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(7)

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中国激光 第40卷 第7期

代守军 1,2,*何兵 1周军 1赵纯 1[ ... ]刘驰 1
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 中国科学院大学, 北京 100049
分析了双包层光纤内包层及纤芯偏移对光纤熔接的影响。根据分析结果,针对主振荡功率放大全光纤化激光系统中关键熔接点,提出了合理的光纤熔接方案。在种子光功率为533 W,抽运光功率为1.16 kW时,全光纤化激光系统实现了1509 W放大激光功率输出,放大器的斜率效率为87.3%,中心波长为1080 nm,光束质量因子M2=1.46。
激光器 光纤激光 全光纤 高功率 
中国激光
2013, 40(7): 0702001
阮鹏 1,2,*谢冀江 1张来明 1杨贵龙 1[ ... ]郭劲 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, 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
依据非链式脉冲氟化氘(DF)激光器的反应机理,采用速率方程理论,建立了非链式脉冲DF激光器动力学模型。采用Runge-Kutta法对该模型进行数值计算,得到了最佳气体比例和最佳输出镜反射率参数。采用紫外预电离放电引发方式,对非链式脉冲DF激光器进行了实验研究,得到了激光器输出的主要技术参数,实验结果与理论计算结果相吻合。理论分析和实验结果均表明,可以通过优化工作气体比例和输出镜反射率参数来改善激光器的输出性能。在工作气体分压比为101、输出镜反射率为30%时,激光器输出性能最佳,此时实验得到的单脉冲激光能量为4.95 J,脉冲宽度为148.8 ns,峰值功率为33.27 MW。
激光器 脉冲DF激光器 动力学模型 速率方程 数值分析 
中国激光
2013, 40(7): 0702002
徐佳 1,*吴思达 2刘江 1孙若愚 1[ ... ]王璞 1
作者单位
摘要
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 天津大学化工学院, 天津 300072
报道了基于氧化石墨烯被动锁模的超短脉冲掺铒光纤激光器。通过设计激光腔的结构,可使激光器分别运转在全负色散区以及正色散区。当激光器运行在全负色散区时,可得到重复频率为61 MHz的传统孤子脉冲输出,脉冲宽度为500 fs,光谱宽度为5.7 nm,最大输出功率为6 mW,单脉冲能量为0.1 nJ。当激光器运行在正色散区时,可得到重复频率为11.5 MHz的耗散孤子脉冲输出,脉冲宽度为143 ps,光谱宽度为2.4 nm,最大输出功率为21 mW,单脉冲能量为1.8 nJ。
激光器 掺铒光纤激光器 被动锁模 氧化石墨烯 
中国激光
2013, 40(7): 0702003
贾凯 1,*熊召 2杨闯 1高恒 1[ ... ]张彬 3
作者单位
摘要
1 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
3 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
提出了一种新型支撑结构以解决大口径晶体重力凹陷作用引起的三倍频转换效率损失问题。有限元分析结果表明:当KDP晶体及支撑结构均为理想平面时,重力作用导致的三倍频转换效率的损失量几乎为0。同时,针对不同倾斜角度下的接触面加工误差对三倍频转换效率的影响进行了大量的数值模拟。计算结果表明:采用新型支撑结构,不同倾斜角度对三倍频转换效率的影响基本相同;支撑结构表面存在随机加工误差对三倍频转换效率的影响程度较小;而当支撑结构存在凸形或凹形加工误差时,加工误差容许值必须控制在5 μm范围内以实现高效三倍频输出。
非线性光学 惯性约束聚变 支撑结构 三次谐波 重力凹陷 加工误差 
中国激光
2013, 40(7): 0702004
作者单位
摘要
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
建立了封闭水平管道中激光传输热效应物理模型,详细研究了降低气体压强对光束质量变化的影响,辨别了热传导、浮力对流传热机制的转换时间与光束质量、光斑质心漂移转换时间的关系;数值模拟了气体吸收不同激光能量,在不同压强下的温度分布、附加相差和远场光束质量、光斑质心漂移的变化。结果表明,气体温度分布与气体热光系数两种因素共同决定远场光束质量变化的大小,而光束质量转换时间与两种传热机制转换时间一致,光斑质心漂移转换时间略有滞后;降低管道中气体压强,可较大地改善远场光束质量。
激光光学 热晕 气体压强 光束质量 转换时间 
中国激光
2013, 40(7): 0702005
作者单位
摘要
1 国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 湖南工业大学计算机与通信学院, 湖南 株洲 412007
构建全光纤环形腔放大器,对重复频率在10~50 kHz范围、脉宽数百纳秒的调Q脉冲进行多程放大。本实验研究未对脉冲放大程数进行控制,讨论了脉冲多程放大的增益特性及脉冲时域波形演变特性:该放大系统自动改变脉冲重复频率。实验得到多程放大增益相对于单程放大的增益,最大可提高7 dB以上。研究结果表明,对于重复频率在10kHz及以下的脉冲,采用环形腔多程放大将显著提高放大器的转换效率和信号增益。实验研究为更低重复频率的脉冲实现全光纤再生放大打下基础。
光纤光学 脉冲激光放大器 环形腔多程放大 全光纤 低占空比脉冲 
中国激光
2013, 40(7): 0702006
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
角向偏振光经深聚焦得到的轴对称环状光斑在粒子捕获和高分辨率成像等领域有重要应用,但是实际的深聚焦系统必然存在一些像差。基于Richards-Wolf矢量衍射积分理论,利用数值方法具体分析了五种初级像差对角向偏振光深聚焦场光强分布的影响。结果表明:球差、场曲不会破坏会聚场关于光轴旋转对称的特性,在实际焦面上仍可得到较为紧凑的中空光斑;畸变仅使焦面上的中空光斑位置发生偏移,但不改变其形状;像散会拉长中空光斑;彗差使光强向中空光斑的一边偏移,当彗差系数较大时,光斑中空特性消失。
物理光学 初级像差 深聚焦 角向偏振 
中国激光
2013, 40(7): 0702007
丁欣 1,2,*张海永 1,2盛泉 1,2李斌 1,2[ ... ]姚建铨 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 南开大学物理科学学院, 天津 300071
利用全固态Nd:YVO4激光器的914 nm输出作为抽运源,对Nd:YVO4晶体进行基态高斯塔克能级共振抽运,获得了高效率的1064 nm激光输出。为解决基态高斯塔克能级共振抽运吸收差、光-光转换效率低的问题,详细分析了掺杂浓度、温度以及长度等晶体参数对抽运光吸收和激光转换效率的影响。在此基础上,使用长度为20 mm的Nd:YVO4晶体获得了相对入射抽运光56.9%的高光-光转换效率。914 nm基态高斯塔克能级共振抽运Nd:YVO4激光器的光-光转换效率达到了可与传统抽运相比拟的实用化水平。
激光器 共振抽运 Nd:YVO4激光器 基态高斯塔克能级 
中国激光
2013, 40(7): 0702008
作者单位
摘要
南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏 南京 210094
针对激光近炸引信发射光束发散角大和远距离目标回波信号微弱等问题,通过分析大视场激光近炸引信光学结构特点,结合激光近炸引信定距影响因素,应用Zemax软件,根据非球面光学设计理论,设计出激光发射系统多级非球面准直透镜。仿真结果显示,相对于传统单级非球面准直透镜,利用多级透镜可将中心辐照亮度提高近10倍,光斑尺寸得以减小,能量集中。最后,根据设计加工非球面透镜并进行实验,结果表明该准直系统可有效压缩发射激光束光斑尺寸,提高系统探测距离。
激光光学 激光近炸引信 多级准直透镜 非球面 
中国激光
2013, 40(7): 0702009
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
光纤纤芯中不同的掺杂分布对高功率多模光纤振荡器输出特性有重要的影响。通过建立多模光纤振荡器理论模型,求解光纤振荡器速率方程组,数值模拟了均匀型及抛物线型Yb3+掺杂的双包层增益光纤接入激光器时的输出特性;并针对纤芯75%区域内均匀掺杂Yb3+的情况,通过引入模式耦合系数矩阵,分析了掺杂分布对光纤振荡器输出特性的影响。计算结果表明,不同的Yb3+掺杂分布对振荡输出特性的影响存在差异;通过设计光纤内Yb3+掺杂分布规律和形状,可有效抑制多模光纤振荡器中的高阶模式,从而使多模光纤振荡器实现基模输出。
激光器 高功率多模光纤振荡器 Yb3+掺杂分布 基模 高阶模 
中国激光
2013, 40(7): 0702010
作者单位
摘要
云南大学物理系, 云南 昆明 650091
采用沿光纤轴向倏逝波光抽运方式,研究了基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的回音壁模式(WGM)激光的产生长度。实验发现,以PDMS为包层的WGM激光具有较长的激光产生长度。利用这一特点,设计并制作了一块具有三个光纤沟道的PDMS基片。通过在沟道中分段填入罗丹明640、罗丹明B和罗丹明6G的乙醇增益溶液,在同一块PDMS芯片上同时获得了红(628~634 nm)、橙(590~597 nm)和黄(564~572 nm)三波段激光辐射。
激光器 光纤激光器 聚二甲基硅氧烷芯片 激光产生长度 三波段激光辐射 
中国激光
2013, 40(7): 0702011
作者单位
摘要
北京工业大学应用数理学院, 北京 100124
为研究腔参数和石墨烯的可饱和吸收特性对脉冲特性的影响,数值求解了描述激光器动力学的Haus主方程。采用饱和吸收体的快饱和模型,分析了谐振腔腔长、石墨烯层数、输出镜透射率和激光晶体上光斑半径的变化对脉冲特性的影响,并与半导体可饱和吸收镜(SESAM)做了比较。结果表明,石墨烯和SESAM各具优势,例如在腔长短且可饱和吸收体上光斑半径小时选择石墨烯,在腔长长且光斑半径大时选择SESAM,分别能获得峰值功率更高的脉冲激光。故应根据具体的实验情况选择适当的可饱和吸收体和腔参数。
激光器 Haus主方程 脉冲宽度 峰值功率 
中国激光
2013, 40(7): 0702012
作者单位
摘要
深圳大学电子科学与技术学院, 深圳市激光工程重点实验室, 广东 深圳 518060
采用四级主振荡功率放大(MOPA)结构,研制了高功率全光纤掺镱皮秒光纤激光器。种子源采用基于非线性偏振旋转(NPR)效应的被动锁模光纤激光器,中心波长为1062.8 nm,重复频率为17.51 MHz,谱线宽度为5 nm,平均功率为7.14 mW。为了抑制功率放大过程中的非线性效应,通过全光纤重复频率扩展器将种子脉冲激光的重复频率提高到281.7 MHz。主功率放大级以长度为4.8 m的大模场面积掺镱双包层光纤作为增益介质。在抽运功率为60 W时,获得的最大平均输出功率为31.2 W,光光转换效率为52%。输出激光脉冲的中心波长为1063.7 nm,脉冲宽度为10.2 ps,重复频率为281.7 MHz,谱线宽度为7 nm,并对激光脉冲的时域和频域特性进行了分析。
激光器 皮秒光纤激光器 主振荡功率放大 掺镱双包层光纤 被动锁模光纤激光器 全光纤 
中国激光
2013, 40(7): 0702013
作者单位
摘要
西南技术物理研究所,四川省成都 610041
报道了使用MgO掺杂摩尔分数为5%的周期性极化铌酸锂晶体(PPMgLN)的高重复频率、低阈值的2 μm激光器。理论计算了1.064 μm激光抽运PPMgLN时,极化周期与温度的对应关系。实验对比了双极化周期PPMgLN晶体(极化周期分别为32.2 μm和32 μm)的转换效率。重点对转换效率较高的极化周期(32 μm)进行了振荡阈值的实验分析。在满足转换效率不低于40%的前提下,实现了振荡阈值为0.046 MW/cm2、近简并波长(信号光波长2.05 μm、闲频光波长2.236 μm)的激光输出。
非线性光学 光参量振荡 2 μm激光器 PPMgLN晶体 准相位匹配 
中国激光
2013, 40(7): 0702014
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发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
利用包含透射光栅的外腔反馈结构,使半导体激光器阵列中各发光单元工作波长不相同,实现了各发光单元激射波长的啁啾。通过外腔镜使各个发光单元出射光束重叠及方向一致,实现半导体激光器阵列的光谱合束,从而提高半导体激光器的光束质量。采用前腔面镀有增透膜的激光器阵列实现功率为52.2 W的连续波激光输出,电-光转换效率达到47.9%,光谱线宽为15.17 nm。整个阵列输出光束的光参量积达到3.7 mm·mrad,与阵列中单个发光单元的光束质量基本一致。
激光器 半导体激光 光谱合束 光栅 外腔 
中国激光
2013, 40(7): 0702015
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
铝锂合金被认为是航空航天飞行器轻量化的理想材料之一。针对大型飞机整体壁板结构,采用高亮度固体激光器进行2 mm厚的2060-T8/2099-T83铝锂合金T型接头双光束焊接,研究了焊接气孔、裂纹和接头的力学性能。结果表明,焊前需至少去除0.15 mm厚的表面层,才能有效避免宏观氢气孔的产生;采用AlSi12焊丝和合适的坡口设计,可完全消除焊接热裂纹;接头环向拉伸强度可达385~415 MPa,为2060-T8铝锂合金蒙皮强度的82.5%;熔合区是接头最薄弱部位。
激光技术 激光焊接 铝锂合金 气孔 裂纹 机械性能 
中国激光
2013, 40(7): 0703001
作者单位
摘要
1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
2 湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
以青铜金刚石砂轮为试验对象,采用短脉冲光纤激光器,对金刚石砂轮的修锐进行了系统研究。理论分析了脉冲激光修锐青铜金刚石砂轮的机理, 试验研究了多脉冲激光烧蚀青铜轮的情况,借助超景深三维显微系统对烧蚀凹坑的微观形貌进行检测,总结了激光参数对烧蚀效果的影响规律。根据烧蚀试验结果选择最佳工艺参数,开展了激光修锐青铜金刚石砂轮的试验,并采用光学显微镜和磨削对比试验分别对修锐后的砂轮形貌进行了观测和评估。
激光技术 激光修锐 磨削试验 青铜金刚石砂轮 光纤激光器 
中国激光
2013, 40(7): 0703002
作者单位
摘要
湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
对接装配精度是制约车身零件激光对接焊技术应用的重要因素之一。采用激光填充热丝焊,对1.2 mm厚车用高强钢DP800在不同对接间隙条件下进行了对接间隙裕度的研究。通过优化焊接参数, 在间隙达到母材厚度的100%(1.2 mm)时得到表面成形良好的焊缝。焊后对焊缝的成分分布、金相组织及力学性能进行了分析。焊接结果表明,对接间隙变化对焊缝成分分布及金相组织无明显影响;焊缝的拉伸强度在对接间隙不大于母材厚度的83%(1.0 mm)时大于母材,在间隙为母材厚度的100%(1.2 mm)时达到母材强度的89.9%。采用激光填充热丝焊能显著降低激光对接焊车身零件对装配间隙的要求。
激光技术 激光焊接 对接间隙裕度 热丝 高强钢 
中国激光
2013, 40(7): 0703003
作者单位
摘要
1 清华大学机械工程系先进成形与制造教育部重点实验室, 北京 100084
2 中国科学院力学研究所先进制造工艺力学重点实验室, 北京 100084
3 河南飞孟金刚石工业有限公司, 河南 孟州 454763
研究了铌、铬对激光熔覆制备的铁基颗粒增强复合涂层组织和性能的影响。在FeCSiB系熔覆粉末中复合添加Ti、W、Nb、Cr等碳化物形成元素,通过激光熔覆制备原位合成颗粒增强复合涂层。研究表明,单独及复合添加铌、铬均能获得显微硬度均匀分布且成形良好的熔覆层。通过改变铌和铬的含量和配比可以有效改变颗粒相的分布情况。单独添加铌时,熔覆层显微硬度随着铌含量的增加先减小后增大;单独添加铬时,随着铬含量的增大,熔覆层显微硬度呈下降趋势。抗冲击磨损性能与材料的韧性有关,微米级碳化物颗粒对涂层抗冲击磨损性能的提高并没有促进作用。
激光技术 激光熔覆 颗粒增强复合涂层 抗冲击磨损性能 
中国激光
2013, 40(7): 0703004
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
为使金标免疫层析技术能对目标被检物进行高灵敏度快速定量检测,研制了一种基于CMOS图像传感器的金标条阅读仪。根据纳米金颗粒对绿光的强烈吸收特性,使用绿光LED为照明光源;依据空白金标试纸条图像的灰度分布调节LED光强和位置,使成像区域的照明均匀性达到最佳;依据自定义评价参数调节CMOS图像传感器的成像控制参数,使图像质量达到最佳;使用空白金标试纸条图像数据做背景校正,再通过特定算法计算出样品中目标被检物的浓度。使用该金标条阅读仪对滴加有心肌肌钙蛋白I(cTnI)标准样品的金标试纸条进行检测,在质量浓度为0.25~64 ng/mL范围内具有良好的4-PL响应特性,相关系数R2>0.99;使用该金标条阅读仪对上述浓度范围的金标试纸条各进行20次重复测量,其中,对高浓度金标试纸条(64 ng/mL)测量结果的变异系数为0.134%,对低浓度金标试纸条(0.25 ng/mL)测量结果的变异系数为2.790%;功能灵敏度优于0.25 ng/mL。该金标条阅读仪具有重复性好、灵敏、快速、低功耗、小型化等特点。
医用光学 光电检测 光学生物传感器 免疫层析检测 纳米金颗粒 图像传感器 心肌肌钙蛋白Ⅰ 
中国激光
2013, 40(7): 0704001
作者单位
摘要
太原理工大学物理与光电工程学院 光电工程研究所 新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
提出了一种基于宽带随机信号测量多模光纤差分模延迟的方法。该方法将放大自发辐射(ASE)光信号分成两路,分别作为参考光与探测光,参考光与经过多模光纤传输后的探测光进行互相关,根据相关曲线峰值的位置可成功测量多模光纤差分模延迟。实验测量了不同长度多模光纤的差分模延迟,并分析了测量信噪比。结果表明,该方法在限模注入下测得待测光纤的差分模延迟系数为0.61 ps/m,具有较高的测量信噪比,当相关曲线峰值旁瓣水平为3.16 dB时,信号强度仅为噪声强度的5.3%。
光纤光学 时延测量 相关法 差分模延迟 
中国激光
2013, 40(7): 0705001
作者单位
摘要
1 中北大学电子测试技术国家重点实验室, 山西 太原 030051
2 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
3 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
利用重叠多光栅的随机非均匀采样来实现动态或静态应变信号传感与解调。给出了基于可调谐滤波器的重叠双光栅解调系统组成及其随机非均匀采样的实现方法,重叠多光栅可在动态应变信号测量时产生时域上的非等间隔传感脉冲,解调系统采用质心法硬件解算,结合平滑滤波方法,可同时满足测量速度与解调精度的需要。实验中通过产生周期随机变化的三角波可调谐滤波器扫描电压来实现重叠多光栅的随机非均匀采样,在重叠双光栅与平均500 Hz可调谐滤波器扫描速率条件下可产生2 kHz随机分布的传感脉冲,最大可实现1.9 kHz的动态应变信号测量,动态应变信号的测量带宽相当于单光栅解调系统的8倍。
光栅 解调 非均匀采样 动态应变 
中国激光
2013, 40(7): 0705002
作者单位
摘要
中兴通讯股份有限公司, 上海 201203
无源光网络(PON)通常采用二进制非归零码(NRZ)调制技术,该技术存在如下缺点:系统的频谱效率最低,对无源光网络中相邻射频(RF)电视信道产生拉曼串扰影响,以及高速传输时光纤色散代价大。为了克服上述问题,采用了将正交频分复用(OFDM)调制技术应用于PON系统的解决方法。对基于强度调制和雪崩光电二极管(APD)直接检测的10 Gb/s 16位正交幅度调制(16QAM)OFDM-PON系统进行了100 km的下行方向传输实验。实验结果表明,在误码率(BER)水平为1×10-3的条件下,系统接收灵敏度可以达到-26 dBm。在1556 nm波段,传输距离小于100 km的情况下,标准单模光纤的色度色散对该系统传输性能的影响可以忽略。
光通信 无源光网络 正交频分复用 雪崩光电二极管 接收灵敏度 色散代价 
中国激光
2013, 40(7): 0705003
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
在ArF准分子激光系统的应用中,光学薄膜元件激光诱导损伤的因素很多,因此在特定模式下分析薄膜损伤机理具有重要意义。采用热蒸发方法分别制备了LaF3和MgF2单层薄膜,以及LaF3/MgF2的半反射薄膜和高反射薄膜,对沉积的薄膜进行了ArF准分子193 nm激光的损伤阈值测量,并采用Nomarski显微镜观察了薄膜的表面缺陷和损伤形貌。实验结果表明,在薄膜的制备过程中,单层LaF3薄膜沉积后表面比较光滑,而MgF2薄膜则有少量的缺陷产生,缺陷随着薄膜层数的增加而逐渐增多。从薄膜的显微观测推断,在此工艺条件下制备的高反射薄膜损伤主要是由于大量缺陷引起。
薄膜 缺陷 激光损伤 热蒸发 氟化物 
中国激光
2013, 40(7): 0707001
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏 南京 210016
拉曼光谱是研究化学气相沉积(CVD)金刚石最有效的手段之一。对不同晶粒尺寸的CVD金刚石膜进行了拉曼光谱分析。紫外拉曼光谱的检验表明,紫外光激发的拉曼光谱有效抑制了sp2碳的散射和荧光背景;1140 cm-1峰出现在可见光拉曼光谱的原因是反聚乙炔的增多和sp2碳散射的增强。可见光拉曼光谱检测发现随着晶粒的减小,1140 cm-1和1460 cm-1峰强度增强,金刚石特征峰强度降低同时其半峰全宽(FWHM)变宽,薄膜中sp3碳含量减少;基体材料由硬质合金变为微米金刚石后,金刚石特征峰强度显著增加,FWHM有较大减小,非sp3碳成分含量明显减少。
激光技术 拉曼光谱 化学气相沉积金刚石 
中国激光
2013, 40(7): 0707002
作者单位
摘要
1 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
2 中国科学院大学, 北京 100049
用电子束蒸发技术在K9玻璃及YAG晶体上沉积了HfO2/SiO2多层膜,采用纳米划痕仪对薄膜的力学性能进行了研究。实验结果表明:沉积在YAG和K9的多层膜弹性模量分别为34.8 GPa和38.5 GPa, 基底对薄膜的弹性模量影响较小;YAG和K9上薄膜的粘附失效临界附着力分别为5 mN和7 mN,薄膜与YAG基底的结合状态较K9基底的差,并且呈现不同破坏模式。从薄膜之间及膜基界面处的界面结合状态和弹性模量两方面分析解释了YAG基底和K9基底上薄膜的不同力学行为。
薄膜 HfO2/SiO2多层膜 YAG晶体 K9玻璃 力学性能 
中国激光
2013, 40(7): 0707003
作者单位
摘要
1 华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
2 广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
3 华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东 广州 510641
4 深圳市大族激光科技股份有限公司, 广东 深圳 518000
为了提高非晶硅薄膜电池的转换效率和稳定性,采用纳秒紫外激光进行透明导电薄膜制绒,改变激光工艺参数,研究激光功率密度、重复频率、刻蚀速度和填充间距对透明导电薄膜电学、光学和晶体结构特性的影响;并根据不同制绒方式制备电池,比较其输出性能。实验结果证明:当激光功率密度P=0.85×105 W/cm2,刻蚀速度v=600 mm/s,重复频率f=50 kHz,填充间距Δd=0.012 mm时,获得薄膜方块电阻较小,陷光效果良好的绒面结构,有效地增强了电池吸收率,提高了电池的转换效率。
光电子学 激光制绒 陷光效应 方块电阻 总透射率 绒度 
中国激光
2013, 40(7): 0707004
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
为从工业级面阵CCD芯片中筛选出满足航天高可靠性和稳定性应用要求的器件,提出了一种面阵CCD的板级筛选测试方法,设计了相应筛选测试系统。采用老炼前测试参数、老炼过程中检测感光性能、老炼后测试参数及同批次器件抽样进行长寿命实验的四重筛选过程剔除不合格器件;通过测试CCD组成的相机来进行其参数的判定,利用暗室环境下的积分球、导轨等进行亮场和暗场参数测试,提出利用积分球、靶标、平行光管和六自由度调整系统进行调制传递函数最大值的自动测试。筛选测试后的器件已经应用于工程实践,并通过了一系列实验考核,结果表明,采用此方法筛选出的面阵CCD芯片满足航天应用要求。
探测器 面阵CCD 航天 高可靠性和稳定性 板级筛选测试 调制传递函数 
中国激光
2013, 40(7): 0708001
作者单位
摘要
浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
为测量卫星遥感相机因姿态不稳定以及各种扰动引起的亚像素像移,提出了基于光学相关的双CCD成像系统的图像运动测量方法。在主成像系统成像的同时,辅助高速CCD获取同一目标的图像序列,利用联合变换相关器对所采集的图像序列进行光学运算,测量出相邻图像序列的运动位移。阐述了使用光学相关方法测量像移的原理,并模拟分析了噪声和运动条件下的测量精度。建立了使用该方法测量像移的实验系统。实验结果证实了该方法的有效性,测量精度小于0.1 pixel,满足卫星遥感相机的使用要求。
测量 傅里叶光学 光学相关器 图像运动 
中国激光
2013, 40(7): 0708002
作者单位
摘要
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
基于光纤干涉投影傅里叶变换轮廓术,提出了减小其测量物体形貌中误差的方法。在理论上分析了光纤干涉在接收屏上的光强分布,并通过分析得到其强度满足一定的高斯分布。在条纹预处理过程中对其进行光强校正,校正后的条纹频谱基频成分更加清晰。分析了条纹非正弦性引起的相位误差,在测量结果上对其进行补偿。通过仿真实验得出,经过所提出方法处理后的面形恢复精度比未处理前有了很大程度的提高。实物实验对给定标准件进行测量,验证了这种方法的正确性。
测量 光学测量 光纤投影 傅里叶变换 三维面形测量 
中国激光
2013, 40(7): 0708003
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 中国科学院大学, 北京 100049
阐述了一种用法布里珀罗(FP)谐振技术来测量新型铌镁酸铅钛酸铅(PMNT)透明电光陶瓷不同偏振光场矢量下二次电光系数的方法。PMNT透明电光陶瓷具有较大的折射率,非常容易形成FP谐振腔。根据陶瓷二次电光效应,PMNT在FP谐振腔内的谐振波长随着外加电压的升高而移动。改变入射光光场矢量的偏振状态,可以获得横电(TE)模式和横磁(TM)模式的二次电光系数γ33 和γ13分别约为21.06×10-16 m2/V2和-1.76×10-16 m2/V2,这明显不同于常规的线性电光晶体。利用这个特征,在实验上设计了一个PMNT电控衍射光栅,对不同TE模和TM模衍射图样进行了分析,证实了研究结果的正确性。
物理光学 PMNT透明电光陶瓷 二次电光系数 法布里珀罗谐振腔 
中国激光
2013, 40(7): 0708004
作者单位
摘要
北京交通大学 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
提出一种激光扫描自动测量轮对几何参数的方法。传统方法将某一特定位置测量的踏面轮廓与标准轮廓进行比较,进而测量出各个参数;该方法采用两个线结构光视觉传感器对轮对进行三维扫描,通过计算机对点云数据进行处理,计算出直径、轮缘厚、踏面磨耗以及轮辋宽等参数,对线结构光视觉传感器与轮对的相对位置和姿态没有严格要求,提高了测量精度。实验结果证明了方法的可行性。
激光技术 自动测量 列车车轮 线结构光视觉传感器 
中国激光
2013, 40(7): 0708005
作者单位
摘要
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
提出了一种基于低调制度特征进行像素匹配的在线三维测量方法。仅将一固定的正弦条纹投影到在线匀速运动的待测物体上,物体运动产生相应的等效相移变形条纹图。当CCD等步距采集多帧变形条纹时,由于物体的运动致使变形条纹图中物体像素不对应,需要对所采集的条纹图进行像素匹配。在对变形条纹图提取物体调制度信息的基础上,使用大津法进行自动二值化处理,截取物体低调制度区域作为特征模板,实现像素匹配,从而获得物体上点对点的多帧等步相移条纹图,利用等步相移算法解相并恢复出待测物体的三维形态信息。仿真和实验证明了所提方法的有效性和实用性。
测量 调制度 像素匹配 大津法 二值化 
中国激光
2013, 40(7): 0708006
作者单位
摘要
昆明理工大学理学院, 云南 昆明 650500
提出了一种新的基于三角网格结构的计算全息快速算法,此算法利用几何中的仿射变换原理,用解析表达式表示出三角网格的二维傅里叶频谱信息,不需要对物体中的每一个三角网格进行傅里叶变换,从而大大减少了计算量,提高了运算效率。实验结果证明,此算法简洁、快速,且能够取得较好的全息重建像,是一种提高计算全息运算速度的有效方法。
全息 傅里叶频谱 三角网格 计算全息 仿射变换 
中国激光
2013, 40(7): 0709001
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
因为在太赫兹(THz)波段下对物体缩比模型雷达散射截面(RCS)的测量可以减少RCS的测量周期与成本,所以太赫兹RCS计算与测量得到了更加广泛的关注。实际测量应用中,多采用类似高斯光束的太赫兹源,然而在计算中通常假定入射光为平面波。为研究这种假设给平板RCS计算结果带来的误差,计算了高斯光束入射条件下二维导体平板的RCS。仿真研究了入射光为2.52 THz激光对导体平板雷达散射截面的影响,同时与平面波入射结果进行了比较分析。计算结果显示,当导体平板宽度为20 mm时,选择波束宽度为40 mm的高斯光束作为入射光可以将误差的震荡控制在0.3 dB左右。
遥感 太赫兹 雷达散射截面 高斯光束 平板 理想导体 
中国激光
2013, 40(7): 0711001
作者单位
摘要
北京师范大学信息科学与技术学院, 北京 100875
感兴趣区域是图像中重要性较高并被优先关注的部分。传统视觉关注模型利用半径固定的圆描述感兴趣区轮廓,无法获得感兴趣区域的精确描述。提出一种基于自适应半径搜索的图像感兴趣区自动检测方法。提取图像的颜色、亮度和方向特征并生成多尺度的视觉显著图;通过计算显著图的全局显著度阈值获得视觉注意焦点搜索结束的条件;利用基于显著比的自适应半径搜索策略获取感兴趣区的精确描述信息。实验结果表明,新方法不仅能够提高对图像感兴趣区的自动检测精度,而且更符合人眼视觉系统的特点。对今后基于图像感兴趣区的目标自动识别具有重要价值。
图像处理 感兴趣区域 视觉注意焦点 自适应半径搜索 
中国激光
2013, 40(7): 0714001
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
蓝绿激光雷达进行水下目标探测成像时,由于受到后向散射噪声影响,图像信噪比随着距离增大而急剧下降。为解决此问题,通过分析水下目标图像噪声污染,提出一种图像预处理算法,通过在频域进行噪声抑制及改进型巴特沃斯高通滤波等处理,能够实现目标复原,提高图像信噪比。以自研的条纹管激光雷达完成室内水池水雷探测成像实验,分别对5 m和15 m水下水雷目标激光强度像进行频域预处理。结果表明,提出的算法能有效滤除后向散射噪声,提高图像对比度,获得较为清晰的目标轮廓像。
图像处理 激光雷达 水下成像 后向散射噪声 
中国激光
2013, 40(7): 0714002
作者单位
摘要
1 南开大学信息技术科学学院现代光学研究所, 天津 300071
2 南开大学人民医院, 天津 300121
研究了一种基于马赫-曾德尔结构的相差表面等离子体共振(SPR)传感器系统。和传统的相位型SPR传感系统相比,该系统采用了p偏振光与s偏振光各自干涉后再相位相减来提取样品折射率信息的方法,从而显著降低了环境噪声的影响,提高了分辨率。系统最小可区分0.01°的相差,对应的分辨率为10-5RIU(折射率单位)。应用此系统进行了生物大分子结合反应的测量,分辨率可达每平方微米160个IgG分子。研究结果为表面等离子体共振传感器在生物医学的应用提供了一定的参考。
传感器 表面等离子体共振 相差 差分干涉 分辨率 
中国激光
2013, 40(7): 0714003
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院, 北京 100081
通过参数估计方法对条纹管成像激光雷达的距离分辨率进行了研究,利用数理统计理论分析了距离分辨率的Cramer-Rao下限(CRLB,fCRLB)。研究了条纹管激光雷达回波信号统计模型,推导出了条纹管成像激光雷达距离分辨率的fCRLB计算公式,分析了fCRLB随距离间隔的变化关系,利用fCRLB对条纹管激光雷达的距离分辨率的影响因素进行了研究。结果表明,距离分辨率的fCRLB随着目标距离间隔的增加而减小,提高回波信号的信噪比和条纹管的扫描速度都可以减小距离间隔估计方差的fCRLB,从而提高成像系统距离分辨率;针对特定的条纹管扫描速度,存在最佳激光脉冲发射宽度,使得系统距离分辨率达到最高。
成像系统 条纹管 激光雷达 距离分辨率 Cramer-Rao下限 
中国激光
2013, 40(7): 0714004
张峰 *
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中国科学院重点实验室, 吉林 长春 130033
为实现空间碳化硅反射镜表面硅改性层的精密抛光,提出了由计算机数控抛光、柔性化学机械抛光和离子束抛光这三种抛光技术相结合的组合式加工方法。分别介绍了三种抛光技术的抛光原理、抛光设备、抛光实验以及各自在组合加工中所起到的作用。计算机数控抛光可在一定程度上提高反射镜表面硅改性层的面形精度并降低其表面粗糙度。柔性化学机械抛光可以进一步改善反射镜表面硅改性层的表面粗糙度和光洁度。离子束抛光用以最终提高反射镜的面形精度。采用组合式加工方法对表面改性空间相机碳化硅平面反射镜进行了抛光。抛光后,空间碳化硅反射镜的面形精度均方根值达到0.014λ(λ=0.6328 μm),表面粗糙度的均方根值达到0.71 nm。
光学制造 计算机控制表面成型 柔性化学机械抛光 离子束抛光 
中国激光
2013, 40(7): 0716001