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 2012, 39(6)

MORE

中国激光 第39卷 第6期

作者单位
摘要
长春理工大学理学院, 吉林省固体激光技术与应用重点实验室, 吉林 长春 130022
报道了一种激光二极管(LD)端面抽运生长型复合晶体的RTP电光调Q激光器,实现了最高重复频率150 kHz的TEM00模激光输出,并且对比了生长型复合NdYVO4和NdGdVO4晶体在高重复频率电光调Q激光器中的表现。实验表明在中小抽运功率下,具有更大发射截面和适中上能级寿命的复合NdYVO4晶体更容易在高重复频率电光调Q运转下实现高峰值功率的窄脉宽激光输出。在高抽运功率下,相比于复合NdYVO4晶体,热性能更加出色的复合Nd:GdVO4晶体更适合作为高重复频率电光调Q运转的激光增益介质。
激光器 RTP电光Q开关 生长型复合体 高重复频率 激光二极管端面抽运 
中国激光
2012, 39(6): 0602001
刘毅 1,*方晓东 1,2梁勖 1高健 3[ ... ]罗乐 3
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230029
3 合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
研制了一台用于白癜风治疗的308 nm XeCl准分子激光系统。根据准分子激光器脉冲式放电的特点,设计了推挽式脉冲开关电源。实验研究了激光器脉冲重复频率、工作电压、气体寿命对激光输出能量的影响,并检测了激光输出脉冲能量的稳定性。通过自动反馈控制系统调整激光头放电工作电压实现输出激光能量的稳定。激光采用扩展型紫外液芯光纤传导,得到均匀性良好的治疗光斑,液芯光纤对308 nm激光的传输效率约为70%。激光器脉冲重复频率1~200 Hz,工作电压18~25 kV,输出能量不稳定度小于4%。经光纤输出用于治疗的有效光斑直径22 mm,脉冲能量密度2~3 mJ/cm2。
激光器 准分子激光器 白癜风治疗 推挽式脉冲开关电源 液芯光纤 
中国激光
2012, 39(6): 0602002
作者单位
摘要
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
报道了石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模掺铒光纤孤子激光器。采用环形腔结构,在抽运功率为370.4 mW时,产生了重复率为3.16 MHz,脉宽约为1.32 ps,平均输出功率为1.07 mW的锁模脉冲,其单脉冲能量为0.338 nJ,并观察到激光中心波长在1556.72~1558.76 nm之间可调。基于Ginzburg-Landau方程进行了数值模拟,得到的结果和实验一致。
激光器 光纤激光器 石墨烯 被动锁模 可调谐 
中国激光
2012, 39(6): 0602003
作者单位
摘要
苏州大学现代光学技术研究所, 江苏 苏州 215006
采用记录在光致热敏折射率玻璃中的反射型体布拉格光栅作为反馈元件构成外腔半导体激光阵列,对其输出光谱特性进行了实验研究,分析了快轴准直透镜的位置对外腔反馈耦合效率的影响。实验结果表明,在体布拉格光栅外腔反馈作用下,半导体激光阵列输出光谱中心波长得到锁定,同时输出线宽显著变窄。重点研究了体布拉格光栅的反射率对外腔反馈半导体激光阵列输出光谱特性以及激光器效率的影响。实验结果表明,体布拉格光栅反射率的增加可提高半导体激光阵列内腔模式的抑制效果,提高输出光谱对比度,减小输出光谱线宽。使用反射率为30%的体布拉格光栅,可将半导体激光阵列的输出波长锁定在808 nm附近,输出光谱线宽压缩至0.18 nm。外腔半导体激光器的输出功率达24.8 W,效率为82.6%。
光栅 半导体激光阵列 波长稳定 体布拉格光栅 外腔激光器 线宽窄化 
中国激光
2012, 39(6): 0602004
作者单位
摘要
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
报道了一种新颖的全光纤超长环形腔掺铒光纤激光器。该激光器采用非线性偏振旋转(NPR)技术实现自启动锁模,除了NPR元件外,其余全部由单模光纤(SMF)元件组成。通过加入4 km的SMF构成长达4.046 km的环形腔,产生了重复频率为50.92 kHz的稳定锁模脉冲,最大平均输出功率为2.73 mW,对应的单脉冲能量为53.61 nJ。
激光器 被动锁模 非线性偏振旋转 超低重复频率 
中国激光
2012, 39(6): 0602005
作者单位
摘要
厦门大学电子工程系, 福建 厦门 361005
报道了利用熔锥光纤石墨烯饱和吸收体实现1 μm波段的双波长锁模掺镱光纤激光器(YDFL)。利用光学诱导沉积法,将水溶液中的石墨烯纳米复合物在光倏逝场的作用下沉积至熔锥光纤的锥腰部位。该石墨烯熔锥光纤器件作为可饱和吸收锁模部件具有制作灵活、全光纤结构以及高损伤阈值等优点。基于该器件的可饱和吸收及腔内双折射滤波特性,通过调节偏振控制器优化激光腔内偏振特性,实现了稳定的YDFL双波长锁模。该激光器的两个锁模波长分别为1034.77 nm和1038.85 nm,二次谐波锁模重复频率为1.09 MHz,腔内单脉冲能量最大可达35 nJ。
激光器 光纤激光器 石墨烯 熔锥光纤 倏逝场 被动锁模 
中国激光
2012, 39(6): 0602006
作者单位
摘要
解放军电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
在建立瞬态光谱吸收系数模型的基础上,结合超快载流子动力学机制,建立了可以描述飞秒激光诱发直接带隙半导体瞬态漂白机制的理论模型,对飞秒激光诱发直接带隙半导体的瞬态漂白特性进行了数值仿真研究。结果表明,飞秒激光不仅可以诱发对应波长的瞬态漂白,还能导致激发波长到半导体长波限的宽光谱范围的瞬态漂白,且波长越长漂白现象越明显,甚至会引发能带底部出现负吸收现象。
激光技术 飞秒激光 超快载流子动力学 直接带隙半导体 光学漂白 
中国激光
2012, 39(6): 0602007
刘欢 1,*李青华 1,2,3高松 1,4巩马理 1
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器与机械学系摩擦学国家重点实验室激光与光子技术研究室, 北京 100084
2 清华大学工程物理系, 北京 100084
3 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
针对角抽运复合板条激光器提出了一种新颖的热焦距计算方法。考虑到传统计算方法中一般采用均匀分布或指数衰减分布来表征热源分布,计算出的热焦距与实验值相差较大,不利于腔型设计的情况,采用Tracepro光学追迹软件追迹抽运光被耦合进入板条角面后,经过多次全反射在激光介质内传播的全过程,得到激光介质内热源的精确分布,求解稳态温度分布,再求出热透镜焦距。采用新方法计算出的热焦距与实验结果吻合良好,精确度明显高于传统方法。新方法简单实用,普适性强,可广泛应用于其他各类常见固体激光器。
激光器 固体激光器 角抽运 复合板条 热焦距 二极管抽运 
中国激光
2012, 39(6): 0602008
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 国家产学研激光技术中心, 北京 100124
报道了高脉冲能量全光纤结构半导体可饱和吸收镜锁模的2.0 μm波段掺铥超短脉冲光纤激光器。在抽运功率为1.8 W时,开始得到稳定的重复频率为14.3 MHz的锁模激光脉冲,平均输出功率为5 mW;当抽运功率增加到3.8 W 时,最大平均输出功率达到59 mW,相应的最高单脉冲能量为4.1 nJ。此时测得锁模激光脉冲的脉宽为2.2 ps,中心波长为2015 nm,3 dB光谱带宽为2.9 nm。
激光器 光纤激光器 超快激光 掺铥光纤 被动锁模 
中国激光
2012, 39(6): 0602009
作者单位
摘要
1 杭州电子科技大学通信工程学院, 浙江 杭州 310018
2 杭州电子科技大学教育部射频电路与系统重点实验室, 浙江 杭州 310018
提出了一种可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器结构。利用由光环行器构成的光纤环形镜和环形腔,形成双向反馈结构,可以有效降低布里渊阈值。该激光器实现了在1513~1578 nm之间超过65 nm范围可调谐的激光输出。当布里渊抽运功率为15 dBm(32 mW),980 nm抽运功率为23 dBm(200 mW)时获得了波长间隔为0.08 nm的11个波长的激光输出。
激光器 多波长 受激布里渊散射 掺铒光纤放大器 
中国激光
2012, 39(6): 0602010
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
采用中心波长为888 nm的激光二极管作为抽运源,减轻了Nd:YVO4晶体中的热效应。通过合理的谐振腔设计,扩大激光晶体处的基模尺寸和振荡光在凹面腔镜处的入射角,减轻了激光晶体内部的热效应和谐振腔像散,提高了激光器的输出功率。采用四镜环形腔选模的办法,获得稳定的高功率单频激光输出。在吸收的抽运功率为67.5 W时,实现了最高功率为21.5 W的532 nm单频激光输出,其8 h功率稳定性优于±1%,光束质量M2<1.1,光光转换效率为31.9%。
激光器 单频激光器 直接抽运 Nd:YVO4晶体 
中国激光
2012, 39(6): 0602011
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
提出了一种基于相移光栅(PSG)的多波长掺铒光纤激光器的结构。在该结构中,使用双相移点相移光栅作为波长选择器件,该光栅是在普通布拉格光栅上插入两个相移点而形成的。以980 nm的激光二极管(LD)作为抽运源,通过调整偏振控制器(PC),在室温下得到了稳定的三波长激光输出。通过连续25 min的观察,观测到输出波长的峰值波动范围小于0.6 dB。研究了相移光栅激光器的温度特性,通过设置不同的温度(25 ℃~85 ℃),实现了此类基于相移光栅激光器的微调谐。该掺铒光纤激光器可同时输出多个稳定的波长,因此可应用于多波长干涉测量以及全光通信等领域中。
激光器 相移光栅 波长可调谐 稳定性 
中国激光
2012, 39(6): 0602012
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
针对已有方法在单频光纤激光器跳模检测中存在的不足,提出一种基于非平衡光纤Michelson干涉仪动态相移的跳模检测方法。使用干涉仪将激光器跳模时的光频突变转换为相位工作点的突变,并通过同步监测相位工作点的正余弦函数两路信号来跟踪与判断它的动态相移,成功实现了对超窄线宽掺铒光纤环形激光器偶发的随机跳模以及由开机瞬态热效应触发的连续多次跳模的测量与分析。结果表明,该方法检测灵敏度高,跳模判据实时直观,并能测量跳模前后可能发生的频漂,为评价单频光纤激光器的模式稳定能提供有效的测试手段。
激光器 跳模 跳模检测 非平衡光纤干涉仪 频率漂移 
中国激光
2012, 39(6): 0602013
作者单位
摘要
1 江苏大学材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学分析测试中心, 江苏 镇江 212013
3 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的调Q钕玻璃激光器对TA2工业纯钛板料进行了激光连续冲击无模弯曲形变试验,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了激光冲击变形全断面的特征微结构。根据变形区的应力状态,观察到3种主要的特征微结构。一是位于压缩应变区域的近纳米级微孪晶栅,认为是由接近同一方向的高密度层错聚集的产物;同时由于新生微结构之间的交互作用而诱发的第三类微观内应力,在基体间形成高密度的位错网络和位错胞。二是同在压缩应变区域,在超高应变率和强大的冲击能量作用下局部切变诱发的α→α′的逆相变。三是在激光冲击超高速形变条件下,受高度约束的HCP晶系材料塑性变形阻力增大,在拉伸变形区域诱发沿解理方向的局部层状集群滑移现象。上述3种现象源于激光冲击形变时材料微观约束条件和形变方式,造成形变区域微结构和硬度的不均匀性,在重复冲击条件下,不利于钛板的均匀变形。
激光技术 激光冲击形变 超高应变率  微孪晶栅 逆相变 集群滑移 
中国激光
2012, 39(6): 0603001
作者单位
摘要
1 西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 陕西 西安 710072
2 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室, 江西 南昌 330063
针对单道多层的直薄件激光立体成形过程,建立了基板预变形和无预变形条件下的3D参数化有限元模型,进行了应力和变形的瞬时热弹塑性有限元模拟分析。模拟结果表明,基板预变形处理影响成形件应力和变形的分布与大小,并可减轻基板的翘曲变形。预变形下基板下表面具有初始拉应力点的残余应力值比无预变形要小,基板与熔覆层接触的界面中间位置残余应力也小于无预变形的情况,直薄壁件最大残余压应力所在位置也发生变化。在两模型中,熔覆层两侧边缘位置变形严重,而中间位置变形较小。熔覆层首层的沉积对基板变形量影响最大,后续熔覆层的沉积对基板变形量影响程度逐渐减小并最终趋于稳定。成形前对基板进行适当的预变形处理可以有效控制成形件变形和改善应力分布。
光学制造 激光立体成形 有限元模拟 基板预变形 应力 变形 
中国激光
2012, 39(6): 0603002
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
采用旋转中心复合设计进行激光透射焊接热塑性聚合物的试验规划,运用响应曲面法建立焊接工艺参数和焊接强度、焊缝宽度的关系模型,采用满意度函数和遗传算法相结合,对焊接强度、焊缝宽度和焊接成本进行了多目标优化及优化结果的验证。结果表明,优化的预测结果和实验结果取得了较好的一致性,可以为提高焊接质量和降低生产成本提供有效的指导。
激光技术 激光透射焊接 工艺参数优化 多目标优化 响应曲面 满意度函数 遗传算法 
中国激光
2012, 39(6): 0603003
作者单位
摘要
1 长安大学材料科学与工程学院, 陕西 西安 710064
2 西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 陕西 西安 710072
研究了以元素粉末为送进原料时,激光立体成形(LSF)Ti-Al-V系合金的力学性能。结合激光立体成形Ti-xAl-yV(x≤10,y≤25)合金的硬度测试分析和人工神经网络模型优化,获得激光立体成形Ti-xAl-yV合金成分硬度的关系。选择典型成分合金进行室温拉伸性能测试,在此基础上获得激光立体成形钛合金抗拉强度与显微硬度的比例因子K值为2.86~3.00,可实现对激光立体成形Ti-xAl-yV(x≤10,y≤25)合金的抗拉强度预测。另外,室温拉伸性能测试结果表明,激光立体成形Ti-4Al-3V、Ti-5Al-3V、Ti-4Al-4V、Ti-5Al-4V以及Ti-3Al-6V沉积态的综合室温拉伸性能均达到Ti-6Al-4V合金的锻件标准。
材料 激光立体成形 钛合金 粉末 力学性能 
中国激光
2012, 39(6): 0603004
张亚平 1,2,*马秀荣 1,2白媛 1,2赵健 1,2李文丽 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
误码率(BER)是非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)的一项重要性能指标,子载波个数是影响这一性能指标的重要因素。通过理论推导及仿真证明的方法,分析了子载波个数对光域单边带ACO-OFDM信号在单模光纤中传输时系统误码率的影响。结果表明,在总传输速率一定时,改变子载波个数从128个到16384个,所需要的总带宽改变不超过0.775%。并在此基础上,通过实验证明了不同的传输速率下ACO-OFDM系统均存在使系统误码率最低的最优子载波个数,实验结果表明该最优子载波个数随传输速率的增加而增加。
光通信 光正交频分复用 子载波复用 光单边带 
中国激光
2012, 39(6): 0605001
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
分析了在大模场面积双包层光纤(LMA-DCF)上刻写光栅的技术要求和难点,采用相位掩模法在20/400 μm 的LMA-DCF上刻写了高反射率光纤布拉格光栅。针对大模场光纤中存在高阶模的可能性,通过调整单模光纤(SMF)入射光场和LMA-DCF芯径的相对偏移量,对LMA-DCF光栅中的传输模式特性进行了理论分析和模拟计算,并在实验研究中测量了偏移量不同时光栅的反射谱,观测到了相应的LP01模和LP11模的模场光斑分布。对LMA-DCF光栅的几种光谱测试方法进行了对比研究,分析了各种方法的优缺点。研究结果将为LMA-DCF光栅在高功率激光系统中的应用提供依据和参考。
光栅 大模场面积双包层光纤光栅 模式特性 传输矩阵 高功率光纤激光器 
中国激光
2012, 39(6): 0605002
作者单位
摘要
解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
利用光纤光栅的偏振特性感知外界参量变化是光纤光栅传感的新研究热点。提出利用光纤光栅第一斯托克斯参量s1感知外界压力的新方法。推导了光纤光栅压力所致线双折射和s1参量的关系,建立了压力、线双折射和s1参量三者之间的关系模型,分析了线偏振光入射角度对s1参量的影响。仿真表明,偏振光入射角度影响s1曲线的基准值,同时也影响左右波长测量点的对称性和线性度。利用光纤光栅和高速在线检偏器搭建了实时压力测量系统,测量了不同偏振光入射角度下s1参量受压力所致线双折射的影响曲线,验证了理论仿真结果。
光栅 光纤光栅 偏振态 线双折射 斯托克斯参量 
中国激光
2012, 39(6): 0605003
作者单位
摘要
解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
光阈值器件是多用户光码分多址(OCDMA)系统接收机中抑制基底噪声和互相关旁瓣峰的重要部件。非线性光环镜(NOLM)是实现光阈值的一种有效方法。对基于高非线性光纤(HNLF)NOLM的阈值特性进行了实验研究及数据分析,提出利用改变抽运脉冲占空比分析阈值特性的方法,实验发现抽运脉冲占空比D为1/25时出现阈值点,阈值功率为3.75 W。讨论了抽运光与信号光的波长间隔对NOLM输出信号的影响,得出阈值点处的最优波长间隔为5.8 nm,脉冲压缩量为114.47 ps。实验搭建了接收机阈值系统,眼图分析表明该系统能较好地抑制噪声。
光通信 光阈值 非线性光环镜 交叉相位调制 四波混频 脉冲压缩 
中国激光
2012, 39(6): 0605004
作者单位
摘要
燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
基于光纤马赫-曾德尔(M-Z)干涉技术对周界防范系统进行了研究设计。采用改进的双光纤M-Z干涉相位检测技术与互相关算法相结合的方案进行信号提取。详细介绍了互相关算法在系统定位方面的应用,并通过实验证实其可行性。对两路经过不同延时的相同信号进行互相关运算,通过峰值位置可准确得到延时时间差。系统的定位精度与采样频率有直接关系,在采样率为20 MHz时,理论上的定位精度可达10.22 m。提出了一种分段数据处理方法,该方法可以在保证高采样率带来的高定位精度的基础上降低算法的运算量。实验结果表明,运算速度比传统方法提高约8倍。
光纤光学 周界防范 马赫-曾德尔干涉技术 定位方法 光纤传感 
中国激光
2012, 39(6): 0605005
作者单位
摘要
1 天津大学电子信息工程学院, 天津 300072
2 山西大同大学物理与电子科学学院, 山西 大同 037009
提出了一种基于三波长注入法布里珀罗型激光二极管(FP-LD)产生超宽带(UWB)信号的方案。在FP-LD不同激射模式中注入一路信号光和两路直流探测光,实现多波长变换并得到两路反码输出和一路正码输出;再通过光纤进行色散走离,使不同波长信号之间产生时延,形成UWB脉冲,最后经过光电转换产生UWB信号。对所提出的UWB信号产生方案的原理进行分析,并对UWB信号的波形以及频谱特性进行了实验研究。在此基础上,进行了1.25 Gb/s非归零码(NRZ)信号注入FP-LD产生差分编码UWB信号的实验。实验产生的UWB脉冲信号半峰全宽最小为83.3 ps,10 dB谱宽约为4.6 GHz,其频宽比为107%。
光通信 超宽带信号生成 多波长变换 法布里珀罗型激光二极管 色散 
中国激光
2012, 39(6): 0605006
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 长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
主要分析了影响四象限探测器跟踪精度的因素。对光斑大小、光斑位置、质心计算公式、探测器噪声、放大器噪声等因素进行了理论分析,通过计算和仿真的方法对各种因素的作用进行了验证,并通过实验验证了方法的正确性。研究结果表明,采用常用的四象限质心算法,只要采用合适的光学系统和信号检测电路,就可以实现高精度的跟踪误差检测。
测量 卫星激光通信 四象限探测器 探测精度 噪声 
中国激光
2012, 39(6): 0605007
王立文 1,2,*娄淑琴 1,2陈卫国 1,2鹿文亮 1,2王鑫 1,2
作者单位
摘要
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
提出一种可用于宽带偏振无关光定向耦合器的新型双芯光子晶体光纤(PCF),利用全矢量有限元方法分析了光纤结构参数对其光学特性的影响,得到了一组优化的双芯PCF结构参数,满足易于制作、易于接续和接续损耗低等应用要求,在此基础上对光纤结构进行了改进,进一步降低了制作难度,基于该光纤可以设计出在1.26~1.625 μm范围内分光比误差小于1%、两偏振态分光比误差小于0.2%的5050耦合器,并在现有实验条件下,试制了近似结构的双芯PCF。
光纤光学 双芯光子晶体光纤耦合器 有限元方法 宽带 偏振无关 
中国激光
2012, 39(6): 0605008
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理国家实验室, 上海 201800
提出了一种基于分布式布里渊光纤传感系统的温度快速测量方案。该方案基于外差相干检测原理,利用高速脉冲检波管对布里渊散射信号进行直接探测,从而缩短了测量时间;并结合累加平均与小波变换技术,减小了布里渊散射信号中的噪声,通过对去噪后的信号进行解调实现了长距离温度测量。实验结果表明,在24.8 km的长度范围内,温度测量误差小于3 ℃,测量时间小于3 s。
传感器 布里渊散射 高频微波 温度测量 小波变换 
中国激光
2012, 39(6): 0605009
巴诺 *
作者单位
摘要
吉林师范大学物理学院, 吉林 四平 136000
研究了一维正弦函数型光子晶体的透射特性和缺陷层对透射特性的影响,同时分析了光在正弦函数型光子晶体中的光学传输特性,即电场在正弦函数型光子晶体中的分布。对正弦函数型光子晶体,在缺陷层处的场强既可局域增强,也可局域减弱。这与缺陷层介质的折射率大小有关。当缺陷层对场强的作用是增强或减弱时,缺陷层位置越靠前,它对其后场强的增强或减弱作用越大。这些结论对光子晶体的设计与应用具有一定指导意义。
材料 函数光子晶体 缺陷模 光学传输特性 
中国激光
2012, 39(6): 0606001
作者单位
摘要
长春理工大学应用化学与纳米技术吉林省高校重点实验室, 吉林 长春 130022
采用静电纺丝技术制备了聚乙烯吡咯烷酮PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维,将其进行热处理,得到了YAlO3:Eu3+发光纳米纤维。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱等技术对样品进行了表征。PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维经1200 ℃焙烧2 h后,获得了YAlO3:Eu3+纳米纤维,属于正交晶系,空间群为Pnma。用Shapiro-Wilk方法检验了纤维直径分布情况,在95%的置信度下,纤维直径属于正态分布。PVP/[Y(NO3)3+Al(NO3)3+Eu(NO3)3]复合纤维表面光滑,纤维分散性较好,有很好的长径比,尺寸均一,平均直径为(152.9±26.0)nm;YAlO3:Eu3+纳米纤维的平均直径为(106.7±20.2)nm。在234 nm的紫外光激发下,YAlO3:Eu3+纳米纤维的主要发射峰位于590 nm和609 nm处,分别属于Eu3+的5D0→7F1跃迁和5D0→7F2跃迁,Eu3+ 掺杂离子浓度对YAlO3:Eu3+发射峰的峰型与位置均没有影响,当Eu3+ 掺杂离子浓度为5%时,YAlO3:Eu3+ 纳米纤维发光最强。
材料 纳米纤维 铝酸钇 静电纺丝 
中国激光
2012, 39(6): 0606002
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
研究了CO2激光辐照对PZT-4陶瓷介电性能的影响。在一定的激光辐照功率密度下,PZT-4陶瓷的介电常数下降约5%,介电损耗下降约60%,矫顽场增加。结合拉曼光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射以及后退火处理探讨了激光辐照PZT-4陶瓷的改性机理,结果表明,激光辐照后陶瓷介电性能的变化主要与其微结构有关,辐照使得陶瓷产生了较大的张应力,晶格常数变大,B位离子更容易偏离氧八面体中心,氧八面体扭曲,使其电畴活性下降,阻碍了极化翻转,材料性能变“硬”。
激光技术 激光辐照 PZT-4陶瓷 介电常数 介电损耗 
中国激光
2012, 39(6): 0606003
作者单位
摘要
1 浙江工业大学机械工程学院, 浙江 杭州 310014
2 常州大学材料科学与工程学院, 江苏 常州 213164
采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同激光通量下烧蚀CNx靶,在单晶硅基底上沉积CNx薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子谱仪(XPS)等对薄膜的形貌、化学成分和微观结构进行了表征。采用球盘式磨损试验机在大气(相对湿度48%~54%)环境下测试了薄膜的摩擦学特性。结果表明,递进式PLD技术可显著提高CNx薄膜的含氮量。当激光通量从5.0 J/cm2提高至10.0 J/cm2时,薄膜含氮原子数分数由23.8%上升至29.9%,膜中N-sp2C键的含量上升,N-sp3C键和sp3C-C键的含量下降,薄膜的磨损率从2.1×10-15 m3/(N·m)上升至9.0×10-15 m3/(N·m)。摩擦系数为0.15~0.23,激光通量5.0 J/cm2沉积的薄膜有最佳摩擦学性能。
薄膜 氮化碳 脉冲激光沉积 摩擦与磨损 X射线光电子谱 
中国激光
2012, 39(6): 0607001
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
在超分辨光存储技术中,掩膜层材料是决定其性能优劣的关键。In薄膜可以作为掩膜层用来实现超分辨信息点的动态读出。采用直流磁控溅射法制备不同厚度的In薄膜,用台阶仪测量薄膜厚度随时间的变化关系,用原子力显微镜观察不同厚度薄膜样品的表面形貌。在预刻有尺寸为390 nm信息点的光盘盘基上制备In薄膜,从而形成In掩膜超分辨光盘。利用光盘动态测试仪进行动态读出,最高读出载噪比(CNR)达到26 dB。为了进一步分析超分辨动态读出的物理机理,采用变温椭圆偏振光谱仪测量In薄膜在不同温度下的光学常数,得到In薄膜在不同温度下的反射率和吸收系数。分析表明In掩膜超分辨光盘的读出机理符合孔径型超分辨读出模型。
薄膜 超分辨 In掩膜 载噪比 
中国激光
2012, 39(6): 0607002
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
对于提高大型工件轴孔加工的精度和效率,孔心的精确定位至关重要。提出了一种基于激光位移传感器的非接触式回转逼近孔心定位方法。将传感器固定于机床的执行切削的旋转主轴上,并将主轴旋转中心置于理想圆心附近。在机床旋转的同时,分别沿与主轴轴线正交且相互垂直的两个方向上移动主轴,直到测量变化量达到最小(理论上可以为零),此时可以认为轴孔中心达到重合。利用逼近式孔心定位方法,可以快速精确定位与机床关联的圆心的相对坐标,从而指导后续加工。由于采用非接触测量方法,保障了测量的安全性。实验结果表明,此方法能够提高孔心的定位精度和效率。
测量 非接触测量 激光技术 孔心定位 大型工件 激光位移传感器 
中国激光
2012, 39(6): 0608001
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
相移雅满横向剪切干涉仪非常适合于达到衍射极限的光束的波面检测。为了改进现有的在两路剪切光束中直接插入起偏器的相移雅满剪切干涉仪,提出了一种基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪。该剪切干涉仪利用雅满平板前后表面的反射进行分束并形成两路干涉光束,两路干涉光束分别通过剪切平板后偏振合束并进行偏振移相。它保持了常规雅满剪切干涉仪的光路结构,提高了剪切干涉图的对比度,不再存在插入起偏器引入测量误差的问题。构建了改进前、后的两种相移雅满双剪切干涉仪,并进行了相应的对比实验,实验结果很好地验证了基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪的实用性。
测量 相移 雅满剪切干涉仪 偏振合束 波前 
中国激光
2012, 39(6): 0608002
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
研究了一种长基线激光干涉仪的在线稳定性监测技术,可用于纳米量级的位移和振动测量。构建了一个臂长22 m的激光干涉仪用于位移和振动测量。基于相位生成载波(PGC)解调技术,通过在相位调制载波中增加已知频率、固定幅值的指示信号,利用指示信号的幅度变化,实现激光干涉仪的工作状态监测,以及测量环境的变化与波动的指示。实验结果表明,加入已知幅度频率的指示信号可以实现激光干涉仪在线运行状态的监测。该方法的优点是没有增加硬件负载,可实现激光干涉仪的在线稳定性监测,简化了干涉仪调试过程,提高了运行效率。
测量 激光干涉仪 纳米测量 相位生成载波 在线稳定性监测 
中国激光
2012, 39(6): 0608003
作者单位
摘要
重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室, 重庆 400054
将数字全息粒子图像测速(DHPIV)技术应用于旋转流场的三维空间速度测量当中。提出了一种新的焦平面定位方法,即综合灰度梯度法,对数字全息中粒子的焦平面进行精确定位,获得了粒子的空间坐标。针对数字全息粒子图像测速技术中的粒子匹配问题,采取三维互相关算法对流场中的示踪粒子进行空间匹配。将基于综合灰度梯度法和三维互相关算法的数字粒子图像测速技术运用到旋转流场全息图中,获得了局部的三维可视化速度场,与理论模型吻合很好。结果表明,该技术能够很好地应用于旋转流场的测量研究当中。
测量 数字全息术 粒子图像测速 综合灰度梯度法 三维互相关 粒子 
中国激光
2012, 39(6): 0609001
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 150080
激光成像雷达距离像与目标表面物理结构特性密切相关,体现目标的本质特征,是目标识别的主要研究方向。采用组合矩的神经网络方法进行了相干激光雷达距离像目标识别仿真研究。用Hu不变矩和仿射不变矩两者的低阶矩组合表示距离像目标区域特征,利用反向传播(BP)神经网络识别不同方位角的车辆。当视场角不变时,训练10个目标,每个目标取3~19个样本,在不同载噪比(CNR)情况下,分析Hu不变矩、仿射不变矩和两者组合矩的识别率。理论分析和仿真实验表明利用组合不变矩进行距离像目标识别性能优于单独利用其中一种不变矩。
激光光学 激光雷达距离像 Hu不变矩 仿射不变矩 反向传播神经网络 目标识别 
中国激光
2012, 39(6): 0609002
作者单位
摘要
国防科学技术大学自动目标识别实验室, 湖南 长沙 410073
随着激光技术的发展,激光成像雷达在现代战争复杂战场环境中逐渐获得了广泛的应用,目前激光成像雷达自动目标识别技术已成为国内外研究的热点问题。提出了基于组合矩的激光成像雷达目标识别算法,从激光成像雷达目标的距离像中提取低阶的Zernike矩、Hu矩和中心矩构成组合矩特征,该特征对距离像噪声不敏感,应用径向基函数(RBF)神经网络对三种地面目标进行分类识别。实验结果表明,该算法与应用Zernike矩和Hu矩特征进行分类识别相比,对三种激光成像雷达地面目标的平均识别率在高载噪比(20 dB)下分别提高了1.0%和3.7%;在低载噪比(10 dB)下分别提高了11.8%和42.5%;当载噪比高于17 dB时,该算法的平均识别率达到100%。因此该算法取得了比较好的识别效果。
激光成像雷达 信号处理 目标识别 组合矩 距离像 
中国激光
2012, 39(6): 0609003
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院, 北京 100081
基于表面等离子体激发的光学操控技术由于其所需激光能量低、装置简单,近来引起了广泛关注。采用Kretschmann棱镜耦合法对金膜表面等离子体场进行激发,实现了对直径为10.8 μm的聚苯乙烯粒子的有效操控。通过引入一微孔阵列对入射激光光斑图样进行调制,实现了聚苯乙烯微粒在金膜表面的阵列式分布。实验中使用的光源为输出功率20 mW的氦氖激光器,所需要的能量密度仅为传统激光光镊能量密度的几十分之一。由于该装置成本低、操控灵活且较低的激光能量密度可以防止对活体细胞的破坏,因此,可在医疗领域中的活体细胞及DNA操控等方面得到应用。
表面光学 光学操控 表面等离子体激发 棱镜耦合 
中国激光
2012, 39(6): 0610001
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院 国家产学研激光技术中心, 北京 100124
中国激光
2012, 39(6): 0610001
杜垚 1,*陈哲 1,2余健辉 1,2翟艳芳 1[ ... ]李浩智 1
作者单位
摘要
1 暨南大学光电工程系, 广东 广州 510632
2 暨南大学光电信息与传感技术广东省普通高校重点实验室, 广东 广州 510632
微纳光纤偏振滤光器是光纤通信和传感系统的微型基本元件之一。利用超模耦合理论研究表明,当选择合适的耦合区长度和微纳光纤直径时,两平行紧贴微纳光纤构成的耦合器件可实现起偏效应,即将非偏振的输入光变为偏振光输出;理论设计分析给出了产生这种效应的几何参量值。实验研究了两根微纳光纤平行耦合时输出光偏振度(DOP)与耦合长度的关系,验证了起偏效应并制作了基于消逝场耦合的微纳光纤偏振滤光器。实验表明当微纳光纤偏振滤光器输入非偏振光时,在1545~1560 nm波段耦合输出端光的偏振度达到了90%以上,实现了光束起偏;在此波段内某些波长的输出光消光比(LPER)可达到24 dB以上,而其他波长处为椭圆偏振光或者圆偏振光,实现了分色起偏。此器件与检偏器组合可制成带通(阻)波长滤波器。
光学器件 微纳光纤 偏振度 滤光器 消逝场 耦合 起偏 
中国激光
2012, 39(6): 0610002
作者单位
摘要
南开大学现代光学研究所, 光学信息技术教育部重点实验室, 天津 300071
将固体表面荧光法和荧光偏振测量相结合,直接利用固体粉末进行荧光偏振检测,研究了维生素B2固体粉末的荧光偏振度及其特性。实验结果表明,维生素B2固体粉末的荧光偏振度受激发光入射角影响;当样品粉末紧密度大于0.6667时,紧密度不会对荧光偏振度产生影响。在激发光入射角为45°条件下其荧光偏振度为0.4178。该结果为使用维生素B2水溶液进行荧光偏振检测的结果的1.42倍。对维生素B2固体粉末连续进行6 h照射激发,其荧光偏振度检测结果在误差范围内保持稳定。
光谱学 荧光偏振 固体粉末 维生素B2 
中国激光
2012, 39(6): 0615001
作者单位
摘要
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 浙江 310027
2 中国计量学院光学与电子科技学院, 杭州 浙江 310018
基于矢量衍射理论,计算了径向偏振光束在焦点处光强分布。在径向偏振光束的聚焦过程中,焦斑大小主要取决于视场边缘的光线。根据这一特点,设计了以视场角正切值为自变量的连续型相位滤波函数。利用非线性规化算法,以缩小焦平面上横向宽度为目标,在不同的斯特尔比的约束条件下,优化得到一组相位滤波参数。计算结果表明,径向偏振光束通过此种相位滤波器再聚焦后,在保持相同斯特尔比的条件下,可获得更小的聚焦光斑。
衍射 超分辨 相位滤波器 矢量衍射 径向偏振光束 
中国激光
2012, 39(6): 0616001
朱江平 1,2,3,*胡松 1于军胜 2陈铭勇 1[ ... ]刘旗 1,3
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 中国科学院研究生院, 北京 100049
针对数字投影光刻技术大面积图形曝光的需求,提出了一种基于灰度模板调制的图形拼接方法,包括图形分割、模板设计、子图形灰度调制、子图形曝光4个步骤。图形曝光前,需要将曝光图形分割为多帧大小为1024 pixel×768 pixel的多个子图形,然后每个子图形与对应模板相乘,实现曝光子图形的预处理。基于数字微镜(DMD)对灰度图形的调制原理,设计了可行的边界灰度调制模板。给出了图形分割的基本方法以及模板设计的原则。计算机仿真实验展示了图形拼接的过程。实验结果表明,该方法能较好地解决大面积图形曝光存在的拼接问题,改善了图形刻蚀的质量。
图像处理 图形曝光 图形拼接 无掩模光刻 数字微镜 灰度调制 
中国激光
2012, 39(6): 0616002
作者单位
摘要
1 苏州科技学院数理学院, 江苏 苏州 215009
2 苏州大学信息光学工程研究所, 江苏 苏州 215006
3 苏州大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
研究了共相位望远镜阵列的两种重要光束耦合误差光瞳面平移(piston)误差和光瞳面倾斜(tilt)误差。设piston误差和tilt误差都服从均值为零但标准差待定的正态分布,根据中心点亮度判据,通过迭代方法计算了piston误差和tilt误差所允许的最大标准差,揭示了这两类光束耦合误差所允许的最大标准差与子望远镜个数和遮光比的关系。Piston误差所允许的最大标准差与子望远镜的遮光比无关,但随着子望远镜个数不断增加,在0.11λ~0.08λ范围内缓慢减小。Tilt误差所允许的的最大标准差在子望远镜出瞳大小已知的情况下,随遮光比不断增加而逐渐减小,而与子望远镜个数无明显的相关性。
傅里叶光学 稀疏孔径 光束耦合误差 概率统计 共相位望远镜阵列 
中国激光
2012, 39(6): 0616003
作者单位
摘要
1 南昌大学电子信息工程系, 江西 南昌 330031
2 南昌大学护理系, 江西 南昌 330031
通过计算并发度和线性熵研究了单光子和双光子Jaynes-Cummings模型中两原子系统的纠缠随时间的演化特性,分析了原子初始纠缠度和不同腔场初态对并发度的影响。结果表明,当腔场初始处于|11〉态时,两原子之间的纠缠出现突然死亡现象,纠缠死亡的持续时间依赖于原子初始纠缠度;并且发现两原子和腔场之间在整个时间演化过程中一直保持着纠缠状态。
量子光学 纠缠 并发度 纠缠突然死亡 量子通信 
中国激光
2012, 39(6): 0618001