孙子茗   刘德安   韩璐   朱健强  

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本文提出了一种基于电光效应的新型光参量放大方案。理论上分析了随着氘化率的变化DKDP晶体增益带宽的特性，重点研究了70%和95%两种氘化率的DKDP晶体,在不同电场强度下增益带宽变化特征。在885nm中心波长处,70%氘化率的DKDP在1.67×105V/m场强下，增益带宽从90nm拓宽至124nm；在808nm中心波长处,95%氘化率的DKDP中施加1×105V/m场强,增益带宽从52nm增至68nm。本文的研究表明线性电光效应应用在光学参量放大系统中可以有效拓宽系统的增益带宽，并且可以通过电光调制来调整增益谱中心波长以进行连续波长调谐,这在高能超短激光系统中具有很大的应用前景。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第10期 pp.1008001      

陈晓龙   何宇   徐中巍   郭晓晨   叶韧   刘恺   杨依枫   沈辉   张海波   于春雷   何兵   胡丽丽   周军  

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基于掺镱光纤激光放大器理论模型，分析了光纤放大器中掺镱光纤缠绕半径对模式传输损耗的影响以及掺镱光纤长度对系统光-光转换效率的影响。结合实验中采用的掺镱光纤特点，对掺镱光纤的缠绕半径及光纤长度进行了优化设计。基于主振荡放大结构：种子光源输出功率为170 W，光束质量M2x=1.10，M2y=1.05；放大器采用双端抽运的方式，使用自研30/600 μm掺镱光纤，最终实现了输出功率为10.14 kW，中心波长为1070.36 nm，3 dB带宽为5.32 nm的全光纤激光输出，光束质量M2x=3.12，M2y=3.18。放大级最大光-光转换效率为87.9%，斜率效率为89.2%，输出激光信噪比＞45 dB。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第10期 pp.1006001      

李跃新   孙建锋   周煜   卢智勇   蔡新雨   从海胜  

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目标微多普勒特征可作为目标识别的依据，其探测往往受到激光雷达自身在激光束方向上振动的影响，并且很难从测量结果中将本地振动的影响分离消除。本文提出了一种利用目标自身参考点来抑制本地干扰的方法，通过分析目标待测位置和参考位置回波与本振的拍频信号，进行补偿处理后，可达到抑制本地振动、目标相对运动干扰的目的。实验结果表明，该方法对本地振动和目标相对运动干扰的抑制具有显著的效果，补偿相对精度小于5%，补偿后得到的微多普勒特征能较好的反映目标真实微振动形式。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第10期 pp.1010001      

王吉   陈迪俊   魏芳   孙延光   皮浩洋   杨中国   吴瑞   应康   蔡海文   陈卫标  

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研究了将保偏全光纤环形谐振腔作为转移腔实现参考激光器（1550 nm）到从激光器（1572 nm）的频率稳定度转移的稳频系统，发现仅通过压电陶瓷调谐腔长不能较好地实现频率稳定度转移，研究了光纤中的温度对谐振腔长期稳定性的影响，提出同时用压电陶瓷快反馈和被动温控实现环形腔的稳定，从激光器的频率稳定度为1.898*10^-12@1s，5.198*10^-12@1000s 。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0906005      

李超   孙明健   马立勇   沈毅   林日强   龚小竞  

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消化道肿瘤是最常见的肿瘤疾病之一。新兴的光声成像技术可以敏锐地捕捉肿瘤的滋养血管信息，有助于临床做出更精准的诊断。匹配的血管增强方法可以有效突出图像中血管网络，但光声活体内窥成像探测角度有限，造成明显的血管形态异常，现有方法很难实现有效的血管增强。本文对基于自研的光声内窥系统对大鼠直肠进行活体成像，针对活体成像结果提出一种融合结构和强度两个层面信息的三维血管增强算法，对结直肠血管实现了增强。结果表明，该方法可以有效提升增强效果，抑制机械抖动所带来的边缘毛刺，实现了在活体状态下获取高质量结直肠三维血管图像，展现其在基础医学研究和临床应用中的潜在价值。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0907003      

张雁琦   张丽敏   赵志超   马文娟   高峰  

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与正常组织的“紧致型”血管相比，肿瘤组织由于血管新生效应可产生大量的“渗透型”血管，从而对荧光剂有着较高的渗透率。基于动态扩散荧光层析成像(DFT)的荧光剂药代动力学参数（渗透率等）研究，可为判断不同生物组织体的生理过程和病理信息提供参考。自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)作为一种动态分析方法，具有精确的建模和多参数的在线估计等优势，本文基于DFT系统对吲哚菁绿(ICG)在健康小鼠肝脏和荷瘤小鼠皮下移植瘤组织中的代谢过程进行了测量，再通过DFT重建技术获取了ICG的时间序列荧光层析图像，在此基础上结合二室模型和AEKF方法得到了ICG的时间序列渗透率参数层析图像。两种实验结果对比可知，肿瘤中ICG的渗透率参数Kpe、Kep均小于健康小鼠肝脏，且AEKF方法能有效获得复杂生物体实时、稳定的ICG药代动力学参数。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0907002      

王晓晨   贺东旭   刘冰宣  

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本文针对SAR海浪有效波高反演方法开展研究，提出了基于超限学习机模型的SAR海浪有效波高经验反演方法。通过对ENVISAT ASAR波模式数据和ECMWF再分析数据进行数据时空匹配得到SAR图像与海浪有效波高匹配数据集，分别针对大量匹配数据和小量匹配数据两种情况下对SAR海洋有效波高反演算法进行经验建模，并与业务化CWAVE算法进行了对比验证。结果表明：大匹配数据集情况下，本文经验模型精度其为0.88，其反演精度总体略差于CWAVE算法（0.91），但在模型训练效率方面，本文经验算法（0.022 s）要优于CWAVE算法（0.514 s）；小匹配数据集情况下，本文经验算法反演精度为0.58，模型效率为0.008s，均远优于CWAVE算法（-0.38和0.318 s）。基于ELM模型可以实现小匹配数据集下SAR海浪有效波高的较高精度反演。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0710002      

刘伯勋   焦翔   谭小红   朱健强  

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为了改善氧化铈抛光液的性能，在不破坏钕玻璃表面质量的前提下提高钕玻璃的抛光效率，选择在氧化铈抛光液中加入阴离子表面活性剂雷米邦a。本文研究了改性后的抛光液对氧化铈抛光液中粒子粒径、钕玻璃的材料去除率和抛光后钕玻璃表面质量的影响，研究了加入不同质量分数雷米邦a的抛光液在不同pH值下对钕玻璃抛光速率和抛光质量的影响。结果表明：雷米邦a能够抑制抛光液中纳米粒子的团聚，降低氧化铈的中位粒径，提高抛光效率。当二氧化铈质量分数为3%，pH为6.5、雷米邦a用量为0.30%wt时材料去除率达到最大值169nm/min；pH为7、雷米邦a用量为0.20%wt时钕玻璃的表面粗糙度达到最小值0.9nm；

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0903002      

张朝   汤更秀   刘志刚   庞向阳   张臻   朱健强  

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激光器输出功率的稳定及高功率激光装置中长光程传输光束指向稳定性都具有严格的要求，这对维持光学件位置的支撑镜架稳定性提出很高的要求。为了维持光束的准直性，支撑结构必须兼顾可调节性和稳定性，而可调节性将引入不稳定性。本文针对可调节支撑镜架中常用的调节机构提出了一种结构改进设计。通过添加单独起导向功能的精密滑动配合，改进结构实现了对传统调节机构中由于导向与传动耦合的螺纹配合进行了功能解耦，摆脱了原先螺纹配合中较大径向间隙对导向精度的影响，提高了镜架稳定性。搭建了稳定性对比测试实验，该测试方法可实现在同一光路中对不同光学镜架的稳定性对比测试。实验结果验证了改进调节结构对整体光学支撑镜架结构稳定性的提升。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0901002      

于淼   黄婷   肖荣诗  

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超快激光玻璃焊接通常采用大数值孔径显微物镜对激光束进行聚焦，焊接严格限制在极小的焦体积内，且工作距离短，焊接速度低，焊缝宽度窄，不利于工业应用。本文采用75 W绿光飞秒激光器和255 mm长焦距扫描振镜实现了显示屏玻璃的非光学接触高速焊接，研究获得了焦点位置、脉冲能量和扫描速度对焊缝成形的影响规律和焊接工艺窗口，无缺陷焊接速度可高达6 m/min，具有广泛的工业应用前景。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0902005      

尚大智   张健   冯爱新   周远航   唐杰   陈凤仙  

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为提高铜/钢转换接头叠焊强度与冶金相容性，提出异种金属微织构-熔钎激光叠焊法。首先利用超快绿激光在钢基体表面制备微织构以提高叠焊时钢侧界面润湿性与咬合强度，然后利用脉冲绿激光在不同微织构表面进行铜/钢熔钎叠焊。研究了微织构形貌、接头组织、结合界面及拉伸性能与断裂机制。结果表明，较高的激光功率与刻蚀次数下，热烧蚀程度加重，易导致凹槽内部质量恶化；表面织构对接头组织与抗拉强度有显著影响，表面织构可以强化对流传质，增强了Cu向熔池底部（钢侧）的扩散，有利于形成含Cu量更高的α-Fe、γ- Fe固溶体，使得熔池底部显微硬度更高。当凹槽深度为89.91μm时，织构试样接头强度最大，为112.5Mpa，比未织构试样提高19.5%。接头断裂机制为韧性断裂。拉伸性能的提高得益于固溶强化、熔合体积的增大及涡旋咬合作用。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0902004      

徐凯源   刘昂   李大海   柴立群   何宇航   陈宁  

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高功率激光器的建造需要大量的高精度光学平板，其波前检测一般采用相移干涉技术。由于光在元件内的多次反射，存在寄生干涉而导致死条纹现象。死条纹会在波前检测结果中引入周期性的强位相噪声，极大降低检测结果的置信度与可用性。针对这一问题，本文提出了一种基于小波变换的降噪方法，可根据位相噪声特征对测得波前直接进行降噪，方法优势在于不需要额外硬件或测试状态调整。与短相干技术检测结果的比较表明，对斐索干涉仪测得的某平板含噪波前，该方法有效滤除了死条纹引入的位相噪声，且加工特征保留良好，中频段波前的Rms值由5.04nm减低到了3.11nm。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0904007      

何业锋   李春雨   郭佳瑞   赵艳坤  

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针对主动诱骗态方案可能引入边信息的缺点，结合旋转不变态，研究了基于标记配对相干态和脉冲位置调制的被动诱骗态测量设备无关量子密钥分配协议。比较了有无脉冲位置调制和旋转不变态的被动诱骗态测量设备无关量子密钥分配协议和传统被动诱骗态测量设备无关量子密钥分配协议的性能优劣。仿真结果表明，应用旋转不变态和脉冲位置调制，可以提高密钥生成率和安全传输距离。而且，随着帧长的增加，协议的性能也随之提高。因此，该协议在没有强度调制的情况下，避免了光源侧信道，提高了密钥生成率。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0912002      

刘峰奇  

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因量子级联激光器的工作波长可覆盖红外到太赫兹波段，在大气污染检测、工业污染监控、医学诊断、毒品及生化危险品灵敏检测、自由空间通信等领域具有广泛的应用前景。从1994年问世到现在，量子级联激光器已经从最初的实验室原理器件发展到可实用化的红外及太赫兹波段最具发展前景的半导体激光器。本文在简要介绍量子级联激光器工作原理的基础上，从红外波段激光器工作波长的范围扩展、提高输出功率、实现单模的宽调谐、提高光束质量等方面分别介绍相应的研究进展，之后介绍太赫兹量子级联激光器的一些主要研究进展，最后对发展趋势和挑战进行讨论。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

孙朝明   孙凯华   葛继强  

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为探究超声换能器工作性能异常原因，基于一种新的激光干涉仪，对换能器表面振动状态进行了测量分析。使用多路探测单元的激光干涉仪，获取换能器二维表面上各点的振动波形，对工作性能差别较大的三个换能器（中心频率分别为2.5、5、10MHz）进行了对照测量。根据测得的换能器表面振动波形，利用有限元方法对超声检测中的回波信号进行了定量计算，并将计算结果与实验结果进行了对比。结果表明，激光干涉仪可直观、定量表征出超声换能器的表面振动状态，可清晰区分超声换能器工作性能差异；在获知换能器表面振动状态后，由理论计算得到的检测超声回波信号与实验结果吻合良好。激光干涉测量方法在表征超声换能器性能、评估超声检测回波信号时具有明显的应用价值。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0904006      

蔡新雨   孙建锋   卢智勇   李跃新   从海胜   韩荣磊  

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扫描激光雷达在无人驾驶系统中起着不可替代的作用，是近几年的研究热点。由于多脉冲周期之间每个点的时刻皆不相同，激光雷达与成像目标之间的相对运动会造成目标三维图像重构的畸变，因此必须进行补偿才能够实现真正的高精度三维成像。本文提出了一种基于相干调频连续波激光雷达速度测量对于运动产生畸变进行逐点补偿的方法。仿真与实验结果表明，速度相对误差和成像距离误差分别为0.52 %和±4.76 cm。与传统加速度计方法相比，本文提出的方法不依赖于加速度计等外部测量，具有更高的普适性，对于激光雷达的实际应用具有重要意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0910003      

李淼成   杨岳   易兵   刘龙  

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为利用线激光对零部件表面轮廓进行精确检测，常采用待检轮廓的既有圆弧特征定位检测基准。针对线激光位移传感器采集圆弧特征数据对应整圆的角度偏小、特征点存在噪声及离群点等严重影响圆中心定位精度的问题，提出半径约束迭代重加权最小二乘圆拟合（RC-IRLSCF）方法。为了克服既有圆弧特征检测中噪声及离群点对检测精度的影响，构建了基于半径约束及鲁棒损失函数的圆拟合目标优化模型，采用迭代重加权与Levenberg-Marquardt算法渐进优化求解，实现了圆弧特征精确拟合与定位。通过服役车轮踏面检测实验表明：利用线激光检测轮廓圆弧特征时，本文方法在因光散射、局部变形等原因产生邻近离群点条件下可实现圆弧精确拟合与定位，具有一定的鲁棒性与抗噪性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0904005      

艾康   朱坤峰   刘钟远   刘志伟   徐开凯   赵建明  

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目前与CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺兼容且具有高发光效率的硅基光源制作技术不成熟。针对采用标准CMOS技术的硅基光源的发光效率低这一问题，本文提出了一种新型结构的硅发光器件，研究了器件在反偏电压下可能存在的雪崩模式，并对不同雪崩模式的发光机理进行理论分析；对器件内部的空穴、电子在反偏电压下的漂移和扩散情况进行研究，得出载流子注入可提高碰撞电离率；再对器件的电场、光谱、电流与光强等有关数据进行分析和对量子效率、光电转换效率进行计算；得出碰撞电离率的提高能提高器件的发光效率。本文得出了通过载流子注入原理实现了碰撞电离率的提高，碰撞电离率的提高实现了器件发光效率的提高的结论。该研究结果有益促进全硅光学生物传感器的发展。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

齐乃杰   袁晓东   张丽娟   刘诚  

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本文提出一种基于反射式暗场白光数字全息的残余应力三维检测技术,它将激光损伤点附近区域沿着轴向数值化地离散成多层，每层的暗场反射光强度正比于该层光学双折射的轴向梯度，因此利用白光数字全息测量出每层暗场反射光强度后，即可结合光弹效应重建出各层的剪切应力。通过对激光损伤的熔石英玻璃测量，实际验证了该技术可以对样品三维残余应力分布进行准确重建，且轴向分辨率可达10微米。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0904004      

曹政   姜仁杰   杜伟哲   武强   肖荣诗  

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薄壁密集焊缝结构是航空航天、造船及轨道交通等领域的重要结构形式，采用光纤激光焊接进行制造是其有效、可靠的制造方法。构件变形和尺寸收缩是该类构件密集焊接所面临的两个主要技术难题。同传统焊后去应力热处理工艺不同，本文采用高频随焊冲击的方法，进行了相关实验，分析该方法对焊缝形貌、表面应力、焊接变形及尺寸收缩的影响规律。通过搭建专用装置，模拟薄壁密集焊缝结构焊接工艺参数条件，将随焊高频冲击位置设置在熔池后方高温焊缝区。试验结果表明：针对GH3128试验件，该方法可将焊缝焊后纵向残余应力由均值390.9 Mpa调整为116.1 MPa，减小约70%；该方法可降低构件垂直焊缝方向的翘曲变形量74.5%，降低沿焊缝方向的尺寸收缩80%；针对06Cr19Ni10材料的圆筒形薄壁构件的多道焊接试验，该方法可将构件的尺寸收缩由0.95 mm降低到0.29 mm。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0902003      

刘力荣   唐新明   赵文吉   高小明   谢俊峰  

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交通标志等道路设施的空间位置信息是城市三维建模的基本要素，也是道路设施养护管理的必要内容。提出了一种基于移动测量数据的小型交通标志自动提取方案，基于改进的卷积神经网络SlimNet模型进行全景影像上小交标的检测，提出一种基于深度图的目标三维空间地理定位方法，并采用以中心点为准的距离判断法进行目标矢量化。选取三类小交标的实测数据对本文方法进行验证分析，结果表明，SlimNet模型相比经典的VGG16模型mAP值有4.2%的提升。采用本文提出的地理定位和矢量化方案，三类目标在实验区的召回率和精确率达到86%以上，证明了整体方案有效可行。该方法为城市多类目标的精确三维空间地理定位提供了新思路。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0910002      

周治平   许鹏飞   董晓文  

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数十年来，人们一直在探索基于光的计算体系，期望通过光的特性，突破电子计算机的局限，从而提高计算速度和降低能耗。然而，传统光计算由于缺乏有效的逻辑、存储、互连单元，以及合理的应用场景，光计算止步于概念研究阶段。在当今大数据时代的推动下，信息通量及用量呈爆炸性增长。具有高集成度、高带宽、低成本、低能耗特征的硅基光电子技术应运而生，日趋成熟，并且验证了光电融合这一信息技术发展的趋势。光计算也随之向光电计算转变。本文分析近年来硅基光电子技术在光电计算方面的应用和发展，如在人工神经网络、非多项式时间复杂度难题的启发式算法、光电模拟计算、集成光电量子处理器和神经拟态计算等，重点论述了硅基光电子技术在促进光电计算的信息连接、数据处理和实用化演进等方面的优势，提出了硅基光电计算概念及初级系统，以突破传统电子技术或光子技术在计算方面的不足及其在人工智能等高性能计算领域中的限制。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0600001      

黄媛   张寅瑞   钟哲强   张彬   孙年春  

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针对高功率激光装置对靶面辐照均匀性和背向散射抑制的要求，提出了一种利用涡旋圆偏振光的干涉产生局部光强和偏振同时快速旋转的远场束匀滑方案，以实现焦斑均匀性和偏振特性的同步调控。其基本原理是通过对宽带种子光选频使激光集束的子束存在一定波长差，并采用共轭的螺旋位相板使子光束变换成拓扑荷数相反的拉盖尔高斯光，进而利用偏振控制器件将其分别变为左旋和右旋圆偏振光，通过这两子束在焦面的相干叠加即可实现焦斑局部光强和偏振的快速旋转。本文建立了基于涡旋圆偏振光干涉的偏振旋转方案物理模型，分析了焦斑的均匀性和偏振特性随子束波长组合、螺旋相位板拓扑荷数和入射激光束参数的变化规律。结果表明，通过合理选取子束波长组合，偏振旋转方案可实现局部光强和偏振的快速旋转，进而在与传统的光谱色散匀滑方案联用后，在改善靶面辐照均匀性的同时对背向散射进行有效抑制。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0905002      

牛轶杰   柳兴   乔灵博  

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在旅客人体安检中，毫米波全息成像技术已经开始获得应用，制约其大规模推广的瓶颈在于成像速度和图像质量。为了在保证图像质量的前提下进一步加快毫米波全息成像图像重建速度，本文提出了基于降维策略的快速反向传播重建算法(Dimension Reduction Back Propagation，DR-BP)。基于亚毫米波单站式成像实验(280-320 GHz)以及多发多收正交阵列成像FEKO电磁仿真实验(70-80 GHz)对DR-BP算法进行了验证。实验结果表明，DR-BP算法相比仅适用于单站式成像的快速傅里叶变换算法重建图像边缘干扰少，相比传统的反向传播算法重建速度大幅提升，在本文的实验中获得相同的图像质量加速比可达约60倍。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0909002      

沈诗   魏鹤鸣   王俊   刘奂奂   马章微   陈娜   商娅娜   庞拂飞  

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本文提出一种基于非本征法布里-珀罗腔的新型光纤声传感器，它采用数字光处理3D打印技术制备声振动敏感膜片结构，该结构基于灵活的数字模型设计，可一次成型，易于与标准光纤陶瓷插芯表面集成，方便控制光纤与膜片之间空气腔长。实验结果表明，所制备的法布里-珀罗传感器具有明显的消光比，对于声发射传感，该传感器在600Hz~2.4kHz频率范围内具有较高的灵敏度，在1.6kHz的频率下，测试声压灵敏度为2.81mV/Pa。本文所研究的基于3D打印技术的光纤声发射传感器具有稳定性好、制备工艺简单等优点，在声发射检测领域具有潜在应用前景。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0906004      

张亚静   刘杰   蔡娅雯   刘久利   宋有建   胡明列  

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设计并搭建了一台基于碳纳米管锁模的全保偏掺铒光纤激光器，输出功率为2.141 mW，重复频率为61.6924 MHz，光谱中心波长位于1563.94 nm处，半高全宽为7.031 nm，研究了该激光器在振动方面的环境稳定性。将激光器置于振动台上，分别进行X、Y和Z方向符合卫星发射标准的加速度达到12 g的鉴定级正弦振动试验和均方根加速度达到12.81 grms的鉴定级随机振动试验。每次试验后测量激光器的锁模阈值、输出功率、锁模信号的信噪比、重复频率、中心波长以及谱宽。实验中发现振动后激光器仍然可以稳定锁模，光学性能也几乎没有发生变化。本研究为光纤飞秒激光器的航天工程化提供了重要依据。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0901002      

余江川   田博宇   钟哲强   张彬   张小民  

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针对高功率大遮拦比窄环薄管激光的环域像差校正需求，提出了一种基于新型环形边缘驱动变形镜的环域像差校正方法，即利用环形边缘驱动变形镜构建自适应光学闭环控制系统，以实现对高功率大遮拦比窄环薄管激光波前的校正。基于新型环形边缘驱动变形镜，验证了该方法对单一环域低阶像差的校正能力，并分析了其对大遮拦比薄管激光的校正效果。结果表明，本文提出的环域像差校正方法能有效校正大遮拦比窄环薄管激光波前畸变，显著提高光束质量。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0905001      

王健平   陈明惠   谈维杰   冯媛媛   郑刚  

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为了实现同时测量生物组织化学特性与物理结构的目标，我们提出了结合光学相干层析扫描（OCT）成像与荧光比率成像的双模态内窥探头。根据OCT成像原理，确定OCT系统中心波长为1300nm；根据所选用的pH指示剂（SNARF-1）的吸收光谱与反射光谱，确定荧光的激发波长为520nm。根据ABCD矩阵,我们计算并确定探头的基本结构。基于理论计算结果，进行光学元件的加工与探头的实际组装。此外，搭建了双模态系统，测量了探头的横向分辨率与工作距离。通过猪大肠验证了探头同时进行成像和pH检测的能力。实验结果表明：探头能同时进行OCT成像与pH测量并且具备较高的精度。OCT成像在空气中的横向分辨率约为52μm，工作距离约14.6mm；在生物组织中可以实现0.01个单位pH的测量。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0907001      

潘立剑   陈蔚芳   崔榕芳   李苗苗  

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激光诱导击穿光谱技术（LIBS）具有实时在线、非接触式测量和无损分析等优点，在物质检测领域得到了广泛应用，选择合适的分析谱线是其取得良好检测效果的重要基础。本文结合遗传算法（GA）的全局优化能力和粒子群算法（PSO）的局部搜索能力，提出了一种从激光诱导击穿光谱的原始光谱数据中自适应选择分析线与内标线的方法，利用该方法选择的分析线与内标线对铝合金中4种主要非铝元素（Mg、Mn、Si和Fe）进行定量分析，得到的拟合优度均值为0.972，均方根误差均值为0.35%，相对标准差均值为3.53%，最后遍历其它所有分析谱线进行定量分析，并对比它们的定标性能。结果表明，利用PSO-GA搜索优化得到的分析线与内标线是当前实验条件下的最优分析谱线。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0811001      

原禄城   刘恒   刘继桥   竹孝鹏   胡谷雨   陈卫标  

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提出了一种基于遗传算法进行频谱估计的相干测风激光雷达三维风场反演方法。该方法无需对视向风速进行计算，可以直接从多方位频谱数据中提取三维风场信息，能够提高弱信噪比情况下的数据反演精度。并且采用的遗传算法为针对相干激光雷达改进的遗传算法，能够准确快速并行的反演出风矢量解。本文对算法进行了仿真模拟，结果显示，改进后的遗传算法在收敛速度以及全局寻优能力方面相对于传统遗传算法都有着明显提升，并且在低信噪比信号仿真对比中，此方法风场反演结果优于传统非线性最小二乘法反演结果。该方法在实际雷达系统中开展了应用，在激光雷达与探空气球实测数据对比中，两者水平风速均方根误差小于0.7m/s，水平风向均方根误差小于6°，验证了风场反演结果的精确性。文章还将此方法与实测数据最小二乘法风场反演结果的进行对比，在当时的大气条件下，频谱估计法约有12.3%的探测距离的提升。仿真和实测数据对比结果充分证明了此方法反演三维风场的能力和有效性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0810004      

梁锋   赵德刚   江德生   刘宗顺   朱建军   pingchen   杨静  

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本文详细研究n型AlGaN限制层与InGaN上波导对GaN基绿光激光器光场分布与电学特性的影响。结果表明，增加n型AlGaN限制层厚度或者提高InGaN上波导组分可明显抑制GaN基绿光激光器的光场泄漏，改善光场分布。相比In0.02Ga0.98N上波导，采用更高In组分的In0.05Ga0.95N上波导可增加光场限制因子，改善绿光激光器性能。因此，综合调控n型限制层和上波导才能有效改善GaN基绿光激光器的光场分布，提高器性能。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701008      

杨雪   陈安民   李苏宇   姜远飞   金明星  

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本文在大气环境中研究了平行板约束对激光诱导PMMA等离子体中CN（Δν = 0）分子光谱的影响，测量得到的五条光谱峰分别为388.29 nm（0-0）、387.0 nm（1-1）、386.14 nm（2-2）、385.44 nm（3-3）和385.03 nm（4-4），实验结果表明采用空间约束下的CN（Δν = 0）分子光谱强度明显高于无空间约束下的光谱。另外，通过拟合CN（Δν = 0）光谱获得了CN分子的振动温度，结果显示采用空间约束的CN（Δν = 0）分子的振动温度明显高于无空间约束下的振动温度，且高激光能量下的CN分子振动温度高于低能量下的振动温度。空间约束的增强效应主要基于平行板反射冲击波压缩等离子体羽，使得其温度和密度增加，增强了PMMA等离子体中CN分子的光谱强度。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0811002      

陈强华   韩文远   孔祥悦   何永熹   罗会甫  

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光纤表面等离子体共振测量技术是光纤传感技术与表面等离子体共振技术的联用，具有重要的研究意义和应用价值。本文基于Kretschmann结构建立了四层介质光纤表面等离子体共振测量的理论模型，通过仿真分析可知在1.333~1.336的折射率变化区间内，反射波p、s偏振分量的相位差与其呈近似线性的变化关系，并得到了光纤表面等离子体共振的传感测量公式。实验使用双频He-Ne激光器作为光源，提出了一套采用共光路结构的外差干涉光纤表面等离子体共振测量系统，采用相位解调的信号处理方法，使传感器具有较高的测量分辨率。甘油溶液的实验标定数据表明测量结果与理论分析一致，且与其他测量方法吻合度较好，二者之间的相互误差小于8.0×10-5。本测量方法可以应用于环境检测、食品安全、药物筛选以及临床医学等领域中。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0804003      

万文坚   黎华   曹俊诚  

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量子级联激光器(QCL)是一种基于子带间跃迁的单极性半导体激光器。在1~5太赫兹(THz)频率范围，THz QCL是最有效的电泵浦THz辐射源，具有固态易集成和转换效率高的优点。本文简述了THz QCL的工作原理，并从高工作性能以及波导光子工程两方面对THz QCL近年来的研究进展进行了综述。另外对我们在THz QCL光频梳方面的最新研究成果进行了介绍。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

陆寰宇   佟存柱   王子烨   田思聪   汪丽杰   佟海霞   李儒颂   王立军  

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光子晶体面发射激光器是一种可以实现极低发散角(<1o)、高功率激光输出的新型半导体激光器，在激光雷达、空间通讯、传感和激光加工等领域有着重要的应用前景。本文简述了光子晶体带边模式面发射激光器的基本原理，结合实例对如何提高带边模式光子晶体面发射激光器的输出功率进行论述，最后对带边模式光子晶体面发射激光器的发展趋势进行了展望。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701010      

温鹏   栗忠秀   张松   王传强   毛镇东   韩晓辉   吴世凯  

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采用摆动光纤激光-CMT电弧复合焊接方式对高速列车用带锁底6A01-T5铝合金型材进行了焊接工艺试验。采用优化后的焊接参数，得到了表面成型均匀，外观无缺陷的良好接头，并对接头进行了气孔分布特征、显微组织和力学性能试验。研究结果表明，摆动激光复合焊缝外观成型优良，内部横、纵截面气孔率平均值分别为0.63%、0.06%，且以形状规则、直径小于50.0μm的圆形气孔为主，与光束不摆动时相比，焊缝内工艺性气孔得到明显抑制；焊缝中心组织为细小等轴晶，二次枝晶由上到下逐渐弱化至消失；焊缝区和热影响区硬度值低于母材，为软化区；复合焊接头极限疲劳强度为105.0MPa，抗拉强度平均值为223.19MPa，达到母材的84.22%，接头拉伸断口呈韧窝状，具有典型韧性断裂特征。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802003      

刘菲菲   毕德仓   刘恒   原禄城   王明建   竹孝鹏   刘继桥   陈卫标  

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临近空间是指高度位于20-100 km之间的空域，该区域的风场探测对飞行器的姿态控制和飞行安全具有重要意义。基于中国科学院上海光学精密机械研究所自行研制的可搭载于临近空间飞行器的直接探测多普勒激光测风雷达(DWL)原理样机，介绍了其工作原理、系统结构，并给出了相关的技术参数。为了验证该原理样机的可靠性，于2018年12月份进行了地面试验，并与相干探测激光测风雷达(CDL)和探空气球进行了比对。通过数据对比显示，该雷达原理样机与CDL和探空气球的风速风向具有良好的一致性。在0.3-1.1 km的高度范围内，该雷达原理样机和CDL的风速均方根误差(RMSE)为1.38 m/s，风向均方根误差为9°；在0-3 km的高度范围内，该雷达原理样机和探空气球的风速均方根误差不大于2.1 m/s，风向均方根误差不大于10°。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0810003      

张浩然   孙嘉诚   邓志磊   邹俊龙   陈佳炜   何熙   王 涛   王高峰  

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纳米光学是光子学与纳米技术交叉产生的一个新的前沿基础方向，可以使人们在纳米尺度操控光与物质相互作用以及探索新物理现象。纳米激光器----作为一种新型光源，是纳米光学领域的一个重要分支。由于其尺度特性，并且对光有着很高的限制性，近年来关于纳米激光器的研究吸引着越来越多科研工作者的注意。本文将从激光器的微型化角度出发，综述该领域近年来取得的一些令人鼓舞的进展。我们将集中讨论以下几个方面：首先将简述近年来随着激光器尺寸的不断减小，成功实现的各类新型激光器及其特点。其次对激光器在微纳尺度出现的新物理问题作以分析并阐述最新进展。最后对于纳米激光器在实现应用过程中存在的一些技术挑战作以介绍和分析。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701009      

魏恒   卢麟   蒲涛   郑吉林   赵继勇   张宝富   吴传信  

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依据折射率温变效应，得出了单向链路和往返双纤链路中单波长时延波动与双波长时延差波动的比值相等的理论模型，进而提出了与现有光纤通信网络兼容的双纤单向传输授时方法，仿真研究了双波长时延波动和比值随波长和温度的变化规律。搭建了75km双纤单向链路的延迟测量平台，对比值相等模型进行了实验研究。实验结果表明50km处终端站对应的比值为-266.9，时间信号经往返75km双纤传输回本地站对应的比值为-256.4，推算出的单向传输时延波动误差为520ps。仿真和实验结果验证基于双纤单向传输的授时方法的可行性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0606005      

李荣华   马泽航   唐城田   魏淮  

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本文提出并展示了基于Mamyshev腔的同步光谱可重叠多波长光纤激光器，采用多级级联的非线性展宽和偏移滤波形成的单腔环形结构克服了传统多波长激光器中增益竞争和同步输出困难的问题，最终通过数值仿真，实现了中心波长分别为1035 nm、1040 nm、1045 nm、1050 nm的四波长脉冲的输出，每个波长的脉冲光谱宽度均为7 nm（大于相邻中心波长间隔），峰值功率（在外部线性压缩之前）和脉冲宽度分别为0.9~1.0 kW和~0.28 ps。本文对通过优化多个不同参数配比的滤波器实现激光器的多波长输出进行了讨论，并分析了不同的波长排列设定对传输函数以及系统效率特性的影响。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0801002      

王月   李琦  

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本文提出了一种用于太赫兹图像的基于噪声估计的自适应迭代去噪算法。首先对噪声图像利用噪声水平估计方法来获得真实实验图像的噪声标准差，然后使用基于四叉树的加权双平方非局部均值去噪方法对噪声图像进行去噪来提高重建图像的质量，最后对去噪后的图像再次进行噪声估计与去噪，通过反复迭代来重复这一过程直到获得最佳的去噪效果。实验结果表明，所用的方法能较好地保留图像的细节，有效的去除由于成像系统所造成的背景噪声，对太赫兹图像具有较好的去噪效果。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0814001      

孙正阳   季凌飞   林真源   张彤   许园波   张犁天  

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本文对采用KrF准分子激光辐照4H-SiC极性Si(0001)面和非极性a(11-20)面制备石墨烯进行了研究，重点分析了激光能量密度、脉冲个数及晶面取向对石墨烯制备质量的影响及其机制。当激光能量密度为1.06J/cm2，脉冲数为8000次时，极性Si(0001)面和非极性a(11-20)面SiC样品表面获得的石墨烯质量均达到最好。发现石墨烯与极性Si(0001)面SiC衬底之间生成缓冲层，缓冲层为极性Si(0001)面SiC生长石墨烯提供了模板，生长的石墨烯更加有序，缺陷态更少。非极性a(11-20)面光致生成的石墨烯与SiC衬底之间则没有缓冲层的生成，生成的石墨烯层较为无序。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802002      

刘安金  

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垂直腔面发射激光器（vertical-cavity surface-emitting laser，简称VCSEL）具有尺寸小、功耗低、效率高、调制带宽高、寿命长、圆形光束、在片测试、易二维阵列排列等优点，已广泛应用于数据通讯、传感、激光雷达、材料加工等应用领域。这些应用通常要求VCSEL具有优异的模式、速率、能效、高温性能等。人们基于“分离”限制思路实现了多种新型氧化限制VCSEL单模工作。采用新型VCSEL结构、改善有源区性能、减小寄生效应、和减小热效应等方法，VCSEL在速率、功耗、高温性能等方面取得了显著进展。光子超结构具有优异的性能，它为VCSEL控制模式和光场，以及和平面光子回路集成提供了新思路。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

马士青   杨平   赖博衡   苏春轩  

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为解决传统随机梯度下降算法（SPGD）参数难以实时调节，收敛速度较慢的难题，提出了一种基于自适应增益及联合指标优化的高效SPGD算法，建立了该算法的数值仿真模型，并将该算法用于千瓦级板条激光器的光束净化。仿真结果表明：与传统SPGD算法相比，提出的算法无需参数调节，且收敛速度和收敛效果均有显著提升，在对千瓦级板条激光器的光束净化实验中，将激光光束质量β由7.89优化至1.95。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0805001      

李辉   余江   陈哲  

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在本文中，我们提出了一种基于混合石墨烯-二氧化钒超材料的可切换双控太赫兹(THz)宽带吸收器的有效设计。由于单元结构的对称性，该吸收器在垂直入射时具有极化不敏感特性，并且在宽入射角范围内仍能保持良好的吸收性能。数值仿真结果表明，可利用相变材料VO2独特的从绝缘体到全金属态的过渡特性，通过调节其电导率可将宽频吸收带(1.69-3.21THz)的幅值从25.4%动态地调整至99.2%。通过施加外部偏置电压来调整石墨烯的费米能级，可将同频率下的宽频吸收带的峰值吸收率从22.6%调整至99.2%。通过同时改变VO2的电导率和石墨烯的费米能级这两个独立可控的参数，我们实现了所提出的结构在宽频吸收带内的全反射状态和全吸收状态之间的切换。该吸收器可扩展至红外和可见光波段，为实现高性能的太赫兹设备提供了一种新的设计思路。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0903001      

潘立剑   陈蔚芳   周晏锋   崔榕芳  

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激光诱导击穿光谱技术（LIBS）具有无需制备样品、多元素同时测量和快速检测等优点，在物质检测领域得到了广泛应用，选择合适的实验装置参数是其取得良好检测效果的重要基础。本文在单因素试验的基础上，以激光能量、延迟时间和焦深为影响因素，以光谱信背比作为响应指标，建立了一种优化激光诱导击穿光谱实验装置参数的多因素响应面模型。研究了不同影响因素及它们之间的耦合作用对光谱质量的影响程度，得到的最优实验参数为激光能量114 mJ，延迟时间1.86 μs，焦深1.75 mm。最后，将响应面法所得最优实验参数进行实验验证，得出谱线信背比均值为7.45，较单因素试验法提高1.92%，相对标准偏差为3.16%，较单因素试验法下降了0.94%。结果表明响应面法比单因素试验法更加有效、可靠。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0911001      

崔昊   郭锐   李兴强   丛日刚  

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为解决基于位置敏感器件（Position Sensitive Devices, PSD）的激光三角位移传感器在复杂光电噪声干扰下的精密标定问题，提出一种多元自适应卡尔曼滤波（Multivariate Adaptive Kalman Filter, MAKF）与非均匀B样条曲线拟合的联合标定方法。通过分析测量原理和计算方法，对位移传感器的非线性特性进行了详细说明，进而提出应用曲线拟合的方法进行非线性标定。针对曲线拟合的特点，本文设计了一种多元自适应卡尔曼预处理算法用于滤除光电噪声干扰；通过非均匀的节点矢量划分，构建了B样条曲线拟合模型，进一步提高了标定系统的精度。在实际工况下进行了标定实验，实验结果表明，该曲线拟合标定方法能够完成激光位移传感器的高精度标定，其定位精度为0.7%，平均测量误差可达0.012mm，标定均方误差约为 。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0904003      

丁志丹   杨飞   赵洁珺   吴瑞   蔡海文  

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光纤延迟环型射频存储技术因其大瞬时带宽、快速响应能力等优势在电子干扰领域备受关注。为了实现复杂脉冲信号的多样式存储，先后实现了移频型、门控SOA型、级联型等不同光纤延迟环结构，通过对延迟环结构的对比分析和优化设计，获得了高保真、高分辨率、长时延，脉宽可重构的多功能存储方案。通过级联存储，实现了超过2000次脉冲复制、大于500us的高分辨率和长时延存储，以及200ns-10us的脉宽重构，拓展了大范围脉宽、快速及长延迟存储和复杂调制格式等不同应用场景下的应用。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0906003      

严利平   周春宇   谢建东   陈本永   楼盈天   杨涛  

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针对载波相位延迟和调制深度漂移对正弦相位调制干涉仪中相位解调精度的影响问题，提出了一种基于卡尔曼滤波的相位载波生成（PGC）解调非线性误差补偿方法。建立了构成PGC正交分量椭圆参数的卡尔曼滤波状态空间观测模型，对PGC解调的正交分量幅值和偏置进行最优估计与修正，减小相位解调的非线性误差。理论分析阐述了该补偿方法的原理，开展了模拟干涉信号的相位解调仿真测试和正弦相位调制干涉位移测量实验。实验结果表明本文提出的方法能有效减小PGC相位解调非线性误差，实现纳米级精度的位移测量。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0904002      

刘天承   吴思进   李伟仙  

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传统空间载波型数字散斑干涉技术（SC-DSPI）由于自身光路结构的限制，视场角很小，导致单次测量面积有限。提出一种大视角SC-DSPI光路，通过在传统的SC-DSPI光路中集成4F光学系统进行图像传递，使得光路能够应用短焦镜头进行成像，以达到扩大测量视场角的目的，从而实现了大视场测量。实验结果表明，采用所提出的大视场SC-DSPI，当测量距离在310mm时，能够实现直径为180mm物体的全场变形测量，且所得到的相位图质量高，测量效果良好。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0904001      

杨思达   印定军   甘泽彪   陈俊驰   姚波   龙应斌   彭宇杰   於亮红   梁晓燕   冷雨欣   李儒新  

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分析测量了百焦耳级钕玻璃激光器在不同重复频率条件下工作的热致波前畸变。目前激光器能够在三分钟一发的重频条件下稳定输出波长526.5nm、能量100J的高光束质量激光脉冲，成功用于泵浦SULF 10PW终端钛宝石主放大器。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0901002      

汤开   胡正峰   刘呈普   陈玺  

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针对存在增益损耗的三能级非厄米量子系统，提出了一种新型的“非厄米受激拉曼绝热捷径(NH-STIRSAP)”技术。该技术是基于传统的受激拉曼绝热通道（STIRAP)，通过灵活调控系统的非厄米项，有效地抵消系统演化中的非绝热耦合，从而加速绝热演化过程。详细的数值计算和理论分析证实了该技术的快速和高保真性，并展示了其在量子分束上的应用。与传统绝热捷径技术相比，NH-STIRSAP新技术具有更广泛的应用。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0912001      

张腾   闫兴鹏   王晨卿   刘云鹏   蒋晓瑜   韩超  

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为了提高有效视角图像切片嵌合（EPISM）方法的全息体视图再现像质量，分析了传统EPISM方法生成合成视差图像过程中的拼接错误，提出了多参考面的EPISM方法。理论分析表明三维物体上与算法参考面或者光轴重合部分的合成视差图像不存在误差，距离算法参考面或者光轴越远，合成视差图像误差越大。减小采样相机间隔可以一定程度减小图像误差。为了进一步改善EPISM方法，将传统EPISM方法的单个算法参考面拓展成多个，将生成的多组合成视差图像重新组合，最终得到更小误差的合成视差图像。仿真和光学实验均证明，使用多参考面的视角图像分割与重组方法可以有效提高全息体视图的成像质量。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0909001      

吴向阳   赵旭   陈辉   张志毅  

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基于优化的SUS301L-HT不锈钢激光-MAG复合焊接工艺进行施焊，获得质量等级优异的接头。采用光学显微镜分析接头组织。焊缝软化最为严重，组织为奥氏体柱状晶和铁素体。热影响区发生不同程度的回复和再结晶，硬度高于焊缝。针对接头强度薄弱的焊缝区进行裂纹扩展测试，研究不同阶段的裂纹扩展特性及断口特征，讨论焊缝组织对裂纹扩展过程的影响。结果表明，铁素体是疲劳裂纹起源位置，并成为优先的裂纹扩展通道。通过进一步的工艺优化可改善焊缝的裂纹扩展抗力。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0902002      

孙泽旭   冯泽斌   周翊   刘广义   韩晓泉  

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光刻用准分子激光器的能量特性在集成电路的光刻过程中至关重要，直接影响光刻机曝光线条的精度。为了实现对于衡量能量特性的能量稳定性和剂量精度进行精确控制，从放电电压调节的角度对激光脉冲的能量特性控制进行了研究。为了设计能量特性控制算法，首先对准分子激光器的放电特性建立了仿真模型，并验证了模型的有效性。然后，设计了基于强化学习的准分子激光器能量特性控制算法。最后在仿真模型上，分别采用Z-N参数整定的PI算法、PSO整定的PI算法和基于强化学习的算法对出光脉冲进行了控制，将最终的结果进行对比。实验结果证明，在基于强化学习的能量控制算法的控制下，激光器的能量稳定性（3Sigma）小于4%，剂量精度小于0.3%，并且动态性能要优于Z-N参数整定的PI算法、PSO整定的PI算法。证明了算法的优越性，提高了光刻用准分子激光器的鲁棒性和实用性，满足了半导体光刻需求。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0901002      

曹明华   武鑫   王惠琴   彭清斌  

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利用超奈奎斯特传输技术可进一步提升现有大气激光通信系统的传输速率，但是大气湍流的存在会严重影响超奈奎斯特大气激光通信传输系统的性能。针对这一问题，推导了Gamma-Gamma湍流信道中超奈奎斯特大气激光通信系统的平均误码率和容量表达式。讨论了湍流强度、传输距离、加速因子等参数对系统性能的影响。蒙特卡洛仿真结果表明，采用超奈奎斯特传输技术可有效提高系统的平均容量，同时传输距离的增加和加速因子的减小对系统误码率及平均容量的影响较明显。例如，当加速因子为0.75、信噪比为18 dB以及弱湍流条件时，采用超奈奎斯特传输技术后系统的平均容量优于未引入该技术的系统31%。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0906003      

袁野   柴小力   杨成奥   张一   尚金铭   谢圣文   李森森   张宇   徐应强   牛智川   宿星亮  

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设计制备了GaSb基I型InGaAsSb量子阱2.75mm波长激光器。采用AlGaInAsSb五元势垒有效降低势垒的价带能级并提高价带带阶，使量子阱发光波长红移至2.75mm波段。通过优化分子束外延生长参数，得到高发光效率量子阱激光器外延材料，在此基础上设计制备了1.5mm腔长、50um条宽、中心波长2.75mm的FP腔结构激光器，实现了室温连续激射，其最大输出功率60mW、阈值电流533A/cm-2。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701006      

董洋   王静静   周心禺   朱公栋   曲康   吕万军   温明明   谈图   刘锟   高晓明  

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可燃冰（天然气水合物）是一种清洁无污染的新型能源。为了实现对可燃冰的深海原位走航探测，膜分离-离轴积分腔输出光谱联用技术（membrane separation - off axis integrated cavity output spectroscopy， M-ICOS）被应用于海水中溶解甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）的探测。一套M-ICOS系统由膜分离装置，腔内温度压力控制单元，积分腔，光谱测量装置和工业计算机等部分组成。通过实验研究发现，该系统的温度和压力控制精度分别为0.37 m℃和0.68 Pa，CH4检测极限为0.56 ppb，CO2检测极限为0.62 ppmv。该M-ICOS系统在南海神狐海域进行了外场测量实验，实验发现在海面下500~700 m深处，水中溶解的CH4和CO2浓度有强烈的波动。这可能是由于此处存在从可燃冰赋存区携带了高浓度气体的海流。实验结果表明，该系统有良好的灵敏度和稳定性，能够实现在深海恶劣条件下对溶解CH4和CO2的探测。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0811003      

王迪   欧远辉   窦文豪   杨永强   谭超林  

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粉末床激光熔融（简称LPBF）过程中金属粉末在高能量激光束作用下快速熔化与凝固，复杂的导热过程伴随着飞溅现象。飞溅本质上是在激光与金属粉末作用区及其附近的材料向周围运动的过程，它不仅会落到成型区域进而影响成型零件质量，还会落到非成型区域污染干净的粉末，是成型过程的不利因素。另一方面，飞溅带有丰富的信息，可以用于成型过程监控。通过对飞溅行为的深入分析与特征研究将有助于提升成形理论基础，并有望解决LPBF技术的加工过程可靠性问题，最终提升产品质量。因此，本文以LPBF工艺过程中的飞溅行为为研究对象，结合作者近几年相关研究，综述了当前国内外LPBF过程中飞溅的行为机制以及基于飞溅特征的过程监控与质量控制技术的现状。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0900001      

刘斌   丁金滨   周翊   江锐   王宇  

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分析了准分子激光器放电腔内放电冲击波能量来源的计算方法，利用Fluent软件对放电冲击波物理过程进行了二维仿真，揭示了300μs内横向冲击波和纵向冲击波的演化过程，获得此过程中气体速度、密度、压力和温度等关键参数的变化规律。基于仿真结果的分析，给出了高重频放电腔设计中应注意的关键位置以及处理方法，提出了选取放电腔尺寸和边界等参数时的参考依据。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0901001      

姚萍萍   许孙龙   涂碧海   于新宇   崔珊珊   骆冬根   洪津  

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针对多角度偏振成像仪探测器光电性能评估的需求，研制了一套图像传感器光电性能参数通用测试系统，该系统采用光机电一体化结构设计，包括光源分系统、图像采集控制分系统和探测器制冷分系统。提出了一种基于帕尔贴效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法，减小测试光源及环境温度变化对器件自身性能的影响。系统标定结果表明积分球光源稳定性为0.036%，照度均匀性达到99.3%，探测器制冷系统降温速率不大于2.2℃/min，温控精度优于±0.15℃，实现了工作温度-10℃~25℃范围内对量子效率、光响应不一致性、暗电流、满阱电荷和光响应非线性等关键性能参数的测量。研究结果表明，多角度偏振成像仪探测器不同波长下的光响应不一致性优于3%，光响应非线性优于1%，工作温度升高9℃，探测器暗电流增加1.3倍，近红外波段的量子效率受温度影响较大，变化3%左右。探测器性能的评估为多角度偏振成像仪整机的性能测试和定标需求提供了保障。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第09期 pp.0910001      

陆丹   杨秋露   王皓   贺一鸣   齐合飞   王欢   赵玲娟   王圩  

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半导体分布反馈（DFB）激光器以其卓越的光谱特性、调制特性以及低成本、可量产优势已经成为光纤通信、空间光通信中的重要光源，并将在5G、数据中心、激光雷达以及微波光子学等应用中发挥不可替代的作用。 本文针对通信波段半导体DFB激光器的不同应用需求及特征展开综述，分别就直接调制DFB激光器、大功率DFB激光器以及低噪声（窄线宽及低相对强度噪声）DFB激光器件的设计原理、优化方法及进展进行了整理、评述与展望。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

高孟秋   赵宇辉   赵吉宾   王志国   王志永   孙力博  

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为了研究增减材交互过程中基体温度状态对工件表面质量的影响，对增材工件在冷却不同的时间后进行铣削，测试工件表面的粗糙度、表面形貌、残余应力、微观组织及硬度。当基体温度在482℃进行铣削时，工件表面的粗糙度约在Ra2.226μm左右，表面有凹坑及凸起的缺陷，工件表面呈现残余拉应力，沉积层顶部硬度约为200HV；当基体温度在205℃及164℃进行铣削时，工件表面的粗糙度分别降低到Ra1.192μm和Ra0.844μm，表面形貌均由均匀的铣削纹理组成，工件表面由残余拉应力转化为残余压应力，沉积层顶部硬度分别为309HV和286HV。结果表明：随着基体温度的降低，工件表面粗糙度逐渐降低，表面缺陷减少，表面残余应力由残余拉应力转化为残余压应力，硬度增加，工件表面质量获得提高。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802011      

岳武   龚成功   张俊喜   包莹   李晶   冯毅  

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以直角型Au/ Sn-3.0Ag-0.5Cu /Au微焊点为对象，利用截面抛光仪、扫描电子显微镜、聚焦粒子束和透射电子显微镜，通过表面污染物和易挥发物去除、观察焊盘Au层内部微观缺陷，研究分析了无钎剂激光喷射锡球键合过程中引起溅射缺陷的原因及其机理。结果表明，遍布Au层内微小空洞中的空气受热后体积急剧膨胀是导致溅射的关键因素，而且微小空洞位置不同形成的缺陷形态也不同。当微小空洞在焊盘边缘附近时，容易引起锡溅；而在焊盘中间位置时容易引起气孔缺陷，严重时锡溅和气孔同时出现。受凝固时间和气泡上浮极限速度影响，初始尺寸较大的气泡易于形成空洞或锡溅缺陷，而较小的气泡则在微焊点内部形成气孔。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802010      

郝云波   王江   杨萍   王玉玲   梁旭东   高佳丽  

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摘 要 锡基巴氏合金具有较低的摩擦系数、良好的耐磨性及抗胶合性，被广泛应用于高性能轴承零部件表面的耐磨材料。为改善传统浇铸工艺制备过程中存在的缺陷与材料浪费，本研究采用激光熔覆技术在20钢基体表面熔覆锡基巴氏合金，并与静止浇铸和离心浇铸工艺对比。对三种制备工艺下的合金层微观组织、元素分布、显微硬度、摩擦磨损性能及内部质量检测和分析。结果表明：激光熔覆锡基巴氏合金微观组织尺寸小于传统浇铸工艺微观组织，且沿沉积方向微观组织呈明暗交替带状分布特征；激光熔覆合金层显微硬度高于静止浇铸合金层显微硬度，与离心浇铸工艺相近；干摩擦条件下，激光熔覆锡基巴氏合金摩擦系数大于传统浇铸工艺，但磨损面以磨粒磨损为主；超声波和着色渗透无损探伤结果表明激光熔覆锡基巴氏合金层内无明显缺陷，与钢背结合良好。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802009      

郭文涛   郭小峰   谭满清  

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本文对974nm双光纤光栅激光器的温度特性进行理论分析与实验研究，理论模拟了双光纤光栅的栅距对反射率的影响。室温(25℃)下测试了器件的光谱，与未加双光纤光栅器件的光谱相比，发现双光纤光栅激光器的次峰得到明显抑制，峰值波长锁定在光栅的中心波长974nm附近，测试得到峰值波长为974.07nm。对器件的PIV特性进行了测试，当工作电流达到400mA时，尾纤输出功率大于253mW。分别测试了器件在全温下的波长变化率和功率变化率，波长变化率小于8.2×10-3nm/℃。测试器件的微分结构函数曲线并分析热阻分布，通过优化热沉的烧结工艺使器件功率变化率小于1.06%。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

黄勇涛   马春光   郝友增   肖金龙   杨跃德   黄永箴  

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理论分析并实验上制备了1.31um正方形—FP耦合腔激光器, 其中正方形微腔作为FP腔的一个反射端面，其反射率可以通过改变注入正方形腔的电流调节。正方形模式和FP模式之间的模式耦合能够抑制其他边模，易于实现单模激射。实验获得了边模抑制比达38 dB的单模激射，以及6 nm的波长调谐范围。经测试估算，器件的特征温度T0约为46 K。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

王宇彤   李琦  

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太赫兹全息再现像易出现边界模糊不易分辨的问题，因此有必要进行太赫兹数字全息再现像的图像分割研究。本文提出了一种基于进化算法优化区域生长的分割算法。该算法首先对原始图像进行双边滤波，同时对原始图像进行形态学腐蚀操作得到区域生长的种子；其次利用遗传算法和差分算法两种进化算法进行阈值寻优以限制区域生长；得到太赫兹全息图像的分割结果后，以平均结构相似度(MSSIM)为客观评价对算法有效性进行衡量，分割结果显示该方法分割效果较好，MSSIM可达0.8以上；最后，为比较两种进化算法的寻优性能，将该方法应用于可见光图像，结合对两种图像的分割结果，得到差分算法在速度和搜索能力均优于遗传算法的结论。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0814003      

蒋春   陈泉安   王宽宽   陆巧银   国伟华  

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提出了一种新型的单片集成大范围可调谐半导体激光器—多通道干涉激光器，采用多个臂的干涉进行选模，制作简单且制作容差大。基于电光效应调谐的激光器实现了大于40 nm的调谐范围，在整个调谐范围内边模抑制比大于40 dB；激光器与半导体光放大器集成的器件实现了大于13 dBm的出纤功率。同时，基于热光效应调谐的多通道干涉激光器实现了大于45 nm的调谐范围，在整个调谐范围内边模抑制比大于48 dB、线宽小于250 kHz、总的热调谐功耗低于50 mW。本文具体阐述了器件的理论设计、器件制作以及器件的测试与表征。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

曾宗顺   张方   牛志元   马晓喆   朱思羽   黄惠杰  

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自由光瞳照明技术是28 nm及以下节点浸没光刻机中一种重要的光刻分辨率增强技术，其通过微反射镜阵列（MMA）调整光束的角谱来实现任意照明模式， MMA角位置分布对自由光瞳照明技术的应用具有重要的意义。本文提出了基于遗传算法的MMA角位置分布算法，该算法相比基于模拟退火算法的MMA角位置分布算法，迭代速度提高了10倍以上,并且该算法得到的MMA角位置分布可精确复现目标光瞳强度分布。光刻性能仿真结果表明，对数千种光刻胶曝光图形，算法光瞳和目标光瞳的光刻胶曝光图形不对称性分布的RMS值基本一致，关键尺寸差异分布RMS值均小于0.5 nm。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0805003      

李湧江   刘晓龙   孙便便   孟冬冬  

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实验研究1064nm皮秒激光在1kHz、10kHz、100kHz重频下辐照CCD和CMOS图像传感器的干扰和损伤现象，以及不同层次损伤下CCD和CMOS的成像质量变化。分析了与CCD对比，CMOS在干扰阶段未出现串音，损伤阶段出现竖横线损伤的原因。在干扰阶段，CCD和CMOS饱和阈值无明显差别，而相比于CCD，CMOS完全失效的阈值要高一个数量级，说明CMOS在抗激光损伤方面更具优势。实验结果表明：图像传感器的激光干扰效果在光积分时间一定时，由激光平均功率密度决定，而损伤效果则由激光峰值功率密度决定。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0801006      

代超宜   韩洪民   范引鹏   娄军强   马剑强  

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提出了一种可直接生成可调艾里光束的可变形透镜，相比于其它生成艾里光束的方法，该可变形透镜可嵌入光路中直接生成艾里光束。制备了可变形透镜的原理样机，并搭建了基于波前传感器的艾里光束生成系统。制备的可变形透镜实验生成了高质量的立方相位可调的艾里光束，生成立方相位的残余误差小于相应目标幅值的3.4%，生成的艾里光束的强度分布和传播特性与理论结果相吻合，显示该可变形透镜在直接生成可调艾里光束方面的潜在应用。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0805002      

郑寅岚   何艳丽   陈晓晖   雷力明  

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为评价激光选区熔化成形GH3536航空发动机零件在高温段的服役性能，采用既定工艺制备了力学性能试棒，并进行了去应力退火+热等静压处理，测试了20℃-815℃的高温拉伸性能，分析了显微组织、断口形貌和失效机理。结果表明，处理后晶界析出(Cr,Mo)23C6，晶粒发生部分等轴化转变，但仍保留定向凝固特性，垂直于成形方向的截面组织晶粒更细、晶界更多。断口分析表明，沿晶界析出的链状碳化物使得晶界成为弱化项，断裂机制以沿晶断裂为主。晶粒尺寸的各向异性是导致不同成形方向试棒力学性能和断口形貌存在差异的主要原因。随着温度升高，抗拉强度下降，延伸率先升后降。随温度的升高断裂机制发生转变，高温下沿晶断裂机制比室温更明显，塑性变形程度更小，裂纹更长。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802008      

张卓   宁永强   张建伟   张继业   曾玉刚   张俊   张星   周寅利   黄佑文   秦莉   刘云   王立军  

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垂直外腔面发射半导体激光器（Vertical-External-Cavity Surface Emitting Lasers -VECSEL）兼具高功率、高光束质量以及波长可调谐等独特优势。1160nm波段VECSEL是医用橙黄激光的基频光源，但是其发光区的高应变InGaAs量子阱带来了严重的应变积累效应，限制了这类激光器的高功率输出。本文提出在单个发光区内采用GaAsP材料对高应变InGaAs量子阱进行二次补偿的方法，保证发光区内的光学吸收层具有高的材料生长质量；提出含Al吸收层结构降低GaAsP势垒带来的能带阻挡效应，提高了发光区光生载流子注入效率。所制备的VECSEL器件激光波长在1160nm，输出功率达到1.02W，并获得圆形对称的输出光斑形貌，光斑正交方向上的发散角分别为10.5°和11.9°（FWHM）。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

姚望   黄延禄   杨永强  

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定向能量沉积过程的智能化建模有助于解决沉积制造精度低的问题。本文以沉积工艺参数(激光功率、送粉速率、扫描速度、喷嘴高度)为输入、熔道宽度和高度为输出设计实验，建立基于高斯径向(RBF)核函数的支持向量回归(SVR)模型对熔道尺寸进行预测，并采用改进的粒子群优化(PSO)算法对RBF-SVR的超参数进行自动全局寻优。结果表明：RBF-SVR预测熔道宽度和高度的平均相对误差分别为4.58%和5.33%，效果好于反向传播(BP)神经网络预测的6.72%和7.96%，适用于定向能量沉积熔道尺寸的预测，并能对沉积成型工艺参数的选取提供帮助。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802007      

张宇杰   于梅花   杨瑞霞   杨维维   韦景泉   韦悦周   李伟洲  

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采用激光技术在2mm光斑尺寸下制备不同含Sc量的AlSi10Mg合金。通过金相显微镜、扫描电镜、X衍射分析仪、显微硬度计和电子万能材料试验机等测试方法，研究了Sc含量对AlSi10Mg合金的微观组织和性能的影响。结果表明：合金主要为α-Al相和Si相，随着Sc含量由0增加至0.2wt.%，AlSi10Mg合金组织中α-Al枝晶细化，并逐渐向等轴晶转变，Si相由纤维状向颗粒状变化，合金的致密性、力学性能和热稳定性显著提高。在Sc为0.2wt.%时，合金的致密度达到98.39%，合金中出现的稀土相主要为Al3Sc，合金的显微硬度、σ0.2和形变量25%时的抗压强度达到最大值，相对于未添加Sc时分别提高了19.4%，23.1%，17.5%。当Sc的含量高于0.2wt.%，晶粒出现粗化现象，对合金性能的优化作用减弱。激光熔化过程中具有高能，快冷等特点，与传统工艺相比所制备的合金微观组织更细、力学性能更好；加入稀土Sc后，由于固溶强化的作用和稀土相的存在进一步提高了合金的力学性能。但由于光斑尺寸偏大，合金的力学性能低于微米级别光斑尺寸下制备的合金。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802006      

江国琛   潘瑞   陈昶昊   胡昕宇   张红军   钟敏霖  

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减阻对船舶运输有重要意义和价值，本文采用超快激光在6061铝合金表面制备多种形状的微纳沟槽结构，研究飞秒激光制备微纳结构工艺、微U形沟槽结构表面减阻性能与耐腐蚀性能。研究表明，调控超快激光加工参数与扫描路径可以快速制备各种形状微沟槽结构，其表面布满烧蚀产生的纳米颗粒，呈超亲水表面。与光滑表面相比，结构周期宽度为25μm和50μm，深度均为20μm的两种微U形沟槽结构表面在水槽移动对比实验中的移动时间分别缩短了4.3%和11.6%，表明其水面阻力明显降低。将两种微U形结构表面作低自由能修饰后形成超疏水表面，在3.5% 溶液中进行腐蚀性能测试，其表面腐蚀速率较超疏水处理前分别降低了87%和73%。超快激光制备的微纳结构具有较好的减阻和耐腐蚀性能，应用前景良好。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802005      

胡声炎   任姣姣   顾健   张丹丹   朱运东  

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随着多胶接结构的胶接工艺的广泛应用，如今对胶接工艺的胶层固化终点的判断手段都是通过对其进行破坏性试验，对设备造成不可逆的损伤。本文基于太赫兹时域光谱技术对胶层的固化特性进行分析，研究胶层的消光系数与折射率在固化周期内的变化趋势。利用高斯曲线拟合后的多胶接结构能量积分值与飞行时间的均值和半峰宽两个特征值来表征多胶接结构固化特性，并进行数理统计分析。结果表明，固化进行到96h后，两个特征值的统计结果数值大幅降低后逐渐稳定。胶层的消光系数及折射率有相同的趋势，证明胶层在96h左右固化基本完成。本实验采用的能量积分值与飞行时间的两个特征值可以间接地作为判断胶接工艺中固化终点的评价指标，进而提高材料检测水平。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0814002      

田晓东   汪毅   杨晋   金浩   蔡怀宇   陈晓冬  

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针对连续声束合成孔径算法（SASB）渡越时间存在误差，会带来严重伪影，本文提出了将线性约束最小方差准则和连续声束合成孔径算法相结合的内镜超声成像算法（SASB-MV）。该算法首先对各个虚拟源点进行固定聚焦，获取成像点的超声回波信号矢量，根据成像点的超声回波信号矢量构建样本协方差矩阵；然后由线性约束最小方差准则构建权值矢量；最后，通过权值矢量和超声回波信号矢量得到成像点的高分辨率回波信号值。本文在FiledⅡ中进行散射点仿真实验和圆形暗斑仿真实验。实验结果表明本文算法的横向分辨率相比动态接收聚焦算法（DRF）和SASB算法分别提高了59.1%和31.2%，同时图像对比度分别提高了44.68%和16.23%。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0804005      

管相合   张艳丽   张军勇   朱健强  

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本文根据啁啾脉冲宽带放大动力学理论，采用数值模拟的方法对啁啾脉冲在钕玻璃多程放大系统中的放大特性及脉宽压缩特性进行了系统分析。首先分析了光谱未预补偿情况下，放大系统不同输入参数配置对放大脉冲各参数特性以及压缩后脉冲脉宽、信噪比的影响。利用基于修正输入的正向反馈迭代方法，获得了输出脉冲一定的情况下，所需要的输入脉冲波形和频谱分布。最后，将啁啾脉冲扩展至三维空间，反演分析计算小信号增益系数在空间非均匀分布时的脉冲放大特性，给出啁啾宽带放大计算中数据量大的解决方法。本文结果对高功率钕玻璃多程放大系统的啁啾脉冲放大优化设计有一定的参考意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0801005      

吕尊仁   张中恺   王虹   丁芸芸   杨晓光   孟磊   柴宏宇   杨涛  

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由于半导体量子点强的三维量子限制效应，量子点激光器展现出低阈值电流、高调制速率、高温度稳定、低线宽增强因子、高抗反射等优异性能，有望在未来高速光通信及高速光互连等领域有重要的应用。同时，量子点结构对位错不敏感的特性，使量子点激光器成为实现硅光集成所迫切需求的高效光源强有力候选者。本文简要综述了1.3微米半导体量子点激光器的研究进展。着重介绍了GaAs基量子点激光器在阈值电流密度、温度稳定性、调制速率、抗反射特性等方面展示出的优异特性。同时，对在切斜Si衬底和Si（001）衬底上直接外延的量子点激光器进行了介绍。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701011      

张煜   杨帆   郑颖辉   刘灿东   刘呈普   曾志男  

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阿秒瞬态吸收(Attosecond Transient Absorption, ATA）谱是一种非常有用的研究原子分子中亚飞秒时间尺度超快动力学的技术。本文通过数值求解含时薛定谔方程模拟了氢分子离子（H2+）在近红外（NIR）和深紫外（XUV）强复合激光场中的演化，对比了H2+在核动和不动两种情形下ATA谱的异同。研究发现，当核不动时，所得的ATA谱与原子下的结构类似。但当核动时，ATA谱呈现出丰富的周期调制的吸收线结构，而且其调制周期恰好等于NIR光周期的一半。通过分析H2+的电离解离特性，证实此类半周期调制根源于H2+基态和激发态间不同量子跃迁路径间的干涉。对比两种情形下的ATA谱，可以看出核运动对分子ATA谱的显著影响。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0801004      

王梦玲   高寿飞   汪滢莹   王璞  

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为实现紫外波段激光的柔性传输，拉制了一款包层有七个毛细玻璃管的空芯反谐振光纤。光纤的外径为95 ，纤芯直径为11 ；包层孔直径平均为5 ，壁厚平均为319 nm。经过测试，发现同时实现紫外266 nm、355 nm两个重要激光波段的导光，传输损耗为 0.25 dB/m @ 266 nm,0.8 dB/m @ 355 nm。测量光纤两个传输通带内的弯曲损耗，结果表明当弯曲半径5 cm时，弯曲损耗为0.05 dB/m @ 266nm, 0.023 dB/m @ 355nm。光纤纤芯直径小，因此对弯曲不敏感，使设备进一步小型化成为可能。拉制的这款无节点空芯反谐振光纤有望在激光传输和紫外激光光谱学中发挥重要作用。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0806002      

孟宗   陈子君   李玉和   郭强  

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为了提高闪烁光纤的辐射探测性能，采用改进的插棒法制备了石英包层LYSO:Ce闪烁光纤。通过电子辐射实验研究了该光纤的电子辐射响应并分析了光纤长度、辐射源距离对其辐射传感特性的影响，最后通过辐射实验验证了该光纤的辐射传感特性的可重复性。结果表明，石英包层LYSO:Ce闪烁光纤具有优良的电子辐射响应和传感特性，有助于提高闪烁光纤的辐射传感和实时探测能力，实现测量系统的小型化。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0804004      

赵轩   隋尚   李祚   孙楚   陈静  

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激光熔覆过程伴随着成形气氛与熔池的接触，成形气氛成为熔覆层显微组织的重要影响因素。为了实现大型复杂精密高性能金属结构件的快速制备，高沉积率激光熔覆技术在传统激光熔覆技术基础上大幅度提高了能量输入与质量输入，这也会改变熔池的形貌与温度，从而改变气氛对熔池的作用；并且随着成形件尺寸的增大，提供保护气氛的成本也将急剧增大。基于此，本文采用高沉积率激光熔覆技术分别在氩气气氛与空气气氛下进行了GH4169合金的单道熔覆实验，研究了成形气氛对高沉积率激光熔覆GH4169合金凝固条件、熔覆层几何特征以及显微组织的影响。结果表明：不同气氛的散热条件虽然改变了熔池的凝固条件，但其对氧化作用的影响很小；相比较氩气气氛，空气气氛下熔池的冷却速率更大，其熔覆层一次枝晶间距更加细小，Laves相含量更少，微观偏析程度更低。本文研究结果说明相比于开放的空气气氛，氩气保护气氛对高沉积率激光熔覆GH4169合金凝固条件与显微组织没有明显的增益作用，可为工业生产提供参考。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802004      

李辉   余江   陈哲  

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摘 要 本文提出了一种新型的宽带可调谐超材料吸收器/反射器的设计方案，该结构由方形的单层石墨烯和被SiO2介质层隔开的金属接地平面组成。由于单元结构的对称性，该吸收器结构在垂直入射时具有极化不敏感特性。通过连续地调节石墨烯的费米能级可以改变其表面电导率，使得该结构在整个宽吸收带上的工作状态可以在反射器和吸收器之间切换。数值仿真结果表明，该吸收器的吸收率在90%以上的吸收带宽达到了4.13THz，并且吸收器的宽带吸收在65°的宽入射角范围内均保持着良好的吸收性能。本文所提出的吸收器结构可以广泛应用于高性能的太赫兹设备，例如有源伪装，成像，调制器和光电开关等。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0803001      

瞿崇兵   康民强   向祥军   李剑彬   周松   郑建刚   朱启华   邓颖  

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提出并数值模拟了1.7 μm和2.3 μm双波长泵浦掺镝 (Dy) 氟化铟 (InF3) 光纤产生4.3 μm中红外激光器。计算了泵浦光、信号光以及粒子数密度在腔内的空间分布，数值分析了泵浦光功率、输出镜反射率、镝离子掺杂浓度、光纤损耗等对激光输出功率的影响。计算结果表明，双波长泵浦能有效地去除自终止效应，实现4.3 μm激光输出，激光功率主要取决于2.3 μm泵浦光功率，当1.7 μm泵浦光功率一定时，激光输出随2.3 μm泵浦光功率的增加呈线性增加，当2.3 μm泵浦光功率一定时，存在最佳1.7 μm泵浦光功率使得激光输出功率最大。数值模拟提供了一种在光纤中产生高功率连续波运转4 μm波段激光的可行方案，对双波长泵浦Dy:InF3光纤激光器获得4 μm波段激光具有指导意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0801003      

陈建   邓立   钮月萍   龚尚庆  

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本文研究了三个非对称光纤布拉格光栅（FBG）构成的双腔结构的双波长透射特性。三个FBG之间的周期（或布拉格波长）不同，从而导致它们的禁带部分重叠，形成两个重叠区域。这两个重叠区域的大小可以通过调节FBG的周期控制，使得每个重叠区域只允许一个波长通过双腔结构，从而实现双波长透射。如果在双透射情况下增加腔长，则透射带宽会被压窄以获得超窄带宽。此外，两个透射波长之间的间隔可通过改变FBG的周期而改变。基于该全光纤结构的设计思路，可以将其进一步推广以实现等间隔甚至是不等间隔的多波长透射。该结构在双波长或多波长光纤激光器领域具有潜在应用价值。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0806001      

毛维涛   李杨   赵秋玲   滕利华   王霞  

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基于传输矩阵法，通过计算有限大一维光子结构的阻抗，研究了由反转对称层状光子结构构成的组合结构中界面态存在的条件。对于分别由反转对称中心不同的元胞构成的两个光子结构而言，其阻抗虚部在所有奇数带隙内符号相反，在偶数带隙内符号相同，因此两个反转对称结构的阻抗虚部之和在奇数带隙内存在为零的特征频率，由两个结构构成的组合结构在该特征频率处存在一个界面态，同时整个组合结构的阻抗虚部在该特征频率处也等于零。若由多个反转对称中心不同的有限大层状结构按照交替排列的方式构成组合结构，则在同一个奇数带隙内会出现多个界面态，在这些界面态频率处组合结构的阻抗虚部仍然等于零，各界面态光波的电场分布在组合界面处表现出显著的局域性。另外还可以通过改变其中一部分结构的元胞数来调控组合结构中出现的多个界面态的位置，以满足不同的应用需求。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0813001      

任逸群   李俐群   宫建锋   司昌建  

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目前汽车用镀锌钢板搭接接头多采用电阻点焊技术，新型激光点焊技术——激光螺旋点焊以其高效率、高柔性有望逐渐替代电阻点焊。本文研究了不同搭接间隙对激光螺旋点焊焊点成形与力学性能的影响，分析了不同间隙下高压锌蒸气的逃逸过程和缺陷的成因。研究结果表明，对于1.8mm厚、6.7mm焊点直径的ST12镀锌钢板，激光螺旋点焊的间隙适应性较好，在0.2mm-0.5mm的板间间隙内都可以获得成形良好、力学性能较好的焊点。当间隙大于0.1mm时，可以有效避免锌蒸气逃逸造成的焊接缺陷，在间隙约为0.2mm时，锌蒸汽能够逃逸顺畅，从而获得了最佳的表面成形和力学性能。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0802001      

貊泽强   余锦   何建国   王金舵   刘洋   代守军   王晓东   孟晶晶   徐毓阳  

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在腔衰荡光谱检测技术中，当待测气体浓度较高导致腔内吸收损耗较大，使该技术的检测量程受限。针对这一问题，本文分析了采样阈值与气体浓度检测之间的相关性，模拟了阈值调节对检测精度的影响，建立了阈值与气体浓度动态响应范围的模型，提出了通过阈值的调节实现对检测量程的扩展方法。在实验中，利用腔衰荡光谱检测装置对不同浓度的甲烷标准气体进行测量，测量结果与理论模拟结果一致。通过调节检测阈值，将量程扩展到体积分数的1×10-4，动态响应范围为2.72×104,最大引用误差为0.78%。该方法解决了腔衰荡光谱技术中低检出限和大量程不能同时满足的问题，为阈值参数的设定提供了分析方法。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0804001      

樊利   郑小梅   夏光琼   吴正茂  

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提出基于正交光注入增益开关850 nm垂直腔面发射激光器(850 nm-VCSEL)获取梳距可调的双路宽带光学频率梳(OFC)的方案，数值仿真研究了系统参量对OFC性能的影响。在该方案中，首先采用大信号电流调制850 nm-VCSEL使其呈现增益开关状态，此时Y偏振分量激射并呈现周期脉冲状态而X偏振分量被抑制，可获得一路偏振沿Y方向的OFC（Y-OFC）；进一步引入偏振方向沿X偏振分量的注入光(即正交光注入)，在合适的注入参数条件下，增益开关850 nm-VCSEL中X偏振分量被激射并呈现周期脉冲动力学状态，且输出的X偏振分量具有与Y偏振分量强度相当的光谱分布，从而可获得两路正交的OFCs。数值仿真的结果表明：受到调制频率fm = 4.2 GHz、调制深度m = 0.75的大信号电流调制的850 nm-VCSEL，在频率失谐Δv = 10.0 GHz的正交光注入下，通过选取合适注入光场振幅Einj可使激光器输出带宽(功率变化10dB范围内)超过105.0 GHz的双路宽带OFC。借助于正交光注入下增益开关850 nm-VCSEL输出的X偏振分量和Y偏振分量的光谱分布，确定了获得双路OFCs所需的Einj和Δv的范围。最后，通过分析其它调制频率所获取OFC的性能，论证了该方案所产生的双路宽带OFCs梳距的可调谐性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701007      

陈天江   王锋   李新阳   鲁燕华   罗曦  

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获得高亮度的钠导星是实现大气波前畸变精准探测的重要条件，已有研究表明钠导星后向共振荧光散射强度与大气传输效率、地磁场、季节、发射系统参数、接收系统参数和泵浦激光参数等诸多因素密切相关。脉冲型钠导星可有效提高自适应光学系统的波前探测信噪比。本文开展了多种激光参数泵浦模式下的脉冲型钠导星回光强度探测实验，取得了基于高能量多纵模百微秒脉冲钠导星激光泵浦大气钠层的一系列回光强度数据，与理论分析比较吻合。实验结果表明：泵浦激光谱线的精密控制是获得钠导星稳定回光强度的重要手段，基于圆偏光双线展宽泵浦体制的钠导星工作模式是实现对钠层原子高效激发并获得高亮度回光的有效途径。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0801001      

祖爽   胡攀攀   潘奇  

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针对基于人工路标的二维激光雷达导航定位应用，提出一种基于激光雷达回波强度的自适应圆柱形人工路标中心提取方法。分析了不同应用环境对路标中心提取的影响，包括不同漫反射背景板、激光雷达与背景板的不同入射角以及镜面反射面。搭建不同应用场景物理实验平台，采集原始激光雷达扫描数据，给出三种中心识别算法的识别结果，并对比分析了实验结果。最终实验结果表明，本文提出的算法在各种应用场景下均可以稳定、准确的识别人工路标中心点，具有较高鲁棒性以及较高实用性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0810001      

刘铁诚   胡敬佩   朱玲琳   周如意   张冲   曾爱军   黄惠杰  

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扩展柯西色散模型是描述混合液晶在可见光至红外光谱的通用双折射色散模型，然而随着混合液晶的应用范围进入紫外光谱区，扩展柯西色散模型不能很好的描述混合液晶在该波长范围内的双折射色散。本文引入Sellmeier模型表征混合液晶在紫外至红外光谱的双折射色散，并利用光谱椭偏仪精确测量混合液晶的双折射值，然后采用非线性拟合的方法求解Sellmeier模型系数，通过对比表明，相比于扩展柯西色散模型，Sellmeier模型在紫外至红外波段具有更好的拟合效果。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0804002      

胡海瑛   惠振阳   李娜  

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点云分类是机载LiDAR点云用于城市建模、道路提取等点云后处理应用的重要阶段。虽然点云分类的方法有很多但依然存在以下问题难以解决，例如多维特征向量存在信息冗余、复杂场景下点云分类精度不高等。针对这些问题，本文提出一种基于多基元特征向量融合的点云分类方法。该方法分别基于点基元、对象基元提取特征向量，并结合色彩信息利用随机森林对点云数据进行分类。实验结果表明，本文所采用的多基元分类方法相较于单基元分类方法能够获得更高的分类精度。为了进一步分析随机森林用于点云分类的有效性，本文分别使用支持向量机（SVM）以及BP神经网络进行对比分析，实验结果表明，本文随机森林方法所获得的三组点云分类结果在召回率以及F1得分两个评价指标中均高于另外两种方法。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0810002      

王蔚松   王新宇   李盼园   史祎诗  

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针对单镜头激光三角法存在原理上的光条遮挡问题，研究了一种解决光条遮挡问题的双镜头激光面型测量方法。首先通过实验观察并探究了光条在传感器中的分布现象及形成原因，分析了物体表面形貌、光学系统与光条分布的关系，以及光条分布对三维重建产生的影响，然后基于直入射激光三角法原理设计了双镜头测量系统，应用形态学处理结合灰度重心法等多种算法提取光条中心坐标，最后基于方差最小化关联融合双镜头数据。实验结果表明，双镜头能够解决由于光条遮挡造成的大面积形貌缺失的问题，能够将待测物体表面形貌完整包络重建，数据缺失占比小于0.5%。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0704003      

邹宝英   戴佳男   洪伟毅  

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本文通过广义非线性薛定谔方程，数值模拟了飞秒量级的双高斯脉冲束缚态和双艾里脉冲束缚态在高非线性单模光纤中传输产生超连续谱的特性。分析模拟结果表明，由于艾里脉冲具有自愈特性，双艾里脉冲束缚态产生的超连续谱要比双高斯脉冲束缚态产生的超连续谱更宽更平坦。本文还研究了束缚态脉冲中子脉冲间隔对超连续谱的影响，发现当子脉冲间隔增大时，产生的超连续谱宽度先变宽，再变窄，最后基本不变。也就是说存在一个最佳子脉冲间隔，在此条件下产生的超连续谱是最宽的。这对选择合适的束缚态脉冲中子脉冲间隔进而优化超连续谱具有重要的指导意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0706003      

王琪   钟阳光   赵丽云   史建伟   张帅   王公堂   张青   刘新风  

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二维过渡金属硫化物（TMDCs）作为激光增益材料具有独特的优势。TMDCs材料固有的强库伦相互作用和弱的介电屏蔽效应使其具有大的激子结合能从而实现强激子发光，其小模式体积和高达6-7的折射率能够提高自发辐射速率和光约束能力。TMDCs材料的原子层表面没有悬空键，当与硅基半导体器件连接时，能够避免晶格失配的发生。TMDCs这些独特性质使其成为极具潜力的增益材料，可以与硅基微腔连接构成激光器件，原子级厚度和近红外的光谱辐射能使其与集成器件互联。本文从光学微腔的分类及激光原理，二维材料激光器件等方面总结了近几年基于TMDCs材料的激光器的研究进展，并提出了当前存在的问题以及对其前景的展望。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701002      

徐俊杰   卜令兵   刘继桥   张扬   朱首正   王勤   竹孝鹏   陈卫标  

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高光谱分辨率激光雷达能够在无需假设激光雷达比的情况下，实现气溶胶的光学参数高精度定量观测。研制了一台用于气溶胶光学特性观测的机载高光谱分辨率激光雷达，并用于机载观测实验。本文对气溶胶光学参数反演算法做相应改进，选取不同飞行区域和不同飞行架次的试验数据进行反演，结合太阳光度计、大气污染物输送扩散轨迹模型和卫星数据等对气溶胶特性进行分析。分析结果表明：不同区域的气溶胶光学参数有明显的差异，在城镇、工厂等人类活动频繁的区域，气溶胶的消光系数最高超过1.2 km-1，激光雷达比随高度变化较大，最大可达60 sr，0至3km高度层的气溶胶光学厚度集中在0.7～1；山区和海洋区域气溶胶的消光系数集中在0.2～0.8 km-1，激光雷达比随高度变化较小，数值集中在5～30 sr，0至3km高度层的气溶胶光学厚度集中在0.3～0.7。气溶胶的分布受风、天气污染过程等气象条件的影响，不同日期同一区域的气溶胶光学特性也受大气污染物输送扩散等因素的影响。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0710003      

韩星   杨鹏飞   葛瑞芳   贺海   李刚   张鹏飞   张天才  

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高精细度光学微腔是强耦合腔量子电动力学(QED)实验系统中的核心，腔内原子内态的制备是基于腔QED各种应用的基础。然而受限于光学微腔有限的介入空间，俘获在光学腔内的原子内态很难被有效初始化。我们通过选用和原子基态与更高阶激发态相互作用的光场(455nm，)有效避免了微腔腔镜对介入空间的限制，实现了对光学微腔内的原子内态的光泵浦和原子态(极化)的有效制备。同时，基于强耦合光学微腔对腔内原子不同内态的耦合强度的差异，我们建立了一套用于描述和优化腔内原子极化率的模型，最终可以获得85%的腔内铯原子的态制备效率。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第08期 pp.0812001      

马祎璇   李任远   袁俊阳   孟秋香   马欢玉   阮舒舒   张逸竹   阎天民   沈镇捷   王新成   江玉海  

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结合超冷、超快和超强激光技术，通过探测冷原子电子和离子动量分布，我们最近研发的MOTRIMS（Magneto-optical Trap (MOT) Recoil Ion Momentum Spectroscopy）装置是研究强场铷原子量子微观动力学过程的强有力工具。本文较详尽地介绍了 MOTRIMS原理以及它的饱和吸收激光锁频和冷原子靶进样技术（二维 MOT，三维 MOT和光学黏团（molasses）），使用吸收成像法和光电离法对三维 MOT靶的密度、温度和速度以及二维 MOT靶和molasses靶的密度进行分析标定，得到三维 MOT的温度为130 ± 30 μK，速度为0.1 ± 0. 1 m/s，密度约为10^9 atoms/cm3，二维MOT和molasses的密度分别约为10^7 atoms/cm3和10^8 atoms/cm3。对比热蒸气靶，在飞行时间方向上冷原子靶使仪器的动量分辨率提高了约14倍，达到0.12 a.u.，飞行时间谱质量分辨率高达3000。最后，利用800 nm飞秒激光探测Rb+离子的三维动量分布，令人意外的是在低激光强度10^11 W/cm2下观测到明显的阈上电离现象，表明铷原子有着很大的激发电离截面和阈上电离截面。目前MOTRIMS高分辨离子动量分布全空间成像技术为进一步研究金属元素强场物理、冷分子形成与解离、冷化学反应控制以及冷等离子体演化等提供了基础。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0601011      

王杨   赵红东  

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针对目前室内定位精度低及部署成本高的问题，提出一种基于智能手机的可见光通信(Visual Light Communication，VLC)与改进的行人航迹推算(Improved Pedestrian Dead Reckoning，IPDR)粒子滤波融合室内定位方法，该方法首先对手机CMOS摄像头拍摄的LED光源图像信息进行解码，确定待定位点所属的LED区域，然后根据光照度模型及手机陀螺仪获得的方向角确定具体位置信息，最后，将VLC获取的位置信息作为观测值，改进的行人航迹推算IPDR作为粒子滤波的转移方程，使用粒子滤波将二者融合后进行联合定位。实验结果表明，该方法定位误差小于6cm，具有很高的稳定性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0706001      

时月晴   李如雪   余佳豪   王胜   杨绪勇   陈锐  

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全无机钙钛矿CsPbBr3具有较高的量子产率和吸收系数，是一种优秀的激光增益介质，在激光应用领域获得广泛关注，但其材料的光增益系数及稳定性仍有待提升。本文通过在CsPbBr3纳米晶体中加入油胺铟（In(OAm)3）形成中间体后导致其缓慢释放Cs和Br前驱体，并利用支化三（二乙胺）膦（TDP）配体与钙钛矿不同晶面结合能的不同，以及较大的空间位阻，在减缓晶体生长速度的同时促进取向生长，最终获得了分散性好、稳定性高的钙钛矿纳米棒。通过透射电子显微镜、X射线衍射，紫外-可见吸收光谱、稳态光致发光光谱和变温发光光谱证明了所制备的CsPbBr3钙钛矿纳米棒晶体质量好、缺陷密度低、发光性能较好的优点；利用可变条纹长度的方法测得了样品的增益系数，并观察到了放大自发辐射的现象；同时测量了样品在极端老化的双八五（温度85℃和相对湿度85%）条件下的发光稳定性，得到的样品还具有增益系数高（860 cm-1）、低阈值（17.5 μJ/cm2）以及稳定性提升等优点，为实现高稳定性钙钛矿激光器的实际应用提供了实验基础和材料支撑。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701003      

杨天瑞   徐欢   梅洋   许荣彬   张保平  

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氮化镓（GaN）垂直腔面发射激光器（VCSEL）在二十年来获得了迅速地发展，已成为下一代半导体激光器的研究热点。氮化镓是制造从紫外波段到绿色波段光电子器件的绝佳材料，VCSEL则具有输出光束呈圆对称性，低阈值，低发散角，调制速率高等优势。在本文中，我们首先回顾了基于GaN的VCSEL的发展历史，简要介绍一些应用方向；然后讨论了反射镜与谐振腔设计与制造中的关键问题；接下来分析了三种不同结构的GaN VCSEL的散热机理，对优化基于GaN的VCSEL散热提出建议；最后介绍了基于GaN的蓝色绿色和紫外VCSEL的研究进展及最新思路。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701005      

霍红   延凤平   王伟   杜雪梅   郝梦真  

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提出了一种以双开口谐振环和金属短线组合结构为基本单元的太赫兹高灵敏度传感器，由于拥有不同辐射损耗的谐振环和金属短线的电磁波在远场的相消性干涉，使得反射谐振的线宽压窄，呈现出典型的非对称Fano型反射谱。并通过数值模拟验证，改变双开口谐振环与金属短线之间的距离，可调谐传感器的品质因子。当耦合距离为22 μm时，品质因子可高达83。此外，研究了所提出的超材料传感器对外加有机物厚度的敏感性，频移随有机物厚度的增加呈指数增长的趋势并在厚度超过10 μm之后逐渐达到饱和。最后对外加有机物的折射率传感进行了研究，在有机物厚度为22 μm时，得到传感器的灵敏度约为171GHz/RIU，其FOM值约为18.3，呈现出极高的灵敏度。这种高灵敏度的传感器在生物化学检测方面具有广泛的应用前景。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0714001      

胡磊   张立群   刘建平   黄思溢   任霄钰   田爱琴   周伟   熊巍   李德尧   池田昌夫   杨辉  

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高功率氮化镓基蓝光激光器在激光显示、激光照明和材料加工等领域具有很大的应用前景。本论文通过优化蓝光激光器p-AlGaN限制层温度抑制量子阱热退化，优化量子阱结构改善载流子分布，研制出高功率蓝光激光器。利用变腔面反射率法获得我们研制的拟合出蓝光激光器的内部光学损耗为6.8 cm-1，载流子注入效率为90%。在脉冲工作条件下，蓝光激光器阈值电流密度为1 kA/cm2，斜率效率为1.65 W/A，外推在6 kA/cm2电流密度下，输出光功率能达到4 W；在连续工作条件下，激光器阈值电流密度为1 kA/cm2，由于散热不够好，斜率效率下降为1 W/A，在6 kA/cm2电流密度下，输出光功率为2.2 W。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701004      

冉兵   杨平   文良华   杨康建   王帅   杜睿   许冰  

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针对压电快速倾斜镜的反作用力与有效光学元件的复杂耦合动态干扰问题，本文提出了基于多体系统的刚柔耦合和压电耦合理论的反作用力分析方法，对压电倾斜镜的反作用力进行了分析和补偿，并获取了中心柔性铰链的热点应力。理论和实验结果表明：压电耦合求解相比于多体系统的刚柔耦合方法更能准确地反映反作用力特性，实验测得反作用力的补偿比例可以达到90.14%，与数值计算的差异为3.96%。本文提出的反作用力分析方法和动量补偿结构可为计算和消除倾斜镜的反作用力对光学系统耦合干扰提供借鉴。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0601007      

秦燕亮   黄轶   涂谱   张琦   赵茗   杨振宇  

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完美涡旋光束的涡旋半径与拓扑荷数无关且携带有轨道角动量，在光学通信、量子光学以及激光制造等领域有广泛的应用。本文利用双光子聚合的激光直写技术制备出可产生完美涡旋光束的径向相移螺旋型波带片。通过改变波带片的径向相移控制参数，实现对完美涡旋光束涡旋半径的调控。同时，通过干涉图样也验证了涡旋光束携带的轨道角动量与设计的拓扑荷数相吻合。本工作可为光子芯片集成的快速设计制造提供一定参考。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0702003      

肖文   吴天琦   李仁剑   唐黎   陈玲玲  

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随机光学重建显微镜（STORM）作为一种极具应用潜力的超分辨成像技术，丰富了在纳米尺度进行生物研究的手段。其关键技术包括大量随机闪烁图像的数据定位与重建算法，而现有常用开源算法在大数据量情况下存在用时过长或内存受限等限制，影响了STORM技术的进一步推广应用。本文基于MATLAB和并行计算的方法构建了WindSTORM PLUS开源算法进行单分子定位数据处理，在模拟数据集下，对比WindSTORM和ThunderSTORM，处理速度提高了1000%，且对比WindSTORM，内存需求降低了60%。同时搭建了easySTORM系统，在实验数据的处理耗时对比中，WindSTORM PLUS只有WindSTORM和Gauss-WLS的9%，验证了其在超大数据集下处理速度的优越性。WindSTORM PLUS开源算法为超分辨图像处理提供了一个新的高速处理方案。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0607001      

韩雪   赵宇   邹江林   肖荣诗   赵乐  

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本文采用高速摄像及多重成像法，观察了光纤激光深熔焊接羽辉的动态行为，并分析了羽辉的形成原因。结果表明：羽辉可分为底部周期性摆动部分和类似于激光束聚焦形态的狭长形部分；当小孔前壁上激光致蒸发蒸汽靠近小孔口时，底部周期性摆动羽辉的摆动角度最大，反之底部周期性摆动羽辉的摆动角度最小；狭长形羽辉的强度随着离焦量的增加（或深熔小孔口直径的增大）而增大。进一步分析表明底部周期性摆动羽辉的形成与小孔前壁表面激光致蒸发蒸汽的喷发有关，底部摆动羽辉的喷发过程中存在大量微粒；狭长形羽辉的形成与底部摆动羽辉沿光束方向喷发时携带的微粒进入光束内、受激光束加热发光有关。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0602004      

方玉宏   龚玮   杨徳圆   郑莉琴   谢树森  

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光学相干层析成像（Optical coherence tomography,OCT）具有分辨率高、成像深度深和成像速度快的优点，为评估肾脏状态提供了一种新方法。肾脏缺血再灌注（ischemia-reperfusion，IR）造成肾功能单元的损伤，采用无损成像可实时快速地评价肾脏的活性状态。本文使用中心波长为1300 nm的SDOCT（spectral-domain OCT）对Wistar大鼠肾脏进行活体的2D和3D成像，图像能够清晰地显示肾皮质层的肾小管微结构。结果表明，OCT监测肾脏缺血再灌注过程响应灵敏，对肾脏状态的评估具有良好的应用前景。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0607002      

王旭东   刘莹   吴楠   林彬  

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针对室内可见光通信链路性能提高问题，该文提出了一种适用于室内可见光通信的高效混合调制技术方案。通过将频谱高效的多维无载波幅度相位调制（CAP）与功率高效的多脉冲位置调制（MPPM）相结合，利用MPPM的不同脉冲时隙信息控制多维CAP信号的传输，采用能量检测技术与最大似然准则完成混合调制信号的串行解调。基于Lambertian光照模型，考虑室内背景光的影响，推导了高斯信道下N维DCO-CAP-MPPM方案的误码率（SER）解析表达式，仿真实验验证了其准确性。此外，从频谱效率、功率效率、系统复杂度及误码率等方面对比分析了该混合调制方案与传统MPPM及多维DCO-CAP方案的性能优劣。在8m?6m?3m的室内场景下，通过数值仿真，分析了脉冲占比、调制阶数以及CAP维度等参数对混合调制方案误码性能的影响，并且仿真结果表明，当频谱效率相同时，混合多维DCO-CAP-MPPM调制系统在可以提供灵活的多址接入功能基础上，较相同时隙的MPPM调制具有更高的可靠性，在合适参数条件下，其误码率将优于传统CAP调制。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0606004      

李润华   曹宇   康娟   陈钰琦  

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为了了解在高重频激光剥离-火花诱导击穿光谱中原子辐射的时域特征，选择925银合金为样品，以高重频激光剥离-火花诱导击穿光谱为技术手段，实验观测研究了在不同电容条件下银原子328.07 nm、338.29 nm、520.91 nm 和546.55 nm以及铜原子324.75 nm和510.55 nm的六条原子辐射谱线的时域图。由于火花放电的作用，尽管这些谱线对应于不同的上能级，其原子辐射在时域表现出非常相近的特点。其维持时间和衰减特性主要由火花放电的电学参数来决定，上能级的能量高低对它们的影响并不明显。在高重频激光剥离-火花诱导击穿光谱中，在非门控的信号记录模式下记录的光谱可以近似等效于在门控的信号记录模式下记录的光谱以用于开展元素的定量分析，有助于简化该技术对门控光电探测器件的要求。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0611002      

高佳月   许宏丽   邵凯亮   尹辉  

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点云的边缘是将点云模型转换为高质量曲面或者实体模型的重要中间特征。为了有效提取点云边缘，针对现有点云边缘检测算法设置统一邻域值或邻域半径造成的边缘检测不准确问题，提出一种基于法向量特征的自适应点云边缘检测算法。首先定义法向量特征模型，引入法向量变化率，基于法向量变化率提出邻域自适应方法；然后结合点云局部区域的曲率密度，定义“局部边缘特征描述子”；最后根据特征描述子取值符合高斯分布的特点自动调整阈值，解决了对不同点云模型需要人工调参的问题。通过在多种不同点云数据集上进行实验，证明了该算法在保持模型原始信息的前提下，能准确提取模型边缘信息，具有可重复性和一定的鲁棒性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0604003      

刘嘉敏   杨松   黄鸿  

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局部几何结构Fisher分析通过数据的邻域和邻域的重构来表征高光谱数据的内在流形，提升了高光谱图像的分类效果。但是该方法使用原始样本点与重构点一起构图，在低维空间中不能有效保持流形的整体结构。针对上述问题，本文提出一种局部重构Fisher分析，该方法首先使用类内近邻样本重构原始样本，保持流形的整体结构，然后利用重构点构造本征图和惩罚图。在低维空间中，通过减小类内样本间的距离，增大非同类样本的距离，提高同类地物的紧凑性和不同类地物的离散性，获得了更好的鉴别特征，有效改善了高光谱图像的分类性能。在Pavia University数据集和Urban数据集上的实验结果表明，相比其它流形学习方法，本文方法获得了更高的分类精度。随机选取1%的训练样本时，本文方法的总体分类精度相比局部几何结构Fisher分析分别提升了7.84%和1.27%，总体分类精度达到了86.07%和83.77%。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0710001      

杨国威   闫树明   王以忠  

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针对自动焊接过程中焊缝跟踪容易受弧光、飞溅等噪声干扰的影响，造成跟踪精度降低的问题，提出了一种基于方向梯度直方图粒子滤波的V型焊缝跟踪算法。利用具有良好的几何和光学形变不变性的方向梯度直方图（Histogram of Oriented Gradient，Hog）来描述焊缝激光条纹在拐点处的方向性特征。提取焊缝目标区域的方向梯度直方图建立目标模板，利用焊缝序列图像位置信息的连续性预测焊缝的候选状态，在候选状态通过粒子采样计算候选状态下的方向梯度直方图特征并与目标模板进行相似度计算，进而得到最优焊缝位置，实现焊缝的跟踪。对典型的V型焊缝图像进行了跟踪实验，实验结果显示，本方法在有强烈弧光、飞溅等噪声干扰环境下，能够准确定位焊缝目标位置，跟踪误差小于0.24mm。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0702002      

刘健宁   卞肖云   翁浚   焦明星  

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激光陀螺腔体材料导热系数低，环境温度改变时，外界热量传入腔体内部存在热弛豫。在陀螺温度循环实验中，热弛豫导致稳频控制系统参数偏离理想值，影响陀螺精度。本文采用有限元分析法模拟-40oC~70oC实验过程中，陀螺温度场分布情况。根据模拟结果，数学拟合腔体内、外层温度差随测试时间的函数关系。结合棱镜式激光陀螺稳频伺服系统的控制特征，计算出不同温度段下，稳频系统的理想控制参数。利用数字电路技术实现了棱镜式激光陀螺分温度段、分参数稳频控制，实验证明陀螺精度有一定的提高。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0601005      

张轶   曾志男  

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在高次谐波产生过程中，相位匹配是提高其产生效率的必备技术。由于传统相位匹配技术在各向同性的气体介质中无法实现，准相位匹配技术作为一种可行的替代方案，可以突破高次谐波产生过程中相干长度的限制，实现谐波强度随传播距离持续增长。本文采用准连续的逆向传播太赫兹光场调制高次谐波的产生过程以实现准相位匹配，通过模拟计算探讨谐波光谱与调制场参数之间的关系，发现获得准相位匹配的光子能量与太赫兹调制场波长成反比，与调制场场强和泵浦激光场强的比值成正比。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0614001      

谢婉露   吴晓斌   王魁波   罗艳   王宇  

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实验研究极紫外光源频率、电脉冲能量、碎屑缓冲气体流量等光源参数对极紫外辐照损伤测试系统聚焦光束性能的影响。测试结果表明：极紫外辐照测试系统焦深约为±1.5mm；聚焦光斑尺寸及单脉冲能量随着光源电脉冲能量的提高而明显增大，受光源放电频率影响较小；测试研究典型条件下聚焦性能，光斑尺寸约在0.79mm-1.44mm之间，聚焦单脉冲能量在112.09μJ/pluse-436.06μJ/pluse之间；在200Hz、5.0J时聚焦单脉冲能量最高为436.06μJ/pulse，聚焦单脉冲能量密度最高达到31.53mJ/cm2/pulse，在1500Hz、4.6J时聚焦功率密度达32.87W/cm2；缓冲气体Ar气最优工作气压为1~2Pa之间，此时聚焦单脉冲能量最优。该测试研究为极紫外辐照损伤测试研究中系统参数优化及设置提供指导参考。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0601004      

任席奎   谢建   阮双琛   裴继红   王欣   于浩海   张怀金   吕启涛   郭丽   曹洪涛   谢圣君   高云峰   何柏林   杜晨林  

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本文首次搭建了基于ZnWO4/Nd:YAG一阶斯托克斯拉曼激光器，并研究了其在不同重复频率与不同输出耦合镜下的输出特性。采用ZnWO4晶体作为拉曼晶体，二极管泵浦 Nd:YAG晶体产生基频光，实现了波长为1177.6 nm一阶斯托克斯激光输出。当输出耦合镜的透过率为35%时，在泵浦功率为22.1 W、重复频率9 kHz时，获得最大平均输出功率为886 mW，对应的最短脉冲宽度为2.2 ns，峰值功率为43.9 kW。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0601003      

赵梦娜   花向红   赵不钒   冯绍权  

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针对建筑物特征信息提取的效率和精度问题，提出了一种基于点云切片和最小包围矩形的建筑物特征信息提取方法。该方法首先对点云进行去噪和切片，然后利用每个切片中相邻点之间的水平角和竖直角差值自动快速提取建筑物整体和门窗的轮廓点，之后对轮廓点进行滤波、分类和排序，最后用最小包围矩形提取规则建筑整体尺寸和门窗尺寸信息。本文通过三组实验，将提取出的建筑物整体和门窗尺寸与实际尺寸相比较。结果表明，本文方法对建筑物门窗和整体尺寸提取的准确度在3CM以内，总体精度达97.4%以上，对160万左右建筑物点云数据的提取总时间在8s以内，证明了本文方法的有效性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0604002      

张书迈   张福全   周惦武   刘金水   周鹤  

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针对熔焊条件下液态镁和铝易反应生成脆性Mg-Al化合物恶化镁/铝接头性能的难题，提出镁上/铝下搭接、镁/铝层间添加夹层的激光熔焊技术，对AZ31镁合金和6061铝合金进行焊接，基于热力学性能和力学性质的计算选择设计夹层元素，研究夹层对镁/铝激光熔焊接头组织性能影响。结果表明：激光功率1450W、焊接速度1200mm/min、激光头偏转200、离焦量0mm、采用Ar保护气体进行侧吹和背面保护的工艺条件下，添加夹层Ni箔镁/铝焊缝表面呈规则的鱼鳞状，焊缝表面均匀，焊缝成形性良好，镁/铝接头剪切强度(线载荷) 最高，其值为78.92N/mm；夹层Ni箔起阻隔作用，限制下层铝液中的Al向上扩散进入上层的镁熔池中，减少Al、Mg反应生成脆性Mg-Al化合物，此外，镁/铝接头熔池区域Ni、Al反应生成延性的AlNi和Al3Ni化合物，其结构稳定性优于Mg-Al化合物，替代Mg-Al化合物，降低接头脆性，上述作用的协同是添加夹层Ni改善镁/铝焊接接头剪切性能的重要原因。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0702001      

谢海伦   贾可昕   陈佳文   范一鸣   李培丽  

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提出了一种基于耦合射频信号和单个MZM的可调光学频率梳产生方案，采用低成本的耦合射频信号替代高成本的高频信号源，降低了产生装置的成本。同时建立了不同耦合射频信号驱动MZM产生OFC的理论模型，对方案进行了理论分析，并利用软件OptiSystem 13.0仿真研究了MZM的上、下支臂调制电压、射频信号源输出频率和耦合方式对OFC的梳线数目、功率平坦度及频率间隔的影响。仿真结果表明，当射频信号源输出频率为5GHz，乘法耦合次数为4时，可得到频率间隔为10GHz、梳线数目为7、功率平坦度为1.88dB的OFC。与基于单个MZM的同频率间隔OFC产生方案相比较，本方案产生的频率分量数目较多、平坦度较高且成本低，对低成本、高性能光学频率梳的产生具有一定的指导意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0706002      

毛安君   刘呈普  

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利用频率分辨光学开关法测量超短激光脉冲时,使用层叠成像算法能够实现脉冲的超分辨重建。本文将频率分辨光学开关法测量的迹图在频域中以矩阵形式表达，结合sinc函数在频率轴的延展性质，成功诠释了频率分辨光学开关法的相位编码原理，为超短脉冲的超分辨恢复提供了理论支持。在此基础上，数值仿真演示了对频率分辨光学开关法迹图的频率轴和延时轴同时进行欠采样的情形下，利用层叠成像算法实现相位恢复的结果。该结果有助于指导频率分辨光学开关的测量，提高测量的精度，减少测量时间。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0601006      

王潇   刘育梁   李丽艳  

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针对光栅结构光系统测量误差对拟合结果的影响，提出一种基于测量环境的误差确定方法。统计不同光源环境及测量距离下的高度测量误差，利用参数或非参数拟合获取其概率密度函数，联合平面测量误差一起添加至理想平面模型，通过最小二乘法仿真计算出模型法向及定点误差。实验结果表明，该方法得到的模型参数与真实测量数据中计算出的数值基本一致，法向及定点误差分别低于0.001弧度，0.233mm。本文所提的方法能有效解决光栅结构光系统在不同环境下测量结果的精确性问题，此外还能应对实际点云因数据误差等因素，而难以获取拟合精度的情况，为后续误差矫正提供依据。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0604004      

张昆   赵尚弘   王翔   李轩   林涛   王国栋   李赫  

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提出了一种基于扫频激光器的超宽带线性调频（LFM）信号产生和传输的方法。该方法使用扫频激光器产生频率随时间周期变化的光信号，注入马赫增德尔调制器（MZM）后产生载波抑制双边带光信号，利用嵌有光纤光栅（FBG）的Sagnac环，完成双边带光信号的分离。Sagnac环透射光信号延时后与反射光信号拍频，实现超宽带LFM信号的产生。仿真分别产生了载频30GHz、带宽16GHz、时宽带宽积8,000的超宽带连续波LFM信号和超宽带脉冲波LFM信号。考虑天线拉远场景时，所提方案解决了超宽带LFM信号光纤传输时的功率周期性衰落问题。在多目标探测分析中，方案产生的信号表现出高精度临近目标分辨能力。所提方案具有载频、时宽、啁啾率和啁啾符号独立调谐的优点，可实现高载频超宽带LFM信号的产生和功率周期性衰落抑制传输。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0606003      

王建扬   吴倩楠  

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本文提出了一种基于超材料的由上下层格栅金属和聚酰亚胺薄膜中间层组成的太赫兹宽频反射器，可弥补现有反射器遇到的反射率与反射带宽无法同时最优的不足。利用时域有限差分法(FDTD)对该反射器的反射性能进行研究和分析，通过优化金属层数、聚酰亚胺中间层厚度、格栅周期长度以及格栅宽度等，确定可以同时提高反射频带和反射率的特征尺寸。结果表明：这种反射器在太赫兹频段具有优异的反射性能和较大的反射带宽,在0.0-4.0THz工作频段内,其反射率在98%以上频段的带宽可达2.04THz，这种方法为太赫兹宽频通信技术的发展提供了一种高性能反射器件的设计方案。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0614002      

陶洪   芈月安   任文华   简伟   任国斌  

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为了实现模分复用系统中的模式转换，提出了基于环形光纤的倾斜长周期光纤光栅的矢量模式转换方法。利用有限差分法和耦合模理论，研究了折射率调制的倾斜角度、幅度函数、光栅长度以及耦合系数对模式耦合的影响。结果表明，在相位匹配的条件下，该光栅可在不同波长处实现基模到特定的高阶矢量模式的转换，且波长间隔大于150nm。倾斜角度在模式耦合中起着关键作用，在倾斜角度为84度附近时可达到最大的转换效率。这种模式转换器模式间隔较大，模式间串扰低、转换效率高，在轨道角动量复用和矢量模式复用中有潜在应用价值。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0606002      

孙敏远   朱建英   毕勇   袁园   张硕   张文平  

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为实现激光显示中白场色温实时控制，根据CIE1931和CIE1964标准色度系统计算了激光显示三基色光源（R 638nm，G 520nm 532nm，B 450nm）形成5500-7500K色温时的功率配比，探讨了三基色光源光功率比例、中心波长以及光谱宽度对混合白光色温、色品坐标和光视效能的影响。设计了基于AS73211颜色传感器的实时光反馈色温控制系统，并在模拟激光显示装置中5500K-7500K范围内实现了误差小于±50K的色温控制精度。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0704001      

周言文   苗澍茁   姚丹   董明   郑传涛   王一丁  

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激光甲烷遥测仪在天然气管线泄漏检测中应用广泛，但其易受背景大气湍流、光/电噪声等因素的影响，造成遥测性能下降。为了进一步提高激光甲烷遥测仪的抗噪能力，本文在波长调制光谱技术“相干检测、低1/f噪声”的基础上，进一步利用小波去噪技术的“多尺度、多分辨分析”的能力对气体吸收传感信号进行去噪，从而提高信噪比。首先建立了一种甲烷遥测系统，通过仿真，优化了小波去噪的相关参数，并分析了基于经验模态分解的小波去噪方法的效果；在采用和不采用小波去噪算法的情况下，开展了传感器性能的对比实验，以此验证该技术应用于遥测系统的可行性。利用200 ppm?m甲烷气体样品开展的甲烷检测实验结果表明，采用小波去噪算法提取二次谐波信号时，可将信噪比从116.4提高到179.8，提高了1.54倍。对遥测系统开展的标定实验结果表明，提取的二次谐波信号幅值与气体浓度成正比，未采用小波去噪算法时二者的拟合优度为0.990；采用小波去噪算法后拟合优度为0.996。根据Allan方差的计算结果，未采用小波去噪算法时检测下限为3.4ppm?m；采用小波去噪算法后检测下限可降至1.7ppm?m，检测分辨率提高了2倍。本文给出的基于小波去噪和波长调制技术的激光甲烷遥测方法呈现出较高的信噪比、线性度和稳定性，可推广应用至现有甲烷遥测系统中。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0611001      

周明尧   侯俊峰   王东光   邓元勇  

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地平式天文望远镜在跟踪观测过程中，由于望远镜的方位轴与地球自转轴不重合及库徳光路中的折轴反射镜在望远镜跟踪过程中有相对转动，会引入物方及像方视场旋转。传统的消旋K镜可以消除视场旋转，但会带来较大的仪器偏振，不利于望远镜的高精度偏振测量。无偏消旋镜由5面反射镜组成，通过优化设计可保证在消除像旋的同时减小仪器偏振，但其不规则的结构设计使装调过程面临新的挑战。本文针对无偏消旋镜提出双光路自准直装调方案，基于Matlab仿真分析了镜面误差及光轴偏差对装调结果的影响，并对无偏消旋镜进行实验室装调及偏振检测，结果表明，无偏消旋镜经装调后倾斜误差可控制在15″以内，其仪器偏振明显低于传统K镜。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0504007      

孙青丰   李大为   王韬   张腾   张天雄   徐光  

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为实现弱信号对比度的高动态范围测量，基于二阶自相关理论，提出了一种实现纳焦级弱信号对比度高动态范围测量的方法。理论分析了能量（功率）、相位匹配和测量噪声对测量动态范围的影响，发现通过对测量噪声能量的光子计数探测、精确设置相位匹配过程中的非共线角并采用聚焦和滤波方式对测量噪声进行抑制，可有效提升测量的动态范围。在此基础上，建立了一台弱信号高动态范围测量系统，利用神光II高能拍瓦激光种子源，实现了纳焦级弱信号1.0×10^11的高测量动态范围，与理论分析结果相符；同时，得到了种子源4.3×10^8对比度的准确甄别。研究结果对国内高能拍瓦激光系统的对比度提升具有重要意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0604001      

吕坤鹏   刘震宇   杨雪   王柯  

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针对端面泵浦固体激光器的微通道冷却结构，基于流-固-热耦合的数值方法计算了不同冷却液流量下增益介质内部的温度分布和冷却结构的流动阻力，为下一步冷却结构的改进提供了理论依据。计算结果表明：当冷却液流量增加至15L/Min时，增益介质的最高温度不再出现明显下降，此时微通道冷却结构的内部流动阻力不会对冷却系统运行造成明显的影响；冷却结构的进出口位置以及水冷方向对增益介质内部的热分布具有较大的影响。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0501004      

崔宸   武美萍   程伟  

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对激光熔覆后的钴基涂层进行不同温度下的热处理，通过电化学测试和摩擦磨损试验，研究涂层的耐磨性和耐腐蚀性能，利用扫描电子显微镜、X射线衍射、显微硬度计等对涂层进行分析。结果表明，热处理能够有效减小涂层内部残余应力，消除裂纹、孔洞等缺陷；在相变演化中，FCC型Co相逐渐转变为HCP型Co相；经过900℃×1h热处理后涂层的近表面硬度是未处理涂层的1.5倍，约为1300HV0.1；未处理stellite-6涂层的摩擦系数为0.42，磨损的机理主要表现为塑性变形、犁沟及脆性剥落，热处理后涂层摩擦系数降至0.29，磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损；未处理涂层与热处理后涂层的自腐蚀电位在3.3×10-3A·cm-2左右，自腐蚀电位在-0.29V左右，单个容抗弧特征近乎重合。结论 对激光熔覆制备的钴基涂层进行后处理，能够有效提高涂层的硬度及耐磨性，这是由于热处理后生成的M7C3和M23C6型碳化物具有强化合金的作用，促进细小等枝晶及共晶组织的生长；然而热处理过程中发生的再结晶和晶粒尺寸大小变化、马氏体相变对钴基涂层的耐腐蚀性能影响不大。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0502011      

安海华   曹益平   李红梅   吴海涛  

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采用复合光栅相位测量轮廓术进行三维测量时，从变形复合条纹中有效地解调出相移变形条纹，滤波窗口的选择至关重要。通过分析噪声特征及其对频谱成分不同取向影响的差异性，寻找空间频谱两个正交方向的最佳滤波窗口，建立了一种提高测量精度的混合滤波窗口。数字模拟表明所设计的混合窗口对噪声的抑制均优于矩形、三角形、布莱克曼和汉宁等滤波窗。已知高度平面测量的结果表明，采用均衡了噪声和频谱泄漏的混合窗口重构误差最小，其误差均方根减少9.64%，测量精度得到有效改善。实物测量实验验证了所提方法的可行性和有效性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0504005      

石啸松   廉帅   窦银萍   高勋   林景全  

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本文开展了入射角度对1064nm纳秒激光诱导水下等离子体声波信号特性影响研究。研究结果表明，随着入射角度的增大，激光诱导水下等离子体声波信号强度逐渐减弱。由等离子体荧光图像可知，激光诱导水下等离子体产生多次聚焦。随着入射角度的增大，水等离子体长度逐渐变长，等离子体腔体半径逐渐变小，且水等离子体荧光辐射强度随之变弱。这是因为空气-水面处的光学折射效应导致透镜等效焦距变大，延长了聚焦透镜的瑞利长度，从而使激光诱导水下等离子体声信号强度变弱。研究结果对激光水下声波探测以及激光通信有重要意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0608001      

徐瑾瑾   张行愚   丛振华   刘兆军   陈晓寒   秦增光   高飞龙   王鹏   王泽城   明娜  

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将KTiOAsO4斯托克斯参量振荡器置于LD侧面泵浦的1064 nm调Q Nd3+:YAG谐振腔内，通过KTiOAsO4晶体的非共线受激电磁耦子散射（SPS）获得波长在1078.20 nm到1088.20 nm范围内不连续调谐的斯托克斯激光。该斯托克斯激光又作为共线拉曼激光器的泵浦源在同一块KTiOAsO4晶体实现受激拉曼散射（SRS），通过设计斯托克斯谐振腔的输出镜透过率，选择对一阶拉曼光进行输出，获得波长在1106.08 nm到1116.62 nm范围的不连续调谐的拉曼激光。当LD泵浦功率为94.20 W，重复频率为5 kHz时，在1116.34 nm处得到了最大功率为1.62 W的拉曼激光输出。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0601002      

王梁   夏洪超   胡勇   罗建   澹台凡亮   姚建华  

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为研究电磁场对激光再制造V型槽中孔隙调控的影响，在激光再制造过程中同时耦合稳态磁场与稳态电场以产生定向洛伦兹力，并通过激光再制造实验研究了激光功率与电磁场参数对V型槽内孔隙率的调控规律。实验结果显示，当激光功率小于1400 W后，V型槽底部界面结合处易产生熔合不良现象，并且修复区内存在大量气孔。随着磁场强度的增加，V型槽底部熔合不良现象得到有效调控，修复区内孔隙率逐渐降低。当磁场强度为1200 mT时，修复区孔隙率降至0.006%，修复区内几乎无气孔与熔合不良缺陷。研究发现，稳态磁场与稳态电场所提供的向下洛伦兹力驱使金属熔体向下填充，并使气孔获得电磁挤压力加速逸出，从而可获得致密的修复区。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第06期 pp.0602003      

李金珠   田爱玲   刘丙才   王红军   朱学亮  

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为探索半透明非掺杂型异质结在薄膜太阳能电池中的应用，采用直流磁控溅射技术在氧化铟锡（ITO）衬底上沉积氧化亚铜（Cu2O）和氧化锌（ZnO）透明氧化物半导体薄膜，构成亚微米级的非掺杂型p-Cu2O/n-ZnO异质结器件。使用扫描电镜、X射线衍射仪、光谱仪和太阳能模拟器，研究在不同氩/氧比的条件下制备的Cu2O层对异质结的材料特性、光学特性及光电特性的影响。实验结果表明：具有氩/氧比为32：23的Cu2O层的p-Cu2O/n-ZnO异质结，其电流密度可达4.433mA/cm2，可用于薄膜太阳能电池。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0503002      

陈磊   郝永芹  

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在制备高性能垂直腔面发射激光器(VCSEL)的流程中, 选择性氧化工艺是最为关键的技术，通过将高Al组分的AlGaAs层进行选择性氧化，为激光器提供了良好的电光限制。但工艺的稳定性和可控性仍有待完善，尤其是它与温度的依赖关系缺乏系统性研究。本文针对氧化过程中的核心因素——氧化温度进行深入研究，优化设计了氧化温控曲线。实验结果表明,通过该氧化温控曲线氧化的样品具有非常良好的热稳定性，整体结构可靠性高。同时，研究了氧化温度对氧化速率及氧化孔形状的作用规律，这对精确控制氧化孔的尺寸和形貌，改善器件的电光特性及长期工作的稳定性具有重要意义。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第07期 pp.0701001      

周鹏威   卢田   吕晋阳  

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为解决脉冲信号对导频产生干扰而导致马赫曾德尔电光调制器工作点无法稳定的问题，提出了一种导频自适应的偏压控制技术稳定调制器工作点。采用数字控制系统，生成频率可变的导频信号，由快速傅里叶变换分析反馈信号的谐波分量，可以控制马赫曾德尔电光调制器锁定于传输曲线的最低偏置点。通过实时监测偏置电压输出，自主改变导频的频率，避免脉冲信号对导频的影响，实现高消光比的激光脉冲调制。结果表明，激光脉冲的重频与导频一次谐波频率接近时，脉冲信号会影响调制器工作点的稳定，该系统可以实现导频在0.45 KHz至2 KHz之间自适应变化，以满足不同重频的激光脉冲生成需求。脉冲峰值为10 V，占空比为10 %时，调制光脉冲的消光比可达26 dB，相较于脉冲信号对导频产生干扰时，输出脉冲消光比提高了约24 dB。

       PDF全文        中国激光 ，年第卷第期 pp.      

齐振佳   张晓星   王豫跃   霍浩   王宏   张金智   张安峰  

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在TC4粉末中加入不同含量的B粉末进行激光增材制造试验，研究了B对激光增材制造TC4微观组织及性能的影响。结果表明，通过添加微量的B可有效的细化原始柱状晶和晶内板条α相。当B含量为0.05wt.%时，原始柱状晶的生长被限制，柱状晶宽度明显降低，当B含量为0.1%时，原始柱状晶大量转变为等轴晶，晶内板条α集束尺寸减小。对比没有添加B的激光增材制造TC4，含B0.05%的TC4塑性有了明显提高但是对强度的影响不大，各向异性得到有效消除。

       PDF全文        中国激光 ，年第卷第期 pp.      

王潼   史雪儿   赵馨   宋延嵩  

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根据空间精密定位技术需求，提出一种空间四象限概念用于空间载体主动定位引导与高速通信。在设定时间间隔内，通过光束扫描方式在空间依次产生四个光斑，接收探测器依次接收四个光斑的部分能量大小，按质心计算原理解算接收端相对于四个光斑中心的位置及角度偏移。应用蒙特卡洛方法对空间四象限定位原理进行建模与仿真，并搭建实验系统对仿真结果进行验证与分析。结果表明，空间四象限原理方法可行，为其在空间定位、导航等具体应用提供技术支持。

       PDF全文        中国激光 ，年第卷第期 pp.      

宋刚   于培妮   李涛涛   刘黎明  

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本文以镁/钢对接接头为研究对象，选用组合热源模型模拟激光诱导TIG电弧复合热源的作用，考虑激光与TIG电弧的耦合效应及Fe-Ni固溶区的形成，利用ANSYS软件，对焊接温度场分布和热循环曲线进行模拟计算。研究结果表明：所得模拟结果与实验结果吻合良好，验证了所建立热源模型的准确性及适用性。镁/钢对接焊接头的峰值温度可达2249 ℃，焊接高温区作用于镍夹层及其邻近的钢母材，促进了界面冶金反应及元素扩散，为Fe-Ni固溶区、高熔点AlNi相及双固溶体结构的界面层的形成提供了温度条件。液态镁合金熔池停留时间为0.28 s，保证其在钢侧进行充分地润湿铺展，实现接头的良好成形，同时在熔池的搅拌作用下，AlNi强化相弥散分布使得镁合金焊缝强度增加。

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杜星湖   薛颖   何星   王帅   杨平   许冰  

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为提升光腔衰荡高反射率测量技术的测量精度，本文提出一种基于耦合光腔衰荡技术的高反射率测量方法。该方法在耦合光腔衰荡系统中引入衰荡腔腔内模式监测模块，以腔内运行模式为判据寻找初始腔和测试腔耦合效率一致的状态，从而实现更高测量精度。实验结果表明，在确保腔内模式处于基横模状态下时，初始腔和测试腔腔内等效损耗降低值几乎一致；对同一高反射率样片，该技术对比传统方法可实现17.3%~27.1%测量精度提升。

       PDF全文        中国激光 ，年第卷第期 pp.      

夏佩云   李颖   张婧   郭立杰   封小松  

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以聚酰胺(PA)和不锈钢(1Cr18Ni9Ti)搭接接头为研究对象，开展了光纤激光透射焊接试验与界面温度测量，通过对焊接过程中界面的热过程进行分析，优化了焊接热输入，获得了稳定连接的PA-1Cr18Ni9Ti接头，并对PA-1Cr18Ni9Ti界面连接机制进行研究。结果表明，焊接过程中PA的热分解与时间及升温速率有关；激光焊接热输入为77.8J/mm(激光功率700W，焊接速度9mm/s，离焦量70mm)时，可保证PA-1Cr18Ni9Ti界面处PA充分熔化、铺展的同时，同时避免烧蚀和碳化，减少PA的热分解；PA-1Cr18Ni9Ti界面能够形成Cr-O-C化学键，有利于提高两者的结合强度。

       PDF全文        中国激光 ，年第卷第期 pp.      

朱瑞   陶春先   余振   张伟丽   易葵  

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线性渐变透过率薄膜是光刻系统中光可变衰减器的关键元件。本文基于采用电子束蒸发实现了近线性248nm渐变透过率光学薄膜的设计与制备。通过对敏感度的计算和优化，基于减反膜基础膜系实现了低敏感非规整膜系的设计。采用紫外光控—晶控组合的高精度膜厚监控，控制精度达到0.3%，误差容忍度达到0.5%。采用JGS1熔融石英基片、Al2O3和SiO2膜料制备的透射膜，在248nm S偏振光照射下，在入射角21°-35°范围内实现了透过率从10%到97.8％的线形调控，满足了光可变衰减器的性能需求。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0503001      

龚天乐   欧阳航空   马立   赵志杰   荣伟彬  

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光束精密耦合是激光陀螺生产过程的重要环节，针对目前人工进行精密耦合所存在的装配效率低，质量一致性差的问题，开发了激光陀螺光束精密耦合装配系统。分析了激光陀螺光束精密耦合原理，发现光束精密耦合的光场强度分布具有高斯分布特点，提出了光电探测器位姿的调整方法。分析了合光棱镜转动时的光路变化，提出了合光棱镜位姿的调整方法。并制定了光电探测器位置和合光棱镜姿态调整策略。依据上述调整方法和策略，在激光陀螺光束精密耦合系统上进行光束耦合装配实验，实验结果表明该实验装配平台能够完成光束精密耦合装配任务。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0501003      

李伟   王逍   胡必龙   母杰   曾小明   左言磊   蒋东镔   粟敬钦   王晓东   吴朝辉  

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在光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）过程中，产生的闲频光与信号光具有相反的啁啾特性，该现象称为啁啾反转。利用“负色散展宽-啁啾反转-能量放大-负色散压缩”的方式可以获得高能量超短脉冲，这种方式称为光学参量啁啾反转脉冲放大（OPRCPA）。在OPRCPA系统中，展宽器和压缩器都可使用平行光栅对，从而避免了常规展宽器中较大的谱剪切效应，简化展宽器结构。本文分析了OPRCPA系统中各阶色散对输出脉冲的影响，提出了用棱栅对补偿系统三阶色散的方案。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0501002      

刘安丽   隋长有   李发智   张屹  

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光谱强度、电子密度为陶瓷激光增材制造等离子体的两个重要特征。孔隙裂纹缺陷直接影响着陶瓷件的性能。本文搭建了等离子体监测平台，利用阈值分割法对孔隙缺陷进行提取。通过分析等离子体羽辉和谱线特征，研究了工艺参数对等离子体谱线强度和电子密度的影响，获得了等离子体特征与成形缺陷的相关性。结果表明：相比金属材料，氧化铝陶瓷蒸汽电离形成的等离子体羽辉喷发更高，面积更大。等离子体谱线强度随激光功率和扫描速度的增大而升高，随送粉速率的增大而降低；电子密度随激光功率、扫描速度和送粉速率的增大而升高。成形过程中，等离子体谱线强度、电子密度与孔隙、裂纹两类成形缺陷具有强相关性。

       PDF全文        中国激光 ，2020年第47卷第05期 pp.0502001      

李江涛   沙文   郑春厚  

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摘要：快速准确检测出复合肥生产时元素含量，指导厂家生产具有重要意义。对支持向量机（SVM：Support Vector Machine）常用寻优方式进行深度分析对比，以复合肥中磷（P）,氮（N），钾（K）元素含量定量分析为例，针对传统网格搜索法（GSM:Grid Search Method）,遗传算法（GA：Genetic Algorithm）,粒子群算法（PSO: Particle Swarm Optimization）,最小二乘法（LS：Least Squares）四种寻优方式作对比研究。使用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术获取安徽徽隆集团提供的58个复合肥样品特征谱线并采用Matlab进行洛伦兹拟合得到光谱强度，用Kennard-Stone(K-S)选取训练集（43个）和测试集（15个），以相关系数（R2），绝对误差，训练时间（t）作为评价四种方式指标进行对比研究。结果表明，LS-SVM相较于其他算法在时间上更短，误差最小，更适合复合肥中元素的快速定量分析。

       PDF全文        中国激光 ，2019年第46卷第11期 pp.1111002      

吕浩   迟学芬   陈洁  

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本文研究了收发端皆采用大规模线性MIMO阵列的地对地基站间短距离斜程自由空间光通信（FSO）的上下行信道差异。将上下行皆近似为球面波，构建了线性阵列斜程上下行大气损耗、光强闪烁、波束扩展和指向误差四部分模型，分析了大气损耗、空间相干长度、接收端波束宽度和指向误差抖动方差上下行差异。而后根据四部分模型联合构建了线性阵列间独立不同分布的上下行信道整体模型，并计算了上下行相对均方误差（MSRE）及等增益合并（EGC）下的误比特率（BER）。仿真结果表明：上下行大气损耗相同，而相干长度、指向误差抖动方差和接收端波束宽度差异随间隔距离及波长呈单调性变化；上下行相对均方误差随间隔距离及波长呈非单调性变化；上行误比特率恒大于下行。

       PDF全文        中国激光 ，2018年第45卷第09期 pp.0906004      

陶渊博   李四海  

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针对棱镜式激光陀螺稳频精度较低的现象，系统地研究了棱镜式激光陀螺的稳频原理。理论分析了光强调谐特性及稳频执行机构的特征，建立了棱镜式激光陀螺稳频控制系统理论模型。在频域下分析了系统稳态性能及动态性能，分析结果表明，系统在定温及慢变温作用下具有不同程度稳态误差且调节时间过长，从而导致稳频精度下降。提高系统型别，采用按温度补偿的复合控制系统，实现了对温度所引起的稳频误差的全补偿，提高了系统的稳频精度。按三阶最佳设计使系统具有快速性及抗高频干扰能力。实验结果表明，改善后的稳频控制系统比原稳频控制系统稳频精度提高一个数量级，陀螺精度提高28%以上。

       PDF全文        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0601006      

金琰   李波   张欣   吴丽娟   张群莉   姚建华   刘蓉  

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本文利用超音速激光沉积技术在316L基体上制备了WC/SS316L复合沉积层，并利用SEM、显微硬度仪、XRD、电化学工作站等分析了复合沉积层中颗粒的沉积行为、界面结合、组织结构特征以及在电化学环境下的失效机理。研究结果表明：由于激光辐照软化的作用，SS316L颗粒在高速撞击过程中具有较好的塑性变形能力，能够实现有效沉积。在激光辐照热量和高速粒子塑性变形做功转化的热量双重作用下，超音速激光沉积层较单一冷喷沉积层具有更好的界面结合行为。由于高速粒子塑性变形产生了加工硬化现象，沉积层中SS316L的显微硬度较原始粉末明显提高。在电化学腐蚀环境下，WC与SS316L界面较易发生腐蚀行为，这是由于二者之间存在微孔隙以及形成原电池,加速了沉积层的失效。

       PDF全文        中国激光 ，2018年第45卷第1期 pp.0102001      

马云   陈磊   朱文华   刘一鸣   李建欣  

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为了实现光学元件位相缺陷的大视场、高分辨率、动态检测，设计了一种动态泰曼干涉仪。该干涉仪采用短相干激光器结合迈克尔逊干涉结构产生一对相位延迟的正交偏振光作为光源，通过匹配偏振型泰曼干涉仪干涉腔的相位差，补偿参考光与测试光之间的位相延迟。利用偏振相机瞬时采集四幅移相量依次相差 的干涉图，通过移相算法即可求解得到位相缺陷的信息。利用平面波角谱理论进行仿真，分析了二次衍射对测量结果的影响；利用琼斯矩阵法分析了偏振器件误差对测量结果的影响。实验检测了一块激光毁伤的光学平板，测试结果与Veeco NT9100白光干涉仪测量结果相比，其相对误差为2.4%。此外，采用所述方法对强激光系统中光学平晶的位相疵病进行检测，测试结果为199.2nm（PV）。结果表明，该干涉仪能够有效应用于光学元件位相缺陷的检测。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第12期 pp.1206004      

卜敏   胡双双   陶兆禾   金卫凤   王亚伟  

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为了研究白细胞对偏振光的散射特性，本文运用几何散射逼近理论修正偏振光传输的斯托克斯-穆勒矩阵元，数值模拟了不同形状、大小、折射率白细胞的无粒偏心球模型分别在两束偏振化方向互相垂直的偏振光入射下的散射光强空间分布和相互关系。结果表明，不同条件下偏振光散射三维分布图像呈现不同的条纹特征，表明分布规律和细胞模型的形体参量及光学参量具有相关性。对散射光强的差值、比值、差和比的分析结果表明偏振光的后向散射反映了细胞内部更丰富的的结构信息和光学信息。研究白细胞对偏振光的散射规律，可以为白细胞的光学分析和鉴别分类技术的提高提供理论依据。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第10期 pp.1007002      

付秀华   姜洪妍   张静   熊仕富   郭凯   孙兵  

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硫系玻璃作为非氧化物玻璃因其特殊的光学性质，一直是近几年的研究热点。其特点是折射率的温度系数小、红外透过率高、根据不同的成分配比可以得到不同的折射率，随着制备工艺的成熟，正逐渐取代Ge晶体广泛应用于红外无热化成像系统。本文以硫系玻璃为基底，根据膜系设计理论，结合软件完成了短中波红外减反膜的设计。通过对材料热应力的计算分析，研制了一种混合材料M-11作为连接层，优化了沉积工艺参数，并根据其力学特性修正膜系结构，解决了硫系玻璃脱膜问题。光谱测试结果表明，在1.4 ~2.5μm和3.5 ~4.5μm波段透过率分别为95.8%、96.7%，满足红外成像系统的使用要求。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0903002      

熊俊   安红海   贾果   王伟   王琛   王瑞荣   方智恒   董佳钦   雷安乐  

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Multi-keV量级的X射线背光照相是高能密度等离子体物理实验中常用的一种诊断技术。在神光II激光装置上，研究了纳秒激光驱动钛4.7keV波段及2.7keV波段氯背光面源的性能。研究结果表明，氯背光能谱以类He线及类H线为主，其中以2.7keV波段的He-?线为主；氯背光原相对强度超过钛背光源一个量级，在当前激光加载能力下，可用氯He-?线X射线进行背光诊断。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0901011      

范新坤   张磊   宋延嵩   江伦   吴凯  

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针对空间激光通信系统小型化设计的需求，提出了使用APD型四象限探测器实现跟踪与通信复用的方案，用以降低通信系统的体积和功耗，提高光能量的利用率。简述了系统总体方案的组成与工作原理，在室内搭建测试平台，对跟踪与通信复用模式下的数据采集、通信速率、极限灵敏度、跟踪精度等探测性能进行测试。实验结果表明：采用靶面直径为4mm的APD型InGaAs四象限探测器，在曼彻斯特编码、强度调制/直接探测条件下，通信速率可以达到10Mbps，探测灵敏度为-35.4dBm，误码率为10-6。当光斑直接为四象限探测器光敏面直径的一半左右时，光斑位置检测的最小位置分辨率为2um，探测范围可达到0.8mm，角分辨率为0.8urad。初步验证了使用APD型四象限探测器用于跟踪与通信复合探测技术的可行性，为空间激光通信系统小型化设计提供技术支持。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0906009      

齐白玉   陈思颖   张寅超（北理）   陈和   郭磐  

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为了准确确定地基激光雷达系统的几何因子，有效修正地基激光雷达信号接收过渡区内的回波信号，提出了一种反演几何因子的新方法。利用星载激光雷达(Cloud Aerosol Lidar Infrared Pathfinder Satellite Observation, CALIPSO)可以覆盖地基激光雷达探测过渡区的特点，结合星载与地基激光雷达同步获取的回波信号，分别反演了离轴和同轴模式下的几何因子，同时用转动拉曼-米方法验证了结果的准确性，并与Sujia的联合测量法做了对比。在几何因子过渡区内，校正后的气溶胶后向散射系数系数与Sujia的方法相比，平均相对误差分别提高了25.4%和10.4%。该方法克服了弹性散射激光雷达水平测量法中假设大气均匀导致的不确定性，更加适合应用广泛的弹性散射激光雷达，且可以利用CALIPSO每月过境时间稳定的特点，对系统几何因子进行常规标定。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0910003      

汪韬   范慧艳   赵国营   程继萌   陈伟   胡丽丽   Malgorzata Guzik   Georges Boulon  

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研究了镱离子掺杂铋酸盐玻璃的发光和激光评估等特性参数，并讨论了铋离子等缺陷中心与近红外发光镱离子之间的能量转移。对于优化的基质组成，玻璃中的镱离子于近红外波段的发射截面，在基本保持荧光寿命没有大幅下降的前提下具有了较大提高，增强了激光增益能力，而下降的吸收截面则提高了饱和抽运密度。对于优化的制备工艺，玻璃中的羟基含量达到了激光玻璃的指标要求，且羟基与镱离子相互作用的强度参数表明，不会产生比磷酸盐玻璃中更为严重的对镱离子发光的淬灭作用，但铋酸盐玻璃中还可能存在三价铋离子和二价镱离子等价态不稳定的缺陷淬灭中心。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0903001      

吕晓萌   黄永箴   邹灵秀   杨跃德   肖金龙  

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在本文中，我们首先基于三维FDTD方法，对半径5微米的径向直连波导微腔激光器的模式及定向输出特性进行了研究，并分析得到了波长1550 nm附近的高Q值TE模的Q值与场分布特性。同时，基于半导体平面加工工艺，我们制备了径向直连波导的InAlGaAs/InP圆盘形微腔激光器，微腔半径为5微米，波导宽度为1微米。激光器在温度为298 K条件下实现了连续单模激射，阈值电流为4 mA。在注入电流为9mA时，激光器边模抑制比达到33.4 dB。最后，我们基于速率方程拟合了激光器模式强度随注入电流的变化，得到激光器自发发射因子约为5.5×10-3。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0901010      

董雅宾   周志英   李俊燕   刘瑶瑶  

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本文分别在冷原子和室温原子系统下，理论研究了电磁感应光栅效应。研究表明，冷原子和室温原子的一级衍射效率分别可以达到32.5%和30%，而且这两个衍射效率都非常接近理想正弦相位光栅的衍射效率。又由于冷原子系统比室温原子更难制备，因此，利用室温原子实现电磁感应光栅可能更有优势。理论研究还发现，当信号光和探测光的功率都极低的时候，仍然可以出现电磁感应光栅效应，且其一级衍射效率接近于理论最大值。这就可以用来实现弱光对弱光的调控，这将在全光网络等领域有一定的应用前景。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0912002      

高立许   卢克清   赵冲   惠娟利   陈卫军  

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报道了自聚焦光伏光折变晶体中奇偶间隙孤子序列的形成及其稳定性。这些间隙孤子只存在于半无限间隙内，它们的存在区域随其阶数的增加而减少，阶数高的间隙孤子占据多的格子。这些间隙孤子的能流值随传播常数的增大而增大，给定一传播常数，阶数高的间隙孤子具有高的能流值。对高阶间隙孤子，边瓣有大的强度，中间各瓣强度相等，改变传播常数能够控制边瓣和中间瓣的强度。用数值计算方法研究了这些间隙孤子的稳定性，发现它们都是稳定的。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0908001      

方文兵   赵斌   林海枫   陈玮冬   李丙轩   张戈  

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本文研究光纤耦合半导体激光器端面泵浦c切Nd:Lu0.99La0.01VO4晶体的激光性能。根据该晶体在4F3/2→4F11/2能级跃迁的光谱特性及四能级激光系统的阈值条件，理论计算了产生1.06 μm和1.08 μm的单、双波长激光的实验条件。实验研究了该晶体在自由运转条件下产生1.06 μm和1.08 μm单波长激光输出的性能，并使用具有亚太赫兹自由光谱范围的法布里-珀罗标准具调节1.06 μm和1.08 μm两个激光振荡波长的增益竞争，首次实现了具有4.4 THz频差的多瓦连续波双波长激光的稳定、均衡输出。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0901008      

王秀梅   孟艳玲   李琳   王亚宁   于明圆   王鑫   肖玲   万金银   成华东   刘亮  

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本文对积分球冷原子钟探测光的频率和强度噪声进行了理论分析和实验研究。通过功率稳定和杂散光去除，探测光相对强度噪声的功率谱密度在高频区域(0.1-10 kHz)最大被压缩了15 dB。探测光强度噪声被压缩后，其对积分球冷原子钟频率稳定度的影响被降低至9E-15*tao^(-1/2)。理论分析表明，目前探测光频率噪声对积分球冷原子钟频率稳定度的影响达到了2.5E-13*tao^(-1/2)。为此，本文提出了一种降低探测光频率噪声影响的实验方案，即在钟周期一定时适当地增大探测时间。采用这种方法，可以减小探测光频率噪声对积分球冷原子钟频率稳定度的影响至9.4E-14*tao^(-1/2)量级。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0912001      

张烈山   张晓琳   刘刚   李开琴   唐文彦  

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针对低频水表面声波的频率识别问题，本文提出了一种基于改进PGC解调的激光相干探测方法。利用简单的激光干涉系统探测水下声源激发的低频水表面声波，再利用4路载波信号对其混频，通过功率比较遴选出两路功率最大的正交干涉信号，然后进行相位解调和频谱分析实现了水表面声波的频率测定。仿真和实验研究表明改进PGC法能够有效防止载波信号初始相位不可控条件下正交信号消隐的问题并准确实现低频水表面声波的频率识别，频率探测下限可达30Hz，对变频水表面声波及大尺度扰动波干扰条件下的低频水表面声波也取得了很好的检测效果。本文的研究表明改进PGC方法能够准确实现水表面声波的频率识别，并具有很强的抗干扰能力。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0906006      

邹岩   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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基于主振荡-功率放大（MOPA）结构，采用特殊取向Nd:YAG激光放大器，获得了高脉冲能量、高光束质量的激光输出。激光放大结构包括种子源、预放大级和主放大级三部分。在主放大级中，使用串联放置的LD侧面泵浦Nd:YAG棒状放大模块对种子光进行放大。为了获得高光束质量的输出光束，对不同切割方向Nd:YAG晶体棒的热退偏损耗进行了模拟。根据模拟结果，放大模块选择[100]切割方向的Nd:YAG晶体棒作为增益介质。在重复频率200Hz、脉宽25ns、脉冲能量40μJ、光束质量接近衍射极限的种子光注入条件下，获得了脉冲能量425mJ的输出，输出光光束质量因子M2为1.37，功率稳定度为0.81%。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0901004      

何荣斌   刘崇   季来林   刘栋   朱宝强  

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三倍频脉冲激光参数精密诊断技术是高功率激光驱动器研制的关键技术之一。随着三倍频脉冲通量密度的不断提高，终端光学系统三倍频段大口径石英元件的激光损伤日益显著，三倍频参数诊断技术也随之不断精密化。本文利用神光Ⅱ升级三倍频精密诊断系统对类NIF激光驱动器高通量状态下的三倍频空间、时间以及能量等参数进行了有效的测量，并通过提高近场分辨率的方法，对终端光学系统石英元件加工过程引入的相位型周期结构进行了确认。通过三倍频2J/cm2工作状态的实验，对高通量状态下终端光学系统的远场聚焦能力以及近场传输调制特性有了更进一步的认识。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0901007      

杨爱华   刘德安   高雅茹   缪洁   朱健强  

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比较了高通量密度下损伤点分别位于上游介质的前后表面时热像的位置及峰值光强的区别。讨论了热像交替排布的现象及峰值光强随损伤点尺寸的变化规律。针对上游光学元件中的损伤点是诱发后续光路中热像的主要因素，提出了以损伤点经一定传输距离后引起的衍射环图像为分析对象的热像预判技术。该技术运用高信噪比的梯度方向匹配算法来获取衍射环图像的特征信息，进而反演出衍射距离和损伤点尺寸。利用液晶空间光调制器产生的单个等效损伤点的衍射图像证明了该方法的有效性；并采用光学元件上实际存在的损伤点所引起的衍射环图像分析了该算法反演多个损伤点时抑制噪声干扰的能力及其空间分辨率。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0901006      

邓志强   石世宏   周斌   傅戈雁   王聪  

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本文采用光内送粉熔覆喷头对弧形工字樑结构件进行激光熔覆成形。针对加工件为非封闭、弯曲弧形薄壁与不等高扇形薄壁相接的复合结构特点，采用了激光加载补能的工艺方法避免了薄壁结构件端部能量不足发生的局部塌陷现象。应用光束不同离焦位置可熔覆不同层高熔道的特点，采用变姿态径向扫描的方法熔覆成形了结构件不等高扇形部分；采用变姿态熔覆周向扫描的方法堆积出结构件的弯曲弧形部分。成形件最大相对尺寸误差为-5.9%；硬度稳定在690Hv左右；显微组织致密均匀、无气孔、无裂纹。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0902005      

杨桂栓   陈涛   陈虹  

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本文研究248nm纳秒准分子激光无裂损刻蚀石英玻璃表面微通道的机理及工艺方法。采用准分子激光掩膜投影石英玻璃前表面直写刻蚀的方法，通过实验研究激光脉冲能量密度、激光脉冲频率、扫描次数等因素对微通道裂损的影响规律，分析激光刻蚀石英玻璃及裂损的机理。研究结果表明，248nm纳秒准分子激光刻蚀石英玻璃具有光致电离及热烧蚀的共同作用，无裂损刻蚀JGS1型石英玻璃的激光能量密度阈值范围为: 16J/cm2~30J/cm2，刻蚀率可达500nm/脉冲，随着激光脉冲频率及扫描次数的增加，微通道容易因热积累及等离子体微爆炸冲击作用而裂损或炸裂。最后优化激光加工参数，当宽度小于100μm时，可以实现无裂损的直线型（深度≤50μm）及圆弧型（深度≤28.5μm）微通道的加工。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0902004      

敖珺   梁积卫   马春波   曹桂兴   李聪   沈宇飞  

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为保障自由空间光（Free-space Optical, FSO）通信质量的同时，避免传统的重传技术所需要的等待时间和缓存资源消耗，并随着信道的变化适配数字喷泉码冗余符号的数量，本文提出了一种基于Q学习算法的Raptor10码译码策略。该策略采用以减少冗余符号和降低误码率为联合回报目标的Q学习算法，对接收端所接收的Raptor10码冗余符号进行动态调整，并随着译码经验的不断累积，自动提高性能。仿真结果表明，与传统的采用固定冗余度Raptor10码和线性滤波调整算法相比，新方法在相同的湍流条件下有效减少了3%的平均冗余符号数量。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0906007      

陈颖   杨依枫   郑也   陈晓龙   刘恺   何兵   吴庆彪  

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光纤激光光源在亮度、热控和能量转换效率等方面具有突出优势，因此在工业、国防和能源等应用领域受到广泛重视。然而，由于热损伤和非线性效应等因素的制约，单模光纤激光光源的亮度存在极限。将光纤激光阵列进行合成是实现亮度递进的有效方法。近年来，采用反射式衍射光栅实现多波长光束阵列的非相干光谱合成成为研究重点。本文采用自研的镀金膜反射式衍射光栅作为色散元件，对两束波长分别为1064 nm和1080 nm的单模光纤激光束进行光谱合成，探索了合成系统光学结构、光束质量等方面的优化措施，实现了功率13.64 W，衍射效率91.9%，合成光束质量M2=1.78的高亮度输出，并对色散面内的光束质量退化及其影响因素进行了评估。最后对其重要意义和发展前景进行了展望。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0906004      

丁浩   徐家乐   谭文胜   黄舒   周建忠  

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为了研究磁场搅拌对钢/铝异种金属焊接性能的影响，将自行设计的磁场发生装置引入激光焊接系统中，开展了DC51D+AZ镀锌钢和6061铝合金的激光对接焊实验，进行了焊接试样的拉伸试验。基于金相显微镜、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）等研究了外加磁场对焊缝成形、气孔缺陷、断口形貌、金属间化合物与接头力学性能的影响。结果表明，在激光功率1600 W，焊接速度1200 mm/min，激光光斑直径1 mm，Ar气保护且流量为12 L/min的条件下，添加磁场钢/铝接头平均抗拉强度为136.26 Mpa，与未添加磁场相比，抗拉强度提高了24.02%。磁场搅拌能改善焊缝的表面成形，减少焊缝中气孔的数量，细化针状FeAl3相，抑制脆性Fe-Al化合物的生长，从而有效提高焊接接头的力学性能。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0902003      

尹广玥   游利兵   王庆胜   褚状状   陈亮   方晓东  

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在有源矩阵液晶显示器和有源矩阵有机发光二极管显示器的工业化生产中，采用准分子激光退火技术制备多晶硅薄膜，以提高产品性能。设计了一套用于准分子激光低温多晶硅制备的线光束整形系统，系统中设置了光斑转换模块，使原始光束截面横纵倒置；扩束模块对原始光束短轴起到了准直作用，其扩束倍率亦可限定短轴光束尺寸，以配合短轴光束均匀模块的孔径；采用基于透镜阵列的长轴、短轴光束均匀模块，提高了光斑能量密度均匀性的同时，约束了光斑尺寸；系统中设置了投影模块，将光束投影于工件表面；为了实现系统中光学原件的精密定位，设计并加工了配套的机械调节机构；结合仿真实验，讨论了阵列单元中心偏差及工作面的偏移对线光斑质量的影响。利用该线光束整形系统对自行研制的大能量准分子激光光源整形，实测系统能量传递效率33%，工件表面光斑尺寸约为100 mm×0.3 mm，平均能量密度470 mJ/cm2，且分布较为均匀，满足退火技术要求。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0906002      

李苏宇   费德厚   金明星  

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我们通过数值求解传播方程，研究了当空气中含有微量处于激发态的氧分子时，飞秒激光脉冲在其中的传播过程，并对比了常压和低压下的结果。数值模拟结果表明，当气体中含有激发态分子时，会影响激光脉冲在其中的传播过程，而且激发态分子所占的比重越大，对激光强度的时间和空间分布的影响越大。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0902002      

肖振楠   刘婷婷   廖文和   张长东   杨涛  

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激光选区熔化( Selective Laser Melting，SLM)技术成形TC4钛合金试件具有强度高而塑性低的特点，热处理工艺是调整其组织并改善性能的重要手段。利用OM、SEM、XRD等方法研究了三类热处理工艺对TC4钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：SLM成形TC4钛合金形成细针状马氏体组织，几乎不存在β相，强度较高，塑性较差。经过840℃/2h/AC退火处理，SLM成形TC4钛合金的显微组织由α+β相构成，具有较高的强度和塑性。通过940℃/1h/WQ两相区固溶处理，β相含量增多，晶粒长大，形成编织交错的α+β网篮组织，其强度和塑性呈下降趋势。经过940℃/1h/WQ+540℃/4h/AC固溶时效处理后，生成均匀弥散的α+β相，α相粗化，强度略有提高，塑性下降。TC4经过热处理内部残余应力减少，变形开裂倾向降低。采用840℃/2h/AC退火处理工艺，可使SLM成形TC4获得较佳的强度-塑性匹配。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0902001      

刘亲厚   冯国英   邓国亮   王国振   龙凤琼  

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激光光束质量M2因子测量中要保证光路准直，减小噪声对光束束半宽计算的影响。光路偏移会导致在光束传输方向上CCD采集的光斑偏离CCD中心。由于存在噪声，偏移光束的束半宽和M2因子测量值会偏离真实值，带来额外的误差。针对这种含噪声的光束偏移CCD中心情况，本文理论推导了激光光束的束半宽和M2因子随偏移量的变化关系，通过数值仿真和实验研究了偏移光束的束半宽和M2因子随偏移量的变化轨迹曲线，理论推导和实验结果相符。基于此规律，提出了一种M2因子测量的改进方法，即当光路不准直时，在光路每个位置采集两次不同偏移量的光斑，则可校正得到束半宽真实值，从而得到无准直误差时的M2因子，并通过理论推导与实验对该改进方法进行了验证。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第9期 pp.0905001      

周学凯   米高阳   刘森   胡席远   王春明  

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采用波长为1070nm的光纤激光，对厚度为0.2mm的304不锈钢和紫铜超薄板进行激光搭接焊。普通装夹条件下，无法得到好的成型，而在钢+铜+钢的三层搭接焊中能得到良好的焊缝，并且工艺窗口较宽。焊缝显微结构出现层状花纹，EDS结果显示，黑色条纹是铜元素的聚集，且焊缝下部铜含量高于上部。对接头进行了显微硬度测试和拉伸试验。接头硬度最低处为铜层热影响区，并且单侧热影响区宽度在1mm左右。拉伸结果显示断裂位置处于铜层热影响区，最大拉伸强度为213MPa。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0802006      

张勋   李若杨   赵泽洋   米高阳   王春明   胡席远  

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本文研究了外加纵向磁场对316L奥氏体不锈钢激光-MIG电弧复合焊焊缝成形特点、接头微观组织及接头显微硬度分布的影响。实验结果显示：在外加纵向磁场作用下，焊缝的余高减小，熔宽增大，接头成形系数增大，表明复合焊焊缝截面变为宽而深。焊缝晶粒得到了一定程度的细化，同时外加纵向磁场使得焊缝柱状晶破碎，细化程度随磁感应强度B的增强而增强，并且这种细化的程度从焊缝表面到底部逐渐减弱。同时在接头热影响区（HAZ）出现长条形δ-铁素体析出，并且随磁感应强度B的增强而增多，这是由于在磁场作用下接头热循环发生了改变而引起的。对接头显微硬度的分析表明接头上部和中部硬度分布在存在外加纵向磁场时更均匀，表明磁场作用下焊缝组织更均匀，同时这种均匀程度在磁感应强度较大时更为明显。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0802008      

单宝华   霍晓洋   刘洋  

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为了提高立体视觉方法的测量精度，本文提出一种极线约束修正DIC匹配的立体视觉测量方法方法。该方法通过DIC方法获得立体匹配的初值，应用极线约束对匹配计算结果进行修正，取位于右极线上距DIC匹配结果最近的点作为新的匹配点，并将该种匹配修正方法推广到右图像时序匹配。在材料试验机上完成304不锈钢试件单向拉伸试验，以引伸计的测量结果为真值，对比极线约束修正前后的双目立体视觉的测量误差。试验结果表明，极线约束修正以后，双目立体视觉测量误差的最大值、平均值及均方值均减小，说明极线约束修正后的匹配方法可以提高立体视觉方法的测量精度。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0804003      

张雪   葛文琦   余锦   刘殿敏   常慧   樊仲维  

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采用法布里-珀罗(F-P)标准具选模的脉冲单纵模激光器具有结构简单、紧凑、波长可调谐的特点，同时存在输出能量对腔长变化敏感、长期稳定性差的问题。针对此问题，本文根据F-P标准具产生单纵模激光的工作原理，分析了影响此类激光器输出能量的主要因素，得到了频率、谐振腔长与激光能量之间的关系，提出了动态反馈控制腔长的能量稳定方法，设计了基于现场可编程门阵列 (FPGA，Field Programmable Gate Array)的高速数字电路能量稳定系统。在控制过程中，对谐振腔长进行周期性调制，采用光电二极管探测纳秒脉冲激光信号的强度，腔长调制引起的纵模频率变化直接影响输出激光信号的强度，通过分析光强度变化的信息，计算腔长失谐量，以此为依据进行实时的腔长补偿，从而形成闭环控制系统，实现单纵模激光长期稳定输出。实验结果表明，采用此控制系统，纳秒脉冲单纵模激光器能量稳定性显著提高，连续工作3小时能量稳定性(RMS)达到1.3%。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801012      

卢悦   王瑞琪   温哲   吕博坤   马皓天   刘茜   侯滕轩   李旭   关丽  

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利用简易的“一锅法”制备了正丁硫醇修饰的MoS2纳米片(MoS2-C4)，并对其组分、形貌及电双稳性能进行了研究。正丁硫醇在反应过程中既作为硫源，又作为表面活性剂。通过X射线衍射(XRD)测试表明制备的样品为六方晶系的MoS2。通过透射电镜(TEM)和原子力图像(AFM)可以看出样品的形貌为片状，较大的纳米片是由小的纳米片自组装而成。测试了样品的吸收光谱，通过吸收峰的位置证明合成的样品为2H-MoS2纳米片。利用旋涂法将所制备的纳米片与聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)的混合物为功能层制备了电双稳器件，通过器件的I-V测试得到了很好的电双稳性能。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第7期 pp.0703022      

李洪飞   梁涛   谢爽   汪胜平   叶能   徐明生  

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新型二维材料与有机半导体形成的异质结由于展现出与个体材料不同的光学电学特性正受到越来越多的关注。本文选取3,4,9,10-苝四酸二酐(PTCDA)作为有机半导体，分别与单层的二硫化钼（MoS2）和石墨烯（Gra）构成有机-无机异质结，并研究了异质结的荧光性能变化。通过表征两类异质结的荧光性能，观察到在MoS2/PTCDA体系中，PTCDA荧光强度的发生了显著增强，这与MoS2表面促进PTCDA结晶度提高有关。而在Gra/PTCDA体系中，PTCDA荧光发生了明显的减弱，主要是因为二者形成的异质结内光生电子发生跃迁，使荧光减弱。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第7期 pp.0703020      

孙云辉   周建忠   盛杰   黄舒   徐苏强   李京   徐高峰  

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为了研究深冷激光冲击强化（Cryogenic Laser Peening, CLP）对2024-T351铝合金拉伸性能及断口的影响，采用光镜、扫描电镜及能谱分析等技术手段分别对材料微观组织、拉伸断口形貌及第二相成分进行观察和测试，并对断裂形式及断裂机理进行了探讨。研究表明，CLP处理使2024-T351铝合金表层金属产生了有效的晶粒细化，严重塑性变形层的晶粒尺寸大多在10μm以下，且材料内第二相分布更为均匀；与未处理样相比，CLP处理后材料的表面硬度、抗拉强度和屈服强度分别提高了34.1%、21.6％和28.9％，同时材料的延伸率也略有提高，实现了强度和塑性的同步增强；拉伸断口形貌显示2024-T351铝合金CLP处理后的断裂形式为颗粒处空洞生核的韧性断裂，有利于改善铝合金的拉伸性能。研究结果为深冷激光冲击强化2024-T351铝合金拉伸性能的定量化分析与工艺研究提供了理论依据。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0802003      

赵畅   李蓉   杨荟楠   沈成兴   蔡小舒   骆城芳  

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本文通过测量不同低浓度的血小板衍生生长因子-BB（PDGF-BB）水溶液的表面增强拉曼（SERS）光谱，可以检测到浓度低至质量分数为10-6%的PDGF-BB水溶液拉曼频移为1509cm-1的拉曼特征峰。同时，通过检测行皮冠状动脉介入治疗术（PCI）病人（动脉粥样硬化程度较高）与未行PCI的病人（动脉粥样硬化程度较低）术前尿液样本SERS光谱，并结合PDGF-BB的1509cm-1的拉曼特征峰，发现与未行PCI病人相比，行PCI病人尿液样本SERS光谱中可以检测到PDGF-BB的拉曼特征峰，即PDGF-BB在人体尿液中的浓度与动脉粥样硬化程度相关。研究表明，通过SERS光谱技术，可以检测到极低浓度的PDGF-BB水溶液的拉曼特征峰；同时尿液SERS光谱可以成为判断冠心病患者是否需要进行PCI的重要依据，因此该方法有望发展为一种无损检测与筛查冠心病的临床诊断工具。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0811002      

刘小欣   程序   王华明   李佳  

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本文研究了基材热处理状态和激光扫描速率对多道沉积DD5单晶高温合金沉积道内的杂晶形成位置及数量的影响规律，探讨了不同条件下杂晶形成机理。结果表明，当激光扫描速由5mm/s增大到20mm/s时，沉积道顶部由柱状晶-等轴晶转变（CET, columnar to equiaxed transition）导致的杂晶数目减少；采用固溶处理基材时，沉积道底部杂晶的尺寸和数量较使用铸态基材明显降低；沉积道之间的相互搭接不会产生/消除杂晶;当采用固溶态基材和当激光扫描速率为20mm/s时，基本可以得到无杂晶多沉积道搭接界面。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0802004      

高鹏飞   李晓辉   罗文峰   邹德峰   柴通   庞星星  

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本文主要数值研究了飞秒脉冲在悬吊芯As2S3微结构光纤中传输时，泵浦波长对中红外超连续谱产生的影响。通过分步傅里叶算法数值求解广义非线性薛定谔方程，对不同泵浦波长的飞秒脉冲在悬吊芯As2S3微结构光纤中传输时的传输特性以及演化过程进行分析。分析模拟结果表明，当泵浦波长为2300 nm时，处于光纤的反常色散区且近零色散波长，获得了宽带且平坦的中红外超连续谱，光谱范围覆盖1-7 m；当泵浦波长为2500 nm时，处于光纤的反常色散区且远离零色散波长，获得了超宽带中红外超连续谱，光谱范围覆盖1-7.5 m，但其平坦度略差。在实际应用中，该结果有利于产生中红外超连续谱时对激光泵浦波长的选择，对中红外超连续谱的优化有重要的参考价值。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第7期 pp.0703018      

吴琼   任志君   金洪震  

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根据衍射理论及艾里函数的定义，在考虑产生艾里光束立方相位板的中心偏离傅立叶变换透镜光轴的情况下，理论推导了艾里光束的峰值轨迹表达式。研究了光束初始发射角对艾里光束加速轨迹的影响，发现在横向加速度一定的情况下，初始发射角越大，光束传输轨迹的变化越大。为有效增大初始发射角，达到较大幅度控制加速光束传输轨迹的目的，首次利用全息缩微输出系统制备较大尺寸的相位掩模板，产生了加速艾里光束并较大幅度地改变了艾里光束的初始发射角，实现了大幅度调控艾里光束传输轨迹的目的。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0805002      

张博   曹毅   王玲   李涤尘   康建峰   孙畅宁   杨东  

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使用选区激光熔化技术(Selective Laser Melting, SLM)制备了Ti6Al4V钛合金体心立方多孔结构，分别研究了线能量密度和微杆直径对体心立方多孔结构成形方向(Z向)和非成形方向(X/Y向)压缩性能的影响。结果表明：采用选区激光熔化技术成形的体心立方多孔结构存在明显的各向异性。随着线能量密度的下降，体心立方多孔结构的抗压强度先增大后减小，其各向异性程度在最优参数下达到最低。随着微杆直径的减小，体心立方多孔结构的各向异性程度逐步降低，当微杆直径降至0.4mm时，体心立方多孔结构的各向异性程度仅为3%左右。研究表明，即使是结构上各向同性的多孔结构，采用选区激光熔化技术成形后，也会表现出明显的各向异性，这种各向异性程度与成形质量和尺度效应有关，通过调整工艺参数以及修改模型特征尺寸可以在一定程度上减弱这种各向异性。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0802005      

李泽标   郭超   赵鹏飞   黄志华   向小雨   梁小宝   李成钰   林宏奂   王建军   景峰   徐善辉   杨中民  

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目前模式不稳定效应影响了高功率激光输出的光束质量，成为了高功率光纤激光器获得近衍射极限光斑的主要限制。本文基于模式耦合理论，建立模式不稳定的半解析模型。理论分析高功率光纤激光中不同泵浦结构的模式不稳定效应，计算结果表面相比正向泵浦，反向泵浦和正向泵浦结构具有更高的模式不稳定阈值。通过实验对理论结果验证，发现与正向泵浦光纤激光器对比，反向泵浦结构可以提高至少50%的模式不稳定阈值。采用反向泵浦结构，我们实现了2 kW窄线宽近衍射极限激光输出。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801010      

陈少杰   张亮   王建宇  

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在给出捕获、跟踪、瞄准（ATP）精跟踪子系统结构和控制原理及控制算法的基础上，搭建半物理模型进行实验分析不同分辨率数模转换器对应的跟踪性能，分别对同一位置光束和加入扰动后的光束进行跟踪对比实验。结合精跟踪控制系统的信号传输，分析不同分辨率的数模转换器对ATP系统跟踪精度的影响。实验结果表明数模转换器的分辨率越高ATP系统的跟踪性能越好。但当使用14位数模转换器后，继续增加分辨率对ATP系统的跟踪精度没有显著提升。对跟踪后的光斑质心信号进行频谱分量统计,得出干扰抑制带宽之外的频段内数模转换器的分辨率与对应的频谱分量成正比，需要进一步提高精跟踪系统的干扰抑制带宽来实现更高精度的跟踪。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0806004      

李晋华   张敏娟   张德龙  

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为了研究被测目标在氧气A带的自发射光谱与透过率的关系，根据透过率的计算方法，提出了采用偏最小二乘法对氧气A带的光谱进行基线拟合，搭建了实验系统，验证了该方法拟合基线的准确度。首先，以黑体辐射理论为依据，给出氧气A带平均透过率计算方法的思想，以实测被测目标光谱为研究对象，以带外数据为依据，利用偏最小二乘法拟合被测目标在氧气A带的基线。为提高拟合精度，剔除了测量奇异点，并利用基线拟合不确定度来评价偏最小二乘法拟合基线的准确度。为了验证该方法的准确性，以卤素灯为光源，在0-130m范围内，获得不同距离处的光谱曲线，以及相同距离下不同分辨率下的光谱曲线，将各种曲线分别进行基线拟合，分析各自的标准偏差。结果表明，同一距离点处不同分辨率下的平均标准偏差为0.23%，随着分辨率的降低，基线拟合不确定度变小，信噪比增大；且基线拟合不确定度还与测试设备的分辨率有关，分辨率越高，带外信息拟合基线不确定度越大，反之，带外基线拟合不确定度减小。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0811001      

徐强   潘丰   黄莉   王杏涛   韩一平   吴振森  

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摘要 基于光束非傍轴矢量光束传输理论，研究拉盖尔高斯涡旋光束传输远场特性, 运用角谱衍射公式，以及稳相法，经过积分运算，得到初始平面上为线偏振拉盖尔涡旋高斯光束经一段距离传输后，其矢量电场分布解析表示式，进而数值计算了初始为 方向偏振的拉盖尔高斯光束沿 轴传播中各方向电场分量，等相面空间分布结构。结果表明，经一段距离传输后，平行于传播方向的电场分量显现，强度呈双峰结构，其值远小于垂直电场方向分量值，然而随着拓扑荷数增加，该方向分量也增加，光斑发散程度也相应增加；其光束等相面呈螺旋状分布。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0805001      

谭诗文   李建郎   Ueda Ken-Ichi  

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径向偏振光聚焦后可以产生很强的纵向电场，以此为出发点，首先依据基尔霍夫衍射理论，计算得到了径向偏振光经锥面镜会聚后所形成的横截面呈现零阶贝塞尔函数分布的纵向电场，分析了会聚区域光场的相干长度和横向宽度与入射光斑尺寸、锥面镜的锥顶角以及锥面镜出射端半径的关系。在此基础上，提出采用锥面镜+筒形反射镜的复合结构，通过设计合适的锥面镜和筒形镜参数，可以实现这种纵向电场的级联且周期性的分布。本文分析了筒形反射镜的参数对所形成的级联纵向电场的横向宽度、周期、占空比等的影响。初步的分析结果表明，当所采用的锥面镜的顶角为60°，出射端半径和筒形反射镜的内径均为999.682λ，可以实现周期为1154λ、占空比为1的纵向电场的级联，当用于电子加速时，加速区长度甚至可达到米级。由于径向偏振光在经过锥面镜会聚时形成很强的纵向电场，这种级联纵向电场的设计将进一步使得电子的加速区长度的到显著增加，为将电子加速到更高能量提供了可能。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801005      

汪超   韦辉   周丽   郭江涛   王江峰   姜有恩   范薇   李学春  

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搭建了一台中等重复频率、高峰值功率的Nd：YAG激光器。激光器主要包括三部分：单纵模全光纤种子源、激光二极管抽运的Nd：YAG再生放大器和氙灯抽运的Nd：YAG功率放大器。系统获得了平均功率12 W、重复频率10 Hz、单脉冲能量1.2 J、脉冲宽度3 ns的激光输出，工作波长1064 nm，输出光束口径10 mm，95%能量在600μrad范围内，近场光强近平顶分布，近场光强调制度小于1.2，时间波形近似方波，能量稳定性（RMS）小于1.4%。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801008      

马利男   谭杨   陈峰  

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本文主要研究通过动态相变过渡诱导光学非线性变化的热控制的可调激光脉冲，而这个过程是通过消逝场与波导模式的相互作用实现的。钕掺杂钇铝石榴石波导的表面附着的二氧化钒薄膜作为可饱和吸收体，其在从绝缘体到金属相的过渡期间可直接观察到其可饱和吸收性质。通过二氧化钒薄膜与波导模式的消逝场相互作用，二氧化钒对光的吸收显著增加，比初始的调制深度大4倍。受益于二氧化钒的独特的热驱动光学性质，在1064 nm处，波导激光在皮秒脉冲和连续机制间可有效切换。由于二氧化钒薄膜的可饱和吸收的热滞特征，通过冷却或加热处理样品，在相同温度条件下，波导可产生连续激光和皮秒脉冲激光。这项研究介绍了一种在芯片级平台中实现热控制有源集成光源的方法。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第7期 pp.0703015      

刘伟琪   郭春雨   阮双琛   余军   陈业旺   罗若恒   朱逸怀  

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采用铒镱共掺光纤，实现了一种双波长1 μm 调Q和1.5 μm增益开关脉冲光纤激光器。实验装置是一个双环腔结构，两环的公共端共用一段铒镱共掺光纤。1 μm调Q脉冲通过未泵浦铒镱共掺光纤的可饱和吸收效应产生。而铒镱共掺光纤对1 μm调Q脉冲的再吸收周期性调制了铒离子的反转粒子数，从而产生重频相等的1.5 μm增益开关脉冲。随着泵浦功率的增加，这两种脉冲的重频从5.4 kHz增加到11.7 kHz。1.5 μm脉冲相对1 μm脉冲有一定的延迟，并且延迟时间随着泵浦功率的增大而不断减小。在最大泵浦功率处，1 μm脉冲宽度、单脉冲能量和最大平均输出功率分别是5.3 μs，402.6 nJ 和 4.7 mW，而对于1.5 μm脉冲，分别是4.6 μs, 374.4 nJ 和 4.4 mW。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801004      

周剑   孙美智   梁潇   康俊   郭爱林   杨庆伟   谢兴龙   朱健强   林尊琪  

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为了提高SGII-5PW超短脉冲激光系统运行安全性，本文针对大能量OPCPA过程光束近场分布均匀性问题，从理论上进行了详细讨论，并与输出近场数据进行了对比分析。在1PW放大器模块，以前端预放大器以及神光II大能量抽运脉冲的测量数据为基础，利用参量耦合波方程组数值模拟方法，给出了近场填充因子与光通量对比度在参量放大过程中的演变，并结合转换效率与输出稳定性进行讨论，给出了对应于高光束质量、高转换效率与高稳定性的非线性晶体长度优化区间，结论还显示，抽运光对放大输出均匀性起更大的作用，进一步提升神光II第7路光束质量，是大幅提升OPCPA-II放大信号均匀性的切实途径。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801007      

房刘杨   姚延松   闫华   张培磊   高秋实   秦阳  

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以铝包镍(KF-6)和TiB2为熔覆材料，利用激光熔覆技术在铜合金（Cr-Zr-Cu）表面制备出了以KF-6为过渡层，TiB2增强镍基复合涂层为强化层的梯度涂层。利用扫描电子显微镜（SEM）、Ｘ射线衍射（XRD）、能谱仪(EDS)及显微硬度仪等研究了强化层的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明：熔覆粉末中TiB2含量不同，其在强化层中的组织形态存在明显差异，TiB2分别以尺寸一致的细小颗粒（10wt.%TiB2）、尺寸不一致的多边形颗粒（20wt.%TiB2）、无定向的针状组织（30wt.%TiB2）均匀分布在涂层中。强化层的平均硬度介于1150-1450HV之间；TiB2质量分数为10%时，梯度涂层具有最小的磨损率；TiB2质量分数为30%时，梯度涂层具有较为平稳的摩擦系数（约为0.4）。处于基体和强化层之间的过渡层，能有效减弱强化层与基体之间成份和硬度的突变，使梯度涂层的成分及硬度平滑过渡。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0802001      

刘伟   金东臣   孙若愚   张倩   侯玉斌   沈默   刘江   王璞  

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报道了一种基于光纤可饱和吸收体的纳秒脉冲掺铥全光纤双腔激光器。该激光器采用线型双腔结构，用1550 nm连续光纤激光器作泵浦源，以光纤布拉格光栅作为波长选择器件，利用掺铥光纤的可饱和吸收特性的同时结合双谐振腔间的相互作用，获得稳定的纳秒脉冲输出。同时，本文研究分别采用单包层铥钬共掺光纤和双包层掺铥光纤作为增益介质对激光输出性能的影响，并进行优化对比，最终实现平均功率256.3 mW、最窄脉宽87 ns的1993 nm激光输出，脉冲重复频率在20 kHz~ 33.3 kHz范围内可调。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801006      

钱牧云   余有龙  

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为实现机械手指的复合式触觉传感，以光纤光栅为传感元件，将压力传感器和温度传感器封装在同一聚合物传感单元中，分析了压力传感器受目标物体温度扰动的特性，同时利用BP神经网络对光纤光栅触觉传感信号进行了处理，实现了对传感单元表面正向压力更加准确的识别。仿真与实验结果表明：该方法进一步消除了目标物体温度对应变传感器的影响，减小了应变传感器的不确定性误差。补偿后传感器输出压强最大波动值αP为25.85%，输出稳定性比原来提高了14倍， 提高了压力测量结果的稳定性和测量精度。将补偿研究应用于机械手指光纤光栅触觉传感阵列，可以有效抑制温度对应变传感的干扰，使得柔性机械手指触滑测量系统具有更加广阔的应用前景。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0806001      

董怡静   朱小磊   马秀华   李世光   谢小兵   张俊旋  

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报道了种子注入式PPMgLN外腔双共振环形腔光参量振荡器。双共振参量振荡采用e→e+e 相位匹配，有效利用掺5 mol% MgO的PPLN晶体最大非线性系数 （25pm/V）。当以重复频率400Hz，功率556mW 的1064nm单频脉冲激光作泵浦源，在晶体极化周期30.5μm、温度110℃条件下，获得了最高79mW的1.57μm信号光和38.5mW的3.3μm空闲光输出，泵浦光-参量光总转换效率达22%。采用种子激光注入技术，获得参量光单频窄线宽输出，实验测得，1.57μm信号光输出线宽小于100MHz，10min内频率稳定性达到141MHz。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801003      

王柯   涂波   尚建力   安向超   易家玉   于益   廖原   吕文强   叶志斌   杜近宇   高清松   张凯  

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介绍了一种工作在准连续状态下的直接液体冷却的侧面泵浦Nd:YAG多薄片激光谐振腔，装置选用20片Nd:YAG薄片作为增益介质，由激光二极管阵列在其侧面进行泵浦，流动的硅氧烷溶液作为冷却液在其端面进行冷却，振荡激光以布儒斯特角穿过多层薄片和冷却液实现增益。建立了单流道实验装置，使用粒子图像测速(PIV)系统研究了冷却流场的运动状态。通过间接方法测量了流场的冷却能力，基于流体力学层流模型数值模拟了流场的冷却效果，实验结果证明了模型的置信性，进而基于模型对激光器中薄片的热安全性进行了评估。在泵浦能量为49.9J时，稳腔提取下获得了15.7J的最大脉冲能量输出，对应光光效率和斜率效率分别为31.4%和39.2%；在泵浦脉宽为τ = 250μs，频率为f = 100Hz，对应平均泵浦功率为5kW时，获得了1440W的平均输出功率。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0801002      

刘洪喜   董涛   张晓伟   刘子峰   石海  

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利用激光熔覆增材制造技术在45°外圆车刀刀槽部位制备了宏观形貌良好、致密均匀、无气孔和裂纹的WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具。通过光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观察了涂层刀具的组织结构，结合X射线衍射（XRD）和能谱（EDS）分析了涂层刀具的物相组成及其变化规律，借助普通车床、压电式三向车削测力仪比较了普通YG8硬质合金刀具和激光熔覆WC/Co50/Al硬质合金刀具的切削性能。XRD图谱显示，刀具熔覆层由WC，W2C，Al2O3，Co3W3C和固溶体CoCr和 (Co, Ni, Fe, Cr)2Si等物相组成。涂层表面的硬质WC大颗粒包覆于粘接相Co50中，部分熔化和分解的WC小颗粒形成了大量固溶体。相同条件下的YG8硬质合金刀具和激光熔覆WC/Co50/Al硬质合金刀具切削实验表明，轴向切削力Fx和径向切削力Fy相对稳定，切向切削力Fz波动较大。激光熔覆硬质合金刀具产生的Fz和切削热高于YG8硬质合金刀具，被切削工件的摩擦系数和表面粗糙度均小于YG8硬质合金刀具。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0802002      

吴伦哲   高文兰   顿爱欢   杨明红   魏朝阳   徐学科   邵建达  

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点胶过程是光学元件加工过程中的重要工序,其中对于高径厚比的光学元件即光学薄片，需要将其通过胶点附着在底板上以完成之后的加工。而光学薄片的点胶过程中元件的面形变化是不可忽略的影响因素。本论文中，根据热弹性模型，对点胶过程进行了有限元分析。参考高径厚比元件的实际点胶过程，对点胶过程前后，影响光学薄片的PV值变化的因素进行了分析，包括底板厚度，底板材料，以及胶点的半径，排布以及胶点的弹性模量和泊松比。对于光学薄片（Φ100 mm×2 mm），高弹性模量和低热膨胀系数的底板，薄的底板的的厚度，小的胶点半径，少的胶点个数以及胶点弹性模量的减小都可以使得PV值的点胶前后变化量更小，同时胶点位置也应该避开使得PV值的点胶前后变化量明显变高的区域（高ΔPV区域）。而胶点的热膨胀系数对PV值的点胶前后变化量影响较小。

       PDF全文        中国激光 ，2017年第44卷第8期 pp.0803001      

俞叶   段延敏   郭俊宏   张栋   陈思梦   廖小青   朱海永