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 2016, 43(10)

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中国激光 第43卷 第10期

作者单位
摘要
1 中国农业大学理学院, 北京 100083
2 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190
全固态激光器被动锁模是产生超短脉冲的一种有效方法。在基于Nd3+掺杂激光材料被动锁模产生超短脉冲的研究中,无序晶体成为研究的热点。结合相关工作,总结了Nd3+掺杂无序晶体被动锁模激光器的研究现状,展望了Nd3+掺杂无序晶体在超强超短脉冲制备中的发展前景。
激光器 Nd3+掺杂无序晶体 四能级激光运转 准三能级激光运转 被动锁模激光器 
中国激光
2016, 43(10): 1000001
王子薇 1,2,*王兆坤 1,2邹峰 1,2吴闻迪 1[ ... ]周军 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
高峰值功率的超短脉冲激光器在激光精细微加工等领域具有重要应用价值。以超大模场光纤为增益介质对超短脉冲激光进行功率放大,是实现高光束质量、高峰值功率超短脉冲激光输出的有效技术手段。以脉冲宽度、重复频率可调的1030 nm锁模光纤激光器为种子光源,通过多级全光纤功率预放大和以超大模场棒状光子晶体光纤(PCF)为增益介质的功率放大器,搭建了高峰值功率皮秒脉冲光子晶体光纤放大器系统。实验研究了棒状PCF放大器的输出特性,在脉冲宽度为30 ps时实现了峰值功率为2.94 MW的近衍射极限激光放大输出。
激光光学 光纤放大器 超短脉冲激光器 棒状光子晶体光纤 高峰值功率 
中国激光
2016, 43(10): 1001001
作者单位
摘要
1 西北工业大学自动化学院, 陕西 西安710072
2 中航工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
在机抖激光陀螺(DRLG)捷联惯导系统(SINS)中,陀螺的抖动偏频会引起伪圆锥运动。分析了伪圆锥运动对捷联惯导系统旋转矢量计算的影响,并推导了其表达式。通过数值计算,分析了影响伪圆锥误差的因素,提出了机抖激光陀螺抖动频差的匹配原则,以实现伪圆锥误差最小化。基于该匹配原则,面向工程实际问题提出了一种机抖激光陀螺抖频调谐技术。仿真分析和实验结果表明,选用一种主体抖动轮并按需选配调节构件,该技术可满足系统对陀螺抖动频差的匹配要求,同时不会对陀螺整体外形尺寸和抗振性能造成任何影响。与传统方案相比,进一步提升了机抖激光陀螺,尤其是小型化机抖激光陀螺的工程化水平,降低了生产成本。
激光光学 机抖激光陀螺 捷联惯导系统 伪圆锥运动 抖频匹配 频率调谐 
中国激光
2016, 43(10): 1001003
作者单位
摘要
华北光电技术研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
结合板条激光器和薄片激光器的特点设计了一种表层增益板条激光器结构。采用基于慢轴像中继的抽运耦合系统实现抽运光在板条宽度方向的均匀分布。利用表层增益板条激光器实现了稳定的准连续激光输出,在抽运频率300 Hz、抽运脉宽200 μs,抽运单脉冲能量354 mJ条件下,实现了单脉冲能量121.3 mJ的1064 nm激光输出,对应的光光转换效率和斜率效率分别为34.3%和45%。
激光器 表层增益板条 像中继抽运 增益 
中国激光
2016, 43(10): 1001004
李志全 1,*彭涛 1张明 1岳中 1[ ... ]刘同磊 1
作者单位
摘要
1 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 东北大学秦皇岛分校控制工程学院, 河北 秦皇岛 066004
提出了一种基于混合表面等离子体波导(HPW)的纳米激光器,并对其进行了理论研究和仿真分析。此结构通过金属-介质界面的表面等离子体模式与高增益介质半导体纳米线波导模式耦合,使中间的空气间隙场强得到显著增大,并保持低损耗传输,实现对输出光场的深亚波长约束。通过对几何参数进行优化,得到具有较小阈值和较高品质因数的纳米激光器。与边缘耦合混合表面等离子体纳米激光器比较可知,当二者的几何参数相同时,基于HPW的纳米激光器具有更小的阈值。
激光器 表面等离子体 纳米激光器 有限元 混合表面等离子体波导 
中国激光
2016, 43(10): 1001005
作者单位
摘要
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
在不同占空比的重复频率脉冲激光辐照下,数值模拟了金属材料前、后表面的温升特性和烧蚀深度变化规律,考察了材料厚度和物性的影响。模拟结果表明,材料前表面温升曲线呈齿状;激光占空比越小或者材料越薄,材料后表面温度越高,烧蚀越深;与连续激光相比,重复频率脉冲激光更有利于金属材料的加热及烧蚀。
激光技术 激光烧蚀 有限元方法 重复频率脉冲激光 
中国激光
2016, 43(10): 1001006
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室, 上海 200050
3 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室光物理重点实验室, 北京 100190
报道了激光二极管(LD)抽运的国产Yb:YAG陶瓷高功率被动调Q激光器。实验中使用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为调Q元件,在6.3 W的吸收抽运功率下得到了被动调Q激光脉冲输出。调Q激光脉冲的最大平均输出功率为1.24 W,脉冲宽度为2.93 μs,重复频率为31 kHz,单脉冲能量为40 μJ。国产Yb:YAG陶瓷的连续激光和调Q激光的性能研究表明,高质量国产Yb:YAG陶瓷在高功率短脉冲固体激光器方面有潜在的应用价值。
激光器 全固态激光器 被动调Q激光 二极管抽运 Yb:YAG陶瓷 
中国激光
2016, 43(10): 1001007
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
高增益和抽运光谱宽等因素会使光参量振荡器输出的参量光谱线大幅展宽。通常在腔内插入标准具、光栅等元件以控制谱宽,但会引入损耗,导致激光器输出阈值增大,转换效率和输出功率降低。报道了一种不使用任何谱宽压缩元件获得窄谱宽高功率中红外激光输出的方案。该方案将窄谱宽和高功率分离,分别获取。搭建了1.064 μm NdYAG主振荡功率放大结构的窄谱宽抽运源。通过调节光参量振荡器中PPMgLN晶体内的抽运光功率和光斑直径,实现晶体内增益强度的控制,从而有效控制中红外激光谱宽。在光参量振荡器中,当抽运光功率约为3倍阈值时,获得了0.7 W、谱宽小于1.12 nm的2.9 μm种子光,再通过两级光参量放大器后,最终获得6.27 W、光光转换效率15.7%的2.9 μm激光输出,谱宽基本保持不变。
激光器 中红外激光 光参量振荡器 光参量放大器 窄谱宽 
中国激光
2016, 43(10): 1001008
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
键合晶体作为激光工作物质,可以有效地控制热负载,减小端面的变形和损伤,降低光束的波前畸变。基于键合面缝隙闭合理论,分析了激光晶体的键合条件,计算了Nd∶YAG、Nd∶YVO4和蓝宝石晶体在光胶时键合面处的哈梅克常数和表面能,讨论了这三种材料在制作键合晶体时需要满足的条件,对比了制作的难易程度。以YAG-Nd∶YAG晶体为例进行了光胶实验,验证了键合条件的合理性;对热处理后的YAG-Nd∶YAG键合晶体进行抽运光照射实验,证明了键合强度和键合稳定性满足实验要求。提出的晶体键合条件判断方法可以为键合晶体的选材和键合工艺的参数优化提供参考。
激光光学 激光晶体 直接键合 哈梅克常数 均方根粗糙度 峰顶半径 
中国激光
2016, 43(10): 1001009
杨建明 1,2,3,*檀慧明 1田玉冰 1姚文明 1[ ... ]高静 1
作者单位
摘要
1 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
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京100049
4 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
提出了全固态双共振KTP Ⅱ类相位匹配腔内和频连续波578 nm黄光激光器,利用两种增益介质YbYAG和NdYAG分别得到1030 nm和1319 nm基频谱线,通过KTP Ⅱ类临界相位匹配进行腔内和频实现了578 nm黄激光输出。实验中输出578 nm黄激光,同时输出582 nm和频光成分。通过光谱分析,该现象是由于NdYAG晶体中对应能级跃迁为R2→X3的1338 nm谱线起振,并与1030 nm谱线产生了和频作用。当YbYAG和NdYAG的抽运功率分别为10.3 W和3.7 W时,得到55 mW的黄激光输出,并且在30 min内的功率稳定性优于4.7%。利用格兰棱镜测量了基频光与和频光的偏振特性,结果表明,对于两个各向同性的激光晶体而言,谐振腔结构以及和频晶体的方位角均影响其相应基频光的偏振特性,两者均可使基频光的偏振方向向有利于和频作用的偏振方向改变。
激光光学 全固态激光器 腔内和频 Ⅱ类相位匹配 
中国激光
2016, 43(10): 1001010
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
对连续波光参量振荡器(OPO)的最优转换效率进行了实验研究。选用氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂晶体作为光参量振荡器的非线性晶体,通过匹配抽运光功率和输出镜反射率控制腔内的信号光光强,实验验证了OPO腔内存在最优信号光光强,能够使光参量振荡器的转换效率最优化。在此基础上,在2.9 μm波段实现了8 W的闲频光输出,输出效率达到19.5%。在无外加线宽限制器件的情况下,输出线宽小于0.68 nm。
激光器 光参量振荡器 转换效率 模式耦合 
中国激光
2016, 43(10): 1001011
吴华玲 1,2,*郭林辉 1,2王昭 1,2余俊宏 1,2[ ... ]武德勇 1,2
作者单位
摘要
1 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
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
半导体激光器光纤耦合输出系统常被用作光纤激光器的抽运源,是光纤激光器的核心器件之一。针对芯径105 μm、NA0.15的多模光纤,使用Zemax软件设计了一种基于双管的高亮度半导体激光器光纤耦合输出系统。该系统采用高精密准直技术、台阶加反射镜空间合束、偏振合束和慢轴扩束技术完成光束整形,最后使用非球面透镜聚焦耦合进芯径105 μm、NA0.15的目标光纤。结合设计,在现有实验条件的基础上进行了等效验证实验。模拟和实验均表明:该系统可将16支双管耦合进芯径105 μm、NA0.15的光纤,在注入电流为15 A时,可获得稳定输出功率154 W,亮度达25 MW/(cm2·sr), 对应电光效率为42%。该模块工程化后可广泛应用在光纤激光器抽运及工业加工等领域。
激光器 半导体激光器 高亮度 光纤耦合 
中国激光
2016, 43(10): 1001012
作者单位
摘要
1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳工业大学机械工程学院, 辽宁 沈阳 110870
3 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司焊接研究所, 辽宁 沈阳 110043
研究了不同基体厚度和扫描方式对激光沉积修复(LDR)GH4169合金修复件的残余应力、微观组织及拉伸性能的影响。结果表明,基体厚度越小,即修复体厚度越大,残余应力和枝晶间析出的Laves相体积分数就越大,室温抗拉强度和断后伸长率则越小。试验表明,短边扫描有利于提高激光沉积修复GH4169合金的室温拉伸性能。
激光技术 激光沉积修复 GH4169合金 扫描方式 显微组织 拉伸性能 
中国激光
2016, 43(10): 1002002
孟宪凯 1,*周建忠 1苏纯 1,2黄舒 1[ ... ]徐家乐 1
作者单位
摘要
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 常州工学院机械与车辆工程学院, 江苏 常州 213022
在不同温度下对2024-T351航空铝合金进行了激光喷丸(LP),研究了温度对其表面力学性能的影响规律,并结合微观组织分析得出了激光温喷丸(WLP)对2024-T351航空铝合金的强化机理。结果表明,激光喷丸2024-T351航空铝合金的显微硬度随喷丸温度的升高而增大,弥散强化效应使得120 ℃激光温喷丸在2024-T351航空铝合金表面诱导的残余压应力幅值显著高于常温激光喷丸。
激光技术 激光温喷丸 显微硬度 残余压应力 
中国激光
2016, 43(10): 1002003
作者单位
摘要
长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
研究了单面供气双面成形的激光焊接Ni201板工艺,并对焊缝进行了测试与分析。结果表明,焊缝成形良好,改变槽深对焊缝熔宽影响较小,焊缝区为粗大的奥氏体组织。气孔类型检测结果表明,焊缝气孔为氧气孔,随槽深的增大氧气的质量分数呈V型变化。当槽深为3 mm时,焊缝氧气质量分数最小,接头强度为377.7 MPa,达到母材强度的80%,焊件满足使用要求。
激光技术 激光焊接 气孔 力学性能 
中国激光
2016, 43(10): 1002004
作者单位
摘要
1 西南交通大学牵引动力国家重点实验室, 成都 610031
2 挪威科技大学结构工程系, 特隆霍姆N-7491, 挪威
3 中国科学院上海应用物理研究所上海同步辐射光源, 上海 201204
利用高精度同步辐射X射线三维成像技术,对激光-电弧复合焊缝的气孔率进行测定,并将其作为GTN损伤模型中的初始孔洞体积分数。通过建立含余高与不含余高的复合焊接接头的细观损伤力学有限元模型,得到了拉伸接头主应力和孔洞体积分数的分布。通过对拉伸断口金相组织进行分析,发现了几何和材料的不连续性是导致接头失效的重要原因。
激光技术 GTN细观损伤模型 激光-电弧复合焊接 7020铝合金 同步辐射X射线 疲劳损伤 
中国激光
2016, 43(10): 1002005
作者单位
摘要
1 浙江工业大学之江学院, 浙江 杭州 310024
2 浙江工业大学激光先进制造研究院, 浙江 杭州 310014
3 浙江省高端激光制造装备协同创新中心, 浙江 杭州 310014
在氩气的保护下,用具有振镜扫描系统的500 W光纤激光器辐照预置在单晶硅基体上的纳米石墨颗粒。探究了不同激光能量密度下,受激光辐照后的转变产物显微形貌和晶体结构。用透射电镜(TEM)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)分析了所获产物的显微形貌和晶体度。当激光能量密度达到3.33 kJ/cm2时,转变产物的尺寸与原始颗粒尺寸相比有所增大;当激光能量密度达到4.17 kJ/cm2时,可以在样品颗粒表面观察到线状形貌;而当激光能量密度达到8.33 kJ/cm2时,产物由原始的多晶结构转变成了块状的晶体结构。实验结果表明:激光能量密度对单晶硅基体上纳米石墨颗粒显微形貌和晶体结构的转变有很大的影响。
激光制造 激光辐照 转变规律 显微形貌 晶体结构 
中国激光
2016, 43(10): 1002006
张凯 1,2,*刘婷婷 1,2廖文和 1,2张长东 1,2[ ... ]杜道中 1,2
作者单位
摘要
1 南京理工大学机械工程学院, 江苏 南京 210094
2 江苏省高端制造装备与技术工程实验室, 江苏 南京 210094
采用激光选区熔化技术进行了Al2O3粉末和浆料的基础实验研究。实验结果表明,Al2O3粉末成形效果较差,而Al2O3浆料成形效果较好;激光功率对Al2O3浆料试样表面的质量具有重要影响,表面质量随激光功率的增加而不断提高。当激光功率为200 W,扫描速度为90 mm/s时,Al2O3试样维氏硬度均值约为14.7 GPa。
激光技术 激光选区熔化 氧化铝陶瓷 浆料 
中国激光
2016, 43(10): 1002007
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
充氧口位置直接影响了真空室内的氧气分布,进而对薄膜的光学性能造成重要影响。为了研究充氧口位置对HfO2薄膜性质的影响,在2个典型的充氧口位置采用电子束蒸发技术在石英基底上沉积了HfO2单层膜,并结合紫外-可见光分光光度计和X射线光电子能谱仪研究了不同充氧口位置下制得的HfO2薄膜的光学性能和化学成分。实验结果表明,将充氧口设置在基片附近更有利于得到致密性好、氧化充分的HfO2薄膜。根据实际真空室的构造建立简化的模型,应用k-ε二次方程湍流模型对镀膜过程中的氧气分布进行了三维数值模拟计算。模拟计算的结果很好地解释了实验结果。
薄膜 HfO2薄膜 充氧口位置 k-ε模型 电子束蒸发 数值模拟 
中国激光
2016, 43(10): 1003001
张洪 1,2,*晋云霞 2孔钒宇 2黄昊鹏 1,2[ ... ]叶邦角 3
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精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
3 中国科学技术大学近代物理系核探测与核电子学国家重点实验室, 合肥 230026
对金属介质多层膜样品进行不同温度的退火处理。实验发现,当退火温度为350 ℃时,在样品Au层与SiO2层的界面处出现过渡层,样品具有很强的抗化学清洗能力。利用透射电子显微镜观测与能谱仪分析发现,过渡层的出现主要是Cr原子从Au层底部扩散到SiO2层的结果。过渡层可以增强Au层与SiO2层间的粘附力,阻挡酸溶液的渗入,使得金属介质多层膜的抗化学清洗能力得到增强。
材料 界面扩散 化学清洗 退火 粘附力 
中国激光
2016, 43(10): 1003002
作者单位
摘要
中国科学院西安光学精密机械研究所光学定向与测量技术研究室, 陕西 西安 710119
提出了一种利用表面刻有周期性规则图案的陀螺转子进行非接触式角度测量的方法,这种方法利用光电传感器读取陀螺转子表面的图案信息,从而实时测量陀螺转子的偏转角。介绍了这种测角方法的原理和测角装置的结构,并建立三维几何模型,详细推导了测角方法的角度解算算法,得到了陀螺转子在无偏转、一维偏转及二维偏转三种情况下的偏转角与光电传感器测得的陀螺转子表面图案信息之间的关系曲线或曲面。计算结果表明,两个正交方向的光电传感器共同探测,即可得到陀螺转子的偏转角及偏转方向,其结果唯一,且测角范围大于30°。该测角方法可用于静态测量和高速动态测量。
测量 非接触式测量 光电传感器 陀螺转子 
中国激光
2016, 43(10): 1004001
作者单位
摘要
1 清华大学水沙科学与水利水电国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学三江源协同创新中心, 北京 100084
3 黄岛国家石油储备基地有限责任公司, 山东 青岛 266426
快速准确地测量大型地下能源储库群容积,不仅是检验工程设计和施工建设成果科学合理性的一种方法,也是能源储运工程的基本要求和油库运行期间动态调控的基础。为了快速精确获取储库群容积和厘米级的高程-容积曲线,研发了基于断面的激光精细测量系统(LSMS),建立了相应的数据处理方法。并成功将其应用到某地下能源储库的容积测量中,获得了厘米级的高程-容积曲线,通过回归计算,获得了容积真值,容积测量精度达到-0.06%,优于规范要求一个数量级。最后,结合全站仪和基站式三维激光扫描仪(TLS)的实验数据,对8个技术指标进行了对比分析,验证了激光精细测量系统及相应的数据处理方法的可行性和正确性。
测量 容积测量 激光精细测量系统 高程-容积曲线 地下能源储库群 现场测量 
中国激光
2016, 43(10): 1004002
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 北京信息职业技术学院, 北京 100018
为了提高光纤中色散的测量精度和降低测量成本,提出了一套基于数字鉴相的色度色散的测量方案。采用低速率的模数转换器和全相位快速傅里叶变换的数字相位鉴别算法替代传统的模拟鉴相器件,利用粒子群优化算法对接收数据进行曲线拟合处理,实现了高精度的色散测量。数值分析了采样率、信噪比和快速傅里叶变换长度等因素对数字相位鉴别精度的影响,实验验证了测量系统的准确性。实验结果表明,对于不同长度的G.652 光纤,在波长1550 nm处,累积色散测量不确定度小于10 ps/nm,结果优于目前城域网环境下的商用色散测试仪的测量精度。
测量 色散 数字鉴相 粒子群优化算法 
中国激光
2016, 43(10): 1004003
作者单位
摘要
吉林大学通信工程学院, 吉林 长春 130012
运用多通道盲最小均方(MBLMS)算法对2×2模分复用(MDM)系统进行解复用,阐述了基于非高斯性最大化的MBLMS算法原理,分析了此算法的解复用性能,并与基于数据辅助的最小均方(LMS)算法进行了比较。仿真结果表明:MBLMS算法在无需数据辅助的条件下能够实现卷积混合信号的盲分离,其解复用性能与基于数据辅助的LMS算法相当,且收敛速度比基于数据辅助的LMS算法提高了33.3%。
光通信 模分复用 多通道盲最小均方算法 少模光纤 
中国激光
2016, 43(10): 1006001
史尘 1,*王小林 1,2,3陆启生 1,2,3
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 高能激光技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 大功率光纤激光协同创新中心, 湖南 长沙 410073
在多模光纤模式色散求解、光纤耦合模理论分析以及锥形光纤的模式演化等过程中,都涉及到多模阶跃光纤纤芯传导模式的特征方程的求解,计算量很大,从而直接影响整体的计算效率。分析了牛顿迭代法及其收敛速度的优势。求解弱导近似下的标量模式特征方程时,利用第一类贝塞尔函数的零点确定其解区间,再结合牛顿迭代法在区间内快速求解特征方程。将此求解过程引入矢量模式特征方程求解中,并结合上下边界截弦的方式快速判断特征方程尾根与首根的存在性问题。将此方法的计算结果与OptiFiber软件的计算结果作对比,画出光纤的模式色散曲线,验证了该快速求解方法的正确性。
光纤光学 特征方程 纤芯传导模式 牛顿迭代法 数值逼近 
中国激光
2016, 43(10): 1006002
作者单位
摘要
燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
提出了一种结合副载波强度调制直接探测技术和全光放大转发中继的自由空间光通信(FSO)系统的基本结构,考虑背景噪声和放大自发辐射噪声对系统性能的影响,建立了Gamma-Gamma湍流模型下的全光通信系统模型。提出了两种中继协作方案,即全活跃中继方案与选择中继方案,基于相应的方案给出功率分配方式,仿真对比了中继辅助传输链路与直传链路的中断概率,以及在不同信道参数及中继数下采用这两种方案的系统中断概率。结果表明,中继传输能够明显改善链路的性能,选择中继方案优于全活跃中继方案。
光通信 自由空间光通信 协作方案 中断概率 副载波强度调制 全光放大转发中继 
中国激光
2016, 43(10): 1006004
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
为了探究光清透剂在减少皮肤组织散射,提高到达靶组织激光能量方面的作用,利用皮肤仿体定量研究了可见-近红外波长下甘油的光清透效果。搭建了葡萄酒色斑激光治疗的体外模拟实验系统,研究光清透效果与多脉冲Nd∶YAG激光作用下血液凝结特性之间的定量关系。结果表明,0.5 mL无水甘油涂抹在仿体表面10 min后,在波长1064 nm处仿体的漫反射率降低36.69%,透射率增加38.73%。将无水甘油涂抹在仿体表面4 min后,仿体下毛细血管中血液凝结所需激光脉冲数目减少了25%。作用10 min后,所需激光脉冲数目并未进一步减少,但血液凝结面积与4 min时相比增加了34.1%。这说明甘油能有效提高病变血管对激光能量的吸收,改善葡萄酒色斑的疗效。
医用光学 葡萄酒色斑 Nd∶YAG激光 皮肤仿体 光清透 血液凝结 
中国激光
2016, 43(10): 1007001
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
设计了一种基于全息光学元件的透视增强现实集成成像3D显示系统。对基于反射体全息原理的全息光学元件的记录及再现做了理论分析,并通过搭建实验光路记录一块尺寸为20 mm×20 mm的全息光学元件。该全息光学元件仅对满足布拉格条件的光线体现出微透镜阵列成像功能,再现出虚拟的3D图像,而真实3D物体发出的光线可以直接透过全息光学元件,因此该全息光学元件作为图像融合元件实现了真实3D物体与虚拟3D图像的融合。该实验研制的透视增强现实3D显示系统能够再现出较好的虚拟3D图像,有效地融合虚拟3D图像和真实3D物体,实现增强现实的3D显示效果。
全息 光学元件 增强现实 集成成像 微透镜阵列 反射体全息 
中国激光
2016, 43(10): 1009001
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所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
提出一种基于3×3迈克耳孙干涉仪的分布式光纤振动传感系统,利用3×3干涉仪搭建零差相干检测的相位敏感型光时域反射计(φ-OTDR)。使用传输矩阵相位解调算法,通过对3×3迈克耳孙干涉仪的传输矩阵基本参数的求取,建立差分相位与干涉仪输出光强的对应关系,使用简单有效的软件运算程序对光纤中的瑞利散射光的差分相位进行解调,实现对光纤的扰动进行分布式探测。利用该系统对光纤线路上的振动进行测试,实验结果表明,系统能够对振动进行准确的定位,并有效地对音频和射频驱动的频率进行还原,系统有效传感距离为10 km。
光纤器件 光传感器 瑞利散射 迈克耳孙干涉仪 3×3耦合器 
中国激光
2016, 43(10): 1010001
作者单位
摘要
中国船舶重工集团公司第七一五研究所, 浙江 杭州 310023
提出了一种以可调谐滤波器实现波长扫描、以标准具实现波长标定的有源光纤光栅传感器波长解调方法,并搭建了相应的解调系统。对所提出的解调方法的可行性及解调系统的测量精度与稳定性进行了实验验证。结果表明,该方法可以准确地测量有源光纤光栅的光波长;解调系统在1533~1550 nm波长范围内的解调精度高于6 pm,测量波动范围在±5.7 pm之间。
传感器 光纤传感器 有源光纤光栅 波长解调 波长扫描 
中国激光
2016, 43(10): 1010002
作者单位
摘要
南京大学光通信工程研究中心, 江苏 南京 210093
应用分组测量和边沿滤波实现了大容量光纤布拉格光栅(FBG)快速传感系统的设计。在传统的时分复用光纤光栅传感系统中对传感光栅按位置进行分组,然后按组分别进行测量,避免了单次测量中探测器动态范围的限制,对其进行重复利用,延长了系统的测量距离;同时利用边沿滤波法实现了快速的波长解调,能够在一次测量中解调出该分组所有光栅的波长信号,大幅加快了系统的测量速度,有利于实现更高的扫描频率。实验结果表明,本系统在温度传感测试中获得了0.9913的解调线性度,误差在1.36 ℃以内。
光纤光学 光纤光栅传感 分组测量 边沿滤波 时分复用 
中国激光
2016, 43(10): 1010003
作者单位
摘要
大连理工大学物理与光电工程学院, 辽宁 大连 116024
介绍了一种结构简单的熔接式全石英光纤非本征型法布里-珀罗干涉仪(EFPI)高静压传感器,对传感器的压力效应进行了理论分析,给出了传感器的设计结构和制作过程。和传统EFPI传感器相比,该传感器具有长腔长、结构简单、制作工艺简易、应用灵活方便等优点,可以用于较高静态压力的测量。建立了传感解调系统,对压力进行了测试,测量精确度高,稳定性好。同时进行了温度敏感度测量实验,温度敏感系数约为0.72 nm/℃,传感器的腔长温度线性度好,结果显示传感器温度交叉敏感度低。在0~20 MPa压力测量范围内,该传感器的压力腔长灵敏度可以达到21 nm/MPa,连续10 h动态测量条件下,测量偏差为0.2%FS。
传感器 压力 非本征型法布里-珀罗干涉仪 石英毛细管 
中国激光
2016, 43(10): 1010004
作者单位
摘要
宁波工程学院电子与信息工程学院, 浙江 宁波 315010
为了解决光纤光栅传感器同时测量多个参量的难题,结合锥形光纤技术和光纤光栅技术,设计了一款新型双锥形光纤光栅。采用传输矩阵法,借助二层和三层单模光纤纤芯基模有效折射率的色散方程及标量有限元法理论建模,数值分析了均匀腐蚀区直径为3 μm时双锥形光纤光栅的反射谱特性。采用氢氟酸渐变腐蚀法实验制备了双锥形光纤光栅,均匀腐蚀区直径为3 μm时,呈现12个反射峰,2个主峰和10个次峰,与理论分析结果基本吻合。同时选取其中3个反射峰测量了温度、折射率和液位,同步测量灵敏度分别为9.63 nm/℃、1975.96 nm/RIU、26.07 nm/cm。双锥形光纤光栅制作简单,作为传感器可同时测量多个参量,不但能有效降低成本,还能拓宽光纤光栅传感器的设计思路。
传感器 光纤光学 多参量测量 双锥形光纤光栅 温度 折射率 液位 
中国激光
2016, 43(10): 1010005
作者单位
摘要
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
为实现高空间分辨率和高测量精度的准分布式光纤光栅应变传感系统,研究了基于时分复用光纤光栅传感系统的解调和标定方法。将波分复用和时分复用技术相结合,得到两个低反射率光纤光栅的应变灵敏度分别为33.40 με/mV和38.47 με/mV,标定的非线性误差为2.8%。基于光纤光栅光谱边缘滤波技术,构建时分复用光纤光栅应变传感系统,提出复用光纤光栅应变的交叉传感解调算法,实验测试并解调两个光纤光栅的交叉传感数据。实验分析表明,单次测量传感系统的最大误差为18 με, 应变量大于100 με时的传感相对误差小于5%,满量程600 με的引用误差小于2%。
光纤光学 光纤光栅 时分复用 应变传感 解调方法 
中国激光
2016, 43(10): 1010006
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市现代光学系统重点实验室, 教育部光学仪器与系统工程中心, 上海 200093
针对通信波段设计并制作了楔形波导层的导模共振滤波片(GMRF),分析并研究了其光谱特性。采用三角掩模板的方法进行离子束刻蚀,刻蚀一定次数后获得楔形波导层。光栅线条方向分为平行于和垂直于楔形波导层变化的方向。实验结果表明,对于两种结构,共振峰的位置与滤波片上的位置呈近似线性关系。光栅刻槽平行于楔形层变化的方向时共振峰的半峰全宽较光栅刻槽垂直于楔形层变化的方向时大。最终在20 mm的样品上,获得了线性渐变的Ta2O5楔形薄膜,其反射谱在1560~1600 nm范围内近似于线性变化。
光谱学 导模共振滤光片 楔形波导层 离子束刻蚀 
中国激光
2016, 43(10): 1011001