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 2013, 40(1)

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中国激光 第40卷 第1期

作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
光子晶体光纤自诞生至今的十几年来得到了快速发展,不同结构和各具特色的光子晶体光纤层出不穷。以应用于飞秒激光技术的各种光子晶体光纤为主线,介绍了目前基于光子晶体光纤飞秒激光技术的实验研究进展,尤其是高功率、高能量飞秒激光系统的研究现状和发展方向。
激光技术 光子晶体光纤 飞秒激光 高功率 高能量 
中国激光
2013, 40(1): 0101001
姚建铨 1,2,*王然 1,2苗银萍 1,2,3陆颖 1,2[ ... ]景磊 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 天津大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
3 天津理工大学电子信息工程学院 天津薄膜电子与通信器件重点实验室, 天津 300384
基于液体材料填充的微结构光纤光子器件有效地将功能材料在不同外界物理场作用下的物理效应同光纤自身的微纳结构结合起来,具有可调谐、设计灵活、全光纤结构和易于集成等优点,是未来光纤光子器件发展的重要方向。掌握不同填充材料、填充方法及所制作器件的不同特性、功能和应用对这一领域的研究具有重要的指导意义。综合阐述了近年来基于液体材料填充的微结构光纤光子器件的研究进展,分析和归纳了各种液态功能材料的种类、物理特性及填充方法,系统阐述了基于该种方法实现的光开关及衰减器、滤波器、调制器、色散补偿器等可调谐光纤光子器件及光纤传感器件,最后对该领域未来的发展方向和前景进行了展望,为未来新型光纤光子器件的研制提供必要的依据和参考。
光学器件 微结构光纤 液体填充 光纤传感器 
中国激光
2013, 40(1): 0101002
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
报道了高功率、窄线宽、全光纤结构的2 μm波段掺铥连续光纤激光器。该掺铥连续光纤激光器采用了主振荡功率放大(MOPA)结构设计,通过采用790 nm的多模半导体激光器抽运双包层单模掺铥光纤,获得了稳定的中心波长为1963 nm的窄线宽、连续激光输出,最大输出功率为20 mW。利用该低功率连续激光作为种子源经过两级掺铥光纤放大器后,平均输出功率达到了22 W,相应的斜率效率为44%,激光中心波长为1963 nm,3 dB光谱线宽仅为0.24 nm。
激光器 光纤激光器 光纤放大器 掺铥光纤 全光纤结构 
中国激光
2013, 40(1): 0102001
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学技术物理学院, 陕西 西安 710071
2 西安北方捷瑞光电科技有限公司, 陕西 西安 710111
在全反射棱镜式激光陀螺中,环形激光器的合光输出特性直接影响激光陀螺的工作精度。利用激光器的模式理论,研究了在不同转速下,合光棱镜处的顺、逆时针光束干涉光场分布,分析了因光阑和合光棱镜加工、装配不当等因素造成的y方向合光角过大,高阶横模引起的干涉条纹歧化,以及多纵模对干涉光场分布的影响。实验研究了合光棱镜特性对激光陀螺测角精度的影响。
相干光学 环形激光器 合光棱镜 干涉图 
中国激光
2013, 40(1): 0102002
作者单位
摘要
1 武汉工程大学理学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
3 湖北第二师范学院物理与电子信息学院, 湖北 武汉 430205
基于阴影法测量了脉冲CO2激光Sn等离子体羽辉在缓冲气体中的膨胀特性,得到了羽辉边界位置及其等离子体碎屑动能随延时的变化规律,并利用修正的阻力扩散模型拟合了实验数据。研究表明,在入射激光脉冲能量为400 mJ,脉冲半峰全宽为75 ns,缓冲空气气压为1000 Pa时,初期(延时小于100 ns)Sn等离子体羽辉边界的膨胀速度可以达到3 cm/μs,随着延时的增加,由于背景气体分子的热碰撞阻力作用,羽辉粒子的速度急剧下降,后期(延时大于800 ns)羽辉碎屑离子膨胀速度降到了0.3 cm/μs。修正的阻力扩散模型拟合的结果表明等离子体羽辉膨胀的极限尺寸xst=15.2 mm,实验测试结果表明,羽辉碎屑粒子运动的极限距离约为16 mm,理论模型与实验结果吻合较好。
激光光学 激光等离子体 羽辉膨胀 阴影法 缓冲气体 
中国激光
2013, 40(1): 0102003
作者单位
摘要
福建师范大学激光与光电子技术研究所, 光子技术福建省重点实验室,医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建 福州 350007
基于小衍射源和衍射远场的特点,简化了瑞利索末菲标量衍射积分公式,并应用于分析非傍轴衍射光束的衍射远场总功率和光束传输因子特性。由于物理概念上的空间频谱的定义域局限在一定范围,基于此计算的非傍轴衍射光束的衍射远场总功率不满足能量守恒定律,基于此计算的非傍轴衍射光束的光束传输因子也与常识不符。当采用数学概念上的空间频谱分析上述特性时,两个符合常识的规律被重提,并以非傍轴基模高斯光束衍射远场总功率和光束传输因子的相对计算误差说明上述结论。
衍射 光束传输因子 非傍轴 远场 能量守恒定律 高斯光束 
中国激光
2013, 40(1): 0102004
作者单位
摘要
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
搭建测试系统,对宽面源单管半导体激光器(LD)和其组成的二维阵列光源的远场散斑特性进行了测量。使用方形光阑对激光二极管发出的照明光斑进行选择,测试不同位置的光斑的散斑对比度,实验结果表明随着光阑的移动,不同位置处光斑的散斑对比度没有明显的变化趋势,光斑的散斑对比度与光斑的选择区域无关。实验中使用4颗LD组成二维阵列光源引入非相干光源和角度多样性,调节LD与屏幕之间的距离改变相邻LD入射至屏幕的光的夹角,固定CCD物镜相对屏幕的张角,实验结果表明只有当入射光夹角大于物镜相对屏幕张角时,测试的散斑对比度会降低一个1/M因子。
激光光学 激光散斑 角度多样性 半导体激光管 散斑抑制 
中国激光
2013, 40(1): 0102005
作者单位
摘要
厦门大学信息科学与技术学院电子工程系, 福建 厦门 361005
报道了通过键合Yb∶YAG激光陶瓷来强化Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的研究结果。实现了Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器的激光输出。当吸收抽运功率为7.1 W时获得了0.53 W的自调Q激光输出,对应的光光转换效率为7.5%。在实验中获得了脉冲能量大于25 μJ、脉冲宽度小于3 ns、峰值功率高达9 kW的自调Q激光脉冲输出。同时研究了输出耦合镜透射率对Yb∶YAG/Cr,Yb∶YAG自调Q微片激光器激光性能的影响。
激光技术 Yb∶YAG激光陶瓷 Yb∶YAG晶体 自调Q激光器 微片激光器 
中国激光
2013, 40(1): 0102006
作者单位
摘要
1 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
2 中国科学院福建物质结构研究所, 福建 福州 350002
报道了一种基于Er3+,Yb3+∶YAl3(BO3)4晶体的1.5 μm固体激光器。为了解决由晶体严重的热效应所导致的激光器转化效率较低以及无法连续运转的问题,对控温炉设计以及抽运光源参数,如调制频率、占空比和腰斑尺寸等,进行了实验优化,从而减小了晶体的热负载,提高了准连续激光器的输出性能。在抽运源调制频率为40 Hz,占空比为10%,抽运光腰斑半径为80 μm,注入功率为17.6 W时,获得了2.6 W的准连续1.5 μm激光输出,斜率效率为18.1%;同时在抽运功率为5 W时,实现了290 mW的连续单横模1.5 μm激光输出,斜率效率为8.5%。
激光器 1.5 μm激光 Yb3+∶YAB晶体 热效应 抽运光腰斑半径 
中国激光
2013, 40(1): 0102007
作者单位
摘要
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
高功率准分子激光系统中的放大自发辐射(ASE)会引起主脉冲信号对比度下降,从而导致放大过程中激光脉冲信号对比度下降以及波形展宽和畸变,影响精密物理实验的开展。基于电光开关产生短脉冲的原理,对紫外波段电光开关进行了研究,建立了一种抑制准分子激光放大链ASE的方法。在对主振荡功率放大(MOPA)系统第一级预放大器的削波实验中,单电光开关和双电光开关消光比分别达到了103和104量级,削波后的激光脉冲信号对比度由原来的几十倍分别提高到105和106量级。在单路MOPA系统放大实验中,采用级联双电光开关进行了系统的ASE控制,并最终在靶面获得了良好的窄脉宽放大激光脉冲,为高功率准分子激光系统中波形放大问题提供了一个有效的解决方案。
激光光学 电光开关 自发辐射 准分子激光 对比度 
中国激光
2013, 40(1): 0102008
徐程 1,2,*谭荣清 1李志永 1,2李琳 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院电子学研究所高功率气体激光技术部, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是一种具有广阔应用前景的激光器,近年来发展迅速。使用碱金属铷所需要的中心波长为780 nm的半导体激光器线阵作抽运源,采用平面衍射光栅搭建Littrow外腔将线宽压窄至0.13 nm,并使用斩波器将半导体激光变为脉冲输出形式。采用透镜组合对窄线宽半导体激光进行光束扭转整形,整形后光斑近似为方形。半导体激光经线宽压窄和光束整形后,被聚焦进铷蒸气泡,泡内充入79 kPa甲烷作为缓冲气体。控制铷蒸气泡温度为145 ℃,注入谐振腔的抽运光峰值功率为最高13 W时,获得了峰值功率2.8 W的线偏振铷激光输出,光光转换效率达21%。
激光器 半导体抽运碱金属蒸气激光器 铷激光 Littrow外腔 
中国激光
2013, 40(1): 0102009
钦兰云 1,2,*王维 1,2杨光 1
作者单位
摘要
1 沈阳航空航天大学 机电工程学院, 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳工业大学 机械工程学院, 辽宁 沈阳 110870
借鉴超声振动在铸造、焊接、熔覆等领域中的作用,将超声振动引入钛合金激光沉积成形系统中,利用超声作用细化晶粒,均匀组织成分,减小试件的残余应力,从而解决成形件变形开裂的难题。针对成形系统的结构特点,搭建了超声振动系统,进行了超声振动辅助钛合金沉积成形试验。通过观察沉积试件的微观组织和对试件残余应力的测试,发现超声振动使试件熔覆层中的晶粒得到细化,使功能梯度材料试件中的TiC硬质相弥散均匀;并且能够减小试件的残余应力。测试结果表明超声空化或机械效应可以打碎由初生枝晶交错连接形成的固态结晶网,从而细化了晶粒,同时使继续结晶时熔体得到补充,减小了枝晶间产生的拉应力;另外超声波在熔池中的搅拌声流将使硬质相运动到熔池各处,使之分布更为均匀,在一定程度上减少了相与相之间凝固收缩应力的不同而产生的凝固应力。
激光技术 激光沉积成形 超声振动 钛合金 残余应力 
中国激光
2013, 40(1): 0103001
作者单位
摘要
大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室, 辽宁 大连 116023
采用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备了具有不同Nb4Si添加量的Ti-Fe合金涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机,系统研究了Nb4Si含量对合金涂层组织和性能的影响规律。研究结果表明,不同Nb4Si含量的Ti-Fe合金涂层皆主要是由β-TiNb树枝初晶和β-TiNb+TiFe共晶组织所构成。但有所不同的是,随着Nb4Si添加量的增加,涂层中共晶组织的数量呈现出先增后减的变化趋势,即在Nb4Si添加量为2.0%(粒子数分数,下同)时,共晶组织的数量为最多,且在Nb4Si的添加量超过0.5%时,涂层中开始有少量的β-(TiNb)5Si3相形成。由于受共晶组织增强作用的影响,在Nb4Si添加量为2.0%时,合金涂层的硬度、减磨性和耐磨性能为最高,而弹性模量为最低。
激光技术 激光熔覆 Ti-Fe合金 共晶组织 磨损性能 
中国激光
2013, 40(1): 0103002
作者单位
摘要
华中科技大学光电子科学与工程学院武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
采用输出功率8 W的355 nm NdYVO4纳秒激光器和3 W的1030 nm飞秒激光器对0.4 mm的单晶硅的刻蚀进行了对比研究,研究了激光的单脉冲能量密度,脉冲宽度,脉冲耦合率等参数对加工质量和精度的影响。实验结果表明,飞秒激光加工的热效应要小于紫外纳秒激光,同时飞秒脉冲产生了纳米条纹,但随着加工次数的增加,纳米条纹也直接导致了不规则裂纹的产生。这说明飞秒激光的加工优越性也是有条件的,当需要对材料进行大量去除之类的加工时,成本相对较低的紫外纳秒激光可能更为适合。
激光技术 激光微加工 355 nm纳秒激光 1030 nm飞秒激光 单晶硅 纳米条纹 
中国激光
2013, 40(1): 0103003
作者单位
摘要
中国科学院力学研究所, 北京 100190
为了研究激光冲击强化(LSP)过程中冲击波柔性加载条件下靶材的表面形貌与变形机理的联系,采用短脉冲强激光对304奥氏体不锈钢表面进行LSP处理,在没有对材料表面进行腐蚀的条件下,利用光学显微镜直接观察了LSP处理后材料的表面,并分析了其表面形貌特征与形成机理。研究发现,表面形貌呈现了多晶面心立方(FCC)金属的塑性变形特征,所浮现的形变组织能够直接反映材料在冲击波加载下的变形机制。实验结果表明,激光冲击后材料的表面形貌与塑性变形机制具有对应关系,这为LSP处理的变形机理的研究提供了一种新的实验方法。
激光技术 激光冲击强化 表面形貌 变形机理 显微组织 
中国激光
2013, 40(1): 0103004
作者单位
摘要
上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
三维激光切割头空间位姿变化的平顺性直接影响机床切割效率、安全和稳定性。建立了三维激光切割机五轴联动运动学模型,分析切割轨迹刀位点几何信息转换为机床五个运动轴空间坐标的可选值。结合B和C旋转轴运动部件间的摩擦力、质量和转动惯量,建立相邻刀位点间的旋转轴旋转运动耗能模型。将完整切割环上旋转轴运动最低总耗能作为优化目标,通过Dijkstra最小路径优化算法,获得完整切割环上的最佳切割方式。通过实例分析,该方法可避免B和C轴瞬间摆动过大情况,提高了切割头运动的平顺性。
激光技术 三维激光切割 运动学模型 耗能 路径优化 
中国激光
2013, 40(1): 0103005
作者单位
摘要
天津工业大学激光技术研究所, 天津 300160
采用YAG激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材,对其工艺、焊接区形貌和拉伸性能进行了研究。结果表明:在未添加吸光剂条件下,激光功率高于200 W时,透明和黑色PMMA板激光透射焊接性能良好,上层透明PMMA材料的激光入射面无烧蚀损伤,拉伸试验中透明PMMA板断开,焊接区无开裂,最大载荷为2110 N。激光功率低于200W时,单道焊接条件下焊接区被拉开,最大载荷1170N。透明PMMA板和其他颜色PMMA板在焊接时,需要添加吸光剂。采用黑色热塑性丙烯酸树脂为吸光剂的条件下,焊接效果较好。
激光技术 激光透射焊接 热塑性塑料 微观形貌 
中国激光
2013, 40(1): 0103006
作者单位
摘要
昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
为细化涂层晶粒组织,提高熔覆涂层质量,采用旋转磁场辅助激光熔覆技术在Q235钢表面制备了Fe60复合涂层。借助扫面电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等表征手段对涂层进行了组织结构和物相分析,利用维氏硬度计测试了激光熔覆复合涂层截面显微硬度分布,通过摩擦磨损实验研究了涂层的磨损性能。结果表明,熔覆涂层主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Fe23(C,B)6和Cr5Si组成,Cr5Si3晶粒细化且分布均匀致密。旋转磁场辅助下,涂层平均显微硬度为685HV0.5,约为无磁场涂层的1.1倍;磨损失重仅为无磁场涂层的0.66倍,耐磨性能得到明显改善。
激光技术 激光熔覆 复合涂层 旋转磁场 摩擦磨损 显微组织 
中国激光
2013, 40(1): 0103007
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
提出了一种离线式基于时间门的荧光受激发射损耗(g-STED)显微方法。基于在强光照条件下荧光寿命缩短的理论模型,在常规STED架构基础上,使用时间相关单光子记数(TCSPC)算法获取图像的荧光寿命信息,离线设置合理的时间门阈值,丢弃短寿命信号数据,对荧光信号有效点扩展函数(PSF)进行压缩,达到超分辨显微的目的。与传统STED显微术相比,此方法所需光功率大幅度降低,减少了荧光漂白及光毒性;离线式处理则同时增加了时间门设置的灵活性。在实验中,使用45 mW的连续STED光,最终获取了约80 nm的图像空间分辨率。进一步对时间门的设置对获取图像信号的分辨率和信噪比的影响进行了讨论。
显微 荧光寿命成像 时间相关单光子记数算法 时间门荧光受激发射损耗显微 
中国激光
2013, 40(1): 0104001
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, 光偏振研究中心, 天津 300072
2 苏州光环科技有限公司, 江苏 苏州 215123
交叉偏振图像不但可以反映样品的偏振敏感结构信息,而且可以更好地反映出样品浅表层的微结构。因此利用光学相干层析成像技术(OCT)获取样品的交叉偏振图像越来越受到人们的关注。在前人的基础上,实现了一种基于单模光纤的新型全光纤交叉偏振光学相干层析成像系统(CP-OCT),该系统具有同时获得样品的交叉偏振信号和同向偏振信号的功能。详细介绍了CP-OCT系统信号的形成原理,并使用琼斯矩阵理论推导出交叉偏振信号和同向偏振信号的表达式。使用CP-OCT系统分别对玻璃片、中心波长为1310 nm的λ/4波片及在体皮肤进行成像,从实验上验证了全光纤CP-OCT系统具有同时获取样品偏振敏感结构与偏振不敏感结构信息的能力。
相干光学 光学相干层析 交叉偏振 同向偏振 在体皮肤 
中国激光
2013, 40(1): 0104002
作者单位
摘要
1 深圳大学光电工程学院, 教育部/广东省光电子器件与系统重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学医学院, 深圳市生物医学工程重点实验室, 广东 深圳 518060
利用水相法制备CdTe量子点,在不同细胞培养基及不同pH值环境中对其进行了稳定性表征,研究了量子点对HeLa细胞增殖抑制率的影响,而后利用耦联转铁蛋白的量子点对HeLa细胞进行了靶向性标记,最后将量子点与葡聚糖耦联,通过透明背脊皮翼视窗观察其在血管内的动态过程。结果表明:合成的量子点发射谱峰值为660 nm,在DMEM和M1640细胞培养基中具有良好稳定性,当缓冲液pH值由5升高到13时,量子点荧光强度先升高后下降;量子点浓度为13 μg/mL时,HeLa细胞存活率高于80%;耦联转铁蛋白的量子点对HeLa细胞靶向作用明显;可观察到耦联葡聚糖的量子点在小鼠血管中的动态运动。该研究表明合成的量子点可成功用于活体成像。
生物技术 靶向量子点 水相合成 靶向标记 透明背脊皮翼视窗 
中国激光
2013, 40(1): 0104003
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
基于光纤中高相干光源(相干长度大于100 km)的瑞利散射光的统计特性,采用随机相向量模型,推导了光纤中瑞利散射光的功率分布和相位分布,指出瑞利散射光功率的概率密度函数(PDF)符合修正的莱斯分布,而瑞利散射光的相位分布近似为高斯分布。采用高灵敏度的光电探测器对不同长度的光纤的瑞利散射光功率进行了测试,实验结果与理论吻合,同时发现不同长度光纤的瑞利散射光功率的最大值随平均值线性增加。
统计光学 瑞利散射 概率密度函数 高相干光源 
中国激光
2013, 40(1): 0105001
吴婷 1,2,*李唐军 1,2贾楠 1,2孙剑 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
在160 Gb/s光时分复用(OTDM)系统中,带内四波混频(IFWM)效应是影响系统性能的因素之一。分析了IFWM效应对160 Gb/s光时分复用传输系统性能的影响,对采用强色散管理的方法抑制IFWM效应进行了理论分析和实验验证。传输链路采用大色散斜率的标准单模光纤(SSMF)和色散、色散斜率补偿光纤混合的色散管理方式,能够很好地抑制“1”比特处的脉冲幅度变化和“0”比特处产生的寄生脉冲,提升系统的整体性能。在不需要前向纠错和功率代价小于3.6 dB的条件下,实现了较长时间(时间大于2 h)的无误码(误码率小于10-12)传输。
光通信 时分复用 带内四波混频 强色散管理 无误码传输 
中国激光
2013, 40(1): 0105002
作者单位
摘要
1 西南交通大学信息科学与技术学院, 信息光子与通信研究中心, 四川 成都 610031
2 西南电子设备研究所电子信息控制重点实验室, 四川 成都 610036
理论分析和实验验证了一种多倍频微波信号的光学产生方法。基于大信号相位调制和单模光纤的色散效应产生多个多倍频谐波,通过引入一个中心频率连续可调的单通带微波光子滤波器,实现了对单个倍频微波信号的提取。调节宽带光源的谱分割间隔可实现倍频微波信号调谐输出。在理论分析的基础上搭建了实验系统,利用5 GHz低频驱动信号得到了10 GHz和15 GHz的微波信号,其10 dB线宽为几十赫兹,功率波动为1 dB~2 dB。
光电子学 微波信号产生 微波光子滤波器 马赫曾德尔干涉仪 相位调制 
中国激光
2013, 40(1): 0105003
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 四川汇源塑料光纤有限公司塑料光纤制备与应用国家地方联合工程实验室, 四川 成都 611230
探索了新型聚合物传像光纤的制备方法。阐述了传像光纤中的光线传输理论及光纤设计理论,为传像光纤的研制提供理论指导。借助聚合物微结构光纤制作技术,在正六边形聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构光纤预制棒的孔洞内填充高折射率的聚苯乙烯(PS)纤维,形成一次预制棒,热拉伸后熔并再拉伸,研制出直径为0.22 mm,单丝直径为3 μm的超高分辨率传像光纤。经过测试,该传像光纤可以分辨10 μm的微刻度。探索用直径为0.25 mm的特制PMMA芯/氟塑料包层光纤经过一步排列堆积制作传像光纤预制棒,拉伸制成直径为2 mm,7200 pixel,单丝直径为20 μm的传像光纤。实验发现,吸附于光纤表面的灰尘对传像光纤的结构和图像质量有严重影响。
光纤光学 聚合物光纤 传像光纤 微结构光纤 制备 
中国激光
2013, 40(1): 0105004
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 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
主要研究了采用高温AlN缓冲层外延生长GaN/Si(111)材料的工艺技术。利用高分辨X射线双晶衍射(HRXRD)分析研究了GaN/Si(111)样品外延层的应变状态和晶体质量,通过原子力显微镜(AFM)分析研究了不同厚度的高温AlN缓冲层对GaN外延层的表面形貌的影响。实验结果表明,AlN缓冲层生长前预通三甲基铝(TMAl)的时间、AlN缓冲层的厚度对GaN外延层的应变状态、外延层的晶体质量以及表面形貌都有显著影响。得到最优的预辅Al时间为10 s,AlN缓冲层的厚度为40 nm。在此条件下外延生长的GaN样品(厚度约为1 μm)表面形貌较好,X射线衍射(XRD)双晶摇摆曲线半峰全宽(FWHM)(0002)面和(10-12)面分别为452″和722″。
材料 AlN缓冲层 预辅Al 应变状态 
中国激光
2013, 40(1): 0106001
作者单位
摘要
青岛大学物理科学学院, 山东 青岛 266071
圆弓形散射元具有各向异性和多个可控自由度的特点。采用平面波展开方法,通过长轴微调、短轴变化和散射元转动几个方面,优化了光子晶体线性缺陷波导结构,实现了高群折射率和低色散的慢光效应并进行了模拟。结果表明,通过调整长轴和短轴变化,可以获得带宽在10.1~1.1 nm,折射率为36.5~287.5的低色散慢光;通过散射元转动,可以获得带宽在11.4~0.8 nm、折射率为45.5~293.7的低色散慢光。上述方法还可以获得超低色散和接近零色散效果的慢光。由此表明,选择合适的散射元和调整散射元参数,可以有效地实现高群折射率和低色散的慢光效应。
散射 圆弓形 散射元 慢光 色散 光子晶体 波导 
中国激光
2013, 40(1): 0106002
王礼 1杨经纬 1吴先友 1,2孙敦陆 1[ ... ]江海河 1,2,*
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 中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心, 安徽 合肥 230031
中国激光
2013, 40(1): 0106002
作者单位
摘要
南京大学电子科学与工程学院江苏省光电信息功能材料重点实验室, 江苏 南京 210093
研究了不同的快速退火(RTA)温度对Mg掺杂的InN材料的影响。根据马赛克微晶模型,利用X射线衍射(XRD)技术,对样品的对称面和非对称面做ω扫描,并且通过倒异空间图(RSM)扫描,拟合得到了刃位错与螺位错密度,并且根据在不同快速退火温度条件下位错密度的比较,同时结合迁移率的测量结果,发现快速退火温度采用400 ℃能有效地提高晶体的质量。原因在于快速退火能有效地激活Mg原子活性,降低材料中的载流子浓度,同时快速退火采用的氮气气氛能补偿部分起施主作用的氮空位,降低材料中载流子浓度的同时也降低了缺陷。同时,(002)面的摇摆曲线半峰全宽(FWHM)也很好地验证了所得结果。
薄膜 快速退火 X射线衍射 氮化铟 掺杂 位错 
中国激光
2013, 40(1): 0106003
作者单位
摘要
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
可见与红外的制导系统作为一种制导手段,在**领域得到了越来越广泛的重视。为了满足红外光学仪器的使用要求,根据薄膜光学理论对可见红外3个波段进行了膜系设计;对几种常用的可见与红外材料进行对比,分别用硫化锌和氟化镱作为镀膜材料。通过电子束加热蒸发的方式,配合离子辅助淀积技术,在锗基底上制备了多层介质膜,在450~950 nm波段平均反射率约为91%,3.7~4.8 μm和7.5~9.0 μm红外波段平均透射率约86%。该薄膜将多个波段的要求集为一体,可使光学仪器的结构得到简化。测试结果表明,此薄膜各项指标满足使用要求。
薄膜 红外滤光膜 电子束蒸发 离子辅助沉积 
中国激光
2013, 40(1): 0107001
作者单位
摘要
北京理工大学机械与车辆学院, 先进加工技术国防重点学科实验室, 北京 100081
设计了一种基于表面等离子体共振和相位检测的空气折射率实时测量系统,该系统采用双频激光外差干涉光路和具有角漂移自适应结构的表面等离子体共振传感器。理论分析表明测量光信号的p、s分量的相位差相对于参考光信号的变化与空气折射率近似呈线性关系,并由此得到测量公式,传感器的自适应结构将角漂移引起的误差降低了一个数量级并大幅提高了测量灵敏度。与Edlen公式的测量比对实验结果表明,在44.0°入射角(共振角附近)和0.1°的相位测量精度下,空气折射率的测量精度优于5×10-6。该测量系统还可为更高精度的空气折射率测量仪提供足够精确的初值。
测量 空气折射率 表面等离子体共振 角漂移自适应结构 相位测量 干涉测量 
中国激光
2013, 40(1): 0108001
朱江平 1,2,3,*胡松 1于军胜 2唐燕 1[ ... ]何渝 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 中国科学院大学, 北京 100049
4 华南理工大学电子与信息学院, 广东 广州 510540
双光栅叠栅条纹对准方法具有精度高、可靠性强等特点,适用于接近接触式光刻。为了实现高精度测量,实际应用中要求掩模光栅标记与硅片光栅标记高度平行。掩模光栅标记在CCD中成像通常存在一定的倾斜角。由此,在已提出的相位斜率倾斜条纹标定方法上,提出了一种改进方法。该方法充分利用掩模光栅45°和135°两个方向的相位信息标定CCD的成像位置,以实现掩模光栅条纹的标定。对比两种方法分析表明,改进后的方法具有倾角测量范围大、抗噪性强、精度高等优点,理论极限精度优于0.001°量级。
光栅 掩模光栅 光刻对准 角度标定 叠栅条纹 
中国激光
2013, 40(1): 0108002
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物理联合实验室, 上海 201800
2 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
3 复旦大学信息科学与工程学院, 上海 200433
4 上海交通大学理学院物理系, 上海 200240
皮秒参数测量系统用于提供皮秒拍瓦激光系统的各项状态参数,协助激光系统达到预期的技术指标。针对皮秒拍瓦激光系统的技术指标,皮秒参数测量系统将提供压缩脉冲的能量、脉宽、远场、信噪比等参数。为了判断参数测量系统的工作性能,采用均方根(RMS)误差来描述测量系统的可靠性。经过实验测试,能量测量单元的测量范围为10~1000 J,标定实验数据的RMS误差为2.2%。脉宽测量单元的时间测量范围为0.5~18.0 ps,时间分辨率为0.07 ps,测试数据的RMS误差为3%。远场测量单元的空间测量范围为150倍衍射极限(DL),空间分辨率为0.3倍DL,测试数据的RMS误差为0.15%。信噪比测量单元的时间测量范围为30 ps,时间分辨率为0.3 ps,动态范围为106。基于拍瓦实验提供的测试数据表明,皮秒参数测量系统能够稳定可靠地提供以上参数的实时测试数据,实现拍瓦装置的运行状态诊断功能。
超快光学 精密测试 自相关 单次脉冲 
中国激光
2013, 40(1): 0108003
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所, 北京 100083
中国激光
2013, 40(1): 0108003
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台/云南天文台, 云南 昆明 650011
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对1 m太阳望远镜主光学系统光轴与其光电导行系统光轴在望远镜跟踪过程中的相对变化对光电导行跟踪精度的影响,从望远镜的光机电系统结构出发,分析了光电导行闭环跟踪时光轴变化引入的跟踪误差变化规律,提出了光轴变化的检测方法。经过实测表明,光轴的最大相对变化是46″,且变化只与望远镜指向的高度角有关,与望远镜指向的方位角无关,结构重力变形是引起光轴变化的主要因素。在光电导行系统中引入光轴变化的软件修正模型来改善光轴变化引起的光电导行闭环长期跟踪误差。
测量 1 m太阳望远镜 光电导行 光轴相对变化 跟踪精度 
中国激光
2013, 40(1): 0108004
作者单位
摘要
济南市环境监测中心站, 山东 济南 250014
给出了355 nm激光雷达与布设在中国科学院大气物理研究所325 m铁塔上的BAM-1020颗粒物监测仪对比观测实验的结果,通过2011年9月21日至10月21日一个月的对比实验发现,激光雷达探测的气溶胶消光系数与实测的PM2.5浓度之间存在较好的相关性。利用线性回归模型建立消光系数与颗粒物浓度之间的关系式,并通过铁塔实测的PM2.5浓度对该关系式在垂直高度上的反演精度进行研究。结果显示,在63,80,120,160 m高度处雷达反演的PM2.5与实测值之间的相关系数分别为0.9447,0.9331,0.9284,0.9308,说明激光雷达能有效探测颗粒物的垂直分布状况。激光雷达探测将有利于研究污染物的空间分布状况和污染物跨界输送问题,并为区域大气联防联控制定政策和措施提供数据支持。
大气光学 激光雷达 PM2.5浓度 消光系数 反演精度 气象因子 
中国激光
2013, 40(1): 0113001
作者单位
摘要
1 苏州科技学院土木工程学院, 江苏 苏州 215011
2 哈尔滨工业大学土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150090
以结构健康监测系统为研究背景,研究了光纤布拉格光栅(FBG)传感器。对FBG的研究起步并成熟于通信领域,而对其在土木工程领域的研究尚处于发展阶段。为了进一步促进FBG传感器的发展,推广其在工程中的应用,通过在混凝土简支梁的底部布置经纤维增强复合塑料(FRP)封装的准分布式FBG传感器和未经封装的准分布式FBG传感器,研究了准分布式FBG传感器对钢筋混凝土构件裂缝出现时的有效感知及定位问题。实验结果表明可实现裂缝的大致定位,经FRP封装的FBG传感器相对于裸光纤光栅,其应变灵敏度有所下降。
传感器 裂缝定位 应变 结构健康监测 
中国激光
2013, 40(1): 0114001
方毅 1,2,*张秀达 1,2胡剑 1,2王鹏鹏 1,2严惠民 1,2
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 浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心, 浙江 杭州 310027
相比传统的点扫描激光雷达,基于距离选通和增益调制测距原理的面阵成像激光雷达,具有测距速度快的优点,但同时会引起单帧图像信噪比降低。根据成像激光雷达的原理,建立了其在散粒噪声影响下的测距精度模型,基于该精度模型和机载面阵激光雷达成像的特点,提出了一种应用灰度图像配准叠加提高测距精度的方法。对飞机姿态、光源均匀性、叠加帧数等因素在采用该方法时是否对测距精度有影响进行了分析。分析结果表明,图像完全匹配后,飞机姿态对测距精度没有影响,光源均匀性优于40%时对测距精度影响可以忽略,一定叠加帧数内时灰度叠加不会影响目标之间的相对距离。进行了地面动态实验和机载航拍实验,并将此方法应用于图像的校正,实验结果验证了该方法的有效性。
图像处理 灰度叠加 面阵激光雷达 测距精度 散粒噪声 
中国激光
2013, 40(1): 0114002
作者单位
摘要
哈尔滨工程大学自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
为提高光纤电流传感器的标度因数稳定性,从传感光纤与光纤1/4波片熔接时的方位角出发,研究了方位角的优化对光纤内线性双折射变化的抑制作用,指出了现有方位角优化方法中忽略的因素旋光角,并结合旋光角这一变量建立了更加精确的琼斯矩阵模型。仿真分析了在不同方位角与旋光角条件下,线性双折射对标度因数稳定性的影响。通过仿真结果的对比发现,在考虑旋光角之后,现有算法的方位角优化值误差较大;还发现在特定的旋光角条件下,线性双折射的变化对标度因数无影响。基于此提出了方位角与旋光角的综合优化方法,降低了对光纤制造工艺的要求,有效提高了系统标度因数的稳定性。
传感器 光纤传感器 法拉第效应 方位角 琼斯矩阵 旋光角 
中国激光
2013, 40(1): 0114003
作者单位
摘要
云南大学物理系, 云南 昆明 650091
报道了一种能够增强液芯光纤中的受激拉曼散射的外部荧光种子植入法。在毛细管套液芯光纤之间充入荧光染料,实现染料介质与拉曼介质的分离,从外部植入染料荧光种子线性地放大液芯光纤中的受激拉曼散射的初始光强,有效无污染地增强了液芯光纤中拉曼介质的受激拉曼散射强度。实验结果表明,外部荧光染料浓度为最佳值约为10-6 mol/L时,可使液芯光纤中拉曼介质的各阶斯托克斯线均有最大增强。
光谱学 外部荧光种子 受激拉曼散射 液芯光纤 
中国激光
2013, 40(1): 0115001
作者单位
摘要
河北大学物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
为改善激光诱导击穿光谱的质量,提高激光诱导击穿光谱技术对土壤样品的检测能力,研究了圆形碳片距离样品表面的高度变化对土壤等离子体辐射强度的影响,并通过Boltzmann图方法和光谱线Stark展宽法测量了等离子体的电子温度和电子密度。实验结果表明,当有碳片从轴向约束等离子体时,等离子体辐射强度比没有碳片约束时的明显增强;随着碳片距离样品表面高度的加大,等离子体辐射强度逐渐升高并在11 mm处达到最强,随后减弱。计算可知,样品中元素Fe、Mn、K和Ti在碳片距离靶面11 mm处的谱线强度要比无碳片约束时的分别提高179.88%、117.02%、123.21%和91.24%;光谱信噪比分别提高107.30%、92.26%、68.48%和67.66%;等离子体的电子温度升高2800 K,电子密度升高2.16×1016 cm-3。研究结果为土壤中痕量元素的检测提供了一种简单、易行的方法。
光谱学 激光诱导击穿光谱 碳片约束 光谱强度 信噪比 土壤 
中国激光
2013, 40(1): 0115002
作者单位
摘要
浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
搭建了一套基于LabVIEW的实时、在线气体高分辨率光谱探测系统,采用离轴入射腔增强吸收光谱技术,将外腔式二极管激光器(ECDL)作为激光光源,实现了粗细两种扫描方式的光谱测量,获得了CO2分子在6358.65 cm-1处的弱吸收谱峰、吸收光谱强度、线宽与气体浓度的关系,采用该吸收峰使整个系统的最小探测灵敏度达1.1×10-6 cm-1。在波数为6450~6530 cm-1范围内,所获得的CO2分子振动转动光谱与模拟结果基本一致。实验结果表明该系统不仅可行,而且具有较高的探测灵敏度和光谱精度,能满足气体不同光谱的探测需求。
测量 腔增强吸收光谱 外腔二极管激光器 离轴 
中国激光
2013, 40(1): 0115003
林剑春 1,2,*孙丽崴 1陈博洋 3王威 1,2[ ... ]陈凡胜 1
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 中国科学院大学, 北京 100049
3 国家卫星气象中心, 北京 100081
针对某同轴两反光学系统的空间布局特点设计了内遮光罩,并对内遮光罩不同的高度和直径参数进行了系统的杂散光分析,绘制了系统东西方向和南北方向的点源透射率(PST)曲线并得到系统像面处的辐照度,从而为内遮光罩的杂散光抑制能力提供了量化的对比结果,便于内遮光罩进行优化设计。通过杂散光分析,并对内遮光罩的结构强度等参数进行有限元分析(FEA)校核,确定了该口径为320 mm的同轴两反光学系统的内遮光罩高度为100 mm,直径为44.8 mm,使得该遮光罩结构在满足空间遥感器力学性能的要求下达到杂散光抑制的最佳效果,实现了杂散光分析及基于结构FEA的优化设计。
成像系统 同轴两反光学系统 杂散光分析 点源透射率 内遮光罩 
中国激光
2013, 40(1): 0116001
作者单位
摘要
军械工程学院纳米技术与微系统实验室, 河北 石家庄 050003
量子信息技术的发展对单光子探测器提出了更高的性能要求,新型的量子点单光子探测器具有很好的性能和发展潜力。研究了一种基于量子点场效应晶体管(QDFET)的单光子探测器,介绍了QDFET的光电导增益原理,对QDFET进行了材料选择和结构设计,并重点对QDFET的量子化光电导和增益的噪声平衡进行了实验分析,结果表明QDFET单光子探测在灵敏度、光子响应、光子分辨等方面具备很好的特性。
探测器 单光子 量子点场效应晶体管 异质结 量子点接触 
中国激光
2013, 40(1): 0118001