孟一鸣 1,2,3项静峰 1徐斌 1李彪 1[ ... ]吕德胜 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室,上海 201800
3 中国科学院大学,北京 100049
铷87的双光子光谱具有高信噪比、无多普勒展宽、窄线宽等特点。构建了基于87Rb原子双光子跃迁的光学频率参考,分析测试了影响其短期稳定度的因素。利用778 nm外腔半导体激光器激发双光子跃迁产生420 nm荧光信号,通过荧光信号锁定激光器频率。探讨了谱线线宽、信噪比、功率、温度相关的谱线展宽、光频移、系统结构稳定性和调制宽度等对频移和稳定度的影响。采用螺栓锁紧结构固定光学元件,大幅改善了光学对准引起的稳频误差,通过直接调制激光器电流实现了秒级稳定度为1.5×10-12、500 s稳定度为2.88×10-13的光学频率参考。与其他基于饱和吸收的光学频率参考相比,构建的基于87Rb原子双光子跃迁的光学频率参考的稳定度提高了10~100倍。光学对准对于提高荧光探测信噪比和优化长期稳定度具有重要意义。验证了内调制实现双光子光学频率参考的可行性,并提出了进一步优化短期稳定度和长期稳定度可采用的技术方案。
激光器 双光子跃迁 激光稳频 光学对准 频率稳定度 
中国激光
2023, 50(23): 2301013
作者单位
摘要
上海工程技术大学机械与汽车工程学院, 上海 201000
为了解决传统人工势场法在路径规划中存在局部最小和目标不可达的问题, 提出了一种改进的人工势场法。首先,引入障碍物的碰撞范围和使用角度定义障碍物的影响范围, 排除机器人前进方向一定角度和距离外障碍物的影响;其次, 为了解决目标不可达问题, 基于目标点与机器人的距离改进斥力函数;最后,利用外接六边形在障碍物的碰撞范围外创造虚拟目标点, 避免机器人陷入局部最小。基本环境和复杂环境下的实验结果表明:所提算法可以在一定程度上克服传统算法的缺陷, 是一种有效的路径规划算法。
人工势场法 路径规划 碰撞范围 虚拟目标点 移动机器人 artificial potential field method path planning collision range virtual target point mobile robot 
电光与控制
2023, 30(3): 38
作者单位
摘要
上海工程技术大学机械与汽车工程学院, 上海 201000
基本差分进化算法存在搜索精度不够和提前收敛的问题, 致使三维路径规划效果不佳, 因此设计了一种基于正弦余弦算法的改进差分进化算法。首先, 基于正弦余弦算法的搜索机制和种群重心改进变异策略, 融入扰动策略改进交叉策略, 提高了算法的搜索能力和收敛性能; 接着, 基于Logistic函数设计一种新的缩放因子, 以平衡算法在全局开发和局部搜索中存在的矛盾。通过函数优化实验验证了改进算法具有良好的搜索精度和收敛速度。最后, 应用改进算法研究无人机三维路径规划问题, 利用改进算法搜索的优势, 在每代搜索中能更好地对自身周围空间环境进行判别, 使路径选择更加合理。仿真结果表明, 与基本差分进化算法相比, 改进算法生成的无人机三维路径更短。
差分进化算法 正弦余弦算法 种群重心 扰动策略 路径规划 differential evolution algorithm Sine Cosine Algorithm (SCA) populations center of gravity disturbance strategy path planning 
电光与控制
2022, 29(6): 6
作者单位
摘要
北京邮电大学 电子工程学院,北京 100876
在裸眼3D显示中,传统的多视点采集方式为均匀采集。研究表明,因柱透镜光栅存在畸变,所以显示器构建的视点分布并不均匀,进而导致显示器视点和采集视点不匹配,产生了视点图像错位、透视关系错误等问题,影响最终的观看体验。针对上述问题,本文提出了一种多视点图像分布校正方案,该方案由一种视点筛选算法和中间视点生成网络构成:结合空间视点真实分布规律,针对均匀采集的多视点图像进行视点筛选,以指导中间视点预测网络生成对应位置的虚拟视点,使之匹配显示器构建视点位置。实验证明该方案为显示器视点填充了正确的视差图,有效地解决了显示器空间视点和采集视点的位置不匹配问题,提升了光栅立体显示器的观看质量。
裸眼3D显示 光流 多视点 视点校正 naked eye 3D display optical flow multiple viewpoints viewpoint correction 
液晶与显示
2022, 37(5): 605
作者单位
摘要
北京邮电大学 电子工程学院,北京 100876
基于视点分段式体像素的桌面光场显示系统具有正面观看视区以及100°超大视角,能够显示具有全视差的高质量三维图像。但是,该系统还存在所构建的视点在空间分布不均匀的问题,观看视区中间区域视点分布密集,两边区域视点分布稀疏,使得显示的三维图像出现透视关系不正确以及视点间的串扰等问题,影响显示质量。本文通过对系统视点的构建过程进行分析,发现造成视点分布不均匀问题的原因是系统采用的柱透镜存在像差,导致出射光线无法会聚于一点,而是形成一个弥散斑。因而,为了均匀系统视点分布,本文提出了采用对透镜进行光学优化的方法以减小像差,并设计了一种非球面透镜。最终通过实验验证了方法的可行性,系统视点分布的均匀度由39.32%提升至98.39%,显示图像透视关系不正确以及视点间的串扰等问题得到了有效改善。
光场显示 电子沙盘 视点分布 非球面透镜 light field display electronic sandbox viewpoint distribution aspheric lens 
液晶与显示
2022, 37(5): 573
作者单位
摘要
北京邮电大学 电子工程学院,北京 100876
3D光场显示技术因具有较大的观看视角、密集的观看视点而被研究学者们关注。分辨率是3D光场显示技术的一个重要参数,提升分辨率的方法较为复杂,因此研究学者们开始关注视觉分辨率。为了提高3D光场显示的视觉分辨率,提出了一种基于深度学习获取预处理基元图像阵列(PEIA)的方法。在光场显示的成像过程中,透镜的像差会使成像平面上形成弥散斑。弥散斑之间的交叠区域可以被视为新的视觉像素,并被用作额外的信息载体。一个分辨率增强的卷积神经网络(CNN)被用来从高分辨率基元图像阵列(HEIA)中获取PEIA,将PEIA加载到LCD上,经过透镜阵列的光学变换和定向扩散膜的扩散作用,呈现出具有视觉分辨率增强的3D光场显示图像。在实验中,通过使用PEIA、透镜阵列以及定向扩散膜,展示了一个具有70°视角的光场显示,并提高了视觉分辨率。
3D光场显示 深度学习 卷积神经网络 视觉分辨率 3D light field display deep learning convolutional neural network visual resolution 
液晶与显示
2022, 37(5): 549
作者单位
摘要
1 厦门大学电子科学与技术学院, 福建 厦门 361005
2 泉州师范学院光子技术研究中心, 福建 泉州 362000
空心光束是一种重要的结构光, 是光场调控研究领域的热点之一。拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束, 因其螺旋状相位且携带轨道角动量, 因而也被称为涡旋光。涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值。本研究以全固态两镜凹平腔 Nd: YVO4 激光器作为实验平台, 通过在输出平面镜上制造点缺陷, 达到抑制低阶高斯模式起振, 从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果。在连续波情况下, 最高获得了 16 阶涡旋激光输出; 在吸收功率为 3.3 W 时, 获得最高功率为 280 mW, 激光斜效率为 18.6%。进一步通过在谐振腔中插入 Cr:YAG 可饱和吸收体, 首次演示了具有正反手性的拉盖尔-高斯同时被动调 Q 脉冲激光, 稳定输出的最短脉冲宽度约为 232 ns, 相应的脉冲重复频率约为 229.1 kHz。本研究表明点缺陷镜是一种稳定可靠的直接产生高阶涡旋光的手段, 并且可以与被动调 Q 等固体激光技术结合产生不同运转方式的空间结构光束。
量子光学 光场调控 点缺陷镜 空心光束 涡旋光 连续波 被动调Q quantum optics optical field manipulation spot defect mirror hollow beam vortex beam continuous-wave passive Q switching 
量子电子学报
2022, 39(1): 142
董昊翔 1,*于迅博 1,**金秋 2桑新柱 1[ ... ]徐斌 1
作者单位
摘要
1 北京邮电大学电子工程学院,北京 100876
2 中国人民解放军63867部队,北京 137001
提出了一种基于视点分段式体像素的大视角全视差桌面式光场显示系统,采用了定向准直背光和反贴于分辨率为7680 pixel×4320 pixel的液晶显示屏上的柱镜阵列,实现了100°的水平观看视角,并利用光学偏折膜和全息功能屏,在适用于桌面显示的正面观看范围内实现了离散采样光场的体像素重建。设计了一种能够根据多位观看者的空间坐标划分独立视区的视点分段式体像素,并推导了其与液晶显示屏上子像素的函数映射关系,实现了对观看区域的分段式图像编码。提出了一种可为处在不同观看区域的多位观看者同时提供正确全视差光场显示的透视关系校正方法,填补了光学系统固有的垂直视差缺失,实现了桌面式光场显示中错误透视关系的自适应实时校正。
全息 光场 三维显示系统 视点分段式体像素 全视差 透视关系校正 
中国激光
2022, 49(4): 0409001
Jun Guo 1Jian Liu 2Jie Xu 1Bin Xu 3[ ... ]Jun Xu 2
Author Affiliations
Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory of Advanced Laser Materials and Devices, School of Physics and Electronic Engineering, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116, China
2 School of Physics Science and Engineering, Institute for Advanced Study, Tongji University, Shanghai 200092, China
3 Department of Electronic Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China
4 Research & Development Center of Material and Equipment, 26th Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Chongqing 400060, China
5 School of Physics Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China
A good thermo-optic property of strontium dodeca-aluminum oxide (SrAl12O12, SRA) host material is very advantageous to the development of high-performance lasers by doping rare-earth ions for gain medium. In this work, we report on diode-end-pumped high-performance continuous-wave and passively Q-switched Nd:SRA lasers. For continuous-wave operation, a maximum output power of 6.45 W is achieved at 1049 nm with a slope efficiency of about 41.6%. Using a Y3Al5O12 (YAG) etalon, we have firstly achieved a 1066 nm laser with a maximum output power of 4.15 W and a slope efficiency of about 27%, to the best of our knowledge. For passively Q-switched operation, with Cr4+:YAG as a saturable absorber, a maximum average output power of 1.82 W was achieved with the shortest pulse width of 18.2 ns at pulse repetition rate of 22.9 kHz. The single-pulse energy and pulse peak power were 79.4 μJ and 4.3 kW. This work has further verified that the Nd:SRA crystal is very promising for high-performance laser generation.
diode pump Nd:SRA crystal continuous-wave operation passively Q-switched operation 
Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031401
作者单位
摘要
厦门大学 电子科学与技术学院,福建 厦门 361005
涡旋光在光通信、量子纠缠、新的非线性光学效应、微纳机械加工、超分辨成像和光镊等领域具有重要的应用价值。涡旋光应用的前提条件是高质量涡旋光束的产生,将缺陷镜技术和固体激光谐振腔技术结合起来研究,对直接产生高光束质量、高稳定性和大拓扑荷数(高阶)的涡旋激光具有明显的优势。当前,该项技术多是用在简单的两镜线性腔中,且以连续波涡旋激光为主。文中使用紫外皮秒脉冲激光器制备了点缺陷镜,并采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体作为激光实验平台,构造了V型激光谐振腔,首次实现了复杂谐振腔内直接产生高阶涡旋激光输出。当吸收功率为11.46 W时,获得了最高输出功率为2.69 W的三阶涡旋激光,斜效率达到23.6%;进一步调节谐振腔及点缺陷尺寸,最高获得了13阶涡旋激光输出。该研究表明缺陷镜技术也可以用于复杂结构激光谐振腔,直接产生高阶涡旋激光,从而为其他运行模式(如调Q和锁模)的高阶涡旋激光研究提供了一定的依据。
全固态激光器 光学涡旋 缺陷镜 V型折叠腔 all-solid-state laser optical vortices defect mirror V-type folded cavity 
红外与激光工程
2021, 50(9): 20210408

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