分布趋势。
测量 托卡马克等离子体 轫致辐射 近红外光谱 时空分布 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111201
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了分析一维相移剪切干涉仪中调制度的变化规律和影响。研究了一维光栅相移剪切干涉仪的基本原理,推导了干涉光强公式和光强调制度函数。通过将泽尼克单项像差代入到调制度函数因子,分析了泽尼克像差、剪切比对调制度函数的影响,发现测量范围主要受到高级球差和大剪切比限制。设计了一维相移剪切干涉仪的可见光实验装置,在632.8 nm 波长分别使用周期为9 μm、18 μm 一维光栅测量了一个NA=0.25 显微物镜的波像差,实验结果表明:光栅周期为18 μm 时可以正确测量,光栅周期为9 μm 时,调制度存在反转点,像差超出测量范围,并验证调制度函数分析结果的正确性。
测量 相移剪切干涉仪 调制度函数 波像差 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111202
作者单位
摘要
西安工业大学物理系, 陕西 西安 710021
为提高1342 nm 波段全固态连续单频Nd∶GdVO4红外激光器的输出功率,本文选用复合式Nd∶GdVO4 晶体为激光介质,并对其相关参数进行优化,以提高激光输出功率。研究表明,热致衍射损耗正比于激光介质横截面尺寸,热损伤阈值抽运功率随横截面尺寸的减小而增加。通过环形腔选模的方法实现激光器单频运转,并选用横截面尺寸较小的激光晶体。实验证明,1342 nm 激光最大输出功率为3.1 W,较前期激光器输出功率提高30%。
激光器 单频 环形腔 复合激光介质 热损伤 热致衍射损耗 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111402
作者单位
摘要
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
对一种复合外腔半导体激光器的阈值增益进行分析,引入等效反射率建立该复合外腔半导体激光器阈值增益系数和阈值电流密度公式。通过数值模拟分析研究了闪耀光栅一级衍射效率、分光板反射率及谐振腔输出端面反射率对阈值增益系数的影响。最后对该复合外腔结构进行了简要分析,探索了进一步优化的可能性。
激光器 复合外腔半导体激光器 阈值增益 等效反射率 闪耀光栅 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111404
作者单位
摘要
西南科技大学土木工程与建筑学院, 四川 绵阳 621010
通过实验研究了相变温度为50 ℃的相变微胶囊悬浮液在1 mm 微小圆管内的换热特性,并与相同条件下的蒸馏水换热进行了对比。结果表明,在雷诺数(Re)为300~1000 范围内,不同浓度的相变微胶囊悬浮液平均换热系数和平均努塞尔数(Nu)均高于蒸馏水,且随Re 的增加而增大;相同Re 下,相变微胶囊悬浮液的平均壁面温度低于蒸馏水,且随Re 的增大而减小;随着相变微胶囊质量分数的增加,平均换热系数和平均Nu 逐渐增大、平均壁面温度逐渐降低。
测量 冷却 相变材料 微胶囊 悬浮液 圆管 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111405
作者单位
摘要
1 浙江省计量科学研究院, 浙江 杭州 310018
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
激光振荡器内光束质量的演变机理对获得高光束质量激光至关重要。综合考虑激光晶体的热效应和增益导引效应,建立了激光振荡器的理论模型,仿真计算并实验验证了激光振荡器内光束质量的演变。基于理论模型,研究了光束质量演变的机理。指出带负球差激光通过激光晶体时,其负球差可以被晶体正球差补偿,从而改善光束质量。这一机理对激光振荡器和放大器实现高光束质量激光输出具有重要意义。
激光器 热致畸变效应 光束质量 球差补偿 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111406
陈琳 1,*钟标 1,2夏勇 1郑公爵 1[ ... ]印建平 1
作者单位
摘要
1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
2 华东师范大学信息科学与技术学院, 上海 200062
报道了波长为1015 nm 的大功率单频半导体光放大器的设计与研制,实验研究了不同注入光功率和不同温度下,放大器输出光功率与注入电流的依赖关系。结果表明:当波长为1015 nm、功率约为30 mW 的种子光注入到半导体激光放大系统中,并把该放大器的注入电流增加到5 A 时,其输出的激光功率高达1600 mW,相应的放大倍数可达17.3 dB,且放大器输出功率随温度的降低而增大。此外,还观测了半导体光放大器输出功率的稳定性,发现该放大器可长时间保持稳定工作。因此,该1015 nm 激光放大系统可用于掺杂稀土离子晶体的激光冷却,四倍频后还可用于汞原子光钟的实验研究。
激光光学 锥形放大器 光功率放大 半导体激光器 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111407
李小宝 1,2,*王春晖 1,2曲扬 1,2任逍遥 1,2
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学光电子技术研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
基于微电子机械系统(MEMS)微镜的二维光学扫描系统是趋于低成本、小型化和高清晰的新一代三维成像激光雷达的核心部件之一。由于现有可实现二维高帧频扫描的MEMS 其口径和扫描角度有限,因而需要对经MEMS微镜扫描后的激光束进行相应扩角和扩束。讨论了开普勒式扩束望远镜系统对扫描光束扩束之后光斑大小与扫描视场角之间的制约关系;推演得到了扫描角与扩束倍率之间的关系式;提出了一种三维成像激光雷达系统中的基于MEMS 和开普勒式望远镜的扫描与变焦扩束系统结构,并在此基础上利用Zemax 软件设计出了11 片式的扫描变倍扩束光学系统,其模拟的结果与理论计算值完全相吻合。
机器视觉 三维遥感成像 激光雷达 系统设计 望远镜 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 111501
于鑫 1,2,*张葆 1洪永丰 1
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中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
离轴三反射(TMA)系统是基于同轴三反射系统,通过视场离轴及孔径离轴实现无中心遮拦。传统解法需通过三反射镜遮拦比与放大率,来确定同轴结构的间隔等参数,该方法不利于直接限制系统筒长。在传统解法的基础上,提出一种通过给定三个反射镜间隔及三镜到像面距离,确定同轴结构的方法。利用Matlab 软件设计程序求解初始参数;利用Zemax 光学设计软件进行优化。根据是否有中间像面,分别设计得到焦距为1500 mm,入瞳250 mm 的Cook 式和Wetherell 式离轴三反射系统。结果显示,两种光学系统调制传递函数在50 lp/mm 处均大于0.6,点列斑均方根半径小于5 μm 。该方法直接有效的控制了系统长度,设计结果像质满足要求。
光学设计 初始结构 同轴三反 离轴三反 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112201
作者单位
摘要
福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室, 福建 福州 350007
在光学设计阶段,公差的分配直接影响着镜头加工的成本以及镜头的实际成像效果,因此在设计过程中考虑现有工艺基础,对镜头的公差灵敏度加以控制是设计过程中的一个重要环节。根据镜头几何像差理论,结合Zemax软件设计了一款大孔径高清工业短焦镜头。通过软件公差分析算法可知,镜头后组公差灵敏度过高。通过编写的特殊光线追迹程序,分析得出光学系统中敏感面产生公差较为严格的原因。针对孔径角和高级像差变化的关系,提出了设置最优化光线孔径角的方法,有效地控制了公差的灵敏度。
光学设计 机器视觉 公差灵敏度 最优化孔径角 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112202
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
为了完成直径2 m 拼接红外相机的项目,采用圆形子镜加抛物面扇形分块镜的主镜拼接方案,完成了相机的光学系统设计;为了分析拼接失调误差对望远镜系统的影响,通过主镜的抛物面方程导出了拼接误差的波像差表达式,由此建立了波像差与干涉亮纹之间的线性关系,并在光线追迹的基础上,利用泽尼克多项式对其进行了仿真和验证,提出了基于泽尼克多项式实现拼接误差的线性反演方法,通过编写Python 程序模拟了单个子镜拼接过程中的误差反演。结果表明当拼接平移误差小于0.1 mm(或倾斜误差小于0.1°)时,采用干涉检测的方法,得到的反演偏差优于0.5%,且随着拼接误差的继续减小而趋近于零。
几何光学 分块拼接望远镜 泽尼克系数 数值仿真 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112203
胡文波 1,2,*巩岩 1
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应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对荧光偏振免疫分析仪对光源的需求,提出使用发光二极管(LED)作为激发光源并设计了口径小、结构紧凑且准直度高的配光系统。根据LED 的发光特性,采用折射自由曲面和反射自由曲面组合的方式实现对光源的准直。利用几何光学理论建立光源与目标面之间的关系方程确定面型参数。仿真分析结果表明,对1 mm×1 mm LED面光源可以实现发散角为±2.4°的准直照明,系统能量利用率可达85%以上。实现了结构紧凑、准直性能高的设计目标,为荧光偏振免疫分析仪激发光学系统的小型化提供了一种有效的设计方案。
光学设计 非成像光学 荧光偏振免疫分析仪 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112204
作者单位
摘要
1 中国科学院长春精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
三十米望远镜(TMT)的三镜(M3M)及其缩比反射镜(M3MP)为椭圆形反射镜,采用18 点whiffletree 支撑结构。总结了望远镜支撑点优化方法的发展,并采用多学科集成优化软件ISight 对M3MP 进行了支撑点优化。优化的目标函数选取M3MP 在光轴竖直状态下的镜面面形误差SlopeRMS 值,优化算法采用全局优化算法模拟退火算法。最终面形误差SlopeRMS 相较初始点下降了14.3%,结果表明优化方法有效。
光学设计 三十米望远镜 缩比系统 支撑点 优化 模拟退火 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112205
作者单位
摘要
中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心, 安徽 合肥 230031
为设计满足全球大气气溶胶监测需求的星载宽波段超广角探测光学系统,解决广角镜头的像面均匀性问题。根据性能要求选择了反远距的结构形式,对反远距广角镜头的前组角放大率参数与像差控制及后截距的关系进行了理论分析,并对影响像面照度的光瞳像差进行了分析,得到增大前组角放大率不是获取大光阑彗差的必要条件。通过低色散玻璃材料以及抛物面透镜的采用,设计出的光学系统光谱覆盖范围为443~910 nm,F 数为4.5,全视场角为118.8°,畸变小于10%,各波段调制传递函数(MTF)大于0.75@20lp/mm。通过分别采用序列及非序列方法对该系统像面的相对照度进行了仿真分析,两种方法的结果一致,表明该系统像面照度的均匀性优于95%,各项指标满足要求。
光学设计 照度 光瞳像差 广角 偏振 色差 反远距 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112206
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 中国航天科工集团第四研究院红峰控制有限公司, 湖北 孝感 432000
超辐射发光二极管(SLD)光源启动过程中偏振度的不稳定变化影响光纤陀螺性能,严重地制约了光纤陀螺快启动的研究进展。理论分析了TE 模和TM 模的偏振特性及其影响因素,得出了SLD 偏振度随驱动电流增加而增大、随温度升高而降低等结论,设计了高速采集方案对SLD 启动时偏振度、驱动电流、管芯温度的变化规律进行测试,测试得到驱动电流的上升时间约0.3 s,温度稳定时间为3 s,稳定时的偏振度约为4.3%,并分析了SLD 启动时偏振特性对光纤陀螺偏振误差的影响。
光学器件 启动 偏振度 光纤陀螺 偏振误差 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112302
李杨 1,*邹军 2朱伟 3陈浩 3[ ... ]林宇杰 4
作者单位
摘要
1 上海应用技术学院材料科学与工程学院, 上海 201418
2 上海应用技术学院理学院, 上海 201418
3 浙江亿米光电科技有限公司, 浙江 嘉兴 314100
4 上海博恩世通光电股份有限公司, 上海 201108
三维发光LED 灯片因其360°发光的优点成为制备球泡灯的首选光源。但是与其他LED 光源相比,三维发光LED 灯片的散热通道由纵向变为横向,散热要求更高。通过热模拟软件探求最佳散热三维灯片设计模型,通过对比优化其基板结构和芯片排布方式将同样驱动功率下基板的温度由130 ℃降至83 ℃。为验证模拟的准确性开模制备这两种灯片,并对两种灯片不同位置和热沉同时测温监控发现,300 s 内发光灯片和热沉上的温度达到平衡,两种灯片样品上的温度与模拟的温度基本相同。结果表明,优化后的三维发光LED 灯片具有良好的散热性能,可满足三维发光LED 灯片产业化产品需求。
光学器件 三维发光 LED 灯片 散热 热模拟 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112303
杜倩倩 1,2,*王文军 1,2李淑红 1,2刘云龙 1,2[ ... ]张丙元 1,2
作者单位
摘要
1 聊城大学物理科学与信息工程学院, 山东 聊城 252059
2 聊城大学山东省光通信科学与技术重点实验室, 山东 聊城 252059
在实验上研究了不同材料构成的一维窄带光子晶体带隙特性,采用电子束热蒸发技术,制备了一系列可见光范围内的窄带光子晶体反射镜。实验结果表明:高低折射率比值能够影响光子晶体对相应频率光的抑制能力。折射率比值恒定时,随周期数的增多,最大反射率增大,带隙宽度减小;对于折射率比值不同的光子晶体,折射率比值越小,带隙越窄,达到高反射率所需的周期数目越多。通过构建异质结构光子晶体,显著缩小了光子晶体带隙,并使其在短周期内实现了窄帯高反射率。
光学器件 光子晶体 电子束蒸发 光子禁带 异质结构 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112304
作者单位
摘要
桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
采用介质层加载的方法使表面等离子体激元(SPPs)在传输过程中获得较低的传输损耗。通过比较介质-金属-介质(IMI)和介质加载的波导,证明了此介质加载的方法可以有效地减小表面等离子体的损耗,获得更低的传播速度。然后,在硅介质和金属银中间加载一层二氧化硅来提高介质光栅中表面等离子体慢波传输的性能。通过时域有限差分法证明所提出的结构使得不同频率的入射波产生的SPPs 停留在不同高度的介质中,获得很小的传播速度,并且有很小的传输损耗和强的亚波长限制。此结构在光存贮和光通信方面有着很好的应用。
集成光学 表面等离子体激元 时域有限差分法 色散 慢光 低损耗 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112401
付强 1,*刘丹 1战俊彤 2张肃 1[ ... ]姜会林 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林长春130022
3 长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
偏振成像探测技术针对复杂环境中识别探测目标具有明显的优势和广阔的应用前景,偏振大气信道环境下的传输特性尤为重要。采用平行平板间对流形式研制了大气湍流模拟装置,在此基础上,结合激光发射及偏振参数检测装置,对湍流环境中激光偏振传输特性的变化规律进行实验研究,结果表明线偏振光经过大气传输后会出现较明显的退偏现象,而圆偏振光则表现为较弱的退偏现象,且可很好的保持原有旋向继续传输,另外,强湍流比弱湍流对偏振传输影响大。该结果验证了圆偏振光在大气信道中传输保偏性能好。
物理光学 圆偏振光 大气湍流模拟 信道传输 保偏特性 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112601
作者单位
摘要
山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
在Wyner 窃听信道和复合信道的基础上,考虑了合法传输信道集为经典信道,窃听信道集为量子信道这种信道模型的信息传输能力。目标是要设计编码译码方案,使得接收方能够完美译出发送的消息(译码错误概率趋于0),同时窃听者对发送消息的疑惑度尽可能的高。在此基础上推导了在发送者知道信道状态信息的情况下有量子窃听时的经典复合信道的安全容量;同时得出了在发送者不知道信道状态信息的情况下这种信道的安全容量的下界。
量子光学 复合信道 窃听信道 量子信道 安全容量 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112701
作者单位
摘要
江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
提出了基于探测高能级上原子布居数实现近简并准Λ型四能级原子系统局域化的方案。利用微扰理论求解薛定谔方程得到了基于上能级原子布居的原子位置的条件几率分布表达式。理论分析了原子局域峰的位置及宽度,得到了它们的解析表达式,给出了原子局域峰分裂的条件。研究表明,当系统中的耦合场和探测场满足电磁诱导透明配置条件或高能级向近简并的两个低能态跃迁的几率幅相干相消时,不能实现原子局域化。在电磁诱导透明窗附近,可以实现高精度原子局域化。原子局域峰的宽度取决于耦合场强度和近简并能级之间的间隔。
量子光学 原子局域 布居数 位置几率 电磁诱导透明 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 112702
作者单位
摘要
1 南京农业大学工学院江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室, 江苏 南京 210031
2 南京农业大学农学院作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏 南京 210095
水稻是人类的主要粮食作物,其发芽率是评定水稻质量的重要指标之一。以南粳46 为研究对象,利用高光谱成像技术预测剥壳后的稻种(以下简称糙米)发芽率。在400~1000 nm 波长范围内,采集960 粒饱满、无霉变糙米的高光谱图像,提取感兴趣区域的平均光谱曲线,利用主成分分析(PCA)提取特征波长,再结合偏最小二乘法(PLS)、反向传播神经网络(BPNN)、径向基神经网络(RBFNN)和广义回归网络(GRNN)4 种建模方法分别对糙米5 个区域特征波长的光谱数据建立预测模型并加以比较。4 种建模方法对糙米A 区域(含胚芽)的平均预测效果最好( Rp=0.970),其中,GRNN 模型对该区域预测精度最高( Rp =0.982, fRMSEP =0.978)。研究结果表明利用高光谱成像技术并结合PCA和GRNN 检测糙米发芽率是可行的。
光谱学 高光谱成像 主成分分析 广义回归网络 发芽率 糙米 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 113001
作者单位
摘要
北京大学信息科学技术学院, 北京 100871
飞秒光梳为精密光谱测量领域带来了革命性的进展,不仅为射频与光频建立了直接的联系,将光谱测量精度提高至17 位,而且还可以直接用于光谱测量,产生了一门新的学科--直接光梳光谱学(DFCS)。在DFCS 中,光梳脉冲能量放大和非线性频率变换是不可或缺的手段,但是传统的脉冲放大、高次谐波产生过程会导致光梳的频率分辨率下降,精度和能量难以兼得。本文报道了激光光谱学中的重大进展--拉姆塞光梳光谱学,该技术结合了两个诺贝尔奖概念,可实现光谱的高准确度、高分辨率测量。
光谱学 拉姆塞 光梳 直接光梳光谱学 拉姆塞光梳光谱学 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 113002
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
提出一种基于自适应噪声的完备经验模态分解(CEEMDAN)拉曼光谱去噪方法。利用排列熵(PE)作为代表噪声的内在模式分量(IMF)的判据,并对其进行阈值滤波以消除噪声,得到消除噪声的拉曼光谱重构信号。采用该方法对乙醇水溶液的拉曼光谱数据进行去噪研究。结果表明,该方法有效地消除了拉曼光谱中的噪声;与经验模态分解法(EMD)和总体平均经验模态分解法(EEMD)的对比表明,CEEMDAN 去噪法不但在高信噪比的拉曼光谱信号去噪中取得良好的去噪效果,而且在低信噪比的拉曼光谱信号去噪中依然优势明显。
光谱学 基于自适应噪声的完备经验模态分解 排列熵 拉曼光谱 噪声 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 113003
作者单位
摘要
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
作为重要的大气污染物,CO 气体浓度的变化是衡量大气污染状况的重要指标。针对大气污染组分CO 高灵敏红外光谱测量需要,研究了高分辨红外光谱特性参数精确测定方法,采用室温工作、窄线宽分布反馈式(DFB)半导体激光器作为检测光源,精确测量了CO 气体在1.56 μm 附近的高分辨吸收光谱,利用Voigt 线形模型对吸收谱线进行拟合,获取了CO 分子各吸收线的中心波长、谱线强度、压力自加宽系数等参量,并与理论结果进行了比较。
激光光学 近红外光谱 线宽 线强 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 113004
作者单位
摘要
1 南京农业大学工学院江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室, 江苏 南京 210031
2 远程测控技术江苏省重点实验室, 江苏 南京 210096
3 南京农业大学农学院作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏 南京 210095
针对种子发芽率检测常用方法操作复杂、周期长、受种子休眠期影响等问题,提出了一种基于特征光谱和广义回归神经网络(GRNN)的糙米发芽率快速检测方法。在温度为45 ℃、湿度为90%的条件下,对稻种进行高温高湿人工老化,老化时间为0、24、48、72、96、120、144、168 h;人工去壳处理后,采集近红外光谱数据,将160 份糙米样品的光谱分为校正集(120 份)和预测集(40 份);采用标准正态变换(SNV)、一阶导数(FD)对光谱数据进行预处理,提取特征波长,分析不同建模方法和不同贡献率的特征波长对模型的影响。结果表明,以688、1146、1346、1366、1396、1686 nm对应的光谱作为输入,通过GRNN 建立的模型最优,其校正集相关系数(RC)与标准偏差(SEC)分别为0.9743、1.9161,预测集相关系数(RP)与标准偏差(SEP)分别为0.9505、2.3423。研究表明,采用近红外光谱分析技术对糙米发芽率进行检测是可行的,能够从稻种生理学特性的角度揭示不同发芽率稻种的光谱差异,且所建模型在水稻发芽率预测方面有较好的预测能力,为便携式水稻发芽率光谱仪的研制提供了理论依据。
光谱学 近红外光谱 糙米 发芽率 预处理 广义回归神经网络 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 113005
作者单位
摘要
上海理工大学出版印刷与艺术设计学院, 上海 200093
针对打印机的非线性以及印刷条件的复杂性,提出一种基于遗传算法(GA)优化的径向基(RBF)神经网络与子空间划分的打印机颜色预测模型。对打印机进行子空间划分,在子空间中进行模型的构建,采用GA 同时对RBF 神经网络的隐含层节点的中心和宽度参数进行优化进而构建了GA-RBF 神经网络模型。同时将本文算法与RBF 神经网络、Yule-Nielsen 修正的Cell Neugebauer(CYNSN)模型两种主流算法的预测精度进行了比较。实验结果表明,GA 的优化弥补了RBF 神经网络可调参数单一的缺陷,提高了模型的预测精度,与其他模型相比,该模型具有较高的预测精度和泛化能力,用于打印机的颜色预测是切实可行的。
光谱学 RBF 神经网络 遗传算法 颜色预测模型 光谱反射率 
激光与光电子学进展
2015, 52(11): 113301