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 2015, 42(4)

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中国激光 第42卷 第4期

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联合实验室, 上海 201800
对利用电荷耦合器件(CCD)测量高能激光系统近远场能量分布时,CCD 光电响应非线性特性对光束质量评价的影响进行分析计算。提出了一种基于单缝衍射的CCD 光电响应标定方法,完成对某CCD 的标定工作。利用该标定结果分别对理论模拟及实际系统下的近远场能量分布进行灰度修复,考察灰度修复对近场填充因子(FF)及远场环围能量分布的影响。对实际光束的修复结果表明,经过灰度修复的近场填充因子会提高1 %~2 %,对远场评价基本无影响。
激光器 光束质量 电荷耦合器件 单缝衍射 非线性特性 近远场 灰度修复 
中国激光
2015, 42(4): 0402001
作者单位
摘要
燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
构建了一种金属-绝缘体-金属(MIM)表面等离子体布拉格波导结构,绝缘层为一维布拉格光栅结构。在布拉格光栅结构中引入缺陷,形成布拉格纳米微腔。这种纳米微腔结构可以将光子能量很好地局域在微腔中,且在金属与绝缘层界面上光子能量最强。分析了MIM 波导的色散特性,获得了谐振波长为1550 nm 时微腔的结构参数。同时利用时域有限差分(FDTD)方法讨论了绝缘层布拉格光栅周期数、绝缘层厚度、微腔长度对微腔品质因子Q 和模式体积V 的影响。通过合理的选择这些参数可以提高微腔性能,使其具有极小的模式体积V 和高的Q/V 值,可实现光子局域化。
光学器件 表面等离子体 MIM 波导 布拉格光栅 纳米微腔 
中国激光
2015, 42(4): 0402002
李斌 1,*丁欣 1孙冰 1,2盛泉 1[ ... ]姚建铨 1
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 天津梅曼激光技术有限公司, 天津 300111
报道了一种由激光二极管抽运的Nd∶YAG/Nd∶YVO4 共轴双晶体的Cr∶YAG 被动调Q 激光器,利用这种方式相比于传统的Nd∶YAG/Cr∶YAG 激光器提高了输出激光的偏振比,在非线性频率变换过程中得到了更高的转换效率,当抽运功率为10 W 时获得了2.8 W 的被动调Q 1064 nm 激光输出,偏振比大于80∶1,激光重复频率为15 kHz,脉冲宽度为7 ns,采用LBO 作为非线性频率变换晶体,最终获得了223 mW 的355 nm 紫外激光输出。
激光器 偏振比 
中国激光
2015, 42(4): 0402003
黄智蒙 1,2,*唐选 2,3刘仓理 1,2李剑峰 1,4[ ... ]韩梅 1
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
4 p中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
将一种改进的变增益系数自适应随机并行梯度下降(SPGD)控制算法应用到大阵列光纤激光相干合成中,计算不同增益系数对算法收敛速度的影响程度,分析判断该方法的控制带宽、控制时间与合成光束质量、合成路数的关系以及其应用于大规模阵列相干合成的可行性。计算结果显示,在7束光纤激光相干合成中,该方法由于采用了变增益系数的控制策略,相比于传统的固定增益系数SPGD 算法,具有收敛速度快、控制带宽高、适用于多组束光纤激光相干合成等优点。将该方法应用在37束、91束和100束光纤激光阵列锁相中,也得到了快速的收敛效果,采用自适应SPGD 算法分别将收敛速率提高了37.8%、63.8%和75.0%,说明该方法在合成路数较大时优势更加明显,进一步表明其具备向大阵列光束相干合成扩展的潜力。
相干光学 光纤激光器 光束合成 激光阵列 
中国激光
2015, 42(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, 湖南 长沙 410073
报道了一种全光纤结构的高消光比(PER)线偏振激光振荡器。该光纤激光振荡器的谐振腔由一段双包层掺镱保偏光纤和一对与增益光纤匹配的光栅组成。弯曲损耗使快轴方向上的偏振模和高阶模受到抑制,实现了消光比优于15 dB的线偏振激光输出。最高输出功率为93.2 W,中心波长为1080 nm,光谱半峰全宽(FWHM)约为1.2 nm。增加抽运功率有望进一步提升功率。
光纤光学 光纤激光器 线偏振 光纤缠绕 消光比 
中国激光
2015, 42(4): 0402005
邢松龄 1,*刘磊 1邹贵生 1张学谦 1[ ... ]Y N 1,2
作者单位
摘要
1 清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点试验室, 北京 100084
2 Department of Mechatronics and Mechanical Engineering, University of Waterloo, Canada, N2L 3G1
微孔加工是微器件加工中的重要环节,飞秒激光的强烈非线性吸收和“冷加工”特性使其在玻璃微纳加工方面有独特的优势和应用前景。选用石英玻璃作为试验材料,研究飞秒激光参数对微孔深径比及形貌的影响。结果表明,飞秒激光脉冲能量、打孔速度对微孔深径比存在较大影响。随着激光能量和打孔速度的增加,微孔深径比均呈现减小趋势。通过选择适当参数,可以获得深径比大于25∶1 且孔形较好、无明显裂纹的长直微孔。为了获得更好的聚焦效果,采用倍频晶体BBO 获得了400 nm 波长的飞秒激光。用相同聚焦透镜时400 nm 飞秒激光加工的微孔比800 nm 更小。此外,也对飞秒激光微孔加工中常见的缺陷进行了分析。
超快光学 飞秒激光 微孔加工 石英玻璃 倍频 
中国激光
2015, 42(4): 0403001
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国石油天然气管道科学研究院, 河北 廊坊 100084
针对X70 钢管道全位置激光-熔化极活性气体保护(MAG)电弧复合根焊焊接过程中,管道焊接3~6 点位焊缝背面易出现内凹,开展了管道全位置激光-MAG 电弧复合根焊焊缝成形试验研究。试验结果表明,激光-电弧复合焊接能量输入、焊枪角度对焊缝背面内凹影响较大;焊缝背面内凹可能是由于熔池液态金属重力作用导致焊缝熔融金属下淌所致。通过变参数能量输入方法,从3 点位到6 点位逐渐降低激光-电弧复合焊接功率;并向上倾斜焊枪角度使激光和焊缝切线方向成80°时,可利用保护气吹力和电弧力“托住”熔池,有效抑制内凹缺陷,改善焊缝成形。此外,发现焊缝背面有无内凹对静载拉伸性能基本无影响,有内凹管道的抗拉强度可达到596 MPa 以上,但焊缝背面内凹大幅降低了管道疲劳性能。
激光技术 X70钢 激光-MAG 复合焊 全位置焊 内凹 
中国激光
2015, 42(4): 0403002
作者单位
摘要
1 苏州大学机电工程学院激光加工中心, 江苏 苏州 215021
2 苏州大学沙钢钢铁学院, 江苏 苏州 215021
钛合金因具有强度高、质量轻、耐腐蚀性强等优良性能,其与玻璃的连接被广泛应用于新型建筑物屋顶、幕墙、窗户等。以建筑用玻璃和钛合金TC4为实验材料,利用300 W Nd:YAG 毫秒级脉冲激光器采用透射焊接方式对两者进行连接。利用万能拉伸试验机测量焊接件拉断力,用扫描电子显微镜观察玻璃断口及焊缝截面形貌。研究了工艺参数(功率、脉宽、频率、离焦量)对焊缝成形、焊接件拉断力及玻璃断口形貌的影响,讨论了激光作用下玻璃与钛合金的连接机理。研究表明,毫秒级脉冲激光可实现玻璃与TC4的可靠封接,封接件拉断力最大可达140.76 N。界面处形成的玻璃钛合金镶嵌结构对两者的连接起主要作用,激光辐照区周边形成的粘附物对连接起辅助作用。
激光光学 透射焊接 拉断力 玻璃 钛合金 
中国激光
2015, 42(4): 0403003
作者单位
摘要
1 山东建筑大学材料科学与工程学院, 山东 济南 250101
2 北京航空制造工程研究所, 北京 100084
通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射分析(EBSD),研究了TRIP590 钢激光焊接接头的界面微观结构和形成机理。SEM 分析表明,焊接接头焊缝区组织为马氏体组织,热影响区组织主要是贝氏体和铁素体,离焊缝位置越近,马氏体量越多。EBSD 分析表明,母材区的晶粒分布均匀,都是大角度晶界,没有明显的择优取向。热影响区晶粒大小不均,贝氏体有相同或相近的取向。焊缝区板条尺寸最为粗大,有明显的织构。残余奥氏体弥散分布在晶粒内部或晶界,焊缝和热影响区晶界取向差都是1°~5°之间的小角度晶界,大量的小角度晶界导致焊缝与热影响区的塑性要小于母材。
光学制造 激光焊接 电子背散射分析 焊缝 微观结构 形成机理 
中国激光
2015, 42(4): 0403004
作者单位
摘要
西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 陕西 西安 710072
对GH4169合金锻件与激光成形修复(LFR)件进行显微组织观察和持久性能实验。结果表明:锻造GH4169合金组织为等轴晶,在晶界和晶内弥散析出颗粒状或短棒状δ 相,可有效阻碍位错运动以及降低裂纹扩展速率;激光修复GH4169 合金经直接双级时效处理(DA)后,与沉积态相比,组织特征变化不大,呈现为沿沉积方向外延生长的柱状枝晶,枝晶间仍然存在块状Laves 相,Laves 相作为一个脆性相,为裂纹的起源和扩展提供了有利的位置和通道。锻件试样经受高温持久载荷时的断裂机制表现为微孔聚集型断裂,其中δ相、碳化物(MC)是微孔形成的核心,并且断裂后留下了形状与尺寸各异的韧窝组织。激光修复试样经受高温持久载荷时断裂发生在修复区一侧,韧窝以枝晶间Laves相和MC为形核中心,因此留下了以枝晶间区域为韧窝中心和以枝晶干区域为撕裂棱的韧窝组织。
激光技术 激光修复 GH4169高温合金 显微组织 持久性能 断裂机制 
中国激光
2015, 42(4): 0403005
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
基于皮秒激光的“冷加工”特点,进行了用皮秒激光辐照结合快速化学腐蚀(NaOH 溶液:质量分数为4%,不大于3 min,80 ℃水浴)调控工艺制备高效减反射晶硅表面微结构的研究,在400~1000 nm 波长的宽光谱范围内,获得了微-纳双结构微孔阵列和圆顶锥形周期性阵列两种减反射表面,前者的平均反射率低于5%,后者的平均反射率低于10%。制备过程中工艺可控性强,无需掩膜和真空环境。研究了激光工艺参数和化学腐蚀参数的不同调控匹配在微结构单元形成中的作用机制,分析了所制备表面微结构的减反射机理,为太阳能电池和其他半导体器件中硅基减反射表面微结构的低成本激光可控制造提供了重要的指导。
激光技术 皮秒激光 功能表面微结构 高效减反射 晶硅 
中国激光
2015, 42(4): 0403006
作者单位
摘要
西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室, 陕西 西安 710049
蒙特卡罗法(MC)广泛用于模拟光在皮肤组织中的传播。发展了基于四面体网格的蒙特卡罗(TMC)方法,提出了距离阈值的概念避免数值耗散导致的错误能量沉积。通过计算带有单根血管的两层皮肤模型比较了几何蒙特卡罗(GMC)、基于结构化网格的蒙特卡罗(VMC)和TMC。GMC 通过数学定义组织界面,避免了离散,精度最高,但不适用于复杂的界面。VMC 实施简单,但是对曲折表面的离散会导致显著的误差。TMC 使用边界适应性较好的四面体单元在计算的精度和灵活性上找到了平衡。计算结果表明,TMC 法对几何形状的空间适应性远强于VMC,在复杂界面区域的误差仅为VMC 法的10%~25%,是一种理想的边界区域离散化的方法。
医用光学 光传播 蒙特卡罗法 四面体网格 皮肤组织 
中国激光
2015, 42(4): 0404001
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教育部重点实验室, 天津 300072
针对介入式内窥手术中手术器械实时定位的需要,提出基于惯性导航的手术定位方法,该方法既能够有效避免传统光学定位(OPT)中视线遮挡引发的定位区域受限问题,又能够克服电磁定位(EMT)对磁场干扰过于敏感的问题。从姿态估计与位置定位两个方面分析了传感器干扰的影响,并改进了已有的抗干扰技术。实验结果表明,在磁干扰情况下,姿态估计的误差在3°以内,位置测量的误差在4 mm 以内,均达到临床应用要求。
传感器 内窥手术 惯性传感 磁干扰 自适应处理 
中国激光
2015, 42(4): 0404002
吕涛 1,2,3,*张伟 1陈昉 1
作者单位
摘要
1 中国地质大学(武汉)数理学院, 湖北 武汉 430074
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
800 mm 芯径低氢氧根光纤传输自由运转钬激光脉冲爆炸式汽化光纤端面的水形成汽化泡,汽化泡闭合时会辐射振荡波信号。不同激光参数条件下汽化泡形貌和运动状态有差异,导致辐射振荡声波的个数、强度、谐振周期、声学频率等特性参数不同。为研究不同脉宽对声信号的影响,搭建了声信号测量系统,通过示波器分析计算振荡波声学信号特征参数。结果表明电源电压为1000 V、频率为5 Hz、电源脉宽为0.7~1.6 ms的条件下,随着脉宽增加,声压值整体上先升高但存在多个拐点,达到峰值1.01 MPa后呈现下降趋势,但第一个声学信号频率总体呈下降趋势且最大值为400 Hz。高能量、短脉宽的钬激光脉冲能诱导高强度、多个数、短周期、高频率的振荡波信号。
生物医学光学 红外脉冲激光 汽化效应 脉宽可调 
中国激光
2015, 42(4): 0404003
作者单位
摘要
南京大学光通信工程研究中心, 江苏 南京 210093
设计了一种基于频谱分区的高精度光纤光栅波长解调系统。在传统的法布里-珀罗滤波器法中加入法布里-珀罗标准具动态校准滤波器的波长读取值,很好地消除了由滤波器调谐的温度漂移和蠕动引起的测量误差;同时利用标准具及放大自发辐射(ASE)光源特性进行频谱分区解调,大大降低了滤波器调谐时非线性的影响,使得解调系统具有很高的解调精度和很好的稳定性。实验结果表明,系统的稳定性为0.97 pm,分辨率达到了0.33 pm,温度解调线性度为0.9999。
光纤光学 光纤光栅解调系统 可调谐法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 频谱分区解调 
中国激光
2015, 42(4): 0405001
作者单位
摘要
清华大学精密仪器系, 北京 100084
采用掺铒光子晶体光纤代替传统掺铒光纤来提高超荧光光纤光源输出的功率稳定性和平均波长稳定性。在-45℃~70℃的全温区范围内,对超荧光光纤光源的光纤长度和半导体激光器(LD)抽运功率进行优化,并提出了用插值法进行LD抽运功率的优化方法,在光纤长度优化的基础上,高效、精确地优化了抽运功率,改善了光源的平均波长稳定性。经过优化的光源,在-45℃~70℃的全温区范围内平均波长变化量为0.67×10-6 /℃,输出功率稳定性为0.37%。
光纤光学 超荧光光纤光源 平均波长稳定性 光子晶体光纤 
中国激光
2015, 42(4): 0405002
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 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
掺铒光纤放大自发辐射(ASE)光源广泛应用于光纤传感、通信、精密测量等领域。光噪声在长期连续工作时对后续检测或测量系统的精度和灵敏度影响很大,但至今少见报道。在此,利用加速老化系统对ASE 光源的光路部分进行343 K 加速老化实验,并在过程中原位监视了其光噪声的演化情况。根据阿伦尼斯模型,换算得到ASE 光源在室温环境下连续工作期间,前3200 h 内其光信号噪声下降了约0.0743 μV2Hz-1 ,而后的44416 h 中缓慢增加了0.0338 μV2Hz-1 。在老化前后,光噪声均为光功率的二次函数,通过拟合可得到,其二次项系数α (或称为光相对强度噪声系数)和一次项系数β (或称为光散粒噪声系数)。经过老化实验,两系数α 和β 都相应的增加,其中α 增加了0.010 μV2μW-2Hz-1 ,β 增加了0.054 μV2μW-1Hz-1 。同时经过老化实验,ASE光源光谱发生形变且不可恢复。
光纤光学 放大自发辐射宽谱光源 掺铒光纤放大器 加速老化 噪声 光谱 
中国激光
2015, 42(4): 0405003
作者单位
摘要
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 澳大利亚新南威尔士大学电气工程与通信学院光子学与光通信实验室, 悉尼 2052
基于自主研制的掺铋光纤,对其进行光谱特性的实验和理论研究。通过实验测得的吸收光谱发现了4 个明显的吸收带,其中心分别是494、816、946、1410 nm。运用Giles 模型对此光纤进行了放大特性的研究,分析了光纤长度、抽运功率和输入信号光功率等参数对信号的增益和噪声指数的影响。建立了稳态情况下三能级跃迁模型的速率方程和传输方程,并利用Runge-Kutta算法进行了数值研究。结果表明掺铋光纤在波长为830 nm 、功率为200 mW的光波抽运时,1384~1480 nm 波段的增益系数大于1.5 dB/m,噪声系数趋近5 dB。
光纤光学 光谱学 掺铋光纤 Giles模型 吸收谱 增益系数 
中国激光
2015, 42(4): 0405004
作者单位
摘要
北京大学信息科学技术学院, 北京 100871
为实现频率信号在长距离光纤上的高精度传输,设计了一个纯电的相位补偿系统,其补偿速度较快,范围较大,且便于模块化。该系统主要利用两次模拟移相抵消返回信号中所引入的双程相位抖动来进行补偿,结构简单,易于调试。通过引入数字信号处理和比例积分微分(PID)控制算法,可以提高系统的补偿精度和工作稳定性。最后,利用该系统在100 km 的实验室光纤上进行100 MHz 频率信号的传输实验,得到的频率稳定度为3.9×10-14/s 和1.1×10-16/4000 s,证明了此方法在长距离光纤频率传输中的可行性,为导航、航天以及空间探测等领域中远距离站点的协同工作,提供频率同步支持。
光纤光学 频率传输 相位抖动补偿 模拟移相 长距离 
中国激光
2015, 42(4): 0405005
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室,北京 100191
2 北京航空航天大学惯性技术国防科技重点实验室,北京 100191
建立了局部放电引起保偏光纤(PMF)两偏振模间相位延迟变化的模型。将熊猫型保偏光纤(P-PMF)和保偏光子晶体光纤(PM-PCF)分别接入萨格纳克干涉仪进行实验研究,发现局部放电使应力型P-PMF 的相位延迟变小,使形状型PM-PCF 的相位延迟变大,且改变放电电流大小和持续时间可有效改变相位延迟调节量,为调节PMF 中两偏振模间相位延迟提供了实用技术。搭建了在线光纤波片制作装置,进行了PM-PCF 光纤1/4 波片制作的实验研究,实现了0.15°的相位延迟精度。多次实验结果表明,采用该技术可保证约0.24°的相位延迟精度。该技术具有操作简单、成本低等优点,可有效提高光纤波片的相位延迟量精度和制作效率。
光纤光学 光纤波片 电弧放电 光纤相位延迟器 
中国激光
2015, 42(4): 0405006
作者单位
摘要
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
云计算等分布式高带宽消耗业务对下一代无源光网络(NG-PON2)提出了大容量、长距离和广覆盖的发展要求。随着NG-PON2技术的发展,无源光网络(PON)系统的光线路终端(OLT)设备结构也日益呈现出复杂化和异构等特点。导致PON 网络中出现了传统核心网中,由于链路和端口资源利用不均衡所带来的网络阻塞和带宽利用率低的问题。基于40 G 相干PON 实验系统研究了OLT设备流量均衡问题,提出了一种基于负载均担的实时监测上报告警和周期性调整相结合的动态流量均衡策略。实验结果表明所设计的动态流量均衡策略可以有效地降低PON 网络阻塞率和提高带宽利用率。
光通信 无源光网络 流量均衡 服务质量保障 
中国激光
2015, 42(4): 0405007
姜会林 1,2,*江伦 1,2宋延嵩 1,2孟立新 1,2[ ... ]于笑楠 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130022
2 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
为了实现一点对多点同时空间激光通信,对系统的光学跟瞄技术进行了研究。简述了系统总体方案,推导了捕获、瞄准、跟踪(APT)系统工作流程、捕获对准和粗跟踪过程中脱靶量与反射镜转动之间的关系。对跟瞄过程中的多执行器联动控制、图像处理识别与定位和双镜交接低误码控制等关键技术进行了深入研究。介绍了多点同时激光通信原理样机与实验。实验结果表明:原理样机的同时空间激光通信终端达3 个,通信范围方位角为360°,俯仰角为±19°,从而验证了光学原理与跟瞄技术的可行性。
光通信 一点对多点 激光通信 跟瞄控制 
中国激光
2015, 42(4): 0405008
张美 1,2,*延凤平 1,2刘硕 1,2尹智 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
近年来随着对单频光纤激光器和放大器研究的不断深入,得到了越来越高的输出功率,由于单频光纤激光器、放大器的输出功率在很大程度上受限于受激布里渊散射(SBS)效应,故需要研究SBS 效应的影响因素和抑制方法。利用铥离子(Tm3+)的速率方程和SBS 效应下双包层光纤放大器的速率方程,建立了单频光纤放大器的理论模型,计算得到了掺铥光纤放大器的能量分布和输出功率,并讨论了光纤长度、抽运功率、Tm3+掺杂浓度、增益光纤内温度分布等因素对单频光纤放大器中SBS 效应和输出功率的影响,总结了在提高放大器输出功率的同时有效抑制SBS 效应的方法。自行搭建了全光纤掺铥光纤种子光源及放大器,高稳定性的全光纤掺铥激光种子光的中心波长为1941 nm,信噪比约为60 dB。当掺铥放大器的抽运功率达到2.15 W 时,激光的输出功率可以达到0.766 W。
激光器 掺铥光纤激光器 掺铥光纤放大器 受激布里渊散射 石英基 
中国激光
2015, 42(4): 0405009
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 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)在光纤围栏等动态传感领域具有重要的应用,快速、有效地对入侵信号分类识别有着十分重要的意义。基于频谱分析提出了一种称为频谱欧氏距离法(EDFS)的快速模式识别方法。该方法通过短时平移差分和短时能量法对f-OTDR 的解调信号进行提取,确定待分析数据段;对数据段进行归一化和快速傅里叶变换,获得信号的频谱特征;计算信号频谱与预先生成的模板之间的欧氏距离对入侵信号进行分类、识别。采用三种入侵信号对该方法的有效性和实时性进行了实验验证。结果表明,该模式识别方法可以有效识别扰动信号,识别时间小于传统的动态时域规划模式识别方法耗时的1/10。同时,该方法所需训练样本较少,对环境噪声有一定程度的抑制作用。
传感器 模式识别与特征提取 傅里叶变换 相位敏感光时域反射计 
中国激光
2015, 42(4): 0405010
王筠 *
作者单位
摘要
湖北第二师范学院物理与机电工程学院, 湖北 武汉 430205
利用传输矩阵法及对色散缺陷层采用洛伦兹振子模型,研究了一维含色散缺陷的Sinc 函数型光子晶体的光子禁带和色散缺陷模,计算了该周期结构的复有效折射率。结果表明,加入缺陷层后可获得宽阔的光子禁带;缺陷层引入色散后在中心圆频率附近色散缺陷模出现;随着振子强度的增大,增益性缺陷模圆频率发生阶跃式移动,其透射率显著增大,而吸收性缺陷模的透射率显著减小,此时缺陷模处的色散曲线有一个近乎垂直的斜率,此处的群速度将大大降低;增益性缺陷层基底折射率对缺陷模频率影响显著;缺陷层位于周期结构中心层时缺陷模频率最低、透射率最大。增大入射角使得缺陷模红移,增益性缺陷模在特殊入射角处透射率会出现千倍增益。
材料 函数光子晶体 传输矩阵法 色散缺陷 光子带隙 
中国激光
2015, 42(4): 0406001
作者单位
摘要
1 北京工业大学电子信息与控制工程学院光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室, 江苏 苏州 215123
利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了GaN∶C 薄膜。为得到高阻(或半绝缘)的GaN 薄膜,研究了源(CCl4)流量和载气对MOCVD 外延GaN 薄膜电学性能的影响,发现CCl4流量和载气对实现高阻的GaN 影响很大。当GaN 缓冲层采用N2作为载气,CCl4的流量为0.016 μmol/min 时成功实现了GaN 的高阻生长,样品A2的方块电阻高达2.8×107 Ω/sq。经原子力显微镜(AFM)测试显示,样品的表面形貌较好,粗糙度均在0.3 nm 附近,说明C掺杂对外延GaN 薄膜的表面形貌没有大的影响。低温荧光光谱测试显示黄光峰与刃型位错有关。
材料 C掺杂 高阻 半绝缘 金属有机物化学气相沉积 GaN 薄膜 
中国激光
2015, 42(4): 0406002
作者单位
摘要
中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
研究了激光选区熔化成形316 不锈钢沉积态、400 ℃/3 h 退火态、900 ℃/3 h 退火态以及热等静压态(HIP)的组织与拉伸性能。结果表明,沉积态组织主要由呈外延生长的柱状晶组成。沉积态试样经400 ℃/3 h退火后,组织变化不明显,横向和纵向的强度略有提高,纵向延伸率明显提高,横向延伸率有所降低;经900 ℃/3 h 退火后,粗大柱状晶分裂为较为细长的柱状晶,横向和纵向延伸率在强度有所降低的情况下得到了明显提高,拉伸强度与延伸率达到锻件水平;经热等静压后,粗大柱状晶分裂为细小的柱状晶,有等轴化的趋势,横向和纵向的强度有明显的降低,横向延伸率略有升高,纵向延伸率显著提高,拉伸强度与延伸率达到锻件水平;4种状态相比较,900 ℃/3 h退火态的拉伸强度和延伸率匹配度最佳。
激光光学 激光选区熔化 316不锈钢 热处理 组织 拉伸性能 
中国激光
2015, 42(4): 0406003
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
熔石英光学材料是一种高新技术产品,在现代各领域的应用越来越广泛,特别是航天航空等领域具有大量应用需求。由于其产品的制造难度较大,因此其成品质量的高低就成为人们最为关注的问题,其中尤以亚表层损伤的问题至关重要。论述了几种常用的亚表层损伤检测方法和原理,分析了其优缺点。在此基础上说明了使用荧光共聚焦显微技术来检测光学元件亚表层损伤的可行性和准确性。使用共聚焦激光扫描显微镜对熔石英玻璃试件的亚表层损伤进行了检测实验。对比了角度抛光法所得到的两种荧光量子点亚表层损伤深度,可以明确在一定的加工条件下亚表层损伤的分布情况。使用图像处理软件Image-Pro Plus 6.0 分析了亚表层损伤的分布图像及分布密度,定量的给出了亚表层损伤的基本规律。
光学制造 熔石英 亚表层损伤 共聚焦显微技术 
中国激光
2015, 42(4): 0406004
唐文龙 1,2,*刘爽 1,2程光华 1
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 中国科学院大学, 北京 100049
利用重复频率为50 kHz,中心波长为790 nm,脉冲宽度为140 fs的飞秒激光脉冲在掺Yb3+磷酸盐玻璃中刻写双线型光波导。研究了双线间距,激光脉冲能量和刻写速度对波导形成的影响,并测试了不同刻写参数下波导的导光模式。实验结果表明,在双线间距为35 μm,激光脉冲能量为1.0 μJ,刻写速度为600 μm/s 的条件下写入的光波导导光性能最优;利用近场模式重建了激光诱导该波导的折射率二维分布,波导区域相对于基质的最大折射率改变为1.5×10-4,并利用散射法测试了波导的传输损耗,传输损耗为1.56 dB/cm。发现了波导具有偏振导光现象,偏振态平行于双线方向的激光可以导通,偏振态垂直于双线方向的激光不能导通。
集成光学 飞秒激光 掺Yb3+磷酸盐玻璃 偏振导光 光波导 
中国激光
2015, 42(4): 0406005
作者单位
摘要
1 中国钢研科技集团有限公司, 新冶高科技集团有限公司, 北京 100081
2 物质·材料研究机构, 筑波 305-0047
3 中国钢研科技集团有限公司, 北京 100081
激光-电弧复合焊接相对激光焊接的优势之一是通过焊接材料的添加,调整焊缝的合金元素成分,改善焊缝组织与性能。焊接材料添加的合金元素在焊缝中的均匀分布是体现激光-电弧复合焊接这一优势的关键。然而,对于窄而深的激光-电弧复合焊焊缝,实现合金元素的均匀分布是非常困难的。研究了焊接工艺参数对CO2激光-熔化极气体保护(GMA)复合焊焊缝合金元素分布的影响规律,并讨论了熔池流动行为与合金元素分布均匀性的关系。结果表明,随着焊接速度的减小,CO2 激光-GMA 复合焊焊缝合金元素的分布趋向于均匀分布;随着坡口间隙的增大,焊缝合金元素均匀程度越高。焊接方向为激光在前时,激光-电弧复合焊接熔池流动为内向流动时(即熔池表面从熔池后部向小孔流动,并且小孔后沿液体向下流动),焊缝合金元素分布较均匀,其均匀性高于焊接方向为电弧在前时的情况。焊接方向对焊缝合金元素分布的影响规律主要取决于电弧拖拽力和熔滴对熔池冲击力的方向。当焊接方向为激光在前时,电弧拖拽力和熔滴对熔池冲击力指向小孔方向,促进了熔池内向流动。
激光光学 激光-电弧复合焊 合金元素分布 焊接速度 焊接方向 熔池流动 
中国激光
2015, 42(4): 0406006
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 华南师范大学光电子材料与技术研究所, 广东 广州 510631
激光通信作为一种通信手段,以其抗干扰能力强、保密性好、功率集中等优点,在**和民用等领域得到广泛应用。为满足激光通信系统使用要求,提高信噪比,对系统中的滤光膜进行研制。选用Ti3O5和SiO2作为镀膜材料,依据倍频设计和双波长增透原理完成了三带通、宽反射带滤光膜的设计。通过膜厚缩放比例和逆向工程方法分析膜厚累积误差,重点解决了膜厚监控误差大的问题。制备的滤光膜在532 nm 和1064 nm 处透射率大于90%,808 nm处透射率大于85%,(1550±20) nm 处透射率小于0.4%,满足该系统环境测试要求。
薄膜 滤光膜 倍频设计 双波长增透 逆向工程 
中国激光
2015, 42(4): 0407001
作者单位
摘要
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
摘要利用受激发射抽运将Na2分子激发到Na2 X 1 Σ +g (33,11)高位振动态,研究了高激发Na2与CO2的态-态能量转移过程。窄线宽激光扫描Na2的X 1 Σ +g (33,11)→ A1 Σ +u (21,10)跃迁,测量它的透射光强,从吸收系数得到Na2 X 1 Σ +g (33,11)原生态布居数密度。利用高分辨率瞬时吸收测量技术,得到CO2基振动态(0000)上转动态的布居数密度。通过速率方程分析,在一次碰撞的条件下,得到了与高振动激发Na2 碰撞产生CO2(0000)高转动态的速率系数。对于J=46~64,速率系数在4.5×10-12~6.5×10-13 cm3s-1之间,相对于J 态的Na2 ( ν″ =33)的猝灭速率系数在2.3×10-11~9.1×10-11 cm3s-1之间。实验数据表明,在Na2 高位振动态与CO2 的碰撞能量转移中,Na2 激发态倒空对CO2 转动能量的增加更有效。观察到了Na2高位振动态的多量子弛豫,得到了弛豫速率系数。
原子与分子物理学 碰撞能量转移 受激发射抽运 瞬时吸收测量 速率系数 激发态Na2 
中国激光
2015, 42(4): 0408001
作者单位
摘要
南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室, 江苏 南京 210044
采用激光照射粗糙工件表面形成散斑图像,通过自相关函数分析散斑图像的二阶统计特性,使用分形算法提取散斑图像自相关函数矩阵的参数,建立分形维数与表面粗糙度对应的样本集合。用最小二乘法多项式拟合该样本集合,得到散斑图像与表面粗糙度值间的多项式关系。实验结果表明,基于激光散斑分形维数的表面粗糙度测量方法是可行的且适用于在线高精度粗糙度检测,在检测时间上从数十秒级提高到秒级,检测精度达到微米级。
测量 散斑图像 表面粗糙度 自相关函数 分形维 
中国激光
2015, 42(4): 0408002
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
基于线偏振光在充有被极化的铷原子的气室内传播时,在磁场的作用下会发生法拉第旋转这一现象,实现了一种基于法拉第旋转检测的铷原子矢量磁力仪。分析了它的工作原理,并测试了它对不同磁场的响应。测试结果表明,磁力仪灵敏度为1 pT/ Hz ,测量范围为±60 nT ,响应带宽为48 Hz。进一步研究了调制磁场和工作温度对铷原子磁力仪性能的影响,并提出了一些提高性能的方法。
原子与分子物理学 原子磁力仪 光极化 法拉第旋转 灵敏度 
中国激光
2015, 42(4): 0408003
耿云飞 1,2,*陈曦 3金文 3张惠群 3[ ... ]葛宝臻 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, 天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 天津大学电气与自动化工程学院, 天津 300072
4 国家海洋技术中心, 天津 300112
针对海水折射率变化引起差分激光三角法溢油油膜厚度测量系统结果误差增大的问题,理论分析了海水折射率变化对厚度测量值的影响机理,研究了折射率变化与测量结果误差大小的关系。提出了基于二维曲面拟合的误差补偿方法。该方法通过采集不同厚度、不同折射率下的厚度测量值,利用二次多项式曲面拟合建立测量误差、厚度测量值和折射率之间的函数关系,根据测量值和折射率值,就可得到误差补偿值,进而实现对测量结果的补偿。通过对不同折射率、不同厚度陶瓷量块的补偿实验,结果表明补偿后的厚度测量值更接近真值,测量结果的误差显著降低。
测量 误差补偿 曲面拟合 差分激光三角法 油膜厚度测量 
中国激光
2015, 42(4): 0408004
殷建 1,2,*李明 1
作者单位
摘要
1 上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室, 上海 200732
2 铜陵学院机械工程系, 安徽 铜陵 244000
为了提高大型复杂型体件加工用龙门式双摆头五轴机床的加工精度,用激光跟踪仪对五轴机床两个旋转轴准静态误差以及旋转轴中心轴线与三个直线轴间垂直度误差进行了辨识测量。基于刚体运动学原理和齐次变换矩阵方法建立了包含旋转轴准静态误差和旋转轴中心轴线与三个直线轴间垂直度误差的误差模型;用激光跟踪仪测出旋转轴循圆运动到不同角度位置时其端面上点的空间坐标,由此建立旋转轴误差方程组,求出旋转轴各项误差值。对循圆轨迹进行拟合得到圆心坐标,进而得到旋转轴中心轴线方程,求出旋转轴中心轴线与直线轴间的垂直度误差值。将旋转轴各项误差值代入误差补偿模型中,通过圆锥台误差补偿前后加工实验结果对比,表明所采用的旋转轴误差测量方法可以有效提高五轴机床的加工精度。
测量 准静态误差 误差模型 循圆辨识 激光跟踪仪 
中国激光
2015, 42(4): 0408005
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
楔形透镜是高功率激光系统终端光学组件的关键元件,也是较为特殊的光学元件,楔形透镜的楔角测量关系着高功率激光的聚焦性能。终端组件中楔形透镜的加工角度、工作姿态一旦偏离了特定的工作角度,终端组件会引入大的面形偏差,楔形透镜特殊的形状不利于楔形透镜面形、楔角的测量。提出了一整套楔形透镜测量调整方案,包括楔形透镜加工过程中的测量方案,楔形透镜安装过程中的离线测量与调整方案,以及终端组件上线调试过程中的在线调试测量方案。该套方案的实施能够保证楔形透镜的加工精度,及组件中楔形透镜能够工作在最佳工作姿态,保障了高功率激光系统终端组件的光束质量和定位精度。
光学器件 高功率激光装置 终端光学组件 楔形透镜 楔角误差 塔差 
中国激光
2015, 42(4): 0408006
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
尝试在大型衍射光栅刻划机中使用气浮导轨承载金刚石刻划刀具系统运行。气浮导轨同时承担刀具系统的承重与导向任务,由于使用气体作为润滑剂而接近零摩擦状态,可以避免触点磨损及低速爬行现象。分析了气浮导轨工作过程中产生的误差及该误差对刻划刀具运动轨迹的影响,并使用双频激光干涉仪测量刻划过程中刻划刀具运动的直线度误差。测量结果表明,金刚石刀具系统单向行程400 mm 时,该误差约为200 nm,小于使用石英导轨承载刀具系统时的误差,同时在高频振动方面有明显改善。刻制一段79 gr/mm,400 mm×500 mm 的中阶梯光栅,观察其衍射光斑并使用照度计检测得其不同位置杂散光强度为0.2‰~5‰,实验结果表明使用气浮导轨承载刻划刀具可以满足光栅刻划精度要求。
光栅 衍射光栅 光栅刻划机 气浮导轨 双频激光干涉仪 刀架系统 
中国激光
2015, 42(4): 0408007
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
在计算全息再现过程中,受空间光调制器(SLM)自身像素尺寸的影响,再现像的尺寸很小。基于计算全息中相位型全息图上的每一点都包含有物体各个点的全部相位信息,提出一种扩大计算全息再现像尺寸的方法。利用空分复用法,将SLM 分为四部分,每部分上分别加载含有物体不同场景的相位型全息图。在光学再现过程中,通过计算机控制加载到相应场景的全息图中相位光栅的变化,调节四个再现像的位置,实现了再现像的无缝拼接,从而得到计算全息大尺寸再现。实验结果证明了该方法的可行性。将该方法跟现有的几种方法进行对比,并进行了相应的讨论。
全息 计算全息图 大尺寸再现 空间光调制器 空分复用 
中国激光
2015, 42(4): 0409001
刘聪 1,*苏林 1张朝阳 2范萌 1[ ... ]陈良富 1
作者单位
摘要
1 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室, 北京 100101
2 香港理工大学土地测量与地理资讯学系, 香港 999077
3 国家气象信息中心, 北京 100081
云和气溶胶偏振激光雷达(CALIPSO)卫星数据是探测大气气溶胶特征的有效工具。采用CALIPSO 数据对37.1°N,113.3°E ~ 38.6°N,117°E 之间地理区域的强霾天气、沙尘天气、生物质燃烧污染天气和清洁天气的气溶胶消光系数、退偏比、色比以及温度廓线进行对比分析,结果表明:1) 强霾天气主要是球形度较高的水溶性细粒子污染,集中在地表1 km 以内,常伴有逆温无风或弱风现象出现;2) 沙尘天气垂直分布广,可存留在高空,非球形度高,粒子尺度不均匀,风速偏大;3) 生物质燃烧污染天气主要是集中在中低空的细粒子污染,黑碳成分高,消光系数大,常伴有污染性沙尘共同存在。三种污染天气廓线有很大不同,说明不同污染天气的气溶胶垂直分布的差异很大。
大气光学 云和气溶胶偏振激光雷达 大气气溶胶 垂直分布廓线 沙尘气溶胶 
中国激光
2015, 42(4): 0413001
作者单位
摘要
1 山东科技大学测绘科学与工程学院, 山东 青岛 266590
2 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430060
星载激光测高仪通过提取激光回波参数计算卫星与地表的距离,结合轨道和姿态信息生成激光脚点的三维坐标。普通高斯光束的空间能量分布随光斑半径增加迅速衰减,不利于探测复杂和分层的地表目标,而平顶高斯光束可以克服这一缺点。根据平顶高斯光束和激光测高回波的相关理论推导得出平顶高斯激光模式下回波波形主要参数的解析式,并使用波形模拟器、波形处理算法,以及地球科学激光测高系统(GLAS)真实回波对所得理论模型进行了验证,结果显示不同阶数激光脉冲的对比偏差都小于3%,且随着目标斜率或阶数的增加,回波宽度和距离误差也随之增加,4阶平顶高斯光束目标斜率0.05时对应的距离误差超过10 cm。
遥感 激光测高 平顶高斯光束 波形宽度 测距误差 
中国激光
2015, 42(4): 0413002
作者单位
摘要
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院上海光学与精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
3 上海市大恒光学精密机械有限公司, 上海 201800
利用米氏散射理论和时域有限差分(FDTD)软件计算了不同大小、形状和折射率粒子的前向散射光场分布,分析了通过光强度分布和非对称因子反演粒子相关信息、区分粒形的可行性。研制了一台利用增强型CCD 相机在线采集单个气溶胶粒子在5°~19°前向散射角范围内光场图样的装置。8 μm 粒径的聚苯乙烯球形粒子散射图样实验结果与理论计算对比较为吻合,验证了该装置的有效性。应用该装置对不同形状的气溶胶粒子进行检测,结果表明能够从散射图像和反演计算结果区分出球形、杆状和其他形状粒子。
激光技术 形状识别 光散射 气溶胶 
中国激光
2015, 42(4): 0413003
作者单位
摘要
太原科技大学应用科学学院, 山西 太原 030024
温度场起伏导致空气折射率的起伏,风速的变化影响湍流的动态特性,从而形成光学湍流效应,对大气激光传输产生影响。研制了一种用于研究激光大气传输效应的Herriott长光程大气湍流发生装置,此装置能模拟出温度差范围为10~200 ℃,风速范围为0~5.8 m/s以及光程为1~100 m 的随机大气湍流。分析并测量了在不同温度、风速参数下该装置对激光传输的光束质量影响。实验结果表明,该大气湍流发生装置的性能指标与实际大气湍流性能较为接近,且具有温度范围宽、光程可调、重复性好、准确度高等优点,能够满足大气传输湍流效应的实验要求。
大气光学 大气湍流 长光程 M2因子 折射率结构常数 
中国激光
2015, 42(4): 0413004
作者单位
摘要
华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
基于近轴光束传输理论,对多色径向偏振光束(PRPB)传输中的光强及光谱分别进行了研究。结果表明:在近场区,光源的谱宽增加会使得PRPB 的光斑尺寸有微小增大;在远场区,光源的谱宽增加会使得PRPB 的光斑尺寸有微小减小。在光谱特性方面,观测平面上总存在一个临界位置,其内部点光谱表现为蓝移,外部点表现为红移;无论在近场还是远场,光源谱宽的增加都会使得临界位置远离光束中心。在光源谱宽确定的情况下,远场区观测点的光谱谱移量要明显高于近场区;从PRPB 与多色线偏振高斯光束的对比中发现,在相同传输距离处,多色径向偏振光束的临界位置的半径明显大于多色线偏振高斯光束。
物理光学 多色径向偏振光束 光强 光谱 临界位置 
中国激光
2015, 42(4): 0415001
作者单位
摘要
1 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
2 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
3 中北大学电子测试技术国家重点实验室, 山西 太原 030051
为了提高弹光调制器在高压驱动下的工作效率,以提高傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率,在建立弹光调制器的损耗模型和振动方程的基础上,描述了包含损耗因数的弹光调制器幅频特性,并推导了谐振和反谐振频率下弹光调制器的品质因数。结合压电材料的电致伸缩效应及其损耗,分析了高压驱动下各损耗因数之间的关系,提出了一种较谐振驱动具有更高品质因数和调制深度的反谐振驱动方法。实验验证,当驱动电压在500~1200 VP-P范围内,反谐振驱动方法较传统的谐振驱动方式,品质因数和调制深度均提高了43%,有效地提高了弹光调制器的工作效率。
光学器件 弹光调制器 品质因数 谐振 反谐振 调制深度 
中国激光
2015, 42(4): 0415002
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
浸液光刻投影物镜的数值孔径目前已经达到1.35,这对与之匹配的照明系统光瞳测量提出了十分苛刻的需求,为此设计了一种用于照明光瞳测量的傅里叶变换物镜。分析了傅里叶变换物镜应该满足的畸变要求,并针对照明光瞳测量实际需求分析了傅里叶变换物镜的正弦条件偏离的阈值,采用对不同视场角预留不同负畸变值的方法,实现了一种傅里叶变换物镜光学设计,采用5块透镜、1种光学材料,满足照明光瞳测量对正弦条件偏离阈值的要求,成像质量接近衍射极限,并对傅里叶变换物镜逆向光路也进行了分析计算。通过傅里叶变换物镜光学设计的具体实例,证实了通过对不同视场角预留不同负畸变值设计方法的有效性,利用该方法可以获得满足实际照明光瞳测量要求的傅里叶变换物镜。
光学设计 成像系统 傅里叶变换物镜 正弦条件 畸变 
中国激光
2015, 42(4): 0416001
作者单位
摘要
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200082
介绍一种入射角调谐红绿蓝三基色导模共振滤光片(GMRF)的实现方法。利用严格耦合波理论(RCWA)分析入射角对导模共振滤光片反射光谱的影响,用TM 偏振波在斜入射下得到两个不同位置的共振峰,通过调节入射角,使两个共振峰分别落在可见光波段和红外波段,并通过调整角度实现对可将光波段滤波波长的调谐。通过对参数的优化、调整,设计并制作了周期为544 nm 的红、绿、蓝三基色导模共振彩色滤光片,结果显示该结构在26.8°、39.6°、46.0°入射角得到了良好的红、绿、蓝三基色,效率均在80%左右,半峰全宽约为5 nm。当其作为蓝、绿两色滤光片工作时,与传统亚波长导模共振结构相比,其周期相对较长,从而大大降低光栅制作难度。实验结果实现导模共振结构在彩色滤光片方面的应用,并对大周期导模共振器件的制作提供了积极的指导。
光学设计 彩色滤光片 导模共振 亚波长结构 严格耦合波理论 
中国激光
2015, 42(4): 0416002
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
讨论了在合成该移动驻波场时,叠加场的具体实验参数对驻波场光场分布和移动速度的影响。给出了驻波场的平均移动速度随两束行波场的频率差和振幅比的变化关系。针对具体实验,分析了两高斯光束夹角和远场发散角对驻波场光场分布的影响。因此实验中为制备较好的光子晶体,需通过光学器件整形得到具有较好光斑质量和较小远场发散角的光束后,使两束功率相等且腰斑重合的光束叠加。
非线性光学 光子晶体 驻波场 高斯光束 远场发散角 
中国激光
2015, 42(4): 0418001