周艳宗   王冲   魏天问   上官明佳   夏海云  

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针对相干激光雷达远场回波信号信噪比低，提取困难的问题，提出了脉冲编码技术，以改善系统信噪比，增大雷达探测距离。研究了相干激光雷达系统中Golay码的编码和解码原理，理论分析了采用脉冲编码技术对系统信噪比的提升。基于大气分层模型仿真生成了相干激光雷达时域回波信号。基于Golay码解码原理得到了脉冲编码系统的风速结果，仿真结果表明，时间分辨率为1s，距离分辨率为60m的情况下，使用Golay编码脉冲作为相干激光雷达的探测脉冲，在0~5.3km范围，风速误差小于3m/s。在相同的测量时间内，相比于传统脉冲相干激光雷达，探测距离提高了2.5km，提高了远场弱信号的信噪比。

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程佳静   庞拂飞   朱姗   张小贝   王廷云  

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本文提出了一种基于纳米膜涂覆的外包层腐蚀双包层光纤（DCF）复合结构传感器。该结构可以通过调控腐蚀时间和纳米膜涂覆厚度改变传感器的耦合模式、谐振波长、最佳折射率传感区间等传感器参数。理论分析了DCF外包层厚度减小情况下，DCF模式耦合特性以及折射率传感灵敏度的变化情况。实验中通过在外包层直径为59 μm的DCF上涂覆2000层的Al2O3纳米膜，实现了在1.336~1.356折射率范围内1200 nm/RIU的灵敏度，这是未经腐蚀和涂覆DCF的24倍。该传感器具有灵敏度高、一致性好、耦合模式可控、传感器参数可定制化等优点，有望在生物医学和化学检测等领域实现极大的应用价值。

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王小林   陶汝茂   杨保来   史尘   张汉伟   周朴   许晓军  

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研究了掺镱全光纤振荡器中的模式不稳定效应（TMI）与受激拉曼散射（SRS）之间的关系。实验发现，在纤芯直径为20μm的单端泵浦1.5kW级全光纤振荡器中，当SRS达到一定阈值时，TMI突然出现，激光器输出功率突然下降，减少的输出功率由包层光滤出器件倾泻到谐振腔外。实验发现SRS光谱增强、输出功率下降与包层光滤出器温度上升存在一定的关联；通过缩短光纤长度抑制SRS，可以将单端泵浦振荡器的模式不稳定阈值提升到大于2kW以上；同时对纤芯直径为25μm的双端泵浦振荡器进行研究，同样通过抑制SRS提升了TMI阈值，获得了大于5kW的激光功率输出。实验结果初步验证了在非线性较强的情况下，SRS是导致TMI的原因，通过抑制SRS可以提升TMI阈值。

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杨松   郝强   曾和平  

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实验采用共振增强式非线性折射率调制技术实现了非线性放大环形镜锁模掺镱全保偏光纤激光器重复频率的精确锁定。通过在激光器非线性环内加入一个能提供线性相移的非互易性元件，有效减小了锁模脉冲的泵浦阈值。进一步优化激光器的锁模泵浦功率和控制光纤非线性折射率的泵浦功率，激光器直接输出的最短脉冲为590 fs，重复频率为20.48 MHz，重复频率峰-峰值的波动范围小于0.4 mHz，相应的标准偏差为0.1 mHz。

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刘西洋   孙凤莲   王君宇  

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以自保护药芯焊丝（OCr13Ni4MoN）为研究对象，借助高速摄像采集了激光-电弧复合热源堆焊的熔滴和电弧图像，利用汉诺威电弧分析仪记录了电弧的电信号，研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊的熔滴过渡行为。研究结果表明：激光的加入明显地减小了自保护药芯焊丝电弧斑点漂移概率，稳定了电弧，拉伸了电弧空间，改变了熔滴受力状态，使熔滴过渡行为发生改变。复合热源堆焊参数的选择，对自保护药芯焊丝的熔滴过渡影响显著。激光光斑直径的大小，决定了激光功率密度和作用范围，本试验条件下，光斑直径为2 mm时，有利于熔滴过渡和提高堆焊过程的稳定性。光丝的前后位置决定了激光对电弧的吸引方向，激光前置比激光后置时更有利于熔滴过渡和电弧稳定性的提高。光丝夹角决定了电磁收缩力的方向，光丝间距决定了激光能量的作用位置和热源耦合效果，本试验条件下，光丝夹角为30 °，光丝间距为+4 mm时，促进了熔滴过渡，稳定了堆焊电弧，改善了焊道金属表面铺展性。小光丝间距时，激光功率改变了焊丝端头熔化状态，当激光功率为4 kW时有利于熔滴过渡，熔滴过渡形式由排斥过度变为爆炸过渡。

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胡海   仇伯仓   何晋国   汪卫敏   赵楚中   刘文斌   邝朗醒   白雪  

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本论文描述了设计与制作的高性能976 nm波长、宽条大功率半导体激光芯片。我们采用对非对称宽波导外延结构设计并采用金属有机化学气相外延技术生长了低损耗、高效率的外延材料。制备了190 μm发光区域宽度、4 mm腔长、波长976 nm的半导体激光芯片，封装为chip-on-submount器件。测试表明，封装后器件在室温下阈值电流为1.05 A，斜率效率为1.12 W/A，最高电光转换效率接近69%。在40℃、19.5 W功率输出时电光转换效率仍然达到60%。9个器件在40℃温度和15A电流下老化了4740小时,无器件失效，而且老化前和老化后的腔面光学灾变功率均超过41 W（受限于测试设备的最大电流），证明该976 nm激光芯片具极高的稳定性和可靠性。

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杨尚   宋艳洁   李隆普   宗楠   薄勇   沈建平   韦玮   彭钦军   许祖彦  

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本文对低温下885 nm泵浦Nd:YAG晶体946 nm准三能级激光性能进行了研究。将激光上下能级波尔兹曼分布分数f1、f2作为温度的函数引入激光速率方程，定性地分析了低温下的小信号增益和激光阈值的变化规律。利用搭建的低温冷却系统，研究了在不同晶体温度下946 nm激光的输出性能，在210 K时获得了最大165 mW的激光输出，斜效率36%，相比于常温下斜效率提高了71%。观察到并分析了低温下1061 nm增益增强的现象。

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缪涛   郑继红   王康妮   刘悠嵘   黄新荣   朱天赟  

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本文利用了柱面波与平面波干涉形成一种二维全息聚合物分散液晶（H-PDLC）变间距光栅。为了使聚合物与液晶分离的更加彻底，实验采用曝光强度为16mW∕cm^2的532nm的激光，并且两次曝光时间为2s/60s，通过将样品二次曝光旋转60°形成二维六角晶格H-PDLC变间距光栅。本文分别研究了光栅的理论周期变化范围、衍射特性、电控特性以及影响光栅周期变化的参数分析。我们测得在半径为6mm的圆形范围内，光栅的周期变化区间为1.804μm至2.281μm，并且与理论计算得到结果基本一致。在没有加载电压的情况下，一级衍射效率达到18.3%，当加载电压达到90V时，中心透射效率由15.6%增加至73%。该光栅具有变周期和电控特性，所以在衍射光学具有潜在的应用价值，例如用于染料掺杂的2D H-PDLC光栅的可调谐多波长有机激光器的研究。

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姚建华   刘克元   叶正挺   方铮   张群莉   杨高林  

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通过激光重熔实现合金的非晶化是选区激光熔化制备非晶合金的基础。本文采用额定功率为500W的光纤激光器对晶态Ti47Cu38Zr7.5Fe2.5Sn2Si1Ag2的合金基体进行激光重熔实验，研究了不同工艺对激光重熔时熔池的形貌以及熔池晶化的影响。实验结果表明，单道激光重熔的熔池内容易获得非晶组织，并且随着扫描速度的降低熔池的形貌逐渐从球冠状向漏斗状转变。搭接重熔中，扫描宽度较大时，重熔区内有熔道搭接造成的热影响区晶化带，扫描宽度较小时，重熔区内基本为非晶态。这是由于扫描长度较小时热累积效应显著，熔池展宽和扫描宽度接近。在面扫描的过程中由于热累积，匙孔效应更加的突出，熔池的熔深显著增加，同时在熔池的底部会有少量的气孔。

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赵楚韩   张洪明   宋健  

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随着室内定位服务需求的增长，室内定位技术成为当下的研究热点。为了实现低成本，低复杂度以及高精度的室内定位系统，本文提出了基于指纹的室内可见光定位方法。该方法利用可见光发光二极管（LED）作为信号源，根据接收到的可见光信号强度信息，结合三角定位算法和指纹定位算法，实现室内高精度定位。定位过程主要分为两步：第一步，通过三角定位算法确定移动目标粗略的位置范围；第二步，以该位置范围作为限制条件，使用指纹定位算法实现更精确定位。实验结果表明，该方法与传统的基于可见光信号强度的定位方法相比，平均定位精度提高了64.71%；同时，与传统的基于指纹的定位方法相比，可以在更低复杂度的情况下，实现更高精度定位。

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檀兵   黄敏   朱启兵   郭亚   张宏阳  

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激光诱导击穿光谱中通常含有丰富的元素特征谱峰，谱峰的准确识别是利用激光诱导击穿光谱技术进行元素定性、定量分析的前提和基础。论文针对传统谱峰元素识别方法准确率偏低、可靠性不足的缺点，提出了一种元素谱峰自动识别的新方法。该方法首先利用Voigt函数对实验光谱进行拟合，以克服谱峰重叠和噪声干扰；提取拟合谱峰的中心波长、光强、半高宽和谱峰质心作为谱峰特征参数向量；并将待识别光谱的谱峰特征参数向量与NIST标准谱线数据库中的元素谱线进行相似性分析，从而实现谱峰元素的自动识别。论文分别利用NIST标准数据库和茶叶样品LIBS光谱数据进行了实验研究，验证了该方法在LIBS谱峰元素识别上的有效性。

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王琦   高春峰   聂晓明   周健   魏国   龙兴武  

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在陆用组合导航领域，激光多普勒测速仪能够为捷联惯导系统提供载车速度。为了抑制车辆颠簸及倾角变化对一维激光多普勒测速仪的影响，本文设计了二维激光多普勒测速仪。针对其使用过程中的误差参数，提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定方法并设计了车载组合导航实验验证该方法的有效性。补偿后的二维激光多普勒测速仪与陀螺数据航迹推算的最大水平位置误差与最大高度误差分别为5.5m和0.36m。实验结果表明，本文提出的标定方法是有效的，补偿后的二维激光多普勒测速仪能够大大提高导航水平定位精度，且能够给出高精度高度信息。

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刘铁诚   张力   孙静   钟羽武   王中阳   郭新军   阮昊  

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大数据时代，超分辨光存储技术拥有广阔的应用前景。本文通过开环态双光子吸收转化荧光光谱、荧光淬灭光谱及开孔Z扫描等探究二芳基乙烯的光学记录特性及参数，得到其非线性吸收系数为：3.46×10-13（m/W），双光子吸收转化阈值功率密度为：107.36GW/cm2，荧光淬灭阈值功率密度为：2.89 GW/cm2。结果表明二芳基乙烯具有光诱导-光抑制、非线性吸收以及荧光淬灭等特性，是优异的超分辨光存储备选材料，并基于测试参数，理论计算其在超分辨光存储中的分辨率。结果显示分辨率可以达到60.0nm，可实现λ/12的信息记录。在此基础上设计了一种基于二芳基乙烯的双光子双光束超分辨光存储信息记录和读出方法。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0903001      

宋思雨   李中梁   高云华   余俊杰   南楠   王瑄   袁春晓   王向朝  

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微针经皮给药结合了注射和经皮给药两者的优势，可提高大分子药物的经皮吸收量，对皮肤几乎无损害，具有良好的发展前景。然而，此技术仍处于发展阶段，需要利用成像手段对微针刺入皮肤的深度、药物颗粒的吸收/释放行为等进行研究。本文搭建了一套扫频光学相干层析成像系统，利用圆环达曼光栅产生贝塞尔光束照射样品，在保证高横向分辨率的同时延长焦深，实测系统的横向分辨率为3.85μm，有效焦深为1.68mm，满足微针经皮给药的成像要求。利用该系统对溶解微针刺入皮肤前后进行成像，能够清晰看到微针的边缘、刺入深度和在皮肤上留下的微通道，并观察到了微针在皮肤内的溶解过程。

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卜凡涛   鲁云开   李民康   周常河  

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衍射光栅在各行各业有着广泛的应用，这就要求光栅必须具有很好的质量。在制作大尺寸光栅的各种方法中，激光直写具有明显优势，本课题组采用并行激光直写技术制作出尺寸100×100mm，线数为1780每毫米的光栅。首先对光栅进行理论分析，并找出正弦形光栅在效率最高时的槽深，用激光直写的方法制作出光栅，最后镀上一层金膜。本文主要对光栅的制作介绍和效率作测量，并预估光栅的均匀性。 测量得到16×16数据点，并分为4×5区域，对每一个小区域测量出效率值，用软件处理数据并给出效率分布图，其效率大部分都在90%左右，与理论值接近，而且效率分布很均匀，由此证明本课题组提出的并行激光直写方法可行性。

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余洋   赵南京   孟德硕   马明俊   兰智高  

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为了提高土壤重金属激光诱导击穿光谱（LIBS）特征谱线的信背比（SBR）、稳定性并降低元素检测限，研究了土壤LIBS连续背景辐射以及Fe、Pb、Ca、Mg等4种元素特征分立谱线的偏振特性，对比分析了有、无偏振条件下元素特征谱线的相对标准偏差（RSD）、信背比与检测限。结果表明： Fe（404.581 nm）、Pb（405.78 nm）、Ca（422.67 nm）和Mg（518.361 nm）元素的特征谱线及其相应连续背景辐射的偏振度分别为0.27、0.17、0.25、0.23和0.70、0.64、0.69、0.67。偏振分辨LIBS技术使得4条特征谱线Fe（404.581 nm）、Pb（405.78 nm）、Ca（422.67 nm）和Mg（518.361 nm）的RSD分别降低了3.28％、2.2％、3.24％和1.34％。偏振分辨LIBS有效抑制了连续背景辐射，4种元素特征谱线的SBR分别提高了5.59、5.67、5.30、7.35倍。有、无偏振条件下，Pb元素的检测限分别为17.4 g.g-1和39.4 g.g-1，有偏振条件下的检测限降为无偏振时的0.44。以上研究结果为进一步提升土壤重金属的LIBS定量分析能力提供了数据支撑。

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孙佳钰   于天彪   赵雨   杨林   关闯  

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目前传统加工具有悬臂结构的薄壁件面临着巨大挑战，但是激光熔覆技术能够有效解决这一难题。本文通过建立周向倾斜薄壁圆环模型，得到了周向偏移量和倾斜角之间的关系；通过优选周向偏移角，基于激光熔覆（激光近净成形）技术获得了结构稳定，高度、宽度误差都较小的周向悬臂薄壁圆环。初选满足熔覆要求的样本3，其偏移角为0.5度，倾斜角为18.05度，较优的（周向偏移量，Z轴提成量）参数组合为（0.11，0.224）。

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李奇思   梁庭   雷程   李旺旺   林立娜   杨娇燕   熊继军  

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本文使用355nm全固态紫外激光对硼硅玻璃进行直写刻蚀实验，采用单一变量法探究了激光能量密度、重复频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数对刻蚀结果的影响。研究表明，能量密度过大或在有效刻蚀阈值附近时易引发严重的崩边裂损现象；等离子体屏蔽效应随能量密度增大而增强导致刻蚀深度下降；随着重复频率的降低，通道边缘碎裂现象逐渐减轻，刻蚀深度增大；缩短扫描间距可有效改善沟道底面的平整度；刻蚀深度随扫描次数的增加而增大，但同时沟道锥度也逐渐增加。基于实验结果分析得出较优加工参数，实现了宽度为84.76μm,刻蚀深度达178.3μm，底面较平整，有轻微崩边，沟道垂直度可达89.58°的L型微通道的直写刻蚀。

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陈燕青   高炳攀   林炎章   居学尉   王杰   王向峰  

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本文基于时域有限差分法（FDTD），对金属线栅结构的太赫兹偏振特性进行了仿真分析，研究了占空比和金属层的厚度对偏振特性的影响,发现随厚度增加在0.1-10THz范围内出现的周期性高透射现象,这一现象或许可以用于制备可调多通太赫兹滤波器。基于飞秒激光微加工技术制备了周期性金属线栅太赫兹偏振片，并利用时域太赫兹光谱系统进行实验测试，实验结果与仿真结果相吻合，偏振片的消光比在40-45dB范围内，偏振度为1，显示了良好的偏振特性。这种加工技术具有流程简洁、制备快速的特点，可广泛应用于其它太赫兹器件的制备。

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方玉亮   金振宇   刘忠   李正刚  

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大气湍流严重干扰地基天文观测和空间目标观测。随着多层共轭自适应光学(MCAO)等技术的发展，可以有效的改善湍流大气的干扰。为了MCAO的设计和性能优化，需要对址点的大气湍流轮廓线进行测量。目前湍流轮廓线测量方法有很多种，其中PML、S-DIMM+等基于面源目标像的相对运动方差或协方差统计反演的方法，具有分层分辨率高、测量精度高等优点。反演的线性方程组经过离散化获得，离散化误差导致观测视场不能太大，以PML为例，只能达到100角秒左右。较小的视场使方程数目受限，导致湍流轮廓线反演结果受运动方差或协方差测量误差的影响。本文以PML方法为研究实例，提出了分层积分系数矩阵方法，该方法明显改善了离散化误差，大幅提高了观测视场范围，降低协方差误差对测量结果的影响，提高了湍流轮廓线反演精度。数值模拟结果表明，分层积分系数矩阵PML方法，其视场可达到400角秒，测量误差也大幅度降低。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0804003      

余皓   刘秉琦   鲁军   胡文刚   李刚   张帅  

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在设计三通道非成像氧气吸收被动测距系统过程中，确定各通道光电倍增管的绝对光谱响应度，对确保系统测距精度具有重要意义。为了克服光电倍增管灵敏度高易饱和而导致的单色光功率测量困难，提出一种光电倍增管绝对光谱响应度测量方法。利用积分球与可调狭缝构建通量可调的系统光源，利用响应度已知的标准探测器测量单色光源辐射功率，设计测量系统并对三根滨松H10722-01型光电倍增管模块进行了绝对光谱响应度测量。同时，为了检验该测量方法的有效性，在外场条件下开展了近程被动测距实验，将测量得到的光电倍增管绝对光谱响应度，作为三通道被动测距系统各通道的光谱响应度参数，在60m和100m距离上测距误差分别为6.17%和8.5%，实验结果证明了该绝对光谱响应度测量方法的有效性。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0804002      

杨野   邬融   孙明营   田玉婷   邵平   夏兰  

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为适应高功率激光系统的紧凑空间需求，本文将远近光场耦合方案应用于高功率激光准直技术中，自行设计并搭建出灵敏的小型准直光学系统。提出完备的测试方案，实施并验证了该方案的可行性，获得近场测量灵敏度为7.04 μm/pixel，远场测量灵敏度为18.14 ″/pixel，并得到远场变化对近场影响，用以优化光束校准。相比于传统近远场分离的准直系统，本方案在保证足够成像质量和分辨率的条件下，大幅缩减了光路和器件数量，同时远近光场相互影响和校准的反馈处理更便捷。

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信纪军   方超   杨武雄   王善林   戴文华   卫靖   吴杰峰   宋云涛  

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对IC10镍基单晶高温合金进行了激光焊工艺研究，分析了不同焊接速度下对接头焊缝成形、横截面形貌以及显微组织的影响。结果表明，随着焊接速度的降低，焊缝表面和背面宽度增加。焊缝横截面呈典型的“酒杯”状。焊缝主要为表层少量的细晶区以及胞状晶和柱状晶组成。不同焊接速度下，焊缝中均存在焊接裂纹，且沿着晶界进行扩展。接头中晶粒的生长方向趋于一致，从而增加了焊接接头的裂纹敏感性。

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王强龙   胡曙阳   王云新   杨旭东  

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光纤四分之一波片是光纤电流传感系统中的关键器件，本文提出并实现了一种新的四分之一波片制作方法。该方法将两段长度近似相等的高双折射光纤以轴间夹角90°进行熔接，然后拉伸其中一段光纤，使得它们的相位差为π/2从而制成四分之一波片。调节时，将正交熔接的光纤接入到3 dB耦合器构成高双折射光纤环镜，实时检测环镜的透过率以确定相位差。推导了检测系统的透过率公式，详细分析了调节过程中透过率曲线的变化规律，并根据透过率及透过率曲线的斜率来确定相位差。搭建了调节系统，验证了该方法的可行性。该方法具有准确度高、调节方便等优点。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0806001      

舒强   李成钰   林宏奂   黄志华   王波鹏   刘玙   李泽标   郭超   唐选   赵鹏飞   王建军   景峰  

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光纤激光在工业加工领域有着重要的应用，然而加工过程中工件表面反射激光对光纤激光器的可靠性提出了挑战，如何获得抗反射的高功率高光束质量光纤激光器是目前的难点。本文提出了一种新结构光纤激光器，通过采用振荡放大一体化结构，有效抑制了反射激光对光纤激光器稳定性的影响，在输出高功率同时还能保持高的光束质量。实验搭建该光纤激光器系统，实现了大于2kW输出，泵浦光和输出光之间的转换效率为81.6%，光束质量M2因子优于1.4。采用高反射金属材料验证考核了该激光器的抗反射性能，激光器在满功率输出下，能够长时间稳定工作。该光纤激光器在工业加工领域有着广泛的应用前景。

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刘其蒙   黄俊   王克鸿   周琦  

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基于响应面法设计方法，进行离体皮肤组织脉冲激光焊接工艺试验，获得组织切口的抗张强度和峰值温度数据，在单因子试验的基础上，以激光功率、光斑移动速度、激光频率作为三个影响因子，建立多元非线性数学回归模型，通过方差分析和回归分析得出该回归模型的 R2分别如下：切口抗张强度0.9131，切口峰值温度0.9985。模型分析结果表明，激光功率、光斑移动速度和激光频率三个因素的主效应和交互作用对切口性能有着很大的影响，其中对切口抗张强度影响最大的主效应是激光功率，交互效应是激光功率与光斑移动速度；对切口峰值温度影响最大的主效应是激光功率，交互效应是激光功率与光斑移动速度、激光功率与激光频率、光斑移动速度与激光频率。最后依据回归模型得出了最优激光工艺参数组合，试验验证表明，回归模型预测响应值与试验结果相吻合，且切口强度满足要求。

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刘继平   吴向尧  

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本文用平面波展开法研究了含点缺陷正方结构二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式和缺陷模式的本征场分布。本文取介质柱的介电常数函数形式为，即介质柱折射率是空间位置的分布函数，其可通过电光效应和Kerr效应来实现，参数和的大小可通过改变对介质柱施加电场、光场的强度来改变。改变点缺陷介质柱的参数或的大小，我们发现通过调节二维函数光子晶体点缺陷介质柱参数和的大小，能够实现在不更换光子晶体介质柱的情况下，实现带隙结构、带隙位置、缺陷模式以及缺陷模式的本征场分布可调，该结论将为光学器件的设计提供重要的理论依据和新的设计方法。

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黎威   张永佳  

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针对?-OTDR传感系统中后向瑞利散射光非常微弱，从根源上影响了系统信噪比的缺点，设计了一种基于弱光栅阵列的增强 振动传感系统，在用于传感的光纤线路中融合了光纤光栅阵列，将反射率相对较大的弱光纤光栅反射信号代替?-OTDR系统中的瑞利散射信号，利用相邻弱光纤光栅反射信号之间干涉信号的强度变化来判断光纤线路上的振动事件并采用时分复用技术对振动点进行精确定位。实验结果表明该系统比?-OTDR系统在面向振动信号的检测与解调方面更为简便，同时亦能够覆盖整条光纤从而实现分布式测量，能够解调出频率范围为10 Hz-500 Hz的任意振动信号，应用于周界安防领域具有较强的实际意义与应用价值。

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胡勇   王梁   李珏辉   张群莉   姚建华   Volodymyr Kovalenko  

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为减少熔覆层中气孔缺陷，采用在熔覆过程中同时耦合稳态磁场和稳态电场形成定向洛伦兹力的方法，增强激光熔覆熔池的排气能力。基于多物理场耦合原理及网格变形法，建立了定向洛伦兹力作用下的熔池模型。采用离散元法模拟熔池内的气泡运动，同时考虑气泡所受流体拖曳力、浮力以及外加洛伦兹力的作用。仿真及实验结果均表明，在相同熔覆工艺条件下，附加电流密度5×106 A/m2, 磁场强度0.6 T, 洛伦兹力向上时，熔池最高流速被抑制62.5%，流体对气泡拖曳能力降低，同时气泡运动方向发生向下偏转，熔覆层中气孔数量明显增多；洛伦兹力向下时，熔池最高流速被抑制25%，但气泡向上“浮力”增大，加速气泡从熔池中逸出，得到无气孔的致密熔覆层。

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刘秋菊   王建磊   刘晶   李磊   陈汝风   施翔春  

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本文对大口径有源反射镜片状Nd:LuAG陶瓷激光增益介质在高功率二极管泵浦条件下的热效应及其引入的波前畸变进行了分析。片状Nd:LuAG陶瓷尺寸为Φ64mm×6mm，泵浦峰值功率为58.5KW，泵浦光斑大小为32mm×35mm，在激光光束入射角度为15°条件下进行仿真分析。仿真结果显示在泵浦状态时片状Nd:LuAG陶瓷的最高温度为55.6℃；在水平方向和垂直方向引入的负焦距分别为FH =-65.78m和FV =-77.28m；模拟放大后激光波前畸变峰谷值dpv=4.33λ（λ=1064nm），主要波前畸变为离焦量导致的像散。在此基础上搭建了相应的实验装置，测得泵浦状态下Nd:LuAG陶瓷的温度分布及引入的激光光束波前畸变。模拟分析数据与实验数据相吻合。通过模拟计算和实验分析为片状Nd:LuAG陶瓷激光放大系统的泵浦均匀性及激光光束质量控制等提供了重要的参考依据。

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黄培   甘泽彪   李文启   於亮红   郭震   曹鹤   王建业   梁晓燕   李儒新  

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我们自行研制了一套能量输出稳定、光斑分布均匀、时域近方波形的四路钕玻璃泵浦源系统。系统能够输出基频能量4×180J@1053nm，倍频能量4×80J@526.5nm。主要结构包括四部分：前端种子源，再生放大器，钕玻璃棒放链，KDP倍频晶体。本系统采利用偏振片实现垂直偏振的两路基频光合束，经过第二类相位匹配KDP晶体进行倍频，获得了共线且同偏振的526.5nm倍频光，实现了用于150mm口径钛宝石放大器的结构紧凑的双脉冲泵浦源。

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陈勇   程亚男   刘焕淋  

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利用FBG构建大型传感网络时，在相同带宽条件下，为了提高传感器的数量，尽可能多的写入光纤光栅，将导致部分光谱发生重叠，使FBG中心波长识别困难、解调精度降低。对此，本文提出一种改进粒子群优化算法以提高中心波长的识别精度。结合光谱形状复用技术构建重叠光谱模型，并搭建温度实验系统来获取重叠光谱信号;对粒子群算法中的权重因子和学习因子进行了改进，并对重叠光谱模型参数进行优化。仿真与实验结果表明，本文算法与并将其与6种优化算法进行对比，具有收敛速度快、运行时间短、波长识别精度高的特点，且波长解调误差均小于1pm，验证了算法的有效性和可行性。

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施展   丁孟   陈迪俊   王迪   魏芳   张茜   李璇   蔡海文  

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相移光纤光栅是在光纤光栅的反射带内打开一个窄带透射峰，因此可以作为光纤在线窄带滤波器，在光纤激光器的领域发挥了重要作用。将相移光纤光栅插入到基于SOA的光纤环形激光器中，可以作为腔内滤波器选出单纵模。本文提出了一种基于SOA的光纤环形激光器，在一定范围内可以实现激光的单频输出，同时在这种激光器中发现了的一种新的脉冲不稳定现象。文章通过对比实验表明，产生这种现象是由相移光纤光栅的光热效应所导致的。

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赵存峰   毕德仓   姜丽媛   竹孝鹏   杜娟   李文冬   陈卫标  

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本文研究了光学鉴频器的精密温控方法及其对鉴频光学谱线，鉴频误差的影响。设计了双层温控结构及电路,采用三线制等长接法、双路电流源方向切换等减小引线电阻影响、消除了两路电流源失配。研究了基于FPGA的模拟和数字混合温度控制方法，通过不同温度设置点的控制实验表明温控精度达到0.0062℃，测量误差为0.0036℃。用单频紫外激光测试了该温控精度对光学鉴频器的谱线移动、透过率的影响边界，在该控制精度下的透过率谱线平移0.11MHz，造成速度测量误差0.0195m/s。

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薛祖钢   陈朋   田优梅   潘章豪   赵浙明   王训四   张培晴   戴世勋   聂秋华  

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随着红外光纤制备技术的不断发展，低损耗、高非线性且结构完美的红外硫系光纤不断涌现；本论文采用了传统的熔融淬冷法和动态蒸馏纯化工艺制备了As40Se58Te2和As40Se60两种玻璃样品；基于两次挤压法制备了完美芯包阶跃结构的硫系光纤预制棒；在聚合物的保护下拉制出了损耗较低的阶跃型单模硫系玻璃光纤。结果表明：蒸馏纯化工艺可有效去除硫系玻璃中大部分杂质；2%摩尔百分比的Se被Te替换可有效实现小数值孔径并达到单模传输条件；采用截断法对单模硫系光纤进行了损耗测试，其最低损耗为1.66 dB/m (6.06μm)，工作波段为2.5—12μm；以光参量放大器（OPA）为泵浦源获得了覆盖1.5—13.2μm（40 dB带宽）的超连续谱输出，光纤有较好的中远红外传输性能和极高的光学非线性性能。

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倪辰旖   张长东   刘婷婷   廖文和  

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针对激光选区熔化（selective laser melting，SLM）成形过程中易于发生翘曲变形的问题，本文建立热源-局部-结构件三级递进模型，以生死单元法模拟SLM成形中层层叠加的过程，并逐层施加固有应变，得到宏观结构件SLM成形的变形趋势预测结果。将仿真结果与实际成形件进行对比，结果表明固有应变有限元法能够有效预测SLM成形试件的变形量，为宏观结构件的变形预测提供了参考方法。

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丁腾   王雪辉   王关德   钱静   王何宁   娄孔昱   王玉莹   赵全忠  

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超短脉冲激光可以直接对玻璃进行焊接，不需要在两片玻璃之间添加吸收介质，不需要对材料进行热处理，应用前景广阔。本文利用飞秒激光热累积效应成功实现了石英玻璃之间的焊接，研究了激光重频和激光功率对玻璃焊接质量的影响。石英玻璃焊接区由三部分构成，包括顶部的圆形空腔，中部的熔融区域，底部线形损伤结构，石英玻璃的焊接强度是三部分结构共同作用的结果。实验表明：在保持激光重复频率为500 kHz时，熔融区面积随着激光功率的增大而增大，但是焊接强度出现了先增后减的趋势；在保持激光功率为4.14 W时，熔融区面积和焊接强度随激光重复频率增长而减小。此外，本文还实现了铝硅酸盐玻璃之间和钠钙玻璃之间的焊接，对不同成分玻璃的焊接端面形貌进行了对比。

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严颖   江少恩   易涛   易有根   丁永坤  

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在内爆物理实验中，多组激光脉冲在不同时刻与靶相互作用，产生若干瞬态物理过程。准确诊断这些激光与靶作用产生的瞬态过程之间时序关系，对于成功获取实验状态相关参数非常重要。本文提出了一种基于电磁辐射的内爆物理实验时序诊断方法，利用激光与金属靶相互作用时会产生强烈的电磁脉冲辐 射，可获得不同激光与靶作用过程的时序关系，为判断和控制不同激光-靶作用过程之间的时序提供重要依据。神光III主机大型激光装置上的实验测试表明，基于电磁辐射的内爆物理实验时序诊断方法可以准确确定预脉冲激光、主脉冲激光以及背光激光等与腔靶和平面背光靶之间作用的时序关系。该方法具有操作简单，测量精度高的优点，对于精确把握激光与靶相互作用过程的时间关系，提升实验精度有着重要意义。

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闫利   魏峰  

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以三维点云或模型表达的单体化建筑信息是目前城市规划、市政管理、数字城市建设等多个应用领域的关键信息要素。利用航空影像密集匹配点云，提出了一种针对复杂建筑区域的建筑物快速单体提取方法。在对点云进行滤波处理及水平点云提取和聚类基础上，将点云面域投影至二维平面格网化并结合立面信息及面域几何特征将非屋顶面的点云面域滤除，进一步基于栅格图像计算点云面域之间的拓扑关系得到各建筑单体的点云覆盖范围，最后实现建筑单体点云的提取。实验结果表明，本方法对建筑单体点云提取的召回率和查准率平均值分别为92.6%和89.9%，说明本方法能够有效支撑复杂区域的建筑物单体提取。

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蒋锐   贺炎亮   张小科   蔡瑶   刘俊敏   陈书青   李瑛   范滇元  

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超表面在柱矢量光（Cylindrical Vector Beam, CVB）产生方面具有效率高、器件精巧等优势，被广泛用于柱矢量光产生及相关应用。但是这种方法却有一个比较大的缺点：由于超表面的结构是固定的，因此生成的CVB的阶数是不可调的。本文在1550nm波段实验证明了一种通过模式的加减操作来高效调控CVB偏振阶数的方法。通过将两块超表面级联在一起，实现了CVB偏振阶数的减法运算，之后在这两块超表面之间插入一块半波片，通过反转CVB偏振阶数，实现了CVB偏振阶数的加法运算。最终实现了在-8到8范围内以2为步长的CVB偏振阶数调控操作，实验结果与琼斯矩阵的计算结果完全吻合。

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杨武雄   信纪军   方超   戴文华   卫靖   吴杰峰   宋云涛  

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采用超窄间隙激光焊接技术对100mm厚的SUS304不锈钢进行了焊接试验，并对接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明：超窄间隙激光焊接方法不仅可实现百毫米级及以上板厚的有效连接，而且获得成形良好，无气孔、裂纹、未熔合等缺陷的焊缝。接头的显微组织为奥氏体相和少量铁素体相组成，组织形貌主要由熔合线附近的胞状晶和焊缝中心区域细小的等轴晶组成。接头拉伸强度为658MPa，达到母材强度的94.3%。拉伸断裂位于熔合线附近胞状晶区，断裂形式为典型的延性断裂，断口形貌特征表现为细小均匀的韧窝和撕裂棱，并可在韧窝内发现纳米级氧化物增强颗粒。接头组织中等轴晶区的显微硬度值明显高于胞状晶区。

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杜娟   孙延光   陈迪俊   黄敏捷   杨中国   刘继桥   朱韧   侯霞   陈卫标  

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传统1064nm稳频固体激光器虽然能达到很高的频率稳定度和不确定度，但体积比较庞大，系统设计比较复杂。而对于一些激光频率稳定度要求不高的实际应用，如高光谱分辨气溶胶探测激光雷达，系统简单与缩小体积成为更关注的因素。建立了一套小型化的1064nm稳频激光器，该系统结构紧凑。通过高稳定的波长计进行监测，测量激光器10000s时间的阿伦偏差小于0.1MHz精度。该稳频激光器系统已被用作高光谱分辨气溶胶探测激光雷达单频脉冲源的种子激光器。

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王金梅   郑慧娟   郑培超   谭癸宁  

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为提高激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) 对中药材检测的灵敏度，搭建了正交再加热双脉冲激光诱导击穿光谱实验装置。以中药材黄连样品为研究对象，用特征谱线Fe I (358.16 nm)、Al I (396.15 nm)、 Ca II (393.37 nm)、CN (388.34 nm)的光谱强度和信背比来评估光谱特性，优化了探测延时，两束激光能量值及脉冲间隔等实验条件。获得最佳主脉冲激光能量是E1=15 mJ，再加热激光能量是E2=35 mJ，最佳探测延时和脉冲间隔分别为1.5 μs和4.4 μs，与单脉冲LIBS技术对比，再加热DP-LIBS技术对四条特征谱线(Fe、Al、 Ca 、CN)的光谱增强倍数分别为4.0、 5.5、10.0 和 3.5。对比分析了等离子体电子激发温度和电子密度以及随时间的演化特性，发现再加热DP-LIBS等离子体的电子激发温度和电子密度均比单脉冲有所提高。结果表明，再加热DP-LIBS可以有效提高LIBS的光谱强度，为再加热双脉冲LIBS用于中药材定量分析提供了依据。

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郑震   查冰婷   张合  

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为了解决目前目标识别方法的应用平台难以实现小体积、低成本的问题，利用线扫描完成激光引信的探测成像，得到了DHGF算法的样本矩阵，建立了基于激光线扫描成像引信的四元评价算法对于典型目标的目标识别模型，该模型使用德尔菲法确定目标轮廓相似度指标集；采用层次分析法确定指标权重分配；运用灰色理论确定评价灰类，得到单因素模糊评判矩阵；通过模糊数学理论得出目标识别的评价结果。该算法克服了在小样本数据的情况下，目标识别过程中的模糊性、不确定性等问题。完成了对典型目标的实例仿真，仿真结果表明该算法具备对典型目标的识别能力。研究可为激光扫描成像引信目标识别提供参考。

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陈考铭   杨春勇   吴庭明   倪文军   王润雨   侯金   陈少平  

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在阴影遮挡等非视距应用场景中，可见光通信系统的性能受限于严重的光功率衰减影响。本文基于仿生复眼的工作原理设计一种球面仿生复眼微透镜组和复合抛物面聚光器耦合的光学接收天线。通过利用TRACEPRO分析球面仿生复眼非成像特性，发现当探测面面积一定时，随着邻子眼光轴夹角减小，能量收集比率逐步提高，当邻子眼光轴夹角小于局部最优值时，能量收集比率达90%以上，接近最优。光轴夹角的局部最优值大小与探测器面积呈正相关。复眼大视场特性随邻子眼光轴夹角的增大而逐步丧失，最终趋近于单透镜特性。对于可见光通信非视距链路的应用，可获得天线增益达56.45，视场角大于90°。利用MATLAB对室内信道的数值分析，证明仿生复眼多级耦合光学天线在阴影遮挡严重的场景下依旧能保持较高的馈入光功率，与普通的单透镜天线相比，平均功率提高20dBm，表明本文设计的光学天线具有大视场和高增益特性，可有效提高室内可见光通信系统的抗阴影遮挡性能。

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刘金   王薇茜   程序   汤海波  

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本文对比分析了激光增材制造和锻造制备的Ti60A高温钛合金在600~800℃下氧化行为，探究了不同氧化温度对其增重及显微硬度影响规律。结果表明，合金表面氧化产物主要由TiO2和Al2O3 构成，氧化层的生成是氧向基体内扩散，Al和Ti元素向外扩散共同作用导致；相同实验条件下，沉积态合金氧化增重明显小于锻态，且试样表面氧化层更薄、更致密，氧元素扩散深度更窄，表现出较好的高温抗氧化性能。这是由于锻态合金晶粒尺寸较小，易于氧元素扩散的晶界数量多，且合金中α相含量较沉积态合金多，有利于固溶更多的氧元素，导致锻态合金抗氧化性能低于沉积态合金。

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戴晓琴   石全举   赵宇   许永波   雷剑波   周圣丰  

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在Ti-6Al-4V（TC4）基材表面激光熔化沉积Ni-20Cr和TC4粉末，原位合成NiTi基金属间化合物涂层，研究了其微结构特征、显微硬度和电化学腐蚀性能。结果表明，涂层主要由NiTi、Ni3Ti、NiTi2和Ni4Ti3等金属间化合物组成；激光熔化沉积的快速冷却极易形成细晶强化、固溶有过饱和Al与Cr的固溶强化、高硬度金属间化合物形成的第二相强化，使涂层显微硬度达到800HV0.2，相对于TC4基材提高了约1.3倍。但是，在3.5%NaCl溶液中进行电化学腐蚀性能测试时，涂层表面生成不均匀钝化膜，导致钝化膜对氯离子吸收程度不同而发生大量点蚀，其耐蚀性能与TC4基材相比略有下降。

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王彦华   秦林   任欢   王军民  

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随着物理精密测量技术的发展，激光器频率稳定性和线宽的需求指标不断提升，改善激光器声音响应特性，消除环境振动、声音扰动对激光器频率的干扰成为重要问题。对于输出频率易受环境干扰的光栅外腔反馈半导体激光器，通过优化系统动态特性，利用光栅和电流两通道反馈，偏振光谱无调制稳频系统的谐振频率可扩展到155kHz，大大抑制了低频随机干扰引起的激光频率波动，此时可将在频率120Hz处的激光器频率起伏抑制到开环时的1/13570。利用偏振光谱，还可以测量原子跃迁中心频率附近小范围内激光频率的起伏。通过直接测量不同频率声致振动激励下激光器的响应特性，可对比研究激光器隔音机壳的隔音效果。实验表明，对于不同频率的声音激励，隔音后激光器的声音响应存在91倍的差异。这可为机械结构和隔音系统的设计提供实验依据，并有望成为声音精密测量的基础。

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李威   刘伟民   周黎明   程凌浩   关柏鸥  

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本文提出并设计了一种基于正交光相干接收的光载波上下边带信号分离技术，可用于布里渊分布式光纤传感系统中，实现对斯托克斯光和反斯托克光的无损伤分离。该技术采用正交光相干接收技术，保留了光场的相位信息，因此可以使光载波的上下边带在不同的输出端口处于相干叠加或者相干抵消的状态，从而实现上下边带的分离。理论分析和实验结果表明，该技术能够将光载波的上下边带分别从两个端口输出，且输出信号功率与输入信号功率保持线性关系，具有很好的线性度。分离之后的上边带光信号和下边带光信号之间的串扰小于-20 dB。相较于通常使用的光学滤波器的方法，该技术没有温度敏感器件，因此具有很好的稳定性和可靠性

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谢敏   戴晓琴   赵淑珍   许永波   石全举   雷剑波   周圣丰  

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摘要：结合机械合金化与激光熔覆技术成功制备了与A3钢基材呈冶金结合的自组装Cu92Fe8(wt.%) 偏晶复合涂层，研究了该偏晶复合涂层的相分离特征、硬度、耐蚀和磁学性能。结果表明：Cu92Fe8复合粉末经球磨后，颗粒尺寸明显减小，由少量的体心立方α-Fe与固溶体Cu相组成；在激光熔覆过程中，过冷Cu92Fe8熔体发生液相分离，形成球状富铁的α-Fe颗粒均匀分布于富铜的ε-Cu相基体的微观组织特征；偏晶复合涂层的硬度呈均匀分布且略高于黄铜，耐腐蚀性能与黄铜相比略有降低。此外，该偏晶复合涂层表现出较好的软磁性能：饱和磁化强度为5.764 emu/g，剩余磁化强度和矫顽力分别为0.078emu/g和9.453Oe。

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张辉   陶宗明   麻晓敏   单会会   王申浩   刘东   谢晨波   王英俭  

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大气中的细颗粒物(PM2.5)容易富集有毒物质，不仅影响人体健康，而且还影响到交通安全。探测其在空间的高度分布廓线，可估算污染物柱关浓度，对污染物的防治和防控可提供重要的科学依据。把气溶胶后向散射系数廓线转化为PM2.5质量浓度过程中，气溶胶吸湿因子是一个关键的参数。通过吸湿因子的修正，可获得高精度的PM2.5质量浓度高度廓线。基于CCD的激光雷达可探测气溶胶后向散射系数在近地面高度分布廓线，PM2.5质量探测仪可探测所在处的PM2.5质量浓度和大气相对湿度。对合肥地区仪器所在地的气溶胶后向散射系数、PM2.5质量浓度和大气相对湿度一年半的数据进行拟合，得出了PM2.5质量浓度与气溶胶后向散射系数之间吸湿因子变化规律：当相对湿度在40--85之间时，吸湿因子可表示为 ，当相对湿度小于40时， 。

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武进   吴跃进   范爽   徐琢频   陈慧茹   徐聪   王琦  

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本文将基于图像清晰度评价函数的自动聚焦算法应用到共线双脉冲激光诱导击穿光谱（DP-LIBS）。基于LabVIEW编写的控制软件对共线DP-LIBS实验系统与CCD相机、三维移动平台进行有效控制。通过图像清晰度评价、自动聚焦算法和三维移动平台相结合实现样品自动聚焦功能。实验验证发现：两激光的脉冲间隔最优位置为0.55μs；原子谱线的稳定性高于离子谱线；采用自动聚焦系统，光谱的相对标准偏差（RSD）从16.7%降低到6.7%；对钢样中Cr和Mn元素定量分析的相关系数分别从0.851和0.639提高到0.947和0.923。结果表明，自动聚焦系统能够提高信号的稳定性和测量精度。

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张洋   倪敬书   张元志   方朝晖   王贻坤   刘勇  

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本研究通过设计不同光学参数的组织仿体，研究吸收、散射对组织荧光光谱及组织漫反射光谱的影响规律，优化经验复原算法，以校正吸收、散射的影响，获得组织的固有荧光光谱。结果显示，使用优化的经验复原算法（经验参数kx和km分别为0.9和-0.8）能够有效降低吸收、散射对荧光强度的影响，且荧光强度与荧光成分的浓度线性相关。在基于皮肤组织荧光光谱法筛查糖尿病的应用研究中，应用上述光谱复原算法，结果显示，较之于原始荧光光谱，采用复原后的固有荧光光谱进行糖尿病筛查时，ROC曲线覆盖面积（AUC）由0.54增加至0.81，在特异性同为70.6%时，敏感性由38.6%增至77.6%。采用组织仿体，优化生物组织固有荧光光谱经验复原算法，能有效提高荧光光谱的临床应用价值。

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陆少凡   肖悦娱   蒋晓勇  

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摘要：现有的熔融拉锥型全光纤多模式复用器/解复用器一般采用多级级联的方式实现。本文提出了一种基于并联结构的多模式复用器/解复用器。该多模式复用器/解复用器由一根少模光纤和两根单模光纤构成。根据有效折射率匹配原则确定了光纤参数,仿真分析了不同芯间距对多模式复用/解复用性能的影响，确定最佳芯间距。仿真分析了该多模式复用器/解复用器对应的工作波长带宽。结果表明：本文提出的多模式复用器/解复用器不需要结合模式转换器即可实现LP01、LP11和LP02三种模式的复用，最佳耦合区长度为4530 um，工作波长带宽可以达到60nm。

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赵成   黄立华   凌丽青   郭凯   屈建峰   张善华   李红霞   庄锡峰   黄惠杰  

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潜在指印的检测是物证检测中关键的一步。针对多种渗透性纸张上遗留的潜在指印，基于潜在指印残留物中有机物成分在紫外光激发下会产生荧光的特性，采用266 nm紫外激光器作为激发光源，通过二维激光扫描系统对潜在指印区域进行快速扫描，采用窄带滤光片滤除干扰光，以指印条纹对比度作为依据优化实验参数，采用剔除奇异亮点和提高对比度的方法复原指印荧光图像。通过对复印纸、书写纸、学生作业纸、便利贴和报纸这5种渗透性纸张上的汗指印和油指印进行检测，获得了汗指印和油指印的清晰图像。该方法可实现渗透性纸张上潜在指印的无损检测，在刑事侦查、痕迹检测等多个领域具有重要应用。

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张亦弛   江晓明   夏景   方云团  

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为了实现更高灵敏度的温度传感，本文提出了一种基于PT对称结构的光学温度传感器理论模型。该模型是在PT对称布拉格反射镜结构中嵌入热光材料共振腔。热光材料的折射率随温度变化，进而影响结构在缺陷模式处的透射率大小，以此实现温度传感。利用传输矩阵法计算模型的透射率谱线，结果显示在不同温度下，该结构的缺陷模式透射率大小变化远大于模式位置的变化。由于微腔共振导致结构具有独特的增益放大,该传感器灵敏度最大可达6.82dB/K，检测范围最大44.4K，并且可以通过调节结构参数，使传感器在小范围高灵敏和大范围低灵敏两种模式之间转换。

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周南   李大为   王韬   徐光   崔勇  

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在理论和实验上，分析了皮秒激光脉冲泵浦所产生的参量荧光的时间相干特性。通过引入二阶复相干度，理论研究了在信号光与闲频光群速度走离存在的条件下，泵浦功率和泵浦脉宽对参量荧光时间相干性的影响。计算结果表明适当的泵浦功率和较短的泵浦脉宽是提升参量荧光时间相干性的重要条件，而过高的泵浦功率或者较宽的泵浦脉宽则会降低参量荧光的时间相干性。利用PPLN晶体，在实验上对理论结果进行了初步的实验验证。

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生鹏鹏   钟石磊   孙欣  

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受到水溶液内部复杂基质效应的影响，LIBS技术在针对水溶液样品的连续在线检测分析应用中受到很大的制约。本文提出了一种微孔喷射辅助LIBS的新技术，用以实现针对水溶液中金属元素的连续在线分析。该方法通过微米量级小孔矩阵和压电陶瓷震荡片，将流动液体在线转化成密集的小液滴并连续喷出来，辅助LIBS系统进行检测。依据此思路，设计实现了一套由微孔喷射装置和传统LIBS装置组成的微孔喷射辅助LIBS检测系统。利用该系统，以水溶液中的钙元素为目标元素展开了实验室实验研究。研究了该方法的最优化实验参数、等离子体物理特性和检测能力等问题。结果表明，该方法对Ca元素的在线检测限能够达到0.96 mg/L，且在0～1124mg/L浓度范围内谱峰强度和浓度之间具有较好的线性关系，并对其在线连续定量分析能力进行了评价。

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袁靖超   赵江山   李慧   刘广义  

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准分子激光绝对波长校准技术中，参考中心波长位置抖动是影响校准精度的主要因素，寻峰算法是解决这类问题的有效途径。通过仿真和实验研究比较了五种寻峰算法，其中高斯非线性曲线拟合寻峰法误差最小，算法平均误差为0.15pm。研究了强度阈值对五种寻峰算法的影响，明确了阈值优化对减小寻峰算法误差的重要性。选取各算法最佳强度阈值来优化算法，结果表明高斯非线性曲线拟合寻峰算法的误差最低为0.04pm，平均算法误差为0.06pm，选取该寻峰算法作为绝对波长校准核心算法满足校准精度要求。通过影响算法误差原因分析表明，噪声大小是影响高斯非线性曲线拟合寻峰算法误差的主要因素，进一步提升校准精度需从抑制噪声角度出发。

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孙凯华   沈中华   李远林   李建文   王增勇   孙朝明  

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为了实现材料内部微小缺陷的远程无损检测，改善激光超声检测内部缺陷时衍射回波信号弱、透射体波检测无法获得缺陷深度信息等问题，本文提出了一种激光超声反射横波双阴影检测方法。该方法结合了超声透射法和反射法的优点，依据缺陷对反射横波的两次衰减作用并利用时间飞行法(TOF)对样品进行扫描检测，通过波形互相关算法计算波形时延，精确测量了激光激发点与探测点距离和横波双阴影间距，结合样品厚度实现了对直径为0.8mm内部缺陷的检出和深度定位。检测结果表明，该方法能够实现对材料内部微小缺陷的非接触无损检测和精确定位。

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何业锋   李东琪   宋畅   高建国  

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针对基于弱相干光源和轨道角动量的测量设备无关量子密钥分配协议的密钥生成率较低的问题，研究了基于奇相干光源和轨道角动量的测量设备无关量子密钥分配协议，并对其性能参数进行了分析。分析了密钥生成率、探测器的品质因子与安全传输距离之间的关系。并且对比了基于奇相干光源和轨道角动量的测量设备无关量子密钥分配协议与基于弱相干光源轨道角动量的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，随着安全传输距离的增大，密钥生成率减小。采用奇相干光源大大减少了多光子脉冲数，弥补了弱相干光源的不足，而轨道角动量解决了基的依赖性缺陷问题，从而增大了最大安全传输的距离。因此，这为实用的量子密钥分配协议提供了非常重要的理论参数。

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戴艳   董作人   刘铭晖   辛国锋   孙延光   蔡海文  

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为消除拉曼光谱检测过程中样品装载容器的荧光背景干扰，利用样品拉曼散射光与样品装载容器所产生的荧光不共焦的特性，设计了一种双轴共焦的拉曼检测光路结构。实验结果表明，来自样品装载容器的荧光干扰信号幅度有数量级的衰减，拉曼散射光信号幅度下降了约30%。双轴共焦拉曼检测方法能够避免传统共轴共焦检测方法中拉曼散射光和荧光混合接收的问题，解决了荧光干扰对拉曼信号动态检测范围的限制，可以实现对装载在荧光材料容器中的被测样品拉曼信号的有效检测。

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高攀   黄见洪   刘华刚   翁文   戴殊韬   林文雄  

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本文报道了一种以二维材料MoS2作为可饱和吸收体的全固态Tm:YAG被动调Q激光器。该激光器以785 nm窄线宽半导体激光器作为泵浦源，采用平平腔设计，以MoS2纳米片作为可饱和吸收体，实现了2μm 波段的被动调Q运转。在吸收泵浦功率达到2.02 W时，获得了最大平均输出功率421 mW,最小脉冲宽度为 423 ns,重复频率为49.36 kHz,最大单脉冲能量为8.53 μJ的脉冲激光输出。这是目前采用MoS2作为可饱和吸收体的2μm 波段的固态激光器中所能得到的最小脉冲宽度和最大单脉冲能量。结果表明，MoS2 是一种可适用于2μm 波段固态激光器的可饱和吸收体，为产生近红外波段的脉冲激光提供了一种新的方法。

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董明佶   林宝军   刘迎春   周黎莎  

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根据激光星间链路的技术特点，考虑导航卫星星间链路需兼顾通信、高精度距离测量与自主定轨的多重需求，研究了全球导航卫星系统（GNSS）激光星间链路拓扑的动态优化问题。首先，采用有限状态自动机（FSA）思想建立了一种导航卫星激光星间链路的链路周期表。其后，综合卫星平台、轨道动力学、激光终端捕获跟踪性能等工程约束条件，以网络时延和链路空间位置精度因子（PDOP）作为通信性能和高精度测量的量化指标，建立拓扑的多目标优化模型。继而，提出一种基于多目标模拟退火算法（MOSA）的改进算法，求解全局最优拓扑结构，并在某卫星或某条激光链路不可用时能够进行动态优化。此外，还设计了一种避免冲突的链路交叉算法，改进了多源最小时延路由算法。仿真结果表明：在包括24颗MEO和3颗IGSO卫星的GNSS中，经该算法优化的拓扑结构具有良好的通信和测量性能，能够有效改善网络时延、PDOP值；当个别卫星或个别激光链路不可用时，改进算法计算出的拓扑结构仍能较好地兼顾高速通信与高精度测量性能。

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吴嘉瑞   施可彬   吕志强   陆星   刘关玉  

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本工作利用非线性偏振旋转锁模原理和基于啁啾脉冲放大技术的大功率掺铒光纤放大器，在1560nm波段实现了重复频率80MHz，输出功率423mW，脉冲宽度80fs的大功率输出。在此基础上，使用周期极化铌酸锂晶体(PPLN)进行光学倍频研究，进行不同厚度的晶体对倍频转换效率以及倍频光脉宽优化的研究。本工作分别使用0.5mm、1mm、10mm三种不同厚度的晶体。其中，用0.5mm晶体获得了功率100mW、脉宽100fs的倍频光脉冲；用10mm晶体获得了43.7%的倍频转换效率。最后在理论上解释了倍频晶体厚度是如何通过影响倍频光光谱从而调制倍频光脉冲宽度的，并在实验上进行验证。

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侯伟   陈静   储松林   王修专   杨志逸   张毓祺   滕伟斌  

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本研究表明选区激光熔化(SLM-Selective Laser Melting)成形AlSi10Mg合金具有细小的显微组织与高的室温力学性能，且存在明显的各向异性。SLM成形过程中高的冷却速度显著细化了初生α-Al枝晶，熔池内部及边缘不同的凝固条件不仅使两处α-Al枝晶的尺度不同，同时决定了α-Al枝晶的生长形态，但整体呈外延生长，结合试样不同取向上枝晶间共晶Si的形态及演化规律，揭示了合金组织的各向异性。此外，室温拉伸试样沿沉积方向(纵向)与扫描方向(横向)强度相当，但延伸率相差近一倍，因此合金性能的各向异性主要体现为延展性。拉伸断口SEM形貌特征反映了试样的断裂机理，结合横纵向试样断口处韧窝尺寸、共晶Si相形态、微裂纹形成等因素说明了断裂方式为沿晶断裂。试验结果表明，SLM成形AlSi10Mg组织与性能均优于传统铸件，利于其在航空发动机控制系统典型复杂零部件的设计制造中实现工程化应用。

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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。

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潘柳华   张向阳   李中梁   南楠   步扬   陈艳   王瑄   王向朝  

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研究应用光声-光学相干层析成像（PAOCT）双模式成像方法测量血流绝对速度和角度。在双模式成像方法中，利用光声相关谱方法测量血流速度在垂直于探测激光光束传播方向的速度分量，利用多普勒OCT测量血流速度在平行于探测激光光束传播方向的速度分量，最终得到血流绝对速度和角度。血液样品在不同倾斜角度条件下，PAOCT系统测量的血流绝对速度的标准差为0.02 mm/s，测量得到的血流角度与实际样品倾斜角度的相关系数为0.997。实验结果表明，PAOCT可用于测量血流绝对速度和角度。

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黄俊龙   余景景  

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生物发光断层成像（Bioluminescence tomography ，BLT）是利用生物体表面光强信息，重建出荧光光源在生物体内三维分布的一种新兴光学分子影像技术。由于生物体表面的测量信息有限，并且生物体内组织结构复杂，BLT的光源重建有着严重的病态性。为提高光源重建质量，提出了一种结合可行域收缩策略的多级自适应有限元光源重建方法。为了评估该方法的光源定位能力和能量密度定量能力，在数字鼠模型上分别设计了单光源和双光源实验。结果表明，所提方法可以显著提高光源的定位精度和能量密度。

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徐小虎   夏昌龙   郭志伟   苗向阳  

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本文理论上研究了氢分子离子在波长800 nm短周期啁啾脉冲方案下的高次谐波发射与孤立阿秒脉冲产生。通过研究高次谐波谱的空间分布，发现当氢分子离子的两个核对高次谐波都有贡献时，谐波在空间中会发生干涉影响孤立阿秒脉冲的产生。为了获得孤立阿秒脉冲，本文利用啁啾场限制高次谐波同时从两核发射，减弱其空间的相互干涉。当啁啾参数 ，激光脉冲半宽 fs时，得到了光滑连续的且只有单核贡献的高次谐波谱，通过在连续谱上截取100阶谱线宽度合成了持续时间约为98as的孤立阿秒脉冲。讨论中使用了半经典三步模型理论解释了高次谐波谱发射的物理机制。

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况耀武   何志平   袁立银   张亮   舒嵘  

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远距离自由空间激光通信系统通常要求通信光束远场发散角达到10μrad以下。本文建立了发射光束通过带有波像差的望远镜系统后的远场光斑分布数学模型，采用数值计算结合Monte Carlo方法分析了波像差RMS值大小对发射光束远场发散角的影响，据此确定实现特定的发射光束远场发散角时望远镜波像差的容差要求。分析结果表明对于采用偏轴发射方案的激光通信系统，望远镜的波像差RMS值优于0.13λ时发射光束远场发散角小于10μrad，RMS小于0.2λ时发射光束远场发散角小于16.2μrad，且仍有60%的概率小于10μrad。在实验室中对不同温度下望远镜波像差及对应的发射光束远场发散角的测试结果很好的验证了该分析结果。

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谢庚承   叶一东   李建民   袁学文  

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对于飞行目标轨迹测量中常用的脉冲激光测距系统，回光波形的变化对其测距精度的影响尤为显著。为了研究回光波形变化造成的测距误差，深入分析了复杂三维飞行目标的回波特性。以典型的调Q脉冲激光测距为基础，探讨了调Q脉冲激光发射脉冲的数学描述，建立了一种通过飞行目标的反射特性、表面形状及姿态信息计算回波功率分布的理论模型。在此基础上，以典型目标为例建立了目标模型，通过仿真模拟研究了脉冲激光回波特性，分析了目标姿态变化对回波特性及回波畸变测距误差的影响。搭建了脉冲激光测距实验系统平台，加工制作了模拟目标并进行了验证实验。实验结果表明飞行目标姿态变化引起的回波脉冲展宽及回波畸变测距误差变化规律与理论分析基本一致，验证了所建模型的有效性。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0610001      

白阳   蒋晓龙   蒋一岚   张丽娟   张传超   廖威   陈静   周海   袁晓东  

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建立了熔石英元件修复点交联分布数值模型，利用标量衍射理论结合快速傅里叶变换算法分析了在351nm激光辐照下，修复区域对下游光传输产生的调制影响。研究表明，交联修复区域对下游光传输的调制主要受修复点间交联程度变化的影响，随着交联程度的增大，调制光场极大值迅速增大后快速衰减，且其分布位置逐渐靠近修复元件出光面后迅速远离；交联修复区域下游调制光场随着传输距离的增大均表现出快速增大后迅速衰减的趋势，其极大值分布位置表现出逐渐靠近修复元件出光面再逐渐远离的趋势。通过优化交联修复区域形貌结构参数，可有效避免下游元件发生级联损伤。

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夏宁   方铉   容天宇   王登魁   房丹   唐吉龙   王新伟   王晓华   李永峰   姚斌   魏志鹏  

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砷化镓(GaAs)材料作为Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中的典型代表，在光电子器件中有着广泛应用。但是材料表面由于表面态引入的复合中心问题，制约了GaAs材料光电子器件的性能。本文中采用湿法硫钝化的方式，实现了对材料表面态问题的改善。在GaAs薄膜钝化的光致发光研究中，钝化处理后发光强度提高约14倍。进一步对光电性能的研究中，钝化处理后样品光电流和响应度提高了4倍左右。文章从能带原理分析了钝化处理对样品性能的提升，其主要原因在于钝化处理过程中对表面态密度和肖特基势垒高度的调节。本实验工作对推动GaAs基材料在光电器件领域的应用具有较为重要意义。

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胡莉婷   季凌飞   吴燕   林真源  

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由于碳化硅（SiC）具有宽禁带、高击穿电场、高热导率等优异特性，制备p型重掺杂SiC半导体材料是目前开发SiC基器件的研究热点和难点。本文介绍了一种激光辐照固态Al膜制备p型重掺杂4H-SiC的方法，该方法具有工艺简单、可控性强、掺杂浓度高等优点。分析并总结了Al膜厚度、激光脉冲个数对掺杂结果的影响规律，通过霍尔效应测试及SEM-EDS测试，验证了不同工艺参数对所制备的p型掺杂层表面电学性能的调控作用。测得样品最大载流子浓度为6.613×10^17/cm^3，最小体电阻率为17.36 Ω · cm，得到掺杂浓度可达6.613×10^19/cm^3。分析获得材料的掺杂改性机理为在紫外激光作用下，Si-C键断裂，Al原子替代Si原子形成p型掺杂层。

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童凯   党鹏   汪梅婷   王福成   孙家儒   王允轩  

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提出了一种采用TiO2膜灵敏度增强双纤芯单通道光子晶体光纤表面等离子体共振（SCPCF-SPR）生物传感器。传感器在银膜表面增加一层TiO2薄膜，不仅可以隔绝氧气，防止银的氧化，而且可提高传感器的灵敏度。采用全矢量有限元法（FEM）数值分析了传感器的耦合特性及其性能。结果表明，该传感器在待测介质折射率为1.33-1.38的检测范围内，待测介质折射率与传感器的共振波长呈线性关系，线性相关度R-Square为0.9806，传感器的平均灵敏度为4200nm/RIU。此外，进一步分析了光子晶体光纤空气孔的大小、银膜的厚度、TiO2的厚度等参数对传感器性能的影响。分析表明，通过改变结构参数可以优化生物传感器的输出光谱和改善传感器的性能。

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孙海跃   陈胜平   齐雪   钟明飞  

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自发辐射放大（ASE）光源作为一种非相干光源，在生物医学等领域一直发挥着重要作用；而利用脉冲ASE光源作为泵浦源，激发非线性介质产生的超连续谱以其低时间相干性和宽光谱特性具备更加广阔的应用前景。文章研究了脉冲ASE光源的产生和放大过程。获得了瓦级纳秒脉冲ASE 光源。采用光纤环形反射镜结构提高带内功率，得到280 mW连续窄谱带ASE输出；利用声光调制器（AOM）和电光调制器（EOM）共同调制连续窄谱带ASE，得到脉宽8 ns、重频50 kHz、平均功率50微瓦的脉冲ASE。并详细研究了具有不同脉冲波形的ASE的放大过程。

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林雨   钟莹   刘海涛  

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采用时间相关单光子计数原理搭建荧光寿命测量光学系统，实验验证了单量子点发射荧光的单光子性。针对石英玻片、硅片、金膜等不同基片上多处具有单光子荧光发射特性的单量子点，对其发射荧光的寿命进行了测量、对比，计算了对于不同基片上单量子点发射荧光的衰减速率、量子产率等与量子点到基片有效距离的依赖关系，解释了实验数据。此外，分析了石英玻片、硅片、金膜上单量子点发射荧光的闪烁行为，结果表明不同基片对单量子点单光子荧光的闪烁与衰减速率具有调控作用。

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聂丹丹   李渊骥   冯晋霞   张宽收  

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本文利用自制的高功率连续单频1.06 μm激光器泵浦基于周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体的单共振光学参量振荡器(SRO)，实验产生了宽调谐高功率连续单频红外激光。通过控制改变PPLN晶体的极化周期和温度，连续单频红外激光的波长可从1.45 μm调谐到1.79 μm和从2.62 μm调谐到3.99 μm。当泵浦功率为15.5 W时，1.52 μm信号光和3.53 μm闲置光的最大输出功率分别为5.1 W和2.1 W，光光转换效率达46.5%。当SRO自由运转时，信号光和闲置光在4小时内实测的功率波动分别小于±2.77%和±2.79%，同时信号光在4小时内实测的频率漂移小于±45 MHz。

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肖杨   胡少兴   肖深   张爱武  

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树木位置分布及胸径是研究森林生态、管理林区的重要指标。激光雷达在获取树木相关数据方面有巨大潜力，本文提出用手持移动激光雷达获取的三维点云快速统计树木信息。手持移动激光雷达可近距离采集树木信息，获取更详细的单木立面信息。针对上述点云特点，提出分层聚类的点云处理方法，按不同高度对点云切片，形成一组切片截面图，再仅对切片截面图聚类；根据聚类结果使用RANSAC拟合出圆，对比一组的切片截面图的拟合结果，完成树木点云提取。这种先取样再计算的方法大大提高了运算速度。实验证明该方法树干提取准确率达94.4%，胸径计算平均误差3.4cm。本文提出的方法可快速统计树木相关信息。

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王迪   皮浩洋   李璇   杨飞   叶青   蔡海文  

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光纤布拉格光栅(FBG) 在刻写过程中常常会引入损耗，即使是微弱的损耗对某些特殊应用的影响也会很大。所以FBG损耗的研究是一个非常重要的课题。本文提出了在线同步监测FBG损耗与折射率增长的方法，深入分析FBG的损耗特性在刻写时的演变过程，实验结果显示FBG的损耗系数α(mm-1)随耦合系数κ(mm-1)线性增长。为了优化FBG的损耗性能，提出用损耗-耦合斜率系数α/κ衡量FBG损耗特性，结果表明增加光纤与相位掩模板距离和使用0级衍射光衍射效率更强的相位掩模板都会使FBG的损耗-耦合斜率系数更大，这可能是因为与耦合系数无关的背景折射率增加导致的；而且相比于载氢，采用载氘增敏方式使FBG在1550nm附近的斜率系数下降50%以上。本文研究结果为优化不同工艺参数得到尽可能小的损耗提供了技术基础。

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于洋   卞强   张学亮   杨俊波  

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本文重点对OMC光吸收致热引起的全光强度调控特性进行理论分析和实验测试研究；理论分析结果显示，OMC全光强度调控器件的调制响应效率与OMC腰区长度、泵浦光在OMC腰区的损耗系数及为泵浦调制光强成正比，而与OMC腰区耦合光纤的半径及调制频率成反比；实验通过将强度调制的980 nm泵浦光注入OMC以加热其腰区，进而实现了对OMC传输的1550 nm工作光的全光调控功能；在百微瓦量级的调控光功率作用下，OMC全光强度调控器件即可实现整周期、大调制深度光致热全光强度调控功能，且在较小调制光功率下，调制响应信号幅度同调制信号幅度呈线性响应关系；OMC光热调控最小响应调制光功率为几十微瓦量级；本文研究成果为开发基于OMC光致热效应的光衰减、光开关及强度调制等全光功能器件奠定了较好的研究基础；并为微纳光子集成光路热稳定性管控及片基量子通信系统安全性研究提供可借鉴的研究方案。

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黎振华   朱飞   徐慧燕   李自良   腾宝仁   张晓伟  

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选择性激光烧结（SLS）是增材制造技术中的一种，工艺已日趋成熟。在SLS聚酰胺PA2200成形过程中大量的粉末没有被烧结，这部分未烧结粉末的回用对降低成本具有重要意义。然而，未烧结粉末在成形过程中受到高温的作用性能变化，回用次数对成形件性能的影响规律尚不明确。本文使用EOS P110 3D打印系统和EOS PA2200聚酰胺粉末，系统考察了粉末回用次数对SLS 聚酰胺PA2200成形件硬度和冲击韧性的影响。结果表明，随着回用次数的增加，回用粉末的熔点升高。当回用次数超过两次后，成形件内部未熔粉末和孔洞增多，成形件韧性和硬度下降。粉末回用次数在两次以内时，成形件冲击韧性下降较少，硬度提高。

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韩哲   亓岩   王延伟   颜博霞  

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基于Gerchberg-Saxton(G-S)迭代算法，在物体原始计算全息图基础之上，给出了一种全息图的再现像放大缩小算法,这种算法利用物像关系原理，通过设定恰当的参数，可以在指定再现位置处实现再现像任意倍数的放缩，且能有效避免放大缩小倍数过大导致的照明不均匀等问题，并在MATLAB平台进行了数值模拟，搭建了基于LCOS纯相位空间光调制器的全息再现光路再现验证平台，在特定衍射位置处分别得到了二值化图片的0.5倍、2倍、3倍大小的再现像，并对一张灰度图像放大再现，分析了算法对再现像成像效果的影响，实现了预期的再现像的放大缩小，并且有效地提升了再现像的放大成像质量。

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焦世坤   刘少印   刘栋   程序  

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采用激光增材制造技术制备了铝锂合金，分析了合金沉积态、两级均匀化退火态、固溶热处理及固溶态经时效热处理后的显微组织及硬度变化，优化热处理工艺。结果表明：490℃/8h＋515℃/4h双级均匀化退火＋520℃/1h固溶处理，晶界和晶内析出的低熔点富铜相数量降低，沉积态铝锂合金的成分均匀性提高。当时效温度为360℃时，合金中析出少量TB相。提高热处理温度至400℃时，TB相数量达到最大，随着时效温度的继续升高，TB相的数量逐渐降低，当到达500℃时TB相消失。另外，随着时效温度的提高，显微硬度随着TB相的增加先急剧下降后逐渐升高，呈负相关关系，这是由于TB相的析出会降低铝锂合金的硬度。

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李效基   董一巍   殷春平   赵奇   尤延铖  

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为了研究飞秒激光螺旋加工工艺参数对小孔成形过程的影响，以304不锈钢为靶材，选取飞秒激光螺旋钻孔工艺的主要参数，基于L_25(5_6)正交表设计了5因素5水平正交实验，分析了单脉冲能量、重复频率、旋转速率、焦点下移速率、吹气压力对烧蚀深度影响的显著水平；基于BP神经网络建立了5个因素与材料烧蚀深度之间的关系模型并利用正交实验数据对网络进行训练，通过附加钻孔实验数据对所建立网络的泛化能力进行测试，结果表明模型预测误差在3%以内；针对螺旋钻孔的特征参数——焦点下移速率设计单因素实验，得到了飞秒激光螺旋钻孔过程中焦点下移速率对小孔成形的影响规律。

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李绍祖   沈学举   王龙  

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基于“切线簇”的概念，从几何光学的角度分析了自加速艾里光束的形成过程，以及艾里光束入射面相位分布与其自加速轨迹的关系，并给出了根据自加速轨迹分布函数推算艾里光束入射面相位分布的迭代算法，讨论了艾里光束自修复特性的形成原理。利用液晶空间光调制器调制准直激光束实验生成了二维艾里光束，并对其“无衍射”、“自加速”、“自修复”等特性进行了验证。此外还通过对一维艾里光束的调控实验生成了“自聚焦光束”、“类贝塞尔光束”等新颖的光束。

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陈子男   王登魁   魏志鹏   方铉   房丹   王新伟   王晓华  

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本文使用原子层沉积（ALD）技术生长不同Al组分的掺铝氧化锌（AZO）薄膜，通过紫外-可见吸收光谱、霍尔测试以及椭偏仪的测试，研究Al组分改变对于AZO薄膜的光电、表面等离子体性质的影响。研究结果表明，随着Al组分的增大，其吸收边蓝移且吸收强度逐渐降低，光学带隙展宽，使得电子的带间跃迁变的困难从而降低其光学损耗。载流子浓度与迁移率先增大后减小，电学损耗先减小后增大。

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孟祥谦   潘新   王秀芬   刘兴涛   庄全风   李辉   李先欣   陈超   王章军  

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采用连续半导体激光器为发射光源，以电荷耦合器件与鱼眼镜头为探测器，设计了一套大气分子与气溶胶散射光成像的极化浊度计装置。该装置可实时观测大气样品的散射图像，散射角观测范围14～162度，极化角观测范围0～360度。通过对氮气与水汽的实时观测,分别得到其散射图像，其中氮气散射光与瑞利散射理论吻合，极化角散射光与理论拟合优度0.98，而水汽散射光随散射角变化趋势与米散射理论对比一致性较好。结果表明本装置在定量化观测气溶胶角散射光等方面有潜在的应用性。

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信纪军   方超   宋云涛   卫靖   吴杰峰   戴文华  

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采用20kW超高功率光纤激光器，单道焊接20mm厚316LN奥氏体不锈钢，研究了不同焊接工艺参数对焊缝成型及宏观形貌的影响规律，并对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析研究。试验结果表明，离焦量对焊缝成型的影响较大，采用负离焦时可以得到良好的焊缝成型，且工艺窗口较大。焊缝组织为单一的奥氏体组织，且在焊缝深度方向上组织形貌存在差异。焊缝上部和底部中心区存在等轴晶粒，焊缝中部中心区为粗大的柱状晶。在优化的工艺参数下，接头的抗拉强度为为645MPa，与母材相当。焊接接头断裂于熔合线边界处，断口发生明显的缩颈，断口为细小的韧窝和撕裂棱组成，呈现典型的韧性断裂。焊接接头热影响区的显微硬度略高于焊缝和母材，不同深度方向的中心区的显微硬度值存在一定的差异。

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李昊岳   檀财旺   张强   陈波   宋晓国   李俐群   冯吉才  

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以10mm厚HG785D高强钢为试验材料，采用激光-MAG复合焊方法，研究激光功率和送丝速度等参数在不同热源顺序下对焊接过程的影响规律，利用高速摄像观察了复合焊过程等离子体变化行为，采用光谱仪对等离子体进行光谱诊断，获取不同热源顺序下电子温度和电子密度，揭示了焊接过程热源相互作用机制。对比发现，随着能量输入的增加，激光先导过程产生更为发散膨胀的等离子体形貌，且相对于电弧先导具有更高的电子温度。激光先导的焊接方式易于获得更大的熔深。两种情况下随激光功率的增加，熔深先减小后增大；随着送丝速度的增加，熔深逐渐减小。激光先导接头抗拉强度更高，但塑性稍低，且激光先导的各区具有更高的硬度。

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王阳   张鹏   李晓燕   王超   王大帅   佟首峰  

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为了降低海洋湍流对水下光通信系统链路性能的影响，提出了光孤子应用于水下通信。假定水下通信系统是开关键控调制，信道采用描述海洋弱湍流的Lognormal模型，推导出了海洋闪烁系数的具体表达式和含形状因子和闪烁系数的通信误码率表达式,仿真分析了不同湍流强度、海洋湍流参数下光孤子、矩形、高斯脉冲光束的通信误码率。最后从脉冲时域角度对比研究三种脉冲光束。结果表明随着湍流强度的变化，信噪比为5dB时，光孤子的误码率要低于高斯形和矩形脉冲至少3个数量级。接收孔径和温度导致和盐度导致的海洋光学湍流的比值是水下通信误码率的较为灵敏影响因素；在不同海洋湍流影响因素变化下，孤子抵抗外界环境能力强于其他脉冲，其误码率始终小于高斯和矩形误码率。光孤子时域展宽比高斯、矩形展宽小，不过随着距离的增加，脉冲展宽趋于一致。仿真结果验证了光孤子脉冲用于水下通信的优势，为下一步研究提供理论参考。

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李晶   车英   王加安   金美善   栾爽  

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激光雷达不仅可用于分析目标光谱特性，还能够获取空间目标方位、距离、三维形貌及运动特征，常规激光雷达测量的目标特征单一，难以同时具备以上的探测能力。针对激光雷达的多种功能需求，设计了一种同时具备以上测量能力的激光雷达，采用发射/接收共光路系统结构形式，极大简化了光学系统结构。光学系统为特殊的折反射结构，在仅使用两种光学材料的情况下即可实现400nm-1400nm宽波段发射与接收。为实现多谱段探测，激光光源采用OPO单脉冲可调谐激光器，光谱调节范围覆盖整个探测波段。激光发射系统激光等效扩束比达到了12.6，单色回波接收系统等效F#8，采用光电倍增管，20μm内的径向能量已经接近100%。为满足对目标的跟踪与精细结构测量，在共光路的基础上，加入可见光接收系统，使多谱段激光雷达还具备可见光成像的能力，可见光接收系统全视场1.6°，设计MTF优于0.5@37 l/mm。系统各项设计指标满足探测需求。

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邓月月   叶贤其   曹博   刘付童玲   周洁   王晓梅   屈军乐   许改霞  

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动力蛋白、微管蛋白以及染色体在卵母细胞减数分裂过程中起着重要作用，但是，目前传统荧光成像方法受到衍射极限的限制，分辨率较低，无法达到卵母细胞减数分裂对成像的要求。本研究尝试利用共聚焦显微和随机光学重建显微（stochastic optical reconstruction microscopy, STORM）成像方法，研究卵母细胞减数分裂过程中两种重要蛋白以及染色体的形态结构。本论文首先构建了卵母细胞体外正常成熟体系和原钒酸钠（Sodium Orthovanadate，SOV）作用下的异常成熟体系，基于共聚焦显微和STORM两种荧光成像方法，研究卵母细胞减数分裂过程中动力蛋白和微管蛋白两种重要蛋白的定位以及染色体的形态与结构。成熟率统计数据表明，卵子体外培养12小时后，500 μmol/L浓度SOV作用下卵子成熟率为3.73%，远低于无SOV作用的空白对照组卵子成熟率（84.91%），标志着卵母细胞体外正常成熟体系与异常成熟体系的建立；荧光显微成像结果表明，在正常成熟体系中，动力蛋白分布、微管蛋白形成的纺锤体以及染色体形态与结构荧光定位能反映卵母细胞发育的不同阶段，而在SOV作用下，纺锤体结构异常率增加，出现桶状、细长、团缩、杂乱、梨状、多极等典型异常纺锤体结构，染色体结构异常率也增加。 STORM显微结果更清晰的展现了纺锤体结构信息，三维STORM结果揭示了异常纺锤体的紊乱情况，该方法为卵母细胞减数分裂过程研究提供了更精细的成像手段。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0507002      

陈冰清   熊华平   孙兵兵   魏振伟   李万青  

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采用自行设计制备的金属粉末作为焊料，对Ti3Al基合金与GH4169高温合金异种材料进行了激光焊研究。采用扫描电镜（SEM）及能谱分析（XEDS）等方法对接头各区域的微观组织进行了观察和分析，并测试了接头截面不同区域的维氏显微硬度以及接头的室温拉伸强度。单独采用Ti-Ni-Nb粉末焊料对Ti3Al/GH4169进行激光焊接，接头的平均室温拉伸强度为129MPa，焊料与两种母材的界面均没有生成反应层，焊缝的相组成主要为Ti-Ni-Nb相、(Nb, Ti)固溶体及析出的Nb，焊缝与母材界面的显微硬度高于焊缝中心及母材。采用Ti-Nb/Ti-Ni-Nb/Ni-Cu三种粉末作为复合焊料，接头的拉伸强度提高至180MPa，接头中主要元素的含量随焊料成分不同沿焊缝逐渐发生变化，Ti3Al/Ti-Nb界面具有较高的显微硬度，Ti-Nb区、Ti-Ni-Nb区的硬度值高于Ni-Cu区。

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孙博宇   乔红超  

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摘要 为了研究激光冲击诱发薄壁件应力场的演变机制，采用数值模拟的方法，对不同厚度钛合金零件的表面和深度方向残余应力场分布规律进行研究，并通过动态分析研究冲击波在不同平面间的反射情况。采用波长1064nm、脉冲能量7J、脉冲宽度15ns的YAG脉冲激光器对TC17钛合金表面进行冲击强化处理，得到不同厚度搭接冲击双面残余应力和显微硬度。结果表明，在其他参数一致的情况下，正面残余应力随厚度增加而增大，反面残余应力随厚度增加先增大后减少。对于显微硬度，当厚度为4mm时，正面显微硬度最大，为440.2HV。厚度为2mm时，反面显微硬度最大，为416.1HV。冲击波在不同声阻抗接触面下产生的拉伸波与压缩波对残余应力场的分布规律有着较大的影响。本研究的结果可以为薄壁件工艺优化提供参考。

       PDF全文 (下载：9)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0502005      

陈勇   沈奇翔   刘焕淋  

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针对室内可见光通信接收光功率分布不均匀造成通信性能不均衡的问题，提出一种独立均匀分布布局并运用改进自适应遗传算法优化LED阵列间距离和LED半功率角。通过对遗传算法中选择算子进行改进，并在此基础上重新设计算法中交叉和变异操作，采用改进自适应遗传算法优化影响系统性能的LED半功率角和LED阵列间距离。仿真结果表明，接收平面的接收功率方差从未优化前的3.02降低到1.16，照明强度范围从优化前的374~862lx改善至417~765lx。相比较于现有的优化接收光功率方法，性能与收敛速度都得到改善。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0506003      

方超   向阳   齐克奇  

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为降低传统光栅横向剪切干涉仪中双方孔空间滤波器带来的加工和装调难度，本文设计了一种基于9步式0级相位误差标定的光栅横向剪切干涉测量方法，只需采用可变空间滤波器即可抑制0级串扰对相移相位复原的影响。针对数值孔径为0.125的投影光刻物镜，完成了参数设计和原理验证系统的搭建。通过剪切相位复原和波前重构，实现了该物镜的波像差检测。结果表明，其波像差小于20.32nm。最后对该光栅横向剪切干涉仪进行重复精度试验，其重复精度为0.1303nm(RMS)，性能良好。

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王欣   刘栋   程序  

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采用激光增材制造工艺制备了铝锂合金板材，通过室温力学性能测试和OM、SEM、EDS、XRD、TEM等方法，研究了该合金热处理过程中析出相演变及力学性能。结果表明：铝锂合金沉积态主要由α(Al)基体和均匀分布的TB（Al7Cu4Li）相组成，晶界存在少量富铜相；退火后，TB相更加均匀密集地分布在晶粒内部，富铜相基本溶解，晶界还存在极少非溶性的Al-Cu-Fe杂质相；固溶淬火后，TB相基本固溶到基体中，晶内存在少量δ′（Al3Li）相；时效后，主要弥散析出θ′(Al2Cu)和σ（Al5Cu6Mg2）相，相较于沉积态合金，热处理后合金显微硬度提高47.6%、抗拉强度提高87.7%。

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曹宇鹏   陈浩天   冯爱新   周锐   花国然   蒋苏州  

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为研究激光冲击铝合金表面X射线衍射与微结构之间的关系，采用脉冲激光对7050-T7451铝合金试样表面进行冲击强化处理，并利用X射线衍射仪和场发式透射电镜检测处理表面，获得衍射图谱和微观组织形貌，建立了激光冲击7050-T7451铝合金表面微结构响应模型。结果表明，随着激光功率密度的提升，晶粒不断细化；当功率密度达到1.83GW/cm2时，发生了过饱和固溶体的失稳分解；当功率密度达到2.34GW/cm2时，在失稳分解的后期伴随Ostwald熟化效应，发生了晶粒尺寸增大的现象；当功率密度为2.85GW/cm2时，材料表面产生了纳米晶。激光冲击强化表面X射线衍射与TEM微观组织分析结果具有一致性，证明激光冲击7050-T7451铝合金表面微结构响应模型可以描述激光冲击7050-T7451铝合金表面微结构响应。

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王加安   车英   郭林炀   王馨兰  

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在室内可见光通信系统(VLC)中，光源LED的布局对可见光通信系统的性能有着重要的影响，传统的光源布局方式照度分布不均匀,存在通信盲区，且目前对室内LED布局的研究很少关注光源LED的位置与房间尺寸之间的关系。本文提出考虑墙面反射的光源LED优化方案，以照度均方差作为评价标准分析LED布局，通过积分推导出接收面照度和功率的表达式，构建了矩形布局优化模型函数F(l,x,y)，圆形布局优化模型函数F(r,x,y)，并根据优化函数研究了照度均方差与房间尺寸、最佳布局与视场角的关系。仿真结果表明：LED矩形布局光光源位置存在最优点l=1.46m，FOV=80°，照度均匀性由传统布局的80.5%提升到了84.3%；圆形布局光源位置存在最优半径r=2m，FOV=80°，当LED位于最优点半径时，圆形布局的照度均匀性随着光源LED数量的增加由85.2%增加到89.2%。

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贾宝山   王皓   李爱民   王梦鹤   都继瑶   李辉   李再金   薄报学   曲轶  

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1064 nm 分布布拉格反射器（DBR）半导体激光器具有窄线宽、输出稳定的特性，使其在自由空间激光通信用种子光源等方面具有广阔的应用前景。本工作设计了一种单模、窄线宽的1064 nm DBR半导体激光器。利用金属有机化合物气相沉积技术生长出应变InGaAs量子阱半导体激光器材料，并制作出1200μm腔长的脊型波导1064 nm DBR半导体激光器。70 mA电流注入下，室温连续输出功率达到7mW，3dB光谱线宽为0.12 nm。

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张炤   王秀翃   乔鹏飞   刘倩倩   Marion Lang   冯宪   王璞  

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摘要 当空心微结构光纤纤芯的尺寸和波长相近时，光在纤芯中的传输大大增强，并且在纤芯周围产生很强的倏逝场。本文报道了一种新型的纤芯直径仅有2 μm的空气悬浮芯微结构光纤，该光纤通过薄片堆积法拉制而成，具有大倏逝场和微米级孔径的单元结构，在532 nm波长处的损耗为0.16 dB/cm，非常适用于生化物质传感探测。我们利用该光纤作为传感探针结合激光技术搭建了一套简易的荧光光谱探测系统，使用此系统对纳升级别的生物荧光标记材料CdTe/CdS/ZnS量子点进行了荧光探测分析。利用该系统可探测荧光量子点的极限约为1nM，相当于3.78×107个量子点，实现了高灵敏度及快速探测。基于新型的空气悬浮芯特种微结构光纤的荧光检测系统为量子点标记的生物材料的灵敏检测提供了新的方法和思路。

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朱洪羽   聂璞林   黄坚   李铸国  

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利用窄间隙激光填丝焊技术实现了25mm厚板的P92钢与Inconel625合金的异种材料焊接，焊后在730℃条件下保温16h进行热处理，研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明：焊缝整齐、侧壁熔合良好，无气孔等缺陷。焊缝具有典型的凝固组织特征，柱状组织从熔合线边缘垂直向焊缝中心生长，枝晶间有Laves相生成。P92钢热影响区组织为马氏体，根据晶粒尺寸大小可以分为粗晶区和细晶区。焊后接头界面中P92钢粗晶区硬度最高，经热处理后硬度显著降低。常温拉伸试验中试件均断裂在Inconel625母材，高温拉伸试验和高温持久试验中试件均断裂在P92母材。焊接接头的冲击韧性介于两种母材中间。

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潘明   孟义朝   陈振炜  

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在光电振荡器(OEO)混沌系统的基础上，通过将混沌激光输出重新反馈到马赫-曾德尔调制器，使原系统的增益系数产生动态变化，同时向系统中引入第二个时间延迟。理论研究了改进后混沌系统的反馈时间和反馈强度对系统复杂性和延时特征的影响。仿真结果表明：增加了光反馈的光电振荡器输出的混沌激光具有更高的复杂度和更低的延时特征。并发现当光反馈的延时时间与光电反馈的延时时间相同时系统体现出最好的混沌动力学特性。本方法在不过多增加系统成本的条件下能够产生更复杂的混沌信号，并降低信号的延时特征，有利于提高通信的容量和系统的安全性。

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邓钦元   唐燕   周毅   杨勇   胡松  

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本文描述了一种基于空间频域分析的白光干涉测量算法，通过消除相位信息中的2π模糊，实现了高精度的表面形貌测量。在频域分析中，我们可以同时提取出了干涉信号的包络信息和相位信息。其中，包络信息不受2π模糊的影响，但是包含测量误差，精度较低；而相位信息虽然能够实现较高精度，却存在2π模糊的问题。因此，本文采用了包络信息与相位信息相结合的方式，以包络信息为参考来消除相位信息中的2π模糊。此外，由于背景光噪声以及光源不稳定的影响，测量过程中经常出现局部相位突变的问题。为此本文提出了相邻像素点差分分析方法，有效消除了局部相位突变，提高了测量的稳定性。整个方法不需要复杂的计算，工作效率较高。本文分别从理论和实验两个方面进行了分析，已验证本文方法的有效性。

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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稳频控制系统特性。理论分析了光强调谐曲线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数学模型。进一步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。优化控制器参数使二阶系统具有最佳阻尼比及快速性，采用按温度补偿的前馈控制系统，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。实验结果表明，优化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30%以上。

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王凤鹏   王大勇   王云新   戎路   赵洁  

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当被测物体不满足稀疏条件时，传统同轴数字全息相位恢复方法无法消除共轭像的干扰，也无法获得正确的相位重建结果；而离轴数字全息受最小记录距离的限制分辨率较低。本文提出了一种将离轴和同轴数字全息相结合的复合成像方法。该方法需记录一幅离轴数字全息图和一幅同轴数字全息图；采用约束最优化算法从离轴数字全息图中得到记录平面内物光波的近似相位分布；将此相位信息与同轴全息图的强度信息合成记录面内物光波复振幅的初始值；再利用迭代算法实现物体强度像和相位像的高分辨率重建，该方法的理论分辨率与图像传感器的分辨率相同。实验结果表明，所提出的方法可以充分利用图像传感器的空间带宽积，能在对复杂物体成像时消除共轭像，实现大视场、高分辨率数字全息成像，实验成像分辨率接近理论分辨率。

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连亚霄   王超   王頔   段育盛   郭俊文   金光勇  

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本文给出了一种短脉冲间隔、子脉冲峰值功率高的脉冲组输出电光调Q激光器。以LD侧面泵浦Nd:YAG晶体，谐振腔单次储能，控制Q开关台阶式多次开启，将单次泵浦能量分多次调Q输出，实现短脉冲间隔脉冲组激光输出，为高重频、高峰值功率激光器提供研究思路。实验结果表明，用一组半环形激光二极管模块作为工作物质Nd:YAG的泵浦源，铌酸锂（LN）晶体作为Q开关，激光二极管模块单次泵浦工作物质储能，台阶式开启Q开关，激光器在1Hz到20Hz能够稳定运行，得到脉冲间隔最小100ns的脉冲组输出，子脉冲频率1.1MHz到10MHz可调，子脉冲能量大于23mJ，能量波动小于10%，单个脉宽小于37ns，子脉冲峰值功率接近1MW，光-光转换效率22.5%。

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张佳恒   马利红   李勇   金洪震  

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数字全息显微术是数字全息术和光学显微术相结合的定量相位成像技术。为克服高相干光源（激光）照明产生的散斑噪声和寄生条纹噪声，以及参物光路分离的系统结构的不稳定性（易受外界震动干扰），本文实现了白光照明（卤素灯照明）的基于光栅衍射的共路离轴数字全息显微定量相位成像。首先基于理论分析和计算，得出系统可采用的光学元件参数和系统结构参数；然后建立了一套卤素灯照明的光栅衍射共路数字全息显微成像系统；最后对系统的成像准确度和时空噪声进行了测量。实验结果表明该系统具有高准确度的成像性能，并具有非常高的时空敏感性（空间噪声为0.6nm，时间噪声为0.04nm）。

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梁行   阚盈   姜云禄   陈怀宁  

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基于高速轨道客车侧墙应用，对几种典型的不锈钢薄板组合进行了光纤激光搭接焊试验。以10mm或80mm作为试样宽度制备试样，进行了系列拉伸剪切、疲劳和显微硬度试验，采用光学显微镜和扫描电镜观察焊缝横截面以及断口形貌，针对试验结果进行了机理分析。结果表明：对于80mm宽非熔透型试样，残余应力会降低激光搭接焊接头拉剪和疲劳强度；激光斜入射会提高接头的力学性能，从而弥补残余应力的不利影响；0.2mm搭接间隙的存在会显著降低接头强度，但塑性变形能力有所提高。对于相同板厚组合，不同冷轧状态的母材会对接头力学性能产生一定的影响。激光焊接会导致高硬化类型的不锈钢焊缝附近材料硬度降低，在高应力等级疲劳载荷作用下，会出现焊缝和熔合线附近硬度明显提升的现象。

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沈吉   曹念文  

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介绍了在南京北郊的拉曼散射激光雷达的基本结构，描述了使用拉曼散射激光雷达反演平流层大气气溶胶消光系数廓线的数据处理方法。重点研究南京北郊2011-12-08与2011-12-09晚间平流层气溶胶观测数据，对拉曼散射激光雷达距离矫正信号进行4种不同阈值的小波去噪，选择出合适的阈值，然后利用反演原理公式，得到平流层大气气溶胶消光系数廓线，并且分析了平流层大气气溶胶消光系数的变化特征。

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王斌   马良   杨慧珍   龚成龙  

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基于模型的无波前探测自适应光学系统具有收敛速度快、校正效果好的优势，在实时波前校正中具有较大的应用潜力。成像掩模探测器信号 (Masked Detector Signal)与波前相位的平均梯度平方和 (Mean Square Gradient)之间的线性关系是系统控制算法设计的基础。为了验证 和 之间线性关系，使用37单元压电变形镜、CCD相机、夏克哈特曼传感器等主要元件建立自适应光学系统实验平台，其中变形镜用来产生波前畸变信息、CCD探测远场光强分布、哈特曼获取波前信息。基于获得的光强信息和波前畸变信息，分别计算 值和 值。实验结果验证了成像掩模探测器信号 和波前相位的平均梯度平方和 之间的线性关系，且线性值为0.018非常接近理论值1/4π2。

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孙广伟   魏芳   陈迪俊   陈高庭   辛国锋   皮浩洋   杨飞   蔡海文   瞿荣辉  

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研制了1550 nm波段的窄线宽低噪声混合集成外腔半导体激光器，将保偏光纤布拉格光栅（FBG）作为反馈元件与半导体增益芯片进行耦合，利用光纤光栅斜边处的大群时延特性对半导体激光器的线宽进行压窄。所得到的蝶形封装激光器原型器件实现了稳定的单纵模、单偏振激光的保偏输出，输出功率≥30 mW，洛仑兹线宽4.85 kHz，本征线宽为4.06 kHz，相对强度噪声(RIN)≤ －155 dB/Hz@1MHz，偏振消光比> 25 dB，无跳模电流调谐范围 ≥ 8 GHz，无跳模温度调谐范围 ≥ 14 GHz，6 h功率稳定度为1.7%，频率漂移量<50 MHz。

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周亚文   高万荣   徐新宇  

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用全场光学相干层析系统对人体离体结肠组织与肾脏组织进行了高分辨率层析成像。该系统基于Linnik干涉系统，采用白光光源照明，理论分辨率可达0.5μm。通过电荷耦合元件（CCD）采集多张样品和参考镜的干涉图，以四步移相法获取层析图。运用该系统对人体肾组织进行成像，基于肾的组织学切片特征成功辨认肾组织结构；运用系统对人体结肠组织及结肠腺癌组织进行成像，以组织学切片图像为对照，分析正常结肠组织与结肠腺癌组织的全场OCT断层图像，验证了该全场OCT成像系统对人体癌变组织的鉴别能力，研究结果为全场光学相干层析术的临床诊断应用打下了基础。

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李晓燕   张鹏   佟首峰  

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逆向调制（MRR）空间光通信(FSOC)系统是空间激光通信系统的重要发展方向之一。研究弱大气湍流影响下基于自适应判决门限的逆向调制空间光通信系统误码率（BER）性能。首先推导了最优误码率性能对应的判决门限计算公式，而后在此判决门限基础上，推导弱湍流影响下基于自适应判决门限的MRR FSOC系统误码率解析表达式，推导过程考虑了探测器噪声的影响。根据所推导的表达式，仿真研究了通信距离、大气湍流强度、自适应判决门限参数和调制消光比等对误码率的影响，仿真结果表明：自适应判决门限系统误码率性能优于固定判决门限9.6 dB(@BER=10-5),并且当训练数据比特位数大于3时，自适应判决门限系统误码率性能与根据瞬时信道状态信息计算判决门限的系统误码率性能相近。

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向祥军   邓颖   李剑彬   周丹丹   张帆   康民强   粟敬钦   郑奎兴   朱启华  

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本文报道了一种基于大模场光子晶体光纤放大的全光纤放大高峰值功率飞秒脉冲激光系统。该激光器系统采用全光纤啁啾脉冲放大（CPA）放大结构，种子源重频为40MHz，脉冲宽度为500fs，输出功率为10mW的光纤激光器，利用体布拉格光栅（VBG）将脉冲展宽至500ps，经过多级放大并降频为500KHz，然后采用大模场40um和85um光子晶体光纤（PCFs）作为功率放大器，最终采用体布拉格光栅（VBG）压缩脉宽至767fs，得到104W平均功率输出，中心波长为1030nm，实现了峰值功率为0.271GW的近衍射极限激光功率输出。

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王舒   程序   田象军   张纪奎  

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本文利用激光增材技术制备原位生成MC碳化物增强Inconel625复合材料，研究不同TiC添加量对复合材料显微组织、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：添加TiC后，复合材料显微组织由枝晶状γ基体与枝晶间弥散分布的两种形态的增强体组成，一种为均匀形核MC(M=Nb,Ti,Mo)碳化物，另外一种为异质形核MC(M=Nb,Ti,Mo)碳化物。随着TiC添加量的增加，枝晶间碳化物数量逐渐增加，复合材料一次枝晶间距逐渐减小，显微硬度逐渐提高，抗磨损性能与Inconel625合金相比均提升80%以上。当TiC添加量为1wt%时复合材料的屈服强度和抗拉强度与Inconel625合金相比分别提高21.9%、27.5%，但延伸率有所降低。在一定程度上展现出通过激光增材技术制备原位生成MC碳化物增强Inconel625复合材料的可能性与潜力。

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孙慧慧   延凤平   谭思宇   王伟   苏思思  

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本文提出了一种以金属-电介质的复合结构为基本单元的磁导率μ近零的太赫兹超材料。在太赫兹波垂直入射超材料表面的情况下，当电场为TM偏振时，在1.44 THz谐振频率附近可得到μ近零的最优值为0，其μ近零的带宽（|μ| < 0.05）约为0.2 THz；当电场为TE偏振时，在0.978 THz谐振频率附近，得到μ近零的最优值为0，μ近零的带宽（|μ| < 0.05）约为0.1 THz。从而可以得出，该超材料在固定的几何参数下，通过改变偏振方向可以实现在不同频段上的近零效果。在此基础上，进一步分析了聚酰亚胺介质层厚度d的变化、金属层数以及入射角度的不同对磁导率近零的影响，并讨论了该结构的容差范围。这种μ近零的超材料在传感器、调制器、滤波器等太赫兹器件中具有广泛的应用前景。

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徐强   李金刚   王旭   韩一平   吴振森  

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运用空间矢量角谱法分析了矢量高斯涡旋波束在空间中的非傍轴矢量传输特性，得到高斯涡旋波束经一段距离传输后的远场矢量分布解析式，进而基于广义Mie散射理论，对入射的高斯涡旋波束进行展开，分析了高斯涡旋波束的单个均匀球形粒子散射特性，数值计算了高斯涡旋波束与均匀球形粒子相互作用的微分散射截面随散射角变化情况；以及吸收、散射和消光系数随均匀球形粒子尺度参数的变化情况。研究表明，随着高斯涡旋波束拓扑荷的增大，其光斑中空的面积增大，位于光轴上的给定微球粒子微分散射截面减小；消光、散射和吸收系数随着粒子尺度参数的增加出现峰值，并且峰值随着拓扑荷的增大向着粒子尺度参数增大的方向移动。

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贾尧   赵南京   刘文清   方丽   马明俊   孟德硕  

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摘要 针对工业废水重金属原位在线监测的需求，研究了基于激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技术的水体重金属连续在线检测方法。该方法采用石墨基底蒸干的富集方式，通过研究样液富集模式、样液定量添加方式、样液蒸干富集方式等，实现了对水体中重金属元素的快速自动检测，提高了检测效率和检测能力。对含有Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素的不同浓度标准溶液进行检测，分别建立了这6种元素的定标曲线，并得到了相应的检测稳定性及检测限。其多次测量光谱强度相对标准偏差（Relative standard deviation,RSD）分别为9.24%、10.45%、12.59%、11.58%、15.24%、6.87%，检测限分别为0.03、0.012、0.0047、0.033、0.071、0.0376 mg/L。该方法为水体重金属的在线监测提供了一种有效手段。

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陈志亚   季颖   唐文波   张明明   徐媛媛   王亚伟  

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神经元是生物神经系统结构与功能的基本单位，它通过放电活动对信息进行编码、传递和整合，在生命活动中起到重要作用。本文基于神经元放电活动的动力学本质和相位成像技术对活细胞及其内部亚结构进行无损免标记成像的特性，根据神经元模型的相位信息对其静态形态特征和放电行为的动态表征展开了研究。运用光学成像仿真技术建立神经元相位模型并获得其相位分布信息，由相位函数的物理意义出发分析模型的亚结构特征；考虑放电活动中样品胞内离子浓度变化对其折射率及相位信息的动态影响，初步探讨了用相位信息直观表征这一动态过程的方法。对于该较为复杂的非均质相位体模型，引入异质对比补偿思想，免相位解耦地获得样品亚结构局部的静态形态信息及其动态放电活动的相位表征，并通过仿真分析验证该方法的有效性。神经元放电特征及其形态的光相位表征分析方法具有无损免标记可定量的优势，可为活细胞样品的原态直观监测提供一种新的途径。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0607001      

吴鹏飞   柯熙政   宋强强  

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具有自聚焦性的阵列艾里光束的光束强度、光束密度较大，对大气湍流和大气散射的抑制优势明显，可在接收端接收到较强的光信号，提高大气激光通信的质量。将多个可产生艾里光束的立方相位膜片进行有序排列可生成多相位膜片，利用多相位膜片可产生具有自聚焦性的阵列艾里光束。通过模拟仿真和实验说明了阵列艾里光束的自聚焦过程及光斑尺寸对其自聚焦性能的影响。研究结果表明：基于多相位膜片产生的阵列艾里光束具有自聚焦性，而且其自聚焦的聚焦位置随着光斑尺寸的变大而变大。因此，通过控制阵列中每个艾里光束的光斑尺寸，可以有效控制艾里光束的自聚焦位置。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0605002      

杨玥   翁国军   赵婧   李剑君   朱键   赵军武  

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表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering, SERS）光谱具有高灵敏度、高分辨率的优点，可以表征分子的指纹振动光谱，实现对样品的无损测量，在光谱分析领域具有重要应用。SERS的灵敏度、稳定性及可重复性与所用的增强基底性能密切相关。目前常用的SERS硬质基底存在制备过程复杂、柔性差、不便携带，且易碎的缺点。利用纸张作为支撑的SERS纸质基底能有效解决硬质基底存在的问题，极大满足未来分析检测领域快速、便携式以及个性化特点。本文对当前制备纸质SERS基底的主要方法（直接浸泡/滴加法，喷墨打印法，化学反应法、物理喷涂法）进行介绍，并对纸质SERS基底在生物医学分析与传感、环境分析以及食品安全等领域的具体应用进展进行了阐述。

       PDF全文 (下载：7)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307011      

路交   朱姗姗   崔笑宇   陈硕   姚育东  

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拉曼光谱是一种用于分析分子化学成分、结构等信息的检测技术，具有信息丰富、制样简单、水的干扰小、非侵入等特点，在生物医学等研究领域中有着广泛的应用。而拉曼光谱成像作为一种结合拉曼光谱和成像的混合模式，通过采集空间中每个像素处的拉曼光谱信息，将分子信息在空间上展现，并定性、定量与定位地分析物质分子。对比于传统的拉曼光谱测量，拉曼光谱成像可额外提供对于生物医学应用中极为重要的空间信息。因此，以图像形式观测物质成分与结构等信息的拉曼光谱成像在生物样本检测、临床诊断及治疗等生物医学领域中具有重要的应用价值。本文从拉曼光谱原理出发介绍了拉曼光谱成像技术及其发展，并综述了近年来拉曼光谱成像技术在生物医学领域中的应用，最后总结并展望了拉曼光谱成像技术及其发展趋势。

       PDF全文 (下载：10)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307007      

谢新林   陈蓉   赵宇轩   费鹏  

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随着科学仪器的进步，生命科学的研究方向正在由单个器官向组织体，离体组织切片向活体胚胎发育过程转变。荧光特异性标记的出现，为追踪物质在单细胞，组织体，器官，甚至整个胚胎内的转移过程提供了手段。而为了实现整个追踪过程，需要对活体胚胎进行无损，非侵入式的成像并达到亚细胞级别的分辨率，这就对荧光显微技术提出了更高的要求。在传统荧光显微技术上发展起来的光片照明显微技术和超分辨荧光显微技术:前者通过选择平面照明的方式，只激发探测物镜焦平面附近的样品，因其具有的高穿透深度，低漂白和高成像速度而被广泛应用于三维活体组织成像；后者利用特殊的光调控手段将显微镜的分辨率提升至纳米水平，成为探究亚细胞水平的生命活动的有力武器。本文介绍了这两大技术的发展，融合以及目前碰到的问题，以期能探究新型的,适宜观察三维深组织样品的亚细胞结构和生命过程的成像方法。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307006      

陈重江   杨思华   邢达  

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本文简要介绍了光声显微成像技术及生物医学应用。光声显微成像技术是近几年发展比较迅速的一种依靠光学吸收差异的成像技术，继承了光学成像对比度高以及超声的成像深度深及的优点，因而光声显微成像技术表现出了比纯光学显微成像技术无法比拟的优越性。成像技术上，光声显微成像实现了从声学分辨率至光学分辨率的多尺度成像，从单纯的吸收结构到功能的多参量成像，从依靠内源吸收体到外源对比剂的多对比度成像，从超声换能器依赖到全光学激发与探测，从单一吸收成像到与光学相干层析、荧光成像、双光子成像、二次谐波成像等结合形成多模态光声显微成像技术。在应用方面，实现了在血管生物学、肿瘤学、神经学、眼科学以及皮肤学等生物医学应用。

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307008      

曾志平  

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基于荧光随机涨落的超分辨显微成像技术具备成像速度快、空间分辨率高、系统成本低和光毒性小的成像优势，在对生物亚细胞结构及其动态运动过程的成像和监测中具有广阔的应用前景。近年来，基于荧光发射的间歇性，发展了多种图像重建算法实现荧光涨落超分辨成像，在无需对传统的荧光显微镜做任何硬件改造的情况下，显著提升了光学成像的空间分辨率，实现了突破光学衍射极限的超分辨成像。从重建算法、成像速度、分辨率提升和图像重建质量等方面，对比分析了不同类型荧光涨落超分辨方法的差异和适用范围，为生命科学研究人员针对特定的生物学问题，选择最佳的超分辨方法提供一定的参考依据。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307009      

李炯   刘小龙   吴名  

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光响应纳米基因载体可藉由外界光源实现基因的定时、定点释放，已逐渐成为非病毒基因载体研究的热点。本文依据光控纳米基因载体所响应光波长的不同，将其分为紫外（UV）/可见光响应的纳米基因载体和近红外光（NIR）响应的纳米基因载体，并对这两种类型载体材料的研究进展进行综述，阐述了其响应机理、释放过程。最后总结指出关于光响应基因载体的构建，目前虽然已取得长足发展，但仍存在穿透深度低、毒副作用大以及光子吸收效率低等诸多问题亟待解决。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307004      

张娜   冯金超   李哲   贾克斌  

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光声成像是一种结合了光学成像和声成像优点的具有高空间分辫率与对比度的无损成像技术，是当前生物医学成像的研究热点之一。但重建光声图像是一个典型的逆问题，具有严重的病态性。考虑到光声成像的病态性和较大的系统矩阵会导致重建速度慢的问题，本文提出了一种基于Lanczos双对角化的快速指数滤波重建方法，并通过数值实验有效地证明了该方法的有效性。实验结果表明，本方法在保证重建图像高质量的同时极大地提高了重建速度，将重建时间缩短了约47~67倍。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307018      

李颖超   刘昂   李贵叶   刘丽娜   胡学娟   陈玲玲  

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光学投影断层成像技术是一种新颖的针对介观尺寸（mm-cm）的三维荧光成像技术，具有经济、快速、分辨率高和成像范围大等优异性能，是生物医学光子学领域的研究热点。本文综述了光学投影断层成像的技术原理、发展研究现状以及广泛应用，比较了各类技术特点。目前光学投影断层成像技术的发展主要从焦平面扫描、角度复用、角度滤波等方法的系统本身改进，后期图像重组的算法改进，以及该技术结合多维度荧光成像技术这三个方面介绍。通过技术细节的发展改进使得光学投影断层成像在生物医学、组织形态学和组织病理学、活体成像和荧光标记追踪等研究领域获取广泛的应用。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307012      

黄鸿   金莹莹   李政英   段宇乐   石光耀  

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针对荧光微球图像分割存在粘连及有限标记样本分类困难等问题，提出了一种基于改进分水岭及半监督误差重构的荧光图像分割及分类方法(Semi-supervised Minor Reconstruction Error Classifier, SSMREC)。该方法首先采用改进分水岭方法对荧光图像进行分割，有效分离粘连得到独立的荧光微球对象，并对微球对象的HSV颜色空间进行非均匀量化，去除冗余信息，提取鉴别特征，最后采用半监督误差重构分类器实现荧光微球分类。实验结果显示，在每类随机选取2,4,6,8个有类别标记的样本的情况下,该方法的总体分类精度能够比其他算法提高3.5% 14.3%，该算法在类别标记样本量较少情况下，能够有效提高分类精度。

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方二喜   邹玮   胡丹峰   王加俊  

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在荧光分子断层图像重建过程中，对于生物组织体内具有相同光学参数、相同深度，但不同体积的荧光团，重建出的荧光团光学参数存在较大误差。为此，本文提出了一种基于体积补偿的荧光分子断层图像重建算法。该算法利用改进的迭代自组织数据分析技术（ISODATA），提出了初始聚类中心选择和初始期望聚类个数确定的方法，对预迭代的重建图像进行聚类分析。根据聚类得出的荧光团体积大小，设计了一种基于对数运算的体积权值系数计算方法，对重建的荧光光学参数进行非线性补偿。仿真实验结果表明：本文提出的非线性补偿方法能够较好地修正因荧光团体积大小不一而造成的图像重建误差，显著提高重建图像的质量。

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蔡双双   郑龙飞   曾碧新   李润   徐敏  

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本文结合光的强度传输方程和DIC显微镜设计了一套定量相位显微成像系统，用以同时揭示癌变过程组织微结构的三维改变和由此导致的光散射特性的变化。针对257例乳腺浸润性导管癌未染色石蜡包埋的组织切片，采集DIC图像，由强度传输方程获得二维分布的相位图，并由散射相定理进一步导出空间分辨的光散射特性图。实验结果表明，乳腺浸润性导管癌的分级与组织的约化散射系数μ's和各向异性因子g高度相关。随着癌症分级的提高，乳腺浸润性导管癌组织的约化散射系数μ's显著增大，而各向异性因子g则显著减小。利用所得的光散射特性参数预测乳腺浸润性导管癌的癌症分级，准确率可达88%。由于DIC显微镜自身具有的无标记、高图像衬度等特点，文中的实验方法也可进一步用于新鲜或冰冻组织切片，在实时快速病理诊断中具有重要应用前景。

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张赛文   于斌   陈丹妮   吴晶晶   李四维   屈军乐  

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在荧光超分辨显微技术中，为了提高时间分辨率，提出了各种高密度荧光分子定位算法。本文对基于压缩感知模型的三种算法： CVX工具箱的内点算法，同伦算法以及正交匹配追踪（OMP）算法的重构密度，定位精度，定位时间做了比较。模拟结果表明， CVX方法和同伦算法能够在高密度情况下实现精确定位，但是CVX定位时间最长；正交匹配追踪算法与同伦算法运行时间短，但OMP算法在高密度的情况下定位精度相对下降。从实验结果表明，三种算法都能用于高密度荧光分子定位，同时具有良好的定位精度，并且同伦算法与正交匹配追踪算法大幅的缩短了重构时间。

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陈越   王璐玮   宋军  

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基于纳米材料的生物分子检测、光热治疗、光动力治疗和药物靶向输送等新方法，正逐渐成为生物医学领域中重要的诊疗手段。但由于材料本身的局限性或治疗手段上存在的缺陷，在疾病治疗过程中往往存在药物利用率低，毒副作用大和治疗效果低下等问题。将纳米技术和光子学相结合，可以在纳米范围内精确控制光与物质的相互作用，从而使生物医学诊疗技术更加精准和稳定。本文将从四个角度总结回顾近年国内外面向精准化生物医学的多功能纳米光子学技术发展状况：(1)依靠光学技术改善纳米生物医学的稳定性；(2)依靠光学技术实现对肿瘤纳米治疗过程的精准监控；(3)依靠光学技术深入理解纳米生物医学的作用机制；(4)依靠新型光学技术获取前沿生物医学精细化研究新手段。

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黄世光   靳翔宇   林荣赞   林雪   薛宁   范云倩   祖国   马丽   罗贤波   黄国亮  

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针对目前临床医疗病原菌检测主要依赖细菌培养方法，周期长，准确性低，容易产生交叉污染和人体感染等问题，本研究以呼吸道病原菌为检测对象，研究微流控芯片核酸恒温扩增分子诊断技术，开发离心进样空气隔离微流控芯片、共焦面成像光学检测系统、旋转扫描信号采集方法、薄层空气浴流动加热PID温控方法，研制恒温扩增微流控芯片核酸分析系统，提高检测灵敏度到10 Copies，降低样品试剂消耗量到0.94μL，在45分钟内能够同时进行多种病原菌指标的并行分析鉴定，通过100例临床样品实验测试的总符合率>98%，可以满足医院、社区医疗、乡镇卫诊所等低成本精准医疗应用需要。

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李恒   陈丹妮   于斌   郭宝平   牛憨笨  

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在活体细胞内研究其亚细胞结构以及细胞器和分子之间或不同分子之间的相互作用过程是目前生命科学研究面临的主要挑战，而发展一种能够实时检测完整细胞内多个生物分子随时空变化的单分子探测和追踪技术，对于研究生命过程中的分子机制具有重要意义。本文设计并搭建了基于变形光栅(DG)和双螺旋点扩散函数(DH-PSF)的显微成像系统，在三维空间内实现了扩展景深和纳米定位功能，极大的扩展了成像深度。通过模拟分析该系统在高定位精度情况下可实现12μm厚样品的动态探测，并通过实验验证实时获取了完整活细胞中动态粒子的定位和追踪。

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刘晶   李磊   陈汝风   施翔春   刘秋菊   杨中国   王建磊  

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搭建了一套氙灯抽运，有源反射镜钕玻璃激光放大器系统。实验研究了有源反射镜钕玻璃激光放大器的增益特性及能量提取。钕玻璃几何尺寸380 mm×160 mm×30 mm，掺杂浓度2.2 %（质量分数）。实验测得充电电压23 kv时，小信号增益系数为0.056 cm-1，储能效率2.0%。在充电电压22 kv下，光斑大小为 126 mm ×126 mm，脉冲宽度5ns，预放注入6.67J时，激光放大系统获得最大349J能量输出。系统静态波前峰谷值dpv为8.38λ。

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费瑶   何玉铭   杨富华   李兆峰  

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波导环形谐振腔(WRR)是集成光通信以及光学传感器领域的关键器件之一，谐振曲线的形貌将影响系统的性能。针对谐振腔耦合器一阶超模传输损耗差异、谐振腔外直波导端面反射，利用多光束干涉叠加原理，得到了波导环形谐振腔输出谱线的表达式。利用基于单边带调制的光学矢量网络分析方法，对制备的高横纵比的氮化硅光波导环形谐振腔进行了谐振曲线谱的测试，证实了耦合器模式以及直波导端面反射对谐振曲线的影响，实际测试曲线可以用理论仿真结果较好地拟合。

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李齐良   卢珊珊   包琪   陈德望   唐向宏   胡淼   曾然   杨国伟  

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本文研究了通过信号对激光器反馈相位的改变，两个耦合混沌激光器之间的信号的双向同步传输。在本方案中，两个激光器之间的部分透光的平面镜诱导延时和混沌的动力学。通过对具有延迟的激光器速率方程的数值模拟，证明了两个激光器具有很高质量的同步。编解码的过程从信号对两个激光器的反馈相位的改变开始，再通过检测两个激光器中混沌载波光功率的差，然后与本地信号进行对比，最终恢复发送者传输的数字信息。根据恢复出来信号的眼图，其表明系统具有很高的传输质量。本方案中，窃听者即使可以得到传输信号的差值，但是无法得知本地信号，因此，无法解调出发送者的信息，系统的安全传输性能得以保障。

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穆永吉   李蕊   万渊   刘继桥   侯霞   陈卫标  

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针对全球范围CO2浓度和气溶胶检测的星载激光雷达系统正在进行可行性研究。由于大气后向散射信号很弱，星载激光雷达对杂散光很敏感。 激光雷达系统由Ritchey-Chretien接收望远镜、多波段中继光学系统以及光电探测系统构成，因此，相比于传统成像光学系统，其杂散光的分析与抑制技术将得到改进。 通过光机结构建模，并对杂散光来源分类和大量光线追迹，提出了一种位于激光雷达后光学系统中，而非接收望远镜中的杂散光抑制方法。仿真结果表明，位于后光学系统中准直器镜筒上的挡光环很大程度上抑制了杂散光。因此，可以舍去接收望远镜上的挡光环。

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朱振   张新   肖成峰   李沛旭   孙素娟   夏伟   徐现刚  

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利用Zn扩散形成非吸收窗口的技术，制备了大功率660 nm半导体激光器。在芯片窗口区用选择性扩Zn方式，使得窗口区有源层发光波长蓝移了61 nm，有效降低了腔面的光吸收。制备的激光器芯片有源区条宽150 um，腔长1000 um，P面朝下用AuSn焊料烧结于AlN陶瓷热沉上。封装后的器件最高输出功率达到了4.2 W，并且没有出现灾变性光学腔面损伤的现象。半导体激光器的水平发散角为6°，垂直发散角为39°，室温1.5 A电流下的激光峰值波长为659 nm。使用简易的风冷散热条件，在1.5 A连续电流下老化10只激光器，4000小时仍未出现失效现象。因此，我们制备的660 nm半导体激光器在瓦级以上功率连续输出时具有高可靠性及低使用成本。

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魏世海   樊矾   杨杰   黄伟   何远杭   李大双   徐兵杰  

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本文利用超辐射发光二极管的放大自发辐射噪声作为量子随机熵源，设计并实现了一种同时具有高速、实时、稳定等实用化特征的小型化光量子随机数发生器。尤其是，量子熵源、高速数据采集、实时后处理及传输接口等所有模块集成于一张尺寸为140mm*60mm*1.8mm的电路板上，构成了一个完整的、紧凑的量子随机数发生器。为减小经典噪声以及器件不完美对随机性带来的影响，基于对量子熵源的最小熵估计，在高速现场可编程门阵列中，高速实时实现了对采集数据相邻初始序列做异或操作以及截取低12位数据作为最终随机序列的简单后处理方法。随机数实时产生速率可达1.4Gbps，可实时传输至上位机用户端，并且随机性能通过NIST、DIEHARD和ENT测试。此外，该量子随机数发生器能够长时间稳定工作。综上，本文设计的量子随机数发生器系统初步具备实用化能力，有望广泛应用于信息安全、量子通信等领域。

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邓宇翔   张祖兴  

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本文实验研究了波长间隔为双倍和三倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器，通过改变布里渊泵浦波长还实现了多波长激光器的调谐。实验得到了波长间隔为双倍布里渊频移即0.17nm的8个布里渊多波长激光产生，输出波长可以在110nm范围（1528nm~1638nm）内调谐；还得到了波长间距为三倍布里渊频移即0.26nm的5个布里渊多波长激光产生，输出波长可以在60nm（1535nm~1595nm）内调谐。实验还发现布里渊泵浦激光波长在激光器自激发振荡波长范围内时，能产生的布里渊波长数量达到最大值。此可调谐多倍布里渊频移间隔多波长光纤激光器在许多领域有重要的应用前景，包括密集波分复用光纤通信系统、微波光子学、光纤传感、光谱测量等。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0501005      

宋辉旭   石照耀   陈洪芳   孙衍强  

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为实现对数控机床等数控装备精度的快速检测，面向激光追踪测量系统设计了一套二维万向节式回转轴系，利用高精度标准球作为反射单元固定安装在基座上，保证了激光追踪测量系统具有较大的跟踪角度，同时避免了轴系回转时的窜动和游动对测量结果的影响。分析了轴系结构中主要几何误差对激光追踪测量系统测量精度的影响，研究了轴系跳动误差与测量精度的关系，并简化了轴系跳动误差模型。实验结果表明，当轴系跳动误差在±5μm以内时，由该误差引起的激光追踪测量系统测量误差不足0.1μm，保证了激光追踪测量系统具有消除跳动误差影响的能力。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0504001      

卢秀山   俞家勇   田茂义   刘如飞   石波   李鹏飞  

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本文利用车载移动测量系统采集的全景影像，建立全景球坐标系；将车载点云通过一系列坐标转换，在全景球坐标系下利用球心、物点对应的球面像点、物点三点共线关系，实现车载移动测量系统激光点云与全景影像融合；针对全景影像拍摄盲区造成真彩点云存在 “黑洞”导致路面信息缺失，通过利用相邻影像重叠关系对“黑洞”进行修补，解决真彩点云路面信息缺失问题；最后通过人工采集检查点对融合精度进行评定；结果表明，本文融合方法正确，全景影像与激光点云融合精准，修补“黑洞”后，路面信息保留完整。

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孙琳   位超群   隋欣梦   陈卓   张维平  

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本文采用激光熔覆技术，在TC21钛合金表面分别熔覆Ti粉、Ni粉，并添加微米和纳米SiC颗粒，制备出以TiC为增强相，Ti2Ni、TiNi/Ti5Si3共晶组织为基体的复合涂层；对比研究了不同SiC颗粒尺寸对熔覆层物相组成、微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明：熔覆层主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3和TiC，TiC颗粒均匀分布在层片状Ti2Ni、羽毛状TiNi/Ti5Si3共晶组织基体中，起到了增加形核率，细化晶粒的作用；与TC21合金基体相比，SiC的添加有效改善了熔覆层的硬度和耐磨性能；当添加微米SiC时，所得熔覆层上部出现未熔SiC颗粒的堆积，表面硬度和耐磨性分别提高到基体的2.1倍、2.082倍，当添加纳米SiC时，所得熔覆层中的SiC完全分解、硬质增强相含量增多，表面硬度和耐磨性分别提高到基体的2.4倍、1.475倍。

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0502002      

吴天安   张晓旭   张胜海   兰淑静  

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为了抑制或隐藏光反馈激光器的延时特征峰，常采用双光反馈或双光注入，它们都相当于一个马赫-曾德尔干涉仪。通过模拟分析，在这两种方案中，干涉仪对延时特征峰的抑制具有相似的规律。为了分析马赫-曾德尔干涉仪对抑制延时特征峰的作用机理，本文利用第三种方案（基于单光反馈的激光器产生的混沌激光直接经过干涉仪输出）进行了深入系统分析，探寻干涉仪在抑制时延特性中的作用与机理。当干涉仪的两臂接近相等时，两路混沌激光的电场强度和相位具有较强的相关性，光的叠加以相干叠加为主，通过叠加得到的混沌激光的延时特征峰随τd（由于干涉仪两臂存在光程差产生的时间延迟）周期性变化；当干涉仪的两臂明显不相等且不成比例时，两路混沌激光的电场强度和相位的相关性消失，光的叠加为非相干叠加，但是对延时特征峰的抑制还是主要由干涉项决定，主延时特征峰不随τd变化，同时产生新的延时特征峰。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0501003      

陶珺   陈杨黎   卢景琦  

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光纤F-P传感器的干涉光信号频谱具有稀疏性，求解腔长时，传统的FFT算法需要计算整个频率范围内的频谱成分，计算速度慢。稀疏快速傅里叶变换(sparse fast Fourier transform，SFFT)算法只计算干涉光信号的主要频谱成分，通过频谱重排，利用窗函数滤波，然后频域降采样，最后进行定位与估值循环，能快速的计算出信号频谱中K个最大的傅里叶系数，从中找出腔长对应的频率，解调出腔长。该算法结构简单，时间复杂度低。本文通过分析光纤F-P传感器腔长解调系统的实际干涉光信号，验证了SFFT算法解调结果的准确性，以及快于 FFT算法的高效性，非常适合对光纤F-P传感器腔长的在线实时解调，以实时测量物理量。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0510001      

李鹏程   刘琨   江俊峰   潘亮   马鹏飞   李志辰   张炤   李鑫   刘铁根  

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为了消除基于双马赫-曾德干涉的分布式光纤传感系统中偏振退化和偏振相位漂移对定位性能的影响，本文提出了一种结构简单、高效率的基于FPGA的偏振控制方法，采用偏振控制器反馈技术，以两路光信号的反馈值作为控制函数结合改进和声搜索(IHS)算法，利用FPGA硬件并行结构和流水线技术快速实现算法迭代并控制偏振控制器调整偏振态。实验结果表明，该方法能够在短时间内调整系统偏振态，偏振控制时间为0.7808s左右，系统的定位精度提高到±20m以内，有效地消除了偏振效应对定位性能的影响，另外FPGA代替计算机作为系统的控制核心，提升了数据处理速度，缩短了偏振控制时间，系统集成度高，有利于实现偏振控仪器的小型化。

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刘洋   张天舒   项衍   赵雪松   钟刘军   付毅宾   郑朝阳   吕立慧  

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MIE散射激光雷达系统杂散光是影响雷达近场回波信号质量的重要表征，是影响激光雷达近场回波信号质量的重要影响因子。文章对透射式MIE散射激光雷达系统杂散光进行分析，结合Zemax软件分别对光学镜片表面、镜筒内壁多次反射和系统散射进行模拟分析，得出镜面反射光成像在探测器面源能量达到 ，镜筒多次反射和散射光成像在探测器面源能量达到 。在测量条件相同情况下，通过对自行研制两种激光雷达的连续观测结果进行分析，得出透射式MIE散射激光雷达的近场杂散光经过探测器光电转换放大后回波信号强度可以达到1000mv，相比于反射式雷达系统只有60mv而言要高出17倍；用衰减片分别对两种雷达信号进行衰减处理结果显示，当信号衰减80%时透射式雷达系统近场信号出现下翘现象，对信号线性化处理结果显示反射式雷达系统要优于透射式系统。通过对比数据的分析表明，透射式雷达系统的杂散光对信号质量有着不可忽略的影响，该分析对比数据对激光雷达系统的设计和提高回波信号质量提供重要的参考依据。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0505001      

张莹珞   王英民   黄爱萍  

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针对海洋悬浮粒子引起水下激光传输信道复杂性的问题，利用等效球形粒子米氏散射理论和蒙特卡洛数值模拟方法研究了海洋悬浮粒子对水下光通信链路的影响。分析了悬浮粒子特性及入射光波长与光学参数的关系，研究了粒子尺寸和复折射率对接收归一化能量、接收光强、信道传输长度、信道时延的影响。理论分析和仿真结果表明：粒子的光学参数会随着粒子尺寸增大而增大，从而使得相同信道长度的接收归一化能量减小，接收光强减弱，信道时延增大；粒子复折射率虚部越小，使得接收的归一化能量增强，接收光强峰值增大，但复折射率虚部相同而实部不同时，接收光强峰值的大小取决于反照率，反照率越大，接收光强越大。因此，研究结果将对建立由不同悬浮粒子引起的水下光通信信道模型提供重要的参考价值。

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胡烜   李道京   赵绪锋  

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本振信号较差的相干性限制了合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar，SAL）对远距离目标成像的方位/横向分辨率。该文研究了SAL信号相干性保持问题，提出了一种基于本振数字延时的SAL信号相干性保持方法。通过设置本振信号参考通道，采用自外差探测的方式，在数字域提取本振信号频率不稳引入的相位，并将其在数字域延时后对目标回波信号实施相位补偿。该文建立了激光信号模型，对所提出的SAL信号相干性保持方法进行了误差分析，给出了自外差探测中光纤延时长度的选取原则。理论分析和仿真试验表明该文方法能有效保持SAL信号的相干性。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0510003      

赵春芹   陈娜   陈振宜   张恒   刘书朋   王廷云  

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本文在具有表面增强拉曼散射（SERS）基底的锥形光纤探针表面生长人体皮肤纤维细胞，研究了人体皮肤纤维细胞的远程拉曼光谱检测。采用熔融拉锥和化学腐蚀法制备了锥形光纤探针，通过化学自组装法将金纳米颗粒固化于锥形光纤探针表面，制备出SERS锥形光纤探针。人体皮肤纤维细胞置于金溶胶培养基混合液中培养，并贴壁生长于SERS光纤探针表面。之后，利用显微拉曼光谱仪通过远程检测方法得到人体皮肤纤维细胞的表面增强拉曼光谱，并以直接测量方式得到吞金颗粒和未吞金颗粒的细胞表面增强拉曼光谱。结合远程检测和直接检测，分析得到人体皮肤纤维细胞拉曼光谱的峰位归属，以及各拉曼特征峰所对应的细胞内部组分信息。利用锥形光纤探针能够深入组织内部实施远程检测，这将有助于在线SERS测量在生物医学研究和诊断中应用。同时，人体皮肤纤维细胞的拉曼谱检测也为在体研究低功率激光对延迟伤口愈合的机理提供一种手段。

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刘若男   李婷婷   周秋梅   顾月清  

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乳腺癌易感基因1（BRCA1）的mRNA表达水平与肿瘤细胞对铂类和紫杉醇类药物的敏感性密切相关。为实现对活细胞中BRCA1 mRNA表达量的实时检测，本文设计并成功制备出一种新型的特异性检测BRCA1 mRNA 靶标序列的金纳米荧光分子信标。该信标由带有与BRCA1 mRNA互补的特异性发卡型序列、FITC 荧光染料、金纳米粒三部分构成。考察了该信标的特异性、灵敏度、稳定性和毒性，并通过激光共聚焦和流式细胞术等技术检测分子信标的荧光恢复强度,实现对人胃癌细胞BGC823和其耐药细胞BGC823/DDP细胞中BRCA1 mRNA表达量的检测。最后利用RT-PCR技术验证BRCA1分子信标用于检测细胞中BRCA1 mRNA表达量的可靠性。结果表明，该信标具有优良特性，并且可以作为检测肿瘤细胞中BRCA1 mRNA表达水平的一种可靠方法。

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吴雨桐   高峰   赵会娟   贾梦宇   王兵元  

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扩散拉曼层析成像 （Diffuse Raman Tomography, DRT）结合了拉曼光谱的分子指纹特性和扩散光学层析成像的深度分辨能力，是一种新型的无标记在体三维光学分子成像技术。本文提出了一种基于蒙特卡罗（Monte-Carlo, MC）光子输运模型的DRT可行性研究方法，该方法应用互易原理建立了快速有效的拉曼数据模拟器，可对实验条件下不同信噪比的拉曼测量数据进行客观模拟，同时引入扩散荧光层析线性成像（Diffuse Fluorescence Tomography, DFT）原理，实现多波段下薄层生物组织的拉曼生化分析。通过开展178个波段下五种物质成分的薄层组织模型的模拟重建研究，表明线性DRT图像重建方法能有效构建多种成分浓度的三维空间分布。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第2期 pp.0207025      

石玉娇   邢达  

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构建高转化效率的纳米探针是推动光声分子成像发展的关键。传统光声探针的设计思路是使探针在组织光学窗口波段的光吸收系数最大化，而对探针的光声转换性质的研究却未足够重视。本论文以金纳米球为例，讨论在热膨胀机制介导的光声效应中纳米探针的微观光-声转换机制，使理性设计高转换效率探针成为可能。通过理论分析和有限元分析发现，由于小尺寸效应，纳米探针不再满足热禁闭条件，在激光脉冲范围内即有热量从球体向周围介质扩散，从而使得由纳米探针本身及周围介质的热膨胀对光声信号均有贡献。本文为合理设计高转换效率的光声纳米探针提供了理论指导。

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贾威威   戴丽娟   花国然   钱志余  

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以波长720nm处的散射光强（Rd(720)）作为评估光参，探讨了激光热毁损过程中用远中心处双点光参实时评估近中心处热毁损效果的可行性。方法：首先，对离体猪肝激光毁损过程中距离毁损中心4mm、8mm、12mm处的Rd(720)进行实时采集，8mm处的Rd(720)相对初值上升6倍时停止加热，共进行20组实验（A组），构建激光加热期间加热时间、8mm和12mm处Rd(720)上升倍数与4mm处Rd(720)上升倍数的数学模型；然后，对该数学模型进行验证，分别在4mm处Rd(720)上升至初值3倍、4倍、5倍和6倍时停止加热，共进行40组实验（B组）；最后，对B组实验的样本进行切片分析，建立Rd(720)上升倍数与毁损效果的对应关系。结果：实验表明，利用加热时间、8mm和12mm处Rd(720)上升倍数估算4mm处Rd(720)上升倍数的准确率达90%，Rd(720)的上升倍数与组织的毁损效果有着较为明确的对应关系。结论：用远离加热中心的两点处光学参数实时评估组织激光热毁损效果是可行的。

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陈艳   李中梁   南楠   步扬   卢宇   宋思雨   王向朝  

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偏振频域光学相干层析成像（FD-PS-OCT）可以测量样品的偏振特性，实现某些疾病的早期诊断。偏振参数测量的精度关系到疾病诊断的准确性。在FD-PS-OCT中，正交的两路干涉信号即使存在很小的光谱错位，也可能导致偏振参数计算产生较大的误差。光谱校准是提高偏振参数测量精度的前提，而在进行光谱校准之前，有必要明确光谱错位对偏振参数计算精度的影响。本文通过理论分析和仿真计算，深入分析了光谱错位与偏振参数计算误差之间的关系。在此基础上，提出了一种光谱校准的方法。该方法通过判断已知样品延迟量和快轴方位角的误差大小来实现光谱缩放和平移的校准。最后进行了波片测量实验，验证了该方法的有效性，同时也证明了误差分析的正确性。

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李慧   夏先园   陈廷爱   余佳   李曦   郑炜  

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双光子荧光寿命成像技术能够在对生物组织进行高分辨三维成像的同时提供生物组织的生化特性信息，实现结构和功能的精细定量表征，为生物组织的非侵入、无标记、活体成像提供了一种强有力的工具。该技术在肿瘤检测方面具有巨大的临床转化前景，已经成为当前生物医学领域研究的热点之一。本综述简要介绍了双光子荧光寿命的概念和常用检测方法，结合本课题组所开展的胃癌和神经胶质瘤诊断等相关研究成果，详细介绍了双光子荧光寿命成像技术在消化道肿瘤、脑肿瘤及皮肤癌等肿瘤检测方面的最新研究进展，最后展望了该技术在未来临床应用中的潜在优势和可能面临的挑战。

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陈肖   陆锦玲   李鹏程  

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生物组织的粘性和弹性在许多疾病发生和发展的过程中会发生改变，因此检测生物组织粘弹性对疾病诊疗具有重要意义。生物组织的粘弹性测量可以采用光学检测方法，包括光学相干层析成像、光声成像、全息成像和激光散斑技术等。本文着重介绍基于激光散斑技术的生物组织粘弹性测量，从弹性波调制下的激光散斑衬比变化，布朗运动的光强自相关函数和低频交变应力作用下的散斑位移三个方面，分别介绍其理论基础和研究现状。

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刘立新   李梦珠   赵志刚   屈军乐  

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高光谱成像技术（HSI）是将成像技术和光谱技术相结合的多维信息获取技术，具有“图谱合一”的重要特征。通过高光谱成像技术获得的空间分辨光谱成像提供了关于组织生理学，形态学和组成的诊断信息。高光谱成像技术是医学应用的新兴成像模式，在生物医学领域，特别是在疾病诊断和图像引导手术中，具有极广阔的应用前景。本文介绍了高光谱成像技术的基本原理、系统的基本构成及特点，总结和阐述了近年来高光谱成像技术在生物医学领域的发展及其在疾病诊断和手术指导中的应用进展。指明该技术领域今后的重点研究方向，并对其发展前景进行了分析和展望。

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王晓飞   孙献平   赵修超   朱茂华   叶朝辉   周欣  

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生物体产生的生物磁场信号携带有重要的生物电生理与病理信息，通常这些生物磁主要使用基于超导量子干涉器件作为核心探测器。随着原子磁力计发展到飞特斯拉水平，作为一种超灵敏磁场探测器，超灵敏原子磁力计已经开始应用到生物磁的测量和研究中，并且将扮演一个非常重要的角色。本文简要介绍生物磁场信号来源及其特性，超灵敏原子磁力计的物理机制和分类，以及超灵敏原子磁力计在心磁、脑磁和神经科学等生物磁场测量领域的应用，并展望了超灵敏原子磁力计在生物医学领域的应用与发展。

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赵一铭   胡敏   刘成程   王晶  

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抗生素滥用导致大量耐药菌出现，严重威胁环境安全和人类健康，传统抗菌方法已经难以满足临床治疗需求。光动力抗菌疗法是一种具有抗菌谱广、灭菌快、不易产生耐药性、对宿主组织和正常菌群损害小等优势的新方法。但目前光动力抗菌治疗仍存在组织穿透深度浅、治疗效率低的问题。稀土上转换发光纳米材料因其可通过近红外光激发紫外可见光，从而有效解决光动力抗菌治疗的组织深度问题而引起广泛关注，而通过合理构建可在解决治疗深度问题的同时联合抗菌药物、光热、声动力、NO气体治疗等模式提高治疗效率。本文以光动力抗菌疗法为出发点，对基于稀土上转换纳米材料所构建的光动力联合抗菌诊疗平台的研究进展进行了综述，并对新型联合抗菌平台的开发及其在临床上的进一步应用进行了展望。

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林宏心   卓双木   陈建新   左宁  

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多光子显微技术（Multiphoton Microscopy, MPM），通过探测由飞秒激光与生物组织内在成分相互作用而产生的激发荧光和谐波产生等光信号，实现对组织的无损、非标记成像。由于MPM技术具有对组织微结构的高灵敏度和高空间分辨成像、对生物组织的杀伤性低和成像深度深、能够获取组织的生化信息等优点，使其在疾病诊断中的应用具有很大的潜力。本文简要介绍了MPM技术的基本原理，同时总结了其在消化道肿瘤、皮肤疾病以及角膜疾病诊断中的应用，并在此基础上对MPM技术的未来发展前景进行展望。

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李晨曦   陈文亮   蒋景英   范颖   杨婧孜   徐可欣  

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激光散斑衬比血流成像技术是在动态光散射理论及近似模型基础上，通过分析散斑强度空间或者时间起伏特性，实现活体组织中血流成像。该方法具有成像面积大、速度快、分辨率高等优点，在生物医学成像研究及临床诊断中应用广泛。从1981年发明至今，研究人员在激光散斑成像技术理论模型，成像方法与应用方面进行了大量研究，取得了长足进展。本文综述了近年来激光散斑成像方法及应用方面的主要进展，并针对提高激光散斑衬比成像分辨率，对比度，成像深度，定量能力及进行了讨论。同时，还对该方法在眼科，微循环，脑科学，皮肤科及手术中监测等各个领域的应用进行了总结。

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史钊   李丽珠   盛兴   赵钰   付汝兴  

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植入式电子信息设备已成为生物科学研究及医疗临床应用的不可缺少的强大工具。近年来，基于光学原理的生物医疗技术取得了巨大的进步，进而推动了新型的植入式光电子材料、器件与系统的研究开发，对材料科学、信息光电子学和生命科学等都具有重要意义。本文以植入式光电子器件与系统为主题，介绍面向生物医疗的各种植入式无源器件（光波导等）和有源器件（半导体光电子器件等）的材料制备、工艺集成和可植入化策略，分类描述植入式光电子器件的能量信号传输方式，并从生物医学研究和应用入手，展示具有代表性的植入式光电子系统的实例。本文较为全面地阐述了现有的方法和技术，并结合实际应用和生物相容等需求，分析总结了各种技术方案的特点，及其未来的发展和面临的挑战。

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马海宽   张旭   钟石磊   史晓凤   马丽珍   马君  

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摘要 实现环境水中抗生素污染物的快速痕量检测意义重大。本文利用表面增强拉曼光谱（SERS）结合静电富集技术（EP）实现了水环境中四种抗生素的有效富集和快速痕量探测。以银纳米镀膜的碳电极作为SERS增强基底，在静电场的作用下通过对抗生素分子极性官能团（-NH2，-OH等）性质的研究，寻求抗生素分子的富集规律，提高SERS检测的灵敏度。结果表明，相对非静电富集SERS探测，磺胺甲基嘧啶、丁胺卡那霉素特征峰强度提高了大约10倍，恩诺沙星、环丙沙星提高2-3倍；就最低检测浓度而言分别为1.9×10-8mol/L、1.7×10-8mol/L、5.5×10-8mol/L、6.0×10-8mol/L。在较低浓度范围内特征峰强度与探测浓度具有良好的线性关系。研究表明，EP-SERS技术可有效提高水环境中抗生素的检测灵敏度，有望实现对环境水中抗生素的快速痕量检测。

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蓝善优   张达   曾永毅   刘小龙  

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光动力治疗是基于微创的新型肿瘤治疗方案，利用光敏剂吸收外源可见-近红外光光能，促使光敏剂与分子氧反应，产生高活性光化学产物-活性氧物质，诱导肿瘤细胞凋亡或坏死，具备低免疫原性，低成本，高选择性等特点，已成为癌症治疗基础研究与临床转化的新热点。然而在肿瘤实质内的微环境因子导致的光动力治疗效果下降及肿瘤细胞耐受等问题，阻碍了光动力治疗的发展与临床医学应用。随着纳米技术与生物医学工程等交叉领域的快速发展，以及对肿瘤微环境的深入探究,利用肿瘤微环境因子而设计的智能响应性纳米载体用于癌症的诊断与协同治疗近年来受到广泛关注。基于此，本文将综述各类肿瘤微环境响应的智能纳米载体系统在肿瘤光动力治疗中的最新研究进展，为光动力治疗在肿瘤个体化诊疗方面提供参考与新的研究思路。

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付磊   王思琪   辛静   张镇西   王晶  

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利用明亮等离子体成像、散射光检测技术综合研究了聚焦的纳秒激光在去离子水和24nm粒径的金纳米球溶液中所引起的光致击穿现象。以空泡现象的产生作为光致击穿的标志，主要分为两种模式：无明亮等离子体出现的弱击穿和有明亮等离子体出现的强击穿。本研究表明强击穿过程中所产生的明亮等离子体随着激光能量的增加，明亮等离子体区域增大，且沿轴向会逐渐产生多个明亮等离子体区域的，即多点击穿。产生的明亮等离子体区域随着能量的增加沿光轴方向的延伸具有不对称性，即沿激光传播方向的延伸速度比反向延伸速度要低，低浓度的金纳米球溶液中更加明显。弱击穿通常只发生在激光能量比较低的情况下，随着激光能量增加，弱击穿概率降低，强击穿开始出现，到达一定能量阈值时，则只有强击穿的出现。低浓度的金纳米球溶液能显著降低光致击穿所需的最低能量，然而，随着金纳米球浓度的增加，对传播过程中激光的吸收和散射增强，使得焦点附近的能量降低，会导致光致击穿所需能量的增加。与去离子水中相比，金纳米球溶液中的光致击穿更容易获得亚微米尺度的空化气泡，且产生的空泡尺寸更加稳定。

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张璐   赵春晖   康森柏   赵宏   张春伟   袁莉  

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细胞定量相位测量与恢复方法采用免标记非干预式的检测手段，实现静态及动态生物样本空间形态的定量重构，为细胞动力学过程中复杂生物物理信息的可视化检测提供了实现条件。本文重点介绍了同步相移式、数字全息式和流体聚焦式等新型动态生物细胞相位检测技术，同时简要综述了同轴干涉与离轴干涉式的传统静态细胞相位检测技术的发展；对各种方法的采样速率、成像分辨率、细胞检测精度等关键参数进行比较；阐明了不同测量方法适用的生物信息检测类型及应用领域；同时介绍了动态与静态细胞相位检测中对应各类相位恢复方法的特点与发展。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第2期 pp.0207009      

姜琛昱   孙美秀   王储记   李迎新  

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随着技术的发展，呼吸气体分析技术在疾病诊断和代谢监测方面无创性、实时性的优势，使其成为一个颇具前途的研究领域，也是未来新型诊断仪器的发展方向。目前大多呼吸的生物标志物的检测和定量分析均采用GC-MS技术。近几年来，先进激光光谱技术和激光光源的发展，加速推进了呼吸气体分析研究的进展。与MS技术相比，激光光谱技术不但具有高灵敏度、高选择性的优点，而且具有低成本、实时性及POC的功能特点。目前，在已确定的35种呼吸生物标记物中，研究人员采用包括可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）、光腔衰荡光谱（CRDS）以及光声光谱技术（PAS）在内的多种激光光谱技术，实现了多种呼吸生物标记物人体呼吸气体实验，其相应生物标记物的光谱“指纹”涵盖了从紫外到中红外的光谱范围，检测极限从ppm到ppb。本文主要介绍了基于先进激光光谱在呼吸气体分析领域的发展及未来前景。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第2期 pp.0207015      

王森豪   刘逸清   陈颖   张镇西  

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针对乳腺癌严重威胁着女性的健康和生命这一急切需要解决的问题，乳腺癌治疗的关键手段在于早期的诊断。乳腺数字断层融合技术是当前乳腺癌早期筛查的重要方式之一，也成为了乳腺成像领域的热点问题。数字断层融合技术使用重建算法将从不同角度获取的一系列低剂量乳腺x射线影像重建，得到与探测器平面平行的乳腺任意深度层面影像。相对于传统的二维X射线乳腺成像，它具有检出率高、病灶成像不重叠、成像清晰等优点，进而被广泛应用于科学研究和临床治疗中。本文在陈颖博士多年研究的基础上，结合国内外最新的相关研究现状，从它的研究背景、技术原理、临床应用等方面，就数字断层融合技术在乳腺癌的筛查诊断中的研究和应用现状作一综述。

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闫武娟   王秀翃   姚倩   乔鹏飞   Marion Lang  

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黑磷（BP）作为新型二维材料，以其独特的光学及电学性能和广阔的应用前景引起了广泛的关注。本文报道了利用BP来特异性探测肿瘤细胞。我们发现BP纳米片可淬灭荧光染料的荧光，基于这一特性，我们探索了使用BP纳米片来探测乳腺癌细胞MCF7的可能性。首先，我们合成了可特异性识别MCF7细胞的核酸适体（Aptamer），并将其用荧光染料FAM标记,当BP纳米片与之混合时，其荧光被淬灭。而在MCF7细胞存在下，因为Aptamer可以识别此细胞并与之结合，致使Aptamer从BP纳米片上脱离而荧光恢复。恢复的荧光强度与细胞数量呈很好的线性关系。实验结果表明利用BP纳米片检测乳腺癌细胞具有高效、特异、灵敏的优势，这一方法可以推广至其他肿瘤细胞的检测。

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胡玉霞   赵南京   甘婷婷   段静波   刘建国   刘文清  

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研究细菌的生长规律，快速获取细菌在生长过程中浓度、结构、化学组分等特征参数变化，能够为环境评估、微生物研究等领域的细菌快速检测提供依据。本文采用分光光度法测定水体常见大肠埃希氏菌（大肠杆菌）生长过程中240-900nm波段的透射光谱，基于Mie散射理论，对测量得到的可见波段透射光谱进行解析，能够得到细菌的浓度和大小等信息；以核酸、发色团氨基酸吸收特性为基础，根据细菌紫外吸收光谱计算了细菌的核酸含量。研究结果表明，通过透射光谱反演出的细菌参数能够反映细菌在生长过程中浓度、大小和化学组分的生长变化，这些变化表明大肠杆菌在适宜的生长条件下经历了不同生长时期，符合细菌生长规律。多波长透射光谱技术可以实现对细菌在生长过程中进行动态跟踪检测，并可获得细胞形态学和化学组分信息，为研究细菌多参数测量提供了一种新方法。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第2期 pp.0207023      

孙凯   周华   杨膺琨   吴长锋  

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糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢障碍性疾病，是本世纪人类最需要重点解决的健康问题之一。因为降糖类药物的使用剂量需要根据血糖水平随时进行调整，血糖监测成为了糖尿病护理最重要的组成部分。经过半个多世纪的研究，大量的葡萄糖传感器被开发出来，不同的检测方法相继得到发展。我们通过梳理整个血糖监测系统的发展脉络，阐述各类葡萄糖传感器的技术方案和特点，针对研究现状及存在问题进行总结讨论，并对今后将面对的机遇与挑战进行展望。

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2018年第45卷第2期 pp.0207003      

桂丹   商明涛   黄振立  

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超分辨定位成像是一种代表性的超分辨成像技术，弱光探测器是该技术不可或缺的组成部分。跟传统的串行输出EMCCD相机相比，并行输出sCMOS相机具备成像视场大、成像速度快和读出噪声低等优点，给超分辨定位成像带来了新的机遇，比如在视频速率成像和大视场成像中取得了明显成效。与此同时，基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术，也面临着高速相机带来的海量数据，需要解决数据传输、存储和计算等多环节的问题。本文从超分辨成像技术及相机的发展着手，讨论基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术的发展现状，面临的机遇与挑战。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第2期 pp.0207016      

顾赛男   王广原   秦渊   杨森  

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采用同轴送粉法进行W-40wt.%Cu混合粉末的单道和单道多层熔覆，研究了工艺参数对单道熔覆层几何特性和颗粒分布状况的影响。提出“有效质量能量密度（k）”的概念，并得出本文加工体系下的散逸能量密度b≈3.5×10-3 KJ/mm2。一定加工条件下存在临界值k’，使得k＞k’时，熔覆层可以形成稀释区；而k＜k’时则无法形成稀释区。随着k值的不断减小，熔覆层内的W颗粒发生了由团簇→均匀分布→沿熔覆层边缘分布→“W包Cu”的变化。单道多层熔覆时k值受单道熔覆层形状的显著影响，熔覆层宽高比越小，实际的k值越小，试样的相对致密度相应越小。

       PDF全文 (下载：19)        中国激光 ，2018年第45卷第4期 pp.0402005      

郑嘉麒   余有龙   靳夏文  

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搭建了真空环境光纤光栅温度场测量系统，将托卡马克装置中真空室内部支撑部分结构为原型的304不锈钢平台作为研究对象，对其进行了常压和真空环境下稳态热分析，铝合金加热板对常压和真空环境下不锈钢平台施加热载荷，利用微型化管式封装的光纤光栅温度传感器对测点处温度进行监测。实验得到真空环境下热稳态时各测点温度高于常压环境下对应的值，且真空环境下不锈钢平台达到热稳态时间约为4900s，而常压环境下约为6150s。分析认为真空和常压环境均存在热传导和热辐射方式的热量传递，而常压环境下不锈钢平台因与空气接触主要产生热对流形式的热量耗散，因此不锈钢平台在真空环境下损耗热量少，传热效率高于常压环境。

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2018年第45卷第4期 pp.0406002      

陈忠贇   方淦   曹良成   付芸   曹洪忠   姜肇国   段宣明  

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金属微纳结构在微纳电子学、MEMS、表面等离激元光子学、超颖材料等方面具有重要应用。因此，对于其加工与制备技术的研究一直受到重视。本文利用800 nm飞秒激光光镊捕获水中分散的银纳米颗粒，在玻璃基片上表面直写银线，通过调控激光参数研究了激光功率与线宽及表面形貌的关系，并且实现了线宽为378 nm的银线直写。经过测试，直写的银线电阻率为固体银的19.88倍。此外，还利用该方法制备银二维网格结构，体现了该技术在二维结构直写方面的良好加工能力。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第45卷第4期 pp.0402006      

郭玉玉   延凤平   刘硕   张鲁娜  

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本文设计了一种新型微结构光纤，光纤包层中具有相互垂直的两对椭圆空气孔，两个较大的椭圆空气孔和两个较小的填充磁流体的椭圆孔包围一个类长方形的纤芯。采用有限元法仿真分析了它在2 μm波段的双折射特性和损耗特性，并通过优化得到最佳光纤结构参数。仿真结果表明，该光纤结构的模式双折射可以达到10-3，限制损耗低于10-11，同时实现了高双折射和低限制损耗的设计目标。通过改变外界磁场可以改变磁流体材料的折射率，进而改变光纤的有效折射率，实现对光纤中传输偏振光相位的连续调谐。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第4期 pp.0406003      

段声勤   刘婷婷   廖文和   张长东   杨涛  

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摘要 为优化悬垂圆孔结构成形质量，提高激光选区熔化技术成形复杂结构件的能力，本文探究了激光功率、扫描线角度以及轮廓扫描次数三种因素对悬垂圆孔结构成形质量的影响规律。对圆孔试样进行分区分析，结果表明激光功率对圆孔成形质量影响显著，随着激光功率升高，圆孔圆度值增大，尺寸精度降低，同时悬垂面出现细而长的熔池悬挂现象，部分断裂球化成球状熔滴；当扫描线方向平行于悬垂面边缘线时悬垂面质量较好，但在成形圆孔顶部近水平悬垂面时出现严重塌陷；在设置的扫描次数范围内，轮廓扫描次数的增加可降低悬垂曲面表面粗糙度，优化表面质量。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第45卷第4期 pp.0402007      

张铁   张美辉   邹焱飚  

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为了使机器人准确高效地完成复杂轮廓工件的切削加工，结合点云技术与机器人技术，提出由在线测量获取目标物体的三维点云直接生成机器人切削加工轨迹的算法。搭建了以激光位移传感器和机器人为核心的点云测量系统，解决了激光位移传感器测量距离与机器人位姿信息的实时匹配问题，通过坐标关系变换实现一维测量到三维测量的扩展。在线测量获取被加工工件轮廓的三维点云，采用点云预处理算法和机器人轨迹生成算法，直接生成针对被测工件的机器人加工轨迹。试验及仿真结果表明，该测量系统及算法能够准确地提取工件轮廓的三维点云并快速生成机器人加工轨迹。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第45卷第5期 pp.0502001      

李川   韩一平   赵文娟  

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报道了高峰值功率、线偏振、窄线宽、纳秒脉冲的全光纤激光器。种子源激光器产生的单频连续激光通过一个电光强度调制器实施调制，为抑制SBS，脉宽被设置为2.8ns，重复频率为1.59MHz。经两级预放、一级功率放大进行放大，激光最大平均输出功率139W，峰值功率31kW。实验过程中未发现受激拉曼散射（SRS），功率的提升受限于受激布里渊散射（SBS）。在最高功率输出情况下，激光器的光束质量小于1.3。受限于功放级的（6+1）×1 合束器，激光器的偏振消光比为14.5dB。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第4期 pp.0401015      

王金栋   孙荣康   曾晓涛   王庆杰  

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为减小利用激光跟踪仪采用多站分时测量方法检测机床精度时，激光跟踪仪所在的基站位置分布对测量结果的影响，对激光跟踪多站分时测量中基站布局优化开展研究。分析了激光跟踪多站分时测量中基站分布位置对基站标定精度的影响。通过引入GPS测量中的位置精度衰减因子（Positional Dilution of Precision, PDOP）作为评价基站分布位置合理的指标，并构建了激光跟踪多站分时测量基站布局优化函数。在此基础上，针对测量时机床不同运动区域（1D直线、2D平面、3D空间）下，依据建立的基站分布优化函数对最优基站位置进行确定，并分析了空间不同位置处PDOP值的变化规律，为现场测量基站位置的合理分布提供了参考依据。

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冯长中   吴松华   刘秉义  

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摘要 相干多普勒激光雷达广泛使用的VAD (Velocity Azimuth Display)风场反演方法通常要求较大的方位角扫描范围来实现数据处理，一则给测量带来不便，再则削弱了对扫描范围内风场均匀空间假设条件的支撑，影响了方法的适用性和精度。同时直接利用最小二乘法则改进的VAD风场反演方法收敛性较差，给应用带来局限。此外，现有方法的研究缺乏与符合国际标准的高精度风速、风向测量仪器的具有足够测量时长的实例对比印证。基于此，论文提出基于共轭梯度算法的VAD风场反演方法，应用最优化理论，将共轭梯度代替传统VAD的傅里叶级数展开求取最优解，并针对算法在风场反演应用时存在不收敛于最优解的问题，使用Hessian矩阵对算法进行修正，同时开展了激光雷达与符合IEC 61400-12-1国际标准的高精度风杯风速计的43天比对实验。结果显示：激光雷达的方位角扫描范围为60 o，径向个数为 7个时，两者10 min平均的风速、风向相关系数分别为0.991和0.998，标准偏差分别为0.52 ms-1和5.1 o，偏差分别为-0.02 ms-1和3.6 o。对比实验结果表明了基于共轭梯度算法的VAD风场反演方法使用较小的扫描方位角仍能保证其测量的准确性满足国际标准，具有更强的适用性，同时印证了激光雷达系统的测量性能，为动态复杂风场的监测提供了更佳的选择。

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张俊生   程序   张述泉   吴宇  

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本文研究了激光增材制造Ti-48Al-2Nb-2Cr金属间化合物在850℃时的氧化增重及组织变化，对比分析了铸态和激光沉积态试样氧化行为区别并揭示其氧化机理。结果表明：沉积态TiAl合金试样的氧化增重曲线近似抛物线-直线规律，铸态试样氧化增重曲线则满足抛物线规律。氧化时间相同时，沉积态试样氧化增重速率明显低于铸态。经60小时氧化后，铸态试样表面氧化膜含有较多孔洞且大部分位置出现了破碎，氧化膜和基体完全剥离；沉积态试样的氧化膜仅含有少量孔洞和局部破碎，氧化膜与基体局部结合性较好。铸态和沉积态试样表面的氧化膜组成结构不同，沉积态为：TiO2/Al2O3/基体，铸态为：TiO2/Al2O3/TiO2+Al2O3/基体。这是由于沉积态较铸态具有更细小的片层团及α2+γ片层宽度，导致氧元素扩散速率较慢。

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张攀政   冯滔   谢静   任志远   李菁辉   王利   张志祥   曹兆栋   夏志强   胡静芬   柴志豪   刘志刚   周申蕾   马伟新   朱俭  

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高功率片状放大器在线运行时氙灯辐照导致片腔内产生大量气溶胶，易引起钕玻璃污染，影响其使用寿命。采用洁净氮气吹扫恢复片腔内的洁净环境是片状放大器在线运行时的主要洁净手段。本文研究了氮气吹扫过程中片腔内涡流对片腔洁净度的影响，结果显示涡流对气溶胶颗粒的禁锢作用会导致腔内气溶胶颗粒的大量残留，且无法通过直接增加氮气吹扫时间加以解决。针对这一问题，提出了间断多次氮气吹扫对腔内气溶胶进行循环稀释的在线洁净控制方法，该方法使腔内涡流经历不断破坏和重建过程，涡流场内滞留的气溶胶颗粒含量也得到不断稀释，从而大幅提高片腔洁净度。针对?130mm单口径片状放大器进行了对比实验和优化研究。采用间断吹扫法之后，腔内残留气溶胶颗粒相比连续吹扫时降低了100倍，片腔洁净度在15个小时的观测时间内始终保持在40级以内，同时吹扫氮气用量也降低了30%。该方法普适有效，为避免片状放大器钕玻璃气溶胶污染,增加其在线使用寿命提供了重要参考。

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于群   王存山  

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采用有限元(FEM)和有限体积(FVM)间接耦合法，对交变磁场作用下激光增材制造Ni45合金过程进行了磁-热-流耦合数值分析，并结合实验，探讨了外加磁场作用下凝固组织的演化规律及其对性能的影响。结果表明，外加磁场的施加增强了由表面张力梯度和浮力耦合产生的强制性环流，且当磁场强度增加至60mT后，在激光熔池内附加一个水平方向的旋流。由于激光熔池对流传热过程随着磁场强度的增加而逐渐增强，致使激光熔池的温度梯度逐渐减小，而凝固速率则逐渐增大。受此影响，合金成形体的凝固组织逐渐细化，且在交变磁场强度为80mT时，先共晶γ-Ni相的生长形态由树枝晶转变为细小的等轴晶。这导致合金成形体的硬度和摩擦磨损性能随之提高。

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孙若愚   谭方舟   金东臣   洪畅   王璞  

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飞秒激光在工业加工、激光传感、军事国防、科学研究等领域有着重要的应用前景。本文报告了一个工作在1 μm波段的飞秒光纤啁啾脉冲放大系统。该系统主要包括一个1.5 μm全光纤被动锁模光源、一个1 μm波段非线性频率转换装置、两级掺镱光纤放大器及一个基于透射式衍射光栅对的脉冲压缩器。掺铒锁模光源中心波长1.55 μm、3 dB光谱带宽12.9 nm、重复频率17.5 MHz，经功率放大后注入一段9.5 cm高非线性光纤中产生1 μm波段色散波，其中心波长1070 nm，3 dB光谱带宽33 nm。将此色散波脉冲作为种子源通过声光调制器选频后得到重复频率1.09 MHz的脉冲输出。随后功率放大至11.4 W，压缩后得到平均功率7.7 W、10 dB光谱宽度21.4 nm、脉冲宽度270 fs、峰值功率26 MW的飞秒脉冲激光输出。

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邱文聪   杨立军   刘桐   赵德金  

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本文使用无源电探针检测装置对A304不锈钢YAG激光焊接过程中等离子体电信号进行检测，并且同步触发高速摄像装置对等离子羽的形态进行记录。将等离子羽高速摄像图片与电信号进行时域的对比分析，发现电信号电压波动特征与等离子羽形态波动特征很好的吻合。再对一定时间长度内的电信号进行频谱分析(PSD)，PSD图中会出现一个明显的特征峰值，通过与同步的高速摄像图计算的等离子羽形态波动频率对比，该特征峰值对应的频率值与等离子羽形态波动频率值基本一致。从光、电信号以及小孔行为的分析，发现等离子羽形态波动、电信号的波动特征与小孔的行为具有很强的关联性。这种波动特征受到焊接参数影响，波动频率随着激光热输入增大而减小。

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苏思思   延凤平   谭思宇   王伟   孙慧慧  

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太赫兹波段的功能器件常以硅为基础，但是由于硅与空气折射率不匹配等原因需要使用增透膜降低反射。设计了一种基于站立结构的太赫兹超材料增透膜，利用双开口环站立结构实现了太赫兹波段对反射的抑制，可以使得增透膜的反射率最低降至0.001，反射率在0.1以下的带宽可达0.45 THz。通过多次反射干涉原理及反演等效参数原理分析了超材料增透膜的工作机理，研究了两个开口环之间的距离以及聚合物基底的厚度对该超材料增透膜的性能的影响，并与单开口环结构的增透膜性能进行了对比。仿真及分析结果表明，所设计的超材料增透膜具有优异的宽带反射抑制作用和较大的制作参数容差特性，在太赫兹波段的传感器、滤波器等功能器件中有广泛的应用前景。

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韩立强   江红兵  

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本文给出了一种由衬底认知射频（RF）网络与多输入多输出（MIMO）自由空间光通信（FSO）链路串联而成的双跳传输系统，分析了其中断概率。对于射频链路，采用瑞利衰落分布模型，考虑次级用户与主用户共享频谱的衬底认知无线电网络；对于MIMO FSO链路，采用Gamma-Gamma大气湍流模型，考虑在大气衰减效应和大气湍流效应下，通过等增益合并建立MIMO FSO的信道模型。推导出中断概率的闭合表达式，仿真分析各种天气条件和大气湍流对串级链路的影响，结果显示随着次级用户发射器的峰值发射功率增大和发射孔径与接收孔径的数目增多，大气效应的影响逐渐减小，通信性能随之提高。

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狄颢萍   张淇博   周木春   辛煜   赵琦  

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采用非均匀采样与功率谱反演法结合产生湍流尺度相关的各向异性非Kolmogorov湍流随机相位屏，进而利用空间光调制器模拟研究圆艾里高斯涡旋光束在大气湍流中的漂移特性和轨道角动量态变化。数值模拟和光学实验结果同时表明，圆艾里高斯涡旋光束的漂移值随光束衰减系数、光束主半径、大气湍流外尺度和传输距离的增大而增大，随湍流各向异性系数、光束拓扑荷值的增大而减小，并且在湍流幂律值为3.3附近有极大值。此外，通过对比分析圆艾里高斯涡旋光束经过大气湍流前后的干涉条纹图样，发现整数阶时拓扑荷值越小，光束经过湍流之后拓扑荷值稳定性越好。

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张明明   韩豪   刘景业   徐媛媛   王亚伟   季颖  

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基于干涉成像原理，提出了一种结构简单的轴向可调式共光路干涉成像系统设计。该设计充分利用光路可逆性和分光棱镜的反射折射特性，先通过棱镜把入射光分为两束平行光，一束照射到样品上被反射载物台反射作为物光，另一束则直接被反射作为参考光，进而再次利用该棱镜使反射回的物光和参考光合束发生干涉。通过调整棱镜的分光层与光轴之间的夹角可分别实现离轴干涉、同轴干涉和轻微离轴干涉。本文分别以傅里叶变换和三步相移范数法为例对实验获得的干涉条纹进行相位恢复，并通过对结果的分析评估了系统的性能，对该设计用于生物细胞相位成像的可行性进行了论证。 该系统结构简单，操作方便，系统误差小，可为均质细胞的无损免标记形态检测提供一种简单易行的方法。

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王志斌   董伟  

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本文设计了一种拥有顶角经过圆角处理的金属脊和特定三角形空气间隙层的混合表面等离子激元波导结构，这种特定三角形结构和其它材料的组合有效的提高了纳米激光器的性能。应用有限元法，借助于COMSOL Multiphysics软件分别构建二维平面和三维体积模型，使用模态分析模块对该波导结构的波导特性以及激光器特性进行分析。结果表明：在工作波长是1550nm时，所设计波导的光场约束可以达到较好的亚深波长水平，同时保持较大的传输长度。该波导结构可以实现SPP模式和纳米线模式之间的超强耦合，耦合强度最高可以达到0.96，传播长度可以达到28047nm。将该结构应用于激光器时，通过调整波导设计参数获得了高质量因子、低能量损耗、低阈值极限以及超小的有效模式体积。与单一三角形空气间隙结构相比，在相同的参数下，所设计的结构具有更强的光场限制能力和更强的微腔束缚能力。因此，该结构有望应用于片上互连，光子集成电路，光学存储，光信号处理等领域。

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王钰茹   梅海平   康丽   武鹏飞   崔朝龙  

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采用红光激光器、3M微晶棱镜阵列反光膜和长焦高速CCD构建的折返路径激光成像探测系统，进行典型天气条件下湍流大气中1km传输路径上的激光光斑回波成像探测实验，并配备激光闪烁仪和大气相干长度仪实时监测湍流参数。对激光光斑图像的强度进行了统计分析，获得了不同位置、不同光斑孔径范围内的闪烁指数以及光强起伏的空间相关系数，并尝试拟合得出了光斑中心点理想的点闪烁指数。将依据该闪烁指数推算出的湍流折射率结构常数与实时监测数据进行比对分析，结果表明：利用该方法所得的湍流折射率结构常数与激光闪烁仪实测值在变化趋势上具有良好的一致性，并且折返路径激光成像探测方法容易确保旁轴近似条件，理论上具有更符合实际。该系统不仅可用于观测受大气湍流影响的完整的远场激光光斑，通过定量化理论建模，还有望发展成为一种单端的大气光学湍流参数成像探测新技术。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0301009      

鲁绍文   陈卫标   侯霞   刘源   孟洁   孟俊清   施君杰   于真真   赵学强  

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报道了一种可宽温稳定工作的高峰值功率亚纳秒被动调Q的Nd:GdVO4激光器。激光振荡级采用平凹腔结构，以尾纤耦合半导体激光器（LD）端面抽运Nd:GdVO4晶体，以Cr4+:YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q。在抽运吸收能量为5.9mJ时，振荡级输出峰值功率为1.5MW、脉冲宽度为600ps的基模脉冲激光，单脉冲能量为0.9mJ，光-光转换效率为15.4%，光束发散角为1.2mrad。采用端面抽运的双程放大结构对振荡级输出激光进行放大，最终得到峰值功率为3.5MW，单脉冲能量为2.1mJ激光输出。测量了不同温度下的激光能量的变化，结果表明在20℃~36℃的温度范围内，激光输出能量的抖动量（均方根）为5%。激光器结构紧凑、功耗低，可作为未来端面空间激光应用的光源。

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刘焕淋   王储君   陈勇  

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针对光纤布拉格光栅(Fibber Bragg Gratting, FBG)传感系统中数据量庞大不利于数据的传输及存储的问题，本文提出了一种分段自适应采样压缩感知(Segmentation Adaptive Sampling Compressed Sensing, SASCS)算法。设计特定参数的Gabor滤波器来提取FBG光谱信号中上边带斜率最大的频率点，并结合Hilbert变换粗定位出FBG中心波长位置，进而对FBG光谱进行自适应分割。在保证光谱信号重构质量的前提下，根据不同的分割区域设置不同的信噪比阈值，以此降低光谱信号的总压缩比。在自适应采样过程中，为了加快算法的运行时间，引入PID算法的思想，设计一种自适应的步长增长机制。最后利用一种改进的正交匹配追踪算法进行光谱重构以实现解码。仿真结果表明，在单峰和多峰情形下，本文所提算法都能降低总的观测值数，且FBG光谱3dB带宽内的重构误差均在0.7%以内。

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沈婷   石拓   傅戈雁   张锐   胡晔  

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变壁厚偏心圆环结构由于壁厚不等，采用激光熔覆在厚壁处多道搭接，成形效率和精度都低。本研究采用“光内送粉”技术与喷头，通过离焦而变化光斑大小，成形过程中可通过光斑尺寸改变来控制熔道宽度的连续变化，一次扫描可成形不同宽度的熔道。将此技术用于变壁厚偏心圆环结构的激光熔覆直接成形，避免了熔道搭接，减少了熔层的反复加热，同时提高了成形效率和精度。本文规划了变壁厚偏心圆环的成形扫描路径，利用基于机器视觉的层高控制软件获得每个成形段的实际高度，并与设定的期望高度对比，建立基于数字PI控制器的速度校正模型。设置比例系数与积分系数，再结合分段变工艺参数成形该结构。在成形过程中，变壁厚偏心圆环每段高度控制曲线都能在期望高度值附近小幅度波动，均达到稳定和收敛状态。最终成形的偏心圆环结构壁厚变化最窄处2.14mm，最宽处6.38mm。每段总堆高与期望总堆高误差较小，整体高度相对平整，具备较高的成形精度。成形件不同壁厚处晶粒组织均匀致密，晶粒尺寸接近，均在细晶范围。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0302007      

王宏芳   田象军   程序   刘栋  

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本文采用Gleeble-3800热模拟试验机对激光增材制造TC18钛合金进行单轴等温热压缩实验，研究了合金不同变形条件下热变形行为，分析其流变应力-应变规律和动态软化机制，建立合金峰值应力本构方程及不同应变条件下的热加工图。结果表明：激光增材制造TC18钛合金流变应力-应变曲线表现为连续软化和稳态流变两种特征，合金流变应力随应变速率增大或温度降低而增大。激光增材制造TC18钛合金激活能为476.8kJ/mol，接近锻态合金，大于轧制态合金。当热加工温度处于α+β两相区时，软化机制主要为动态回复，处于β单相区时，软化机制主要为动态再结晶。激光增材制造TC18钛合金较佳热加工区间为：变形温度830℃～880℃、应变速率0.001/s～0.003/s和变形温度750℃～760℃、应变速率0.001/s～0.002/s。

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张森   张军伟   周忆   王逍   邓波   粟敬钦   胡东霞  

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波前畸变会影响平行光栅对压缩器输出脉冲的可压缩性和远场焦斑的质量。结合光线追迹和夫琅禾费远场衍射原理建立了平行光栅对压缩器理论模型，分析了输入脉冲的波前误差、光栅衍射面的形变以及光栅波像差对压缩器输出脉冲远场焦平面时空特性的影响，采用基于蒙特卡罗方法的数值模拟分析了其误差容许范围。为高功率激光装置中平行光栅对压缩器中进行波前畸变和光栅质量的控制提供了理论参考。

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王倩   赵江山   周翊  

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线宽压窄模块是面向具有光谱特征需求的激光光源系统的重要组成部分。线宽压窄模块中棱镜组及光栅的装配角度直接影响着系统输出特性。为了进一步改进准分子激光器线宽压窄模块工程化安装与调试工艺，本文研究了棱镜扩束器中棱镜角度偏差对系统线宽及能量的影响。通过理论推导及实验验证，分析了单个棱镜角度偏转对准分子激光系统线宽及能量的影响，确定了每个棱镜的装调误差；实验结果与理论分析基本吻合。根据确定的装调误差可优化设计线宽压窄模块的装调方法，对模块的光谱控制工程化具有一定的指导意义。

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赵明   郝强   郭政儒   曾和平  

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本文优化设计了窄光谱的皮秒脉冲光纤激光振荡器及多级光纤放大器。光纤链路部分充分抑制了光纤中的自发辐射和非线性效应，以至于系统工作在低至1 kHz重复频率时，仍然能保持大于20 dB光谱信噪比及小于0.5 nm光谱带宽。进一步，我们采用三级双通Nd:YVO4固体放大器对该光纤链路输出的皮秒脉冲进行了能量放大。当系统重复频率在1 kHz、10 kHz及100 kHz时分别得到了2.34 W、4.3 W及10.3 W的平均功率输出，相应的单脉冲能量分别为2.34 mJ、0.43 mJ及0.1 mJ。在Nd:YVO4晶体仅为被动散热的条件下，系统输出功率不超过7 W时，输出光束的质量因子M2<1.3、光斑圆度>90%。

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王红阳   孙佳   刘黎明  

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采用低功率脉冲激光-TIG复合热源对6061-T6铝合金进行高速焊接，研究了焊接电流、激光脉宽及激光脉冲频率等工艺参数对气孔的影响规律。结果表明，在6061铝合金高速激光-TIG复合焊中，由于焊接速度的提高，熔池冷却速度加快，焊缝组织呈现细小等轴晶，热影响区软化区宽度减小。由于熔池冷却状态的变化，“匙孔”稳定性降低容易坍塌，焊缝中极易形成气孔。通过调控脉冲激光参数对焊缝气孔进行控制，研究发现随着脉冲激光脉宽增大，气孔数量及尺寸逐渐减小；随着激光脉冲频率的增加，气孔先减少后增加。当电弧电流从180A增大到200A时焊缝中气孔数量明显减少。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0302001      

许阳   房强   谢兆鑫   李锦辉   崔雪龙   史伟  

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摘要 报道了一种基于915 nm半导体激光单端泵浦的单纤准单模全光纤激光振荡器，工作波长为1080nm，输出功率可达2.02 kW。结合理论以及实验，研究了增益光纤长度、受激拉曼散射（SRS）、输出功率之间的关系，并以此为指导，通过对增益光纤长度的优化，在保证>2kW激光功率的前提下，实现了高SRS抑制比的激光输出，将输出激光中SRS功率占比压制在~0.8%。180min内激光器的功率不稳定度小于±1%，光－光转换效率约为70%。此外，通过对光纤盘绕的合理设计，有效地抑制了光纤中的高阶模式，在满功率输出时成功地获得了准单模激光（M2~1.5），对该激光器在激光切割中的应用进行了研究。

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路桥   时雷   毛庆和  

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光学频率梳（OFC）是一种高精度高稳定度且具有梳状光谱结构的激光源，已在光频计量等众多领域获得了成功应用。基于OFC的精密激光光谱技术有多种，其中的双光梳光谱（DCS）技术因具有可同时获取高分辨率、高灵敏度、宽光谱覆盖和快速测量等优点，倍受人们青睐。在过去十多年间，DCS技术已出现了多种实现方案，性能指标大幅提升，应用技术持续发展，应用领域不断拓展。鉴于DCS技术仍处在飞速发展过程中，本文从OFC出发，综合述评近年来DCS技术在测量原理与实现方案、性能指标与应用技术以及仪器化设备研发等方面的最新成果与未来可能的发展趋势。

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李永花   周璐   赵国忠  

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摘要：本文提出了一种基于各向异性超表面的太赫兹宽带偏振转换器。它由金属-电介质-金属三层构成，位于顶层的是沿对角线相交的正方形谐振腔，底层为金属板，中间被介质层隔开。通过仿真计算该结构在所研究频率范围内的反射比和偏振转换率，表明了该偏振转换器可以在0.4THz到1.04THz频率范围内，将线偏振的太赫兹波偏振方向旋转900，转换率达90%以上。同时,对该结构在偏振转换率高的频率下表面电流分布进行仿真，分析了高偏振转换率的机理。该偏振转换器与以前的设计相比不但结构简单而且工作带宽较宽，在太赫兹波的偏振调制方面具有实际的应用价值。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0314001      

王灿   吕俊霞   张建超   吴世凯  

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摘要　采用ER5087、ER5356和ER4047三种焊丝对4mm厚的A7204P-T4铝合金进行光纤激光-变极性非熔化极氩弧（VPTIG）复合填丝焊接。经优化工艺参数后，获得了成形良好的焊接接头，在此基础上对比分析了不同填充焊丝条件下复合焊接接头的显微组织与力学性能，并对接头软化行为及机制进行了研究。研究结果表明：填充ER5087焊丝的焊缝上部铸态组织最细小，枝晶相对较细，ER5356焊缝次之，ER4047焊丝焊缝枝晶较发达，铸态组织较粗大；自然时效90天后，三种填充焊丝焊接接头的力学性能无明显差别，拉伸试样大多断裂于近母材侧的热影响区。时效后，三种焊丝接头距熔合线1.6~2 mm的热影响区硬度最高，可达到125 HV0.1，高于母材的平均硬度110 HV0.1，而距离焊缝中心3~7 mm的热影响区间为明显的软化带；焊接热影响区存在明显的时效硬化区和再结晶软化区，且自然时效对热影响区软化具有明显影响。经透射电镜分析，再结晶软化区域析出相减少并粗化是接头软化的主要原因。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0302002      

刘健宁   蒋军彪   马家君   任莉娜  

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棱镜式环形谐振腔反射、折射点多，为了保证陀螺稳定工作，对棱镜各工作面的角度、塔差以及调腔提出了严格的要求。考虑棱镜式环形谐振腔各种损耗源的影响机理，将子午、弧矢面内棱镜的工作面角度误差、球面偏心等作为微扰项，修正了光在棱镜表面反射和折射的传输矩阵；根据激光环形腔自洽理论，在子午、弧矢面内，分别建立棱镜式环形谐振腔光束几何偏折损耗和光路空间非共面损耗的物理模型，利用修正后的传输矩阵分析了角度误差造成光束偏离设计位置的程度。设计了基于棱镜配套筛选、谐振腔损耗控制的调腔方法。实验证明，新调腔方法使环形谐振腔一次合格率由75%提高至90%以上。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0301005      

余景景   刘佳乐  

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生物发光断层成像（Bioluminescence Tomography，BLT）是一种低成本、高灵敏、具有巨大潜力的光学分子成像模态，高效稳定的重建算法是将其推向实用的关键。为克服BLT重建的高不适定性，本文提出基于非凸L1-2正则化的重建方法，采用凸差分算法来解决非凸泛函最小化问题，在每一步迭代中采用带自适应惩罚项的交替方向乘子法高效求解。为评估该方法的有效性和鲁棒性，设计了单光源和双光源数字鼠仿体实验并与三个典型的重建算法进行对比，仿真实验结果表明，本文提出的L1-2正则化方法在不同的光源设置下都得到了最准确的光源定位。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0307001      

令维军   夏涛   董忠   李可   左银艳   路飞平   刘勍   王勇刚  

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利用垂直生长法制备的氧化石墨烯作为可饱和吸收体，结合特殊设计的低阈值谐振腔，在Tm,Ho:LiLuF4全固态激光器中实现了低阈值被动调Q锁模运转。连续光出光阈值低至73mW，稳定锁模阈值功率为663mW，对应氧化石墨烯可饱和吸收体上功率密度为76.4μJ/cm2。典型的调Q脉冲包络重复频率104.2KHz，脉宽约30μs，包络下锁模脉冲序列的重复频率为178.6MHz，调整深度接近100%。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第3期 pp.0301006      

李仲慧   刘栋   蔡向龙   张莹莹   王颜超   王鹏远   陈莹   刘金波   胡墅   李慧   郭敬为