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 2011, 38(4)

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中国激光 第38卷 第4期

艾庆康 1,*常亮 1陈檬 1李港 1[ ... ]贺凯 4
作者单位
摘要
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 中国科学院光电研究院, 北京 100080
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100085
4 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
根据Nd∶YVO4晶体对808 nm和888 nm波长抽运光吸收特性的差异,模拟了两种波长抽运下晶体的温度分布、应力分布以及当抽运光在a轴和c轴上的偏振分量变化时,晶体在两种波长抽运下温度分布以及热焦距的变化。模拟结果表明,888 nm抽运下,Nd∶YVO4晶体在径向温度梯度大幅度减小,晶体温度应力值远小于808 nm抽运;并且Nd∶YVO4的a轴与c轴对888 nm光吸收系数相同,使得晶体的吸收不受抽运光偏振变化的影响,从而使得谐振腔和输出的激光功率更加稳定。采用888 nm抽运,是降低Nd∶YVO4晶体热效应和提高Nd∶YVO4激光器输出功率的有效途径之一。
激光器 热效应 Nd∶YVO4晶体 
中国激光
2011, 38(4): 0402001
李震 1,2,*薛宇豪 1,2周军 1何兵 1[ ... ]潘志勇 3
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市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 中国电子科技集团公司第二十三研究所, 上海 201900
以光束质量(BQ)作为二维激光相干组束系统输出激光光束质量的评价因子,对相干组束系统的光束质量进行了实验研究。利用光反馈环形腔被动相位锁定技术,搭建了二维4路光纤激光相干组束的实验平台,实现了4路光纤激光的相干组束。当选取理想光束口径为近场子光束外切圆直径时,以圆形平顶光束或高斯光束作为理想光束模型,对应不同的远场光斑桶尺寸,分别进行了BQ测量。结果表明,BQ定义中理想光束模型的选择对BQ影响较小,而远场光斑桶尺寸的选取对BQ影响较大。对于不同相干组束系统的BQ评价,需要在明确BQ定义的情况下进行。
激光器 光纤激光 相干组束 光束质量 
中国激光
2011, 38(4): 0402002
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
提升宽条形半导体激光器水平方向激射光输出的光束质量,改善宽条形半导体激光器的工作特性,一直是大功率、高亮度宽条形半导体激光器器件工艺研究的难点。基于激射光在无源波导内的衍射原理制备宽条形半导体激光器的模式滤波结构,利用AlxNy绝缘介质薄膜应力使基底半导体材料带隙变化的原理制备无吸收无源波导。将两者结合,设计制备了带有无吸收模式滤波器结构的宽条形半导体激光器,使器件平均最大输出功率提高49%,垂直发散角达20.6°,水平发散角达3.3°,3500 h老化实验,其千小时退化率小于0.085%。
激光器 高亮度半导体激光器 模式滤波 无吸收无源波导 应力 
中国激光
2011, 38(4): 0402003
作者单位
摘要
1 中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
3 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
报道了一种Tm2O3掺杂的新型FGe玻璃连续激光运转。实验中增益介质采用未镀膜的掺杂摩尔分数为1%的Tm2O3的GeO2-Ga2O3-BaF2-MO/F2 (FGe)玻璃,在波长790 nm的钛宝石激光抽运下,使用两种输出耦合镜分别实现了连续激光振荡。在3%输出耦合镜下得到了83 mW的激光输出,斜率效率为13.7%,光光转换效率为8.8%,激光的中心波长为1968 nm。
激光器 掺Tm2O3的FGe玻璃 连续激光 
中国激光
2011, 38(4): 0402004
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 长沙 410073
中国激光
2011, 38(4): 0402004
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
报道了一台激光二极管(LD)双端面抽运NdYVO4晶体腔内三倍频355 nm紫外激光器。采用La3Ga5SiO14(LGS)高重复频率电光调Q技术,U型平凹腔结构设计,在腔内用I类相位匹配的LiB3O5(LBO)晶体实现二倍频,Ⅱ类相位匹配的LBO晶体实现三倍频,获得了高效率、高峰值功率、高重复频率的355 nm紫外激光脉冲输出。在抽运功率20.4 W及电光调Q重复频率10 kHz的工作条件下,获得脉宽9.6 ns,平均输出功率1.29 W的紫外激光输出,光光转换效率约为6.3%。
激光器 准连续紫外激光器 电光调Q 内腔三倍频 LiB3O5晶体 
中国激光
2011, 38(4): 0402005
王小发 1,2,3,*康治军 3樊仲维 1,3连富强 1,2,3[ ... ]余锦 1
作者单位
摘要
1 中国科学院光电研究院, 北京 100080
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100085
为了获得在液晶修复技术中所需要的光束质量好、能量分布比较均匀的矩形光束,提出了一种新的光束整形系统。在这个系统中,通过对光阑后不同位置衍射效应的理论分析和计算,获得相应的衍射光斑图样,再利用4f像传递系统对理想的光斑图样进行提取和传递,经过扩束聚焦之后,用于加工样品,并设计了相应的实验装置来验证这种系统的可行性。研究结果表明,过光阑后不同位置的衍射面呈现出复杂的衍射图样,等效距离在56.0~58.5 mm之间能够选取到平化效果非常好的衍射面,4f成像系统对其实现了较好的像传递,整形光束顶部的能量波动量小于5%,能量提取率达到80%。
激光光学 基模高斯光束 光束整形 矩形光阑 4f成像系统 
中国激光
2011, 38(4): 0402006
作者单位
摘要
1 浙江大学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应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
在1000 Hz高重复频率条件下,对单一大口径锥度光纤相位共轭镜(PCM)进行了详细的实验研究。对采用普通红宝石切割刀和进口LDC-200光纤切割刀切割的锥度光纤受激布里渊散射(SBS)反射率进行了比较,结果表明光纤表面切割好坏对反射率提升具有重要的影响。在两种抽运脉宽24 ns和15 ns下,对均由LDC-200光纤切割刀切割的锥度光纤SBS反射率进行了比较,在同样注入近40 mJ时,分别得到最高70%和50%的反射率。对抽运脉冲宽度为15 ns时,应用该锥度光纤PCM的双通输出激光能量、脉冲宽度、光束质量变化情况进行了测量,得到42 mJ,脉宽约1.5 ns的双通输出,光束质量得到明显改善。
激光器 高重复频率 锥度光纤 受激布里渊散射 相位共轭镜 
中国激光
2011, 38(4): 0402007
作者单位
摘要
华侨大学信息科学与工程学院, 福建 泉州 362021
不同尺寸的局域空心光束可囚禁不同尺度的微粒,在生命科学和纳米科技中具有重要的意义。提出了一种利用普通球面透镜望远系统来变换局域空心光束尺寸的新方法。利用几何光学方法进行了分析,采用ZEMAX光学设计软件实现光线追迹进行模拟。实验中拍摄并测量了经望远系统变换前后的局域空心光束的尺寸。结果表明,局域空心光束尺寸的变换比等于两个透镜的焦距比(望远系统的放大倍率),理论分析和数值模拟与实验结果吻合。
几何光学 局域空心光束 透镜变换 光线追迹 
中国激光
2011, 38(4): 0402008
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
利用相位均方根(RMS)梯度描述的随机相位屏表示低频波前畸变,用扰动幅度表征的随机相位屏描述高频波前畸变,建立了激光束的畸变波前模型。根据已知的近场低频相位以及近场和远场光强分布,采用逐次逼近迭代法对畸变波前的高频相位进行了恢复,并从波前残差、波前峰谷(PV)值、波前RMS、波前功率谱密度(PSD)等不同角度对高频相位的恢复效果进行了定量分析。在此基础上,对不同的畸变波前进行了高频相位的恢复,以验证该恢复算法的适应性。结果表明,运用逐次逼近迭代法,能有效地根据近场低频相位以及近场和远场光强分布恢复得到畸变波前的高频相位,进而可获得包括低频和高频相位在内的近场畸变波前信息,且该方法适用于不同畸变波前的高频相位恢复。
激光器 高频相位恢复 逐次逼近迭代法 相位校正 
中国激光
2011, 38(4): 0402009
作者单位
摘要
天津理工大学计算机与通信工程学院智能计算及软件新技术重点实验室及薄膜电子与通信器件重点实验室, 天津 300384
提出了基于高精细度光纤环形滤波器的双波长窄线宽光纤激光器结构。在单波长光纤激光器的基础上,增加保偏光纤布拉格光栅(PM-FBG)和高精细度的光纤滤波器。其中保偏光纤布拉格光栅作为激光器的波长选择元件,可产生两个波长的激光输出。高精细度的光纤滤波器由两个光耦合器和一段弱抽运的掺铒光纤构成,掺铒光纤产生的增益和光纤时延使滤波器具有梳状谱响应和高精细度,从而抑制激光器产生的不需要的模式,保证输出激光具有窄线宽特性。以980 nm的激光二极管(LD)作为抽运源,得到了室温下单峰最大输出功率5.27 mW和1.02 mW,波长间隔为0.16~0.32 nm可调谐的双波长窄线宽连续激光输出。
激光器 双波长光纤激光器 光纤滤波器 高精细度 
中国激光
2011, 38(4): 0402010
张宇 1,2,3,*李新阳 1,2饶长辉 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学研究室, 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 中国科学院研究生院, 北京 100049
激光发射系统通常受到瞄准误差的影响,使得发射光束的中心偏离靶目标,造成能量传输损失和系统性能下降。激光对目标照明后的散射回光信号可以反映瞄准误差的信息,通过对散射回光信号的测量可以对瞄准误差进行修正来提高激光发射系统的瞄准性能。研究了一种基于目标照明回光的瞄准误差修正方法。利用目标回光信息与瞄准误差的关系,通过随机并行梯度下降(SPGD)算法对瞄准误差进行校正,分析了影响瞄准误差校正精度的因素。实验数据验证了理论分析结果。
激光瞄准系统 照明回光 瞄准误差 随机并行梯度下降算法 
中国激光
2011, 38(4): 0402011
孙运强 1,2,3,*习锋杰 1,2,3陈洪斌 1刘顺发 1[ ... ]陆启生 2
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所光束控制国家重点实验室, 四川 成都 610209
2 国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
3 中国科学院研究生院, 北京 100049
激光非均匀加热效应严重影响着激光能量的远距离传输。对于矩形平顶光束,在有轴向流存在的情况下,采用光束旋转的方式,借助商用的计算流体力学(CFD)软件Fluent,对激光在内通道中传输的气体热效应问题进行了仿真分析。仿真结果表明,激光束在横截面内的旋转,并不改变光场与气体耦合热效应到达稳态的时间。但是光束旋转效应使得光强非均匀分布带来的二阶像散项基本消失,光程差中只包含沿光轴方向对称的离焦项和球差项。而离焦项是便于校正的,因此光束旋转能够改善激光在内通道中的传输特性。
大气光学 气体热效应 非均匀光束 管道轴向流 旋转光束 
中国激光
2011, 38(4): 0402012
作者单位
摘要
1 解放军信息工程大学理学院数理系, 河南 郑州 450001
2 第二炮兵士官学校, 山东 青州 262500
基于光反馈垂直腔面发射半导体激光器动力学模型,通过分析光子数密度随光反馈强度变化的分岔情况,确定了激光器处于混沌态时的参数区间。利用混沌信号驱动同步方案,实现了两个被驱动激光器的精确混沌同步,并通过对两个被驱动激光器相关系数的分析,确定了它们达到精确混沌同步的参数区间。研究了参数失配对同步的影响,结果表明该同步方案有很好的稳健性。
非线性光学 混沌驱动同步 光反馈 垂直腔面发射半导体激光器 
中国激光
2011, 38(4): 0402013
作者单位
摘要
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
对前置光电负反馈抑制钛宝石激光器强度噪声方法的特性进行了理论分析,表明注入噪声不同时对应的最佳反馈增益不同。利用前置光电负反馈方法,在实验上实现了全固态连续单频可调谐钛宝石激光器低频段的强度噪声抑制,通过调节反馈增益,使激光器的强度噪声抑制程度最大。在分析频率为1.125 MHz处,强度噪声由原来的8.7 dB降低到了1.4 dB,抑制程度达7.3 dB。调节反馈增益和相位延时,可以获得不同分析频率的强度噪声的降低。
激光器 钛宝石激光器 强度噪声 光电反馈 噪声抑制 
中国激光
2011, 38(4): 0402014
作者单位
摘要
上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
以2.2 m/min激光扫描速度,采用对接和搭接两种方式高速焊接0.7 mm薄板殷瓦合金。借助金相显微镜和扫描电子显微镜观察焊缝显微组织,讨论焊缝中心的热裂纹形成机理,对比分析不同接头形式的热裂纹敏感性。实验结果显示,殷瓦合金的高速激光焊缝为铸态单相奥氏体树枝晶。对接焊缝中心出现热裂纹,而搭接焊缝未发现热裂纹。分析认为,在树枝晶凝固最后阶段,焊缝两侧树枝晶粒的大角度晶界能γgb大于2倍液态薄膜固/液界面能γsl,液态薄膜完全桥接需要临界过冷度ΔTb。殷瓦合金散热系数低,过冷度不足,焊接残余拉伸应力δr将导致液态薄膜开裂。对接时容易出现热裂纹。而搭接时开裂的液态薄膜有上层液态金属流入补充,能有效降低焊缝的热裂纹敏感性。
激光技术 激光焊接 热裂纹机理 树枝晶桥接 殷瓦合金 
中国激光
2011, 38(4): 0403001
作者单位
摘要
1 华中科技大学机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
2 武汉光电国家实验室(筹), 湖北 武汉 430074
3 北京航空制造工程研究所, 北京 100024
针对传统微泵结构复杂、制备困难等不足,提出了一种新型的基于激光冲击波力学效应的微泵驱动方法,使用该方法设计的微泵结构简单、易于制造、成本低,有利于微型化及与微机电系统(MEMS)集成。通过研究激光冲击波的力学模型,设计了无阀型微泵,并计算出其耦合模态。验证了该驱动方法的可行性;通过流固耦合仿真研究了激光的频率、占空比、功率密度、光斑直径等参数对微泵流量的影响,并进一步分析了流量的稳定性。研究结果表明,功率密度和光斑直径是影响流量的主要因素,占空比为0.6时微泵流量最大,微泵稳定工作后各脉冲流量相差不超过5%。
光学制造 激光冲击波驱动 微泵 流固耦合 激光参数 
中国激光
2011, 38(4): 0403002
作者单位
摘要
1 华中科技大学光电子科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
2 安阳睿愚运销有限责任公司激光加工中心, 河南 安阳 455000
探索性地提出了一种基于新型扇形类抛物面聚焦镜的高功率激光加工用激光光束的展宽方法,并对该方法的实现原理和光路设计进行了研究与相关实验验证。根据几何光学原理,采用光线追迹的方法,对实际激光光束经新型光束展宽系统变换后的聚焦特性进行了分析。理论结果表明,通过光束展宽系统变换后,能够将原始圆形激光束连续扫描展宽为光强分布均匀的大尺寸(20~500 mm)弧形条状聚焦光斑。利用横流CO2激光器,对该光束展宽系统的实际光学变换特性进行了初步实验研究,实验结果与理论结果相符合。
激光技术 光束展宽 新型扇形类抛物面聚焦镜 光线追迹 聚焦特性 
中国激光
2011, 38(4): 0403003
作者单位
摘要
中国石油大学(华东)机电学院材料系, 山东 东营 257061
采用DL-HL-T型5 kW CO2快速横流激光器对TA2钛合金进行了激光气体氮化处理。利用体视显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱分析对TA2激光气体氮化层进行表面形貌、微观组织和相组成的分析;利用显微硬度计和纳米力学探针对氮化区域的显微硬度及氮化层硬度的均匀性进行了测试;利用M283恒电位仪与M352测试分析软件对氮化层进行耐蚀性测试与分析。研究结果表明,经过激光表面氮化处理,在TA2表面生成了以TiN为增强相的氮化区域。该区域由氮化层、热影响区和基体3部分构成,氮化层组织主要由TiN和α′-Ti组成,厚大约30 μm,硬度比较均匀;热影响区主要由细小的针状α′-Ti构成。TA2激光气体氮化提高了基体的耐均匀腐蚀和局部腐蚀的性能。
激光技术 氮化层 钛合金 微观组织 显微硬度 耐蚀性 
中国激光
2011, 38(4): 0403004
胡黎明 1,2,*刘云 1芦志华 3王彪 1[ ... ]王立军 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激发态开放实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 吉林大学第一医院泌尿外科, 吉林 长春 130021
4 河北工业大学信息工程学院, 天津 300401
提出将980 nm和1064 nm半导体激光组合应用于皮肤组织伤口焊接,通过肉眼观察、病理学检测以及张力测试等方法对比了双波长激光焊接与传统缝线术的缝合效果。同时,利用热电偶温度测试系统在体测量了激光焊接皮肤切口过程中的组织内部温度,研究激光焊接效果与组织温度之间的关系。结果表明,980 nm和1064 nm激光同时以0.5 W连续输出,功率密度为15.92 W/cm2,每点照射时间为5 s模式组合焊接时,伤口缝合效果与传统缝线术相比具有伤口闭合迅速、愈合快、伤口表面平整、异物反应小、伤口闭合紧等优点。由此可见,双波长激光组织焊接是一种有效的伤口闭合方法,有待进一步研究以便应用于临床。
医用光学 激光组织焊接 半导体激光 伤口愈合 张力 组织温度 
中国激光
2011, 38(4): 0404001
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 合肥微尺度物质科学国家实验室, 安徽 合肥 230026
3 安徽省光电子科学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230026
利用液晶空间光调制器对高斯光束进行相位调制后可生成涡旋光束。因涡旋光束本身具有轨道角动量,酵母细胞被光阱捕获后会绕其中心旋转,对酵母细胞旋转的时序信号图进行傅里叶变换后可测出酵母细胞在光阱中的旋转角速度。详细讨论了酵母细胞旋转角速度随激光功率、拓扑荷以及捕获高度的变化关系。实验结果表明,酵母细胞的旋转角速度与激光功率成正比,与拓扑荷的平方成反比;捕获高度在14 μm时角速度达到最大值;细胞在涡旋光阱中的旋转方向可由拓扑荷的符号决定,正号为逆时针旋转,负号为顺时针旋转。此实验结果有望应用在细菌鞭毛马达力矩的测量实验中。
傅里叶光学 涡旋光束 轨道角动量 酵母细胞 旋转角速度 
中国激光
2011, 38(4): 0404002
作者单位
摘要
华南师范大学光子纳米生物技术研究中心和光子中医实验室, 广东 广州 510631
为了探究艾灸前后经络与非经络组织之间光学特性差异,采用自制高灵敏度光传输检测装置,在体研究了艾灸内关穴前后手厥阴心包经的光传输特性,以及艾灸内关穴附近1 cm处的非穴位点前后非经络组织的光传输特性。结果发现艾灸后手厥阴心包经与其周边非经络组织上的光传输效率都明显降低,但手厥阴心包经上的光传输效率衰减更显著(P<0.05)。实验研究表明手厥阴心包经及其周边的非经络组织在光传输特性上存在差异,并且手厥阴心包经对艾灸的刺激作用更敏感,可以为经络的特性研究及艾灸的临床应用提供有益的数据参考。
生物光学 光传输特性 手厥阴心包经 非经络组织 艾灸 
中国激光
2011, 38(4): 0404003
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
提出并实现了一种用于微弱极低频信号探测的干涉式光纤传感器相位生成载波(PGC)解调方法。对PGC解调方法中微分交叉相乘(DCM)及反正切(Arctangent)两种相位抽取算法应用于极低频信号解调进行了理论分析和算法仿真,其结果表明,DCM式PGC算法解调极低频信号时,其结果中存在直流漂移,而Arctangent 式PGC算法的解调结果中不存在直流漂移问题。进而基于光纤干涉仪搭建了极低频光纤传感系统,并进行了两种PGC解调算法的对比实验,实验结果表明,Arctangent式PGC算法不存在DCM式PGC算法解调极低频信号时的直流漂移,且能够准确解调极低频信号,与理论分析的结论相符。最后采用Arctangent式PGC算法实现了极低频干涉式光纤传感系统,该系统达到的最低可探测信号频率为0.01 Hz,最小可探测信号为4×10-4 rad/Hz,动态范围为110 dB @ 1 Hz,线性相关系数为99.99 %。
光纤光学 光纤传感 光纤干涉仪 极低频 相位生成载波 
中国激光
2011, 38(4): 0405001
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 太原理工大学光电工程研究所, 山西 太原 030024
提出了一种基于光反馈半导体激光器的混沌特性产生超宽带(UWB)信号的新方法。一个商用的通信波段半导体激光器在外腔光反馈下实现混沌振荡,输出连续波混沌激光,经由一个电吸收调制器后,被调制为一系列混沌脉冲信号。该混沌脉冲信号的频谱特性可通过调节半导体激光器的偏置电流和反馈强度进行控制。实验分别获得了中心频率为4.0 GHz、相对带宽为181%和214%的混沌脉冲UWB信号。进一步数值仿真了偏置电流和反馈系数对混沌脉冲UWB信号频谱特性的影响,实验结果与模拟验证相符。该方法实验装置简单,UWB信号频谱特性易控,可用作未来UWB光纤无线通信系统的光生微波信号发生装置。
激光器 半导体激光器 混沌激光 光纤无线通信 超宽带信号 
中国激光
2011, 38(4): 0405002
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
为了利用白光LED实现照明和通信的双重功能,根据室内照明可见光通信的特点,提出了反向归零码开关键控(ROOK-RZ)调制、反向脉冲位置调制(RPPM)、反向差分脉冲位置调制(RDPPM)和反向数字脉冲间隔调制(RDPIM)。在给出符号结构的基础上,分析比较了各种调制方式的带宽需求和平均发射功率,推导了误时隙率表达式,并对各种调制方式的误时隙率进行了比较。结果表明,开关键控(OOK)具有最小的带宽需求,RPPM可获得最大的平均发射功率和最好的误时隙率,但带宽需求最大。
光通信 可见光通信 调制 白光LED 
中国激光
2011, 38(4): 0405003
作者单位
摘要
南京师范大学物理科学与技术学院光电技术省重点实验室, 江苏 南京 210046
与通常的基于光谱分析的光纤布拉格光栅(FBG)传感器的原理不同,提出一种利用FBG的偏振相关损耗(PDL)特性来实现横向压力测量的新方法,从理论和实验两方面研究了FBG在横向压力作用下PDL参数的响应机制,建立了利用PDL实现横向压力传感的理论模型并进行了数值模拟。理论分析表明,FBG的PDL对横向压力的响应非常敏感,在小压力条件下比单纯的光谱分析更适合于测量横向应力。实验中在0~180 N的横向压力条件下,以PDL随波长变化曲线的质心高度和两峰值的波长间隔分别作为编码实现了解调,获得了在小压力(0~80 N)情况下0.06 dB/N和大压力(81~180 N)情况下2.5 pm/N的灵敏度,实验和理论模拟结果相符,证实了该方法的可行性。
传感器 光纤布拉格光栅 横向压力 偏振相关损耗 质心高度 光纤传感 
中国激光
2011, 38(4): 0405004
杨秀峰 1,2,*张春雨 1,2童峥嵘 1,2曹晔 1,2杨寅飞 1,2
作者单位
摘要
1 天津理工大学计算机与通信工程学院通信器件教育部工程研究中心, 天津 300384
2 天津理工大学薄膜电子与通信器件天津市重点实验室, 天津 300384
研制出一种具有微结构缺陷的新型光纤光栅,并对其温度特性进行了实验研究。该光栅是利用不同浓度的氢氟酸溶液对光纤布拉格光栅进行选择性刻蚀得到的,刻蚀区域改变了光纤的局部有效折射率,引入附加相移从而形成两个谐振峰。实验研究结果表明该新型光栅具有不同的温度灵敏系数,在20 ℃~90 ℃的温度范围内,随温度升高两谐振峰波长分别向长波方向移动了0.8127 nm和0.7329 nm,其温度灵敏系数分别为0.01161 nm/℃和0.01047 nm/℃,线性拟合度分别为0.991和0.998,新型光纤光栅两谐振峰随温度的变化呈现良好的线性关系。
光纤光学 新型光纤光栅 双参量 刻蚀 温度 
中国激光
2011, 38(4): 0405005
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
基于熔融拉锥耦合器制作工艺及相位掩模布拉格光纤光栅制作工艺,初步制作了一体化光纤光栅耦合器(FGC),通过对影响初制器件特性的工艺因素进行分析和实验验证,提出了改进的一体化光纤光栅耦合器制备工艺,成功制成了一体化光纤光栅耦合器,进行了器件特性测试实验研究,即光波上行复用(OAM)、光波下行复用(ODM)实验,为一体化光纤光栅耦合器的制备提供了参考。
光纤通信 一体化光纤光栅耦合器 制备工艺 光分插复用器 
中国激光
2011, 38(4): 0405006
作者单位
摘要
宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃样品,在TeO2-ZnO-La2O3玻璃组分的基础上,引入声子能量较低的重金属氧化物Bi2O3,研究了Bi2O3组分对基质样品拉曼光谱和Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品上转换发光光谱的影响。结果发现,在975 nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品中可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光。随着重金属氧化物Bi2O3组分含量的增加,玻璃基质的最大声子能量降低,Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺样品的三基色上转换发光强度均有所提高,且Bi2O3组分的引入对上转换蓝光发光强度的影响要大于其对绿光和红光的影响。
材料 碲酸盐玻璃 声子能量 上转换发光 Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺 
中国激光
2011, 38(4): 0406001
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
采用KrF准分子激光直写刻蚀技术在聚偏氟乙烯(PVDF)材料表面引入刻蚀缺陷,利用刻蚀点缺陷和线缺陷的活性中心作用实现了聚偏氟乙烯表面导电层的快速制备。实验结果表明,通过激光刻蚀在该材料表面产生的刻蚀点或刻蚀线均可起到活性中心的作用,轻易地控制导电层的形成,降低了激光改性阈值,低阈值实现了导电层快速制备的目的。通过激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及扫描电镜(SEM)观察,刻蚀缺陷边缘产生类导电层的二维规整网络微结构,为导电层的初期形式。激光刻蚀过程中的激光热交联反应及激光辐照交联反应的交替作用是聚偏氟乙烯导电层快速产生并大面积形成的主要原因。
激光技术 准分子激光 直写刻蚀 导电层 聚偏氟乙烯 
中国激光
2011, 38(4): 0406002
作者单位
摘要
1 长春理工大学化学与环境工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理国家重点实验室, 吉林 长春 130022
采用微乳液法制备了BaYF5Eu2+纳米微粒,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱等手段进行了表征。XRD数据与标准卡片PDF # 46-39很好吻合,利用谢乐公式计算所制备产物平均粒径在20 nm左右。SEM图谱显示所制备的纳米粒子为球形,且形貌规则,粒径分布比较均匀。BaYF5Eu2+的发射光谱中存在一个300~410 nm的发射带,发射光谱最强峰为330 nm,对应于Eu2+的4f65d→4f7发射,与传统高温固相法所制多晶材料最强发射峰378 nm相比蓝移了48 nm;其激发光谱最强峰位于263 nm,与传统高温固相法所制多晶材料最强激发峰322 nm相比蓝移了59 nm。
材料 氟化物纳米粒子 微乳液法 稀土 光致发光光谱 
中国激光
2011, 38(4): 0406003
作者单位
摘要
常州大学数理学院, 江苏 常州 213164
基于法布里珀罗腔理论,研究了由2块相同单负材料作为反射镜构成微腔结构的共振特性。若反射镜是负ε材料,在一定条件下可实现TM腔模的全向透射;若是负μ材料,则可实现TE腔模的全向透射。随着入射角的增大,全向透射谱变窄,品质因子提高。腔中介质折射率的提高,可有效缩短TM全向透射微腔结构的尺寸,但对TE全向透射微腔结构尺寸的调制就稍弱。单负材料损耗的存在,不会破坏两种微腔结构的全向共振特性,但随着入射角的增大腔模的透射率有所降低。通过优化处理给出了这两种微腔结构能实现全向透射时所需满足的各种条件,为全向滤波器的设计提供理论指导。
光学器件 全向滤波器 法布里珀罗腔 单负材料 偏振 
中国激光
2011, 38(4): 0406004
周远 1,2,*李艳秋 3刘光灿 1,2
作者单位
摘要
1 长沙学院电子与通信工程系, 湖南 长沙 410003
2 长沙学院光电信息技术创新团队, 湖南 长沙 410003
3 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室(筹), 北京 100081
超大数值孔径(NA)光刻成像中,掩模保护膜上的入射光线入射角范围增大,用传统方法优化掩模保护膜难以增大斜入射光的透射率。基于薄膜光学原理提出一种新的掩模保护膜优化方法,确保光线在整个入射角范围内的平均透射率最大。利用琼斯矩阵方法探讨膜层的透射属性和相位特征,得到相应的琼斯光瞳来分析膜层带来的偏振像差。结果表明,对比传统的掩模保护膜优化方法,新方法能有效提高斜入射光线的透射率,减小膜层引起的偏振像差。新的掩模保护膜优化方法能为超大NA光刻成像的掩模保护膜设置提供必要的理论基础和技术支撑。
成像系统 偏振像差 超大数值孔径光刻 掩模保护膜 琼斯矩阵方法 薄膜光学 
中国激光
2011, 38(4): 0407001
作者单位
摘要
昆明理工大学光电子新材料研究所, 云南 昆明 650051
采用脉冲激光沉积法(PLD)在Al2O3衬底上成功制备了Zn0.99Fe0.01O薄膜,研究了退火氧压对Zn0.99Fe0.01O薄膜的晶体结构及其激光感生电压(LIV)效应的影响。X射线衍射仪分析结果表明,Zn0.99Fe0.01O具有六角纤锌矿结构,并且是沿[001]取向近外延生长。同时随着退火氧压的增大,薄膜的晶粒尺寸先增大后减小,退火氧压为2000 Pa时薄膜晶粒尺寸最大,结晶质量最好。另外在10°倾斜的Al2O3单晶衬底上制备的Zn0.99Fe0.01O薄膜在3000 Pa的退火氧压下可以观察到最大的LIV信号,达到79.5 mV。
薄膜 ZnOFe薄膜 激光感生电压 脉冲激光沉积 退火氧压 
中国激光
2011, 38(4): 0407002
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 中山火炬职业技术学院光电工程系, 广东 中山 528436
针对军用光电仪器对激光致盲**的防护要求,选取Si和YbF3,ZnS和YbF3两种高低折射率组合形式研制了激光防护减反膜。在多光谱ZnS基底上,采用电子束及离子辅助沉积技术,制备了能够对532 nm和1064 nm激光进行有效防护,同时对3~5 μm的波段具有高透射率的薄膜。对Si膜的电子束沉积工艺进行了研究;对YbF3在不同的材料组合中的沉积工艺进行了优化;解决了膜层与基底之间的粘附性问题。该薄膜集探测用减反器件和防护器件于一体,可以使星载、机载等光电仪器的结构得到简化;光谱分析和环境测试的结果表明,各项指标满足使用要求。
薄膜 激光防护 离子辅助沉积 红外减反膜 
中国激光
2011, 38(4): 0407003
作者单位
摘要
哈尔滨工程大学理学院光子科学与技术研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
研究了一种基于偏振光的集成式单频激光干涉仪。利用偏振光学变换方法,实现了干涉仪的光学4细分结构,提高了测量灵敏度;构建4路正交探测结构,实现了干涉仪的无源偏振调制,扩大了干涉仪测量范围;采用光路集成化的设计方法,实现了一体化干涉仪光路集成。对激光干涉仪进行振动测量实验研究,结果表明,静态位移测量误差小于±0.3 nm,振动测量的分辨率达10 pm/Hz1/2;上述集成单频激光干涉仪具有测量精度高、稳定性好、动态范围宽、受环境影响小等优点,可被广泛用于纳米测量的各个领域。
测量 激光干涉仪 纳米测量 差动干涉 光路集成化 
中国激光
2011, 38(4): 0408001
作者单位
摘要
1 天津理工大学计算机与通信工程学院通信器件教育部工程研究中心, 天津 300384
2 天津理工大学电子信息工程学院薄膜电子与通信器件天津市重点实验室, 天津 300384
根据两台独立激光器拍频的理论模型,计算得到了洛伦兹线型和高斯线型的拍频线宽随衰减值的变化关系。为了提高激光线宽测量精度,在未知拍频线型时应选取较小的衰减值计算激光线宽;在已知拍频线型的情况下可选取较大的衰减值计算激光线宽。实验上采用窄线宽半导体激光器拍频测量其激光线宽,根据几个特殊衰减值处的线宽比值关系来判别拍频线型。选用较大衰减值处的拍频线宽计算激光线宽,测量结果与仪器出厂指标相比,误差仅为0.23%。该方法对其他线型仍然适用。
激光光学 激光线型 拍频 窄线宽 
中国激光
2011, 38(4): 0408002
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院, 北京 100081
扫描转镜是激光扫描探测系统的重要组成部分。从几何光学原理出发,以旋转六面转镜扫描为例,推导出扫描轨迹的表达式,分析了入射光线位置与扫描轨迹的关系,并给出了扫描角度与扫描轨迹的关系曲线。系统本身的结构特点是产生扫描非线性和非对称性的根源。为了减小扫描轨迹的非线性,提出了一种使用曲面反射镜的扫描系统,并对其扫描轨迹进行了求解和计算。由计算结果可知,该系统能有效克服平面转镜扫描系统的非线性特性。
成像系统 激光扫描 扫描轨迹 扫描非线性 
中国激光
2011, 38(4): 0408003
作者单位
摘要
南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
提出了利用精确测量激光激发的多种模态的超声波速来测定各向同性材料密度和二阶弹性(SOE)常数的实验系统和方法。把NdYAG激光器产生的激光聚焦成线源在样品表面不同位置激发3种模态的超声波,采用自行设计的压电陶瓷(PZT)传感器分别探测接收表面波、纵波和横波信号。利用扫描激光源技术和波形相关技术精确测算表面波波速,再根据体波传播距离和到达时间分别计算纵波和横波波速,最后根据瑞利方程和克里斯托费尔的弹性理论,计算得到材料的密度和二阶弹性参数。实验结果表明,该方法测得的铝样品的密度和二阶弹性常数C11,C44具有较高的可靠性和测量精度。
激光超声 二阶弹性常数 多模态超声 波速 
中国激光
2011, 38(4): 0408004
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电学院, 湖南 长沙 410073
采用抖动剥除算法能够使二频机抖陀螺的输出信号达到零延时。现有的抖动剥除算法无一例外地采用外部参考信号进行剥除运算,外部参考信号的获取会增加系统的复杂度。为了使抖动剥除更加容易实现,提出了一种新的基于自锁相的抖动剥除方法,用陀螺本身来获取抖动信号,不再需要外部参考信号。这种方法硬件结构简单,同时实验结果证明其输出结果不差于采用外部参考的方法。该方法使二频机抖陀螺可以很方便地应用于实时控制领域。
信号处理 激光陀螺 抖动剥除 自适应滤波 自锁相 
中国激光
2011, 38(4): 0409001
作者单位
摘要
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
研制了一种适用于内窥光学相干层析成像的单驱动非对称光纤悬臂扫描探头,可以利用单一驱动信号来激发非对称光纤悬臂的光纤末端沿李萨茹图形进行二维扫描。但是,正弦驱动信号激发的李萨茹轨迹在均匀性、覆盖率和图案帧频之间的权衡方面存在一定限制,不利于扫描成像的优化。基于非对称光纤悬臂固有的响应特性,提出了振幅调制正弦驱动信号来进行二维扫描轨迹图案的优化,并模拟研究了不同驱动信号下的扫描轨迹,对比评价了各种驱动信号下扫描图案的均匀性和覆盖率,同时进行了对比实验,验证了该方案的可行性。
医用光学 光学相干层析成像 内窥探头 扫描图案 
中国激光
2011, 38(4): 0409002
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 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
罗兰光栅存在的主要像差是像散和弧矢彗差,影响其光通量和光谱分辨率。根据凹面全息光栅的几何像差理论,分析了记录光源点在罗兰圆外所制作的全息罗兰光栅的宽波段像差特性。发现像散和弧矢彗差能够在两个波长处被同时消除;并且在两波长之间的波段范围内,像散和弧矢彗差相对传统光栅均得到明显改善。基于此像差特性提出一种设计宽波段高分辨罗兰光栅的方法,通过选择适当的使用结构和校正波长,能够在整个使用波段有效地校正像散和弧矢彗差。利用这种优化方法设计了工作波段为160~600 nm的罗兰光栅。光线追迹结果显示,所设计光栅的光谱分辨率和能量集中度在整个使用波段较传统光栅均有显著提高。
光栅 全息 罗兰圆 像差校正 宽波段 
中国激光
2011, 38(4): 0409003
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150081
太赫兹成像是太赫兹技术的重要发展方向,其中具备实时成像能力的面阵成像系统引起了广泛的研究兴趣。在成像系统的设计中需要尽可能地减小能量损耗,由于离轴抛物面镜具有较小的能量损耗,且便于系统设计,因此在太赫兹成像系统的设计中常被用到。但离轴抛物面镜的引入会带来一定的畸变以及装调困难。利用光学设计软件ZEMAX,对一种具有离轴抛物面镜的太赫兹面阵成像系统进行了成像性能分析,特别研究了接收部分中离轴抛物面镜装调误差对成像质量的影响。仿真结果表明,理想情况下,系统分辨率约为0.5 mm且网格畸变只有0.069%;该系统容许光学接收部分的离轴抛物面镜最大倾斜角1.1°,最大偏心距6.5 mm。
成像系统 太赫兹 面阵探测 离轴抛物面镜 
中国激光
2011, 38(4): 0411001
李忠洋 1,2,*姚建铨 1,2徐德刚 1,2钟凯 1,2[ ... ]汪静丽 1,2
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, 天津 300072
2 天津大学教育部光电信息技术科学重点实验室, 天津 300072
利用一块大体积MgO∶LiNbO3晶体,采用浅表垂直出射方式构成太赫兹(THz)波参量振荡器(TPO),实现了高功率可调谐的THz波输出,调谐范围为0.8~2.8 THz。当抽运功率密度为197.4 MW/cm2时,在1.73 THz处每个THz脉冲的最大输出能量为173.9 nJ,对应的能量转换效率为2.2×10-6。实验过程中观察到了一阶和二阶斯托克斯(Stokes)光,一阶Stokes光相对于抽运光的频移等于产生的THz波的频率。
非线性光学 太赫兹波 太赫兹波参量振荡器 电磁耦子 
中国激光
2011, 38(4): 0411002
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
仿真研究有助于增益调制非扫描激光雷达系统设计的优化,并对其构成和成像原理进行分析。建立了增益调制非扫描激光雷达的理论模型,提出一个用于雷达成像的标准目标,根据所建立的理论模型和成像过程,编制了仿真软件,对增益调制非扫描激光雷达系统进行仿真模拟,并与实验结果进行对比。仿真实验结果与实验结果的一致性表明,仿真模型比较贴近实际,有助于增益调制非扫描激光雷达系统的方案设计和参数优化。
激光技术 激光雷达 增益调制 系统仿真 非扫描 
中国激光
2011, 38(4): 0414001
作者单位
摘要
国防科学技术大学电子科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
在激光雷达目标识别中,通常需要估计目标姿态,进而将点云和模型匹配以完成识别。对目标姿态与投影点云分布的关系进行了分析,提取了投影点云密度熵(PDE)特征对点云分布进行度量。依据目标姿态与PDE之间的关系,提出了一种新的目标姿态估计方法,将点云绕坐标轴旋转,并计算旋转后点云的PDE,以PDE最小值所对应的旋转角作为目标姿态角。仿真了5类地面装甲目标在不同视点下的激光雷达点云,对比分析了PDE方法和矩形拟合法及主成分分析(PCA)方法在自遮挡下和遮挡下的目标姿态估计性能,讨论了参数选择对算法性能的影响,给出了PDE方法的快速实现方式。实验结果表明,PDE方法在自遮挡和遮挡情况下的姿态角估计性能及算法稳健性明显优于矩形拟合法和PCA方法,特别适合严重遮挡下的目标姿态估计。
信号处理 激光雷达 目标识别 姿态估计 
中国激光
2011, 38(4): 0414002
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 重庆大学光电工程学院, 重庆 400030
对梯度掺杂结构GaN阴极表面进行了化学清洗,清洗后利用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了阴极表面,分析表明化学清洗能有效去除阴极表面的油脂和加工中残存的无机附着物;然后在超高真空室内710 ℃下对阴极进行了高温退火清洁,去除化学清洗后残留在阴极表面的C、O等吸附物,使阴极表面达到制备高性能负电子亲和势(NEA)光电阴极所需的原子级清洁程度。最后通过阴极激活实验加以验证,结果证实化学处理后热退火方法能有效净化梯度掺杂结构GaN阴极表面。
光电子学 表面净化 X射线光电子能谱仪 梯度掺杂 GaN光电阴极 激活 
中国激光
2011, 38(4): 0417001