1 北京工业大学 材料与制造学院激光工程研究所，北京 100124
2 跨尺度激光制造技术教育部重点实验室，北京 100124
3 北京市激光技术工程研究中心，北京 100124
4 北京市高等院校先进激光制造工程研究中心，北京 100124
5 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成，两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作，有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长， 从而实现合束，获得的激光源中心波长锁定在1061.5 nm和1064.6 nm，两谱线中心间距为3.1 nm，组合光束的输出能量为173 mJ，组合光束的光束质量因子M2为2.8 × 2.2；两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ，在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1，在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9；组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%，组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求，在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。
双波长 Nd:YAG激光器 光谱合束 输出能量 光束质量 dual-wavelength Nd:YAG lasers spectral beam combining output energy beam quality 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230411
1 滨州学院飞行学院，山东 滨州 256600
2 北京空间机电研究所，北京 100094
3 大连工业大学信息科学与工程学院，辽宁 大连 116034
系统地探究了典型多光谱彩色成像系统的最优光谱通道数的确定问题。在前期多目标滤色片优化选取方法的基础上，将仅限于相同通道滤色器优化的概念拓展至不同通道数最优滤色器的优化，从而达到最优通道数确定的目的。基于Munsell光谱反射率数据集构建光谱反射率成像目标，通过真实CCD成像传感器的光谱灵敏度、D65光源的光谱功率分布以及高斯滤色器模型和最大线性独立滤色器选择算法，在10个噪声水平下实现了3~31个光谱通道，即29个虚拟多光谱相机对成像目标的光谱反射率重建的仿真计算。结果表明，通道数小于8时，5通道滤色器表现最优；和A光源相比，D65光源下的5通道最优滤色器的最大带宽达到80 nm，性能有显著的提升。
色度学 成像系统 计算方法 光谱通道数 多光谱彩色成像
1 浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室和光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 西湖大学工学院，浙江 杭州 310024
红外伪装技术是指隐藏或改变目标红外辐射特征的技术，对于提高目标的生存率具有重大意义。多波段探测技术的发展，给传统的红外伪装技术带来了严峻的挑战，使得多波段兼容红外伪装材料的研究变得十分紧迫。针对这一挑战，首先须厘清各波段的伪装要求，其次应合理利用各波段材料电磁响应的不同和结构尺寸的差异，设计分层次结构以满足不同波段的光谱要求。最后，应认识到现有研究存在的不足，向着适应更多探测波段、应用场景，制备工艺更简便、成本更低、应用性更优的方向发展。
红外伪装 兼容性伪装 热伪装 光谱调控 微纳结构 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0104001
1 1.武汉理工大学襄阳示范区, 湖北隆中实验室, 襄阳 441000
2 2.武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070
3 3.武汉理工大学 纳微结构研究中心, 武汉 430070
晶粒细化是提高Bi0.5Sb1.5Te3合金力学性能的有效途径, 但是粉末冶金过程中晶粒细化导致的类施主效应会严重劣化材料热电性能, 制约了Bi0.5Sb1.5Te3基合金在微型热电器件中的应用。本研究围绕p型Bi0.5Sb1.5Te3基合金, 采用实验结合理论计算系统研究了粉末冶金制备过程中研磨和脱附气氛对烧结样品中类施主效应和电热输运性能的影响规律和机制。Bi0.5Sb1.5Te3基合金破碎研磨过程中粉体表面产生缺陷$~\text{V}_{\text{Te}}^{\cdot \cdot }$和${{\text{{V}'''}}_{\text{Sb}}}$并物理吸附空气中的O2, 在烧结过程中与吸附的O2发生缺陷化学反应, 产生大量$\text{V}_{\text{Te}}^{\cdot \cdot }$空位和自由电子, 导致类施主效应, 使空穴浓度大幅降低。在保护气氛下(Ar气氛)研磨避免接触空气或在空气中研磨后放置在保护气氛下脱附O2, 都可以有效抑制类施主效应, 使样品保持较高的载流子浓度和电导率, 且性能在473 K下保持稳定。在空气中研磨后直接烧结的样品和放置在空气中粉体烧结的样品表现出明显的类施主效应, 样品的载流子浓度从保护气氛处理样品的4.49×1019 cm−3下降至3.21×1019 cm−3, 采用保护气氛处理的粉体烧结样品在402 K下获得最高的热电优值ZT为1.03, 平均ZTave为0.92。该研究为调控p型多晶Bi2Te3基化合物的类施主效应和优化其热电性能提供了新思路。
Bi0.5Sb1.5Te3合金 类施主效应 载流子浓度 热电性能 Bi0.5Sb1.5Te3 alloy donor-like effect carrier concentration thermoelectric property
1 北京工业大学 材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
3 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
4 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124
目前1.5 μm LD泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域。随着激光器输出能量和重频的增加，玻璃面临突出的热效应问题，晶体的热导率是玻璃的10倍以上，有望能够实现比玻璃基质更大脉冲能量和更高重频的激光输出。文中报道了一种采用LD脉冲端面泵浦、铒镱共掺焦硅酸镥晶体为增益介质的1 537 nm被动调Q微型激光器。通过优化泵浦光斑大小、输出镜透过率与调Q晶体初始透过率相匹配，实现激光输出重频与泵浦重频一致。最终实现了输出重频为1 kHz、单脉冲能量35 μJ、脉冲宽度7 ns、峰值功率为5 kW、光束质量因子M2=1.33的激光输出。以及输出重频为10 kHz、单脉冲能量10 μJ、脉冲宽度10 ns、峰值功率为1 kW、光束质量因子M2=1.51的激光输出。结果表明，Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7 晶体是实现高重频1.5 μm激光输出的优良介质。文中研究结果对LD脉冲端面泵浦的kHz铒镱共掺晶体被动调Q人眼安全微片激光器具有重要的参考意义。
微片激光器 被动调Q 高重频 Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7晶体 脉冲泵浦 microchip laser passively Q-switched high repetition rate Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7 crystal pulse pumped 红外与激光工程
2023, 52(7): 20220811
宁夏大学物理与电子电气工程学院，宁夏 银川 750021
为了获取包含更多高频感知信息与纹理细节信息的遥感重建图像，并解决超分辨率重建算法训练难和重建图像细节缺失的问题，提出一种融合多尺度感受野模块的生成对抗网络（GAN）遥感图像超分辨率重建算法。首先，使用多尺度卷积级联增强全局特征获取、去除GAN中的归一化层，提升网络训练效率去除伪影并降低计算复杂度；其次，利用多尺度感受野模块与密集残差模块作为生成网络的细节特征提取模块，提升网络重建质量获取更多细节纹理信息；最后，结合Charbonnier损失函数与全变分损失函数提升网络训练稳定性加速收敛。实验结果表明，所提算法在Kaggle、WHU-RS19、AID数据集上的平均检测结果较超分辨率GAN在峰值信噪比、结构相似性、特征相似性等方面分别高出约1.65 dB、约0.040（5.2%）、约0.010（1.1%）。
遥感 超分辨率重建 遥感图像 生成对抗网络 感受野网络 密集残差网络 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1028010
刘大鹏 1吴伟冲 1雷訇 1,2,3,4,**朱占达 1,2,3,4[ ... ]李强 1,2,3,4,*
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
报道了一种LD侧面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃波导被动调Q激光器。采用无胶键合技术，在波导芯层（原子数分数1% Er3+，21% Yb3+∶glass）的四侧键合厚度为0.1 mm的掺钴硼硅酸盐玻璃（Co2+∶glass）作为包层，阻断放大自发辐射（ASE）的形成通路，提高激光输出效率。波导两侧分别键合硼硅酸盐K9光学玻璃作为泵浦光传输层，改善泵浦均匀性，提高输出激光的光束质量。在自由运转模式下，激光器输出的最大脉冲能量为34.7 mJ，斜率效率为10.6%。被动调Q模式下，获得稳定输出单脉冲能量2.16 mJ、脉宽4.7 ns、峰值功率459 kW的1.535 μm脉冲激光，光束质量因子M2=1.53。实验结果表明，在Er3+，Yb3+∶glass的四侧键合Co2+∶glass是抑制其内部ASE效应、提高激光器单脉冲能量输出的有效方法。
激光器 固体激光器 波导 侧面泵浦 被动调Q 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0914005
1 华北理工大学机械工程学院，河北 唐山 063210
2 唐山中茂科技有限公司，河北 唐山 064300
激光熔覆具有熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好、稀释率及变形小等优点。钴基合金因具有高硬度，以及较好的耐磨性、耐高温性和耐蚀性等特点，在激光熔覆中得到广泛使用。本文对激光熔覆制备钴基合金涂层的国内外研究现状进行了分析，探讨了激光功率、扫描速度和送粉速率等主要工艺参数对涂层熔覆质量和性能的影响，总结了硬质相陶瓷粉末、稀土和固体润滑剂等添加剂，以及其他辅助工艺对改善钴基合金熔覆性能方面的相关研究。最后对激光熔覆钴基合金的不足和发展趋势进行了总结和展望。
激光技术 激光熔覆 工艺参数 钴基合金 添加剂 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0900004
1 陕西科技大学材料科学与工程学院, 硅酸盐质文化遗产研究院, 陕西 西安 710021
2 陕西省考古院, 陕西 西安 710043
3 上海大学, 文化遗产保护基础科学研究院, 上海 200444
天王俑是中原地区的达官贵人墓葬的镇墓俑, 是唐墓葬冥器中重要的一种神煞俑。 为探究天王俑彩绘颜料的组成元素以及彩绘工艺, 使用X射线荧光光谱分析了陕西省咸阳市渭城区苏同家族墓KTJ-2019-019M2、 KTJ-2019-019M3坑出土的天王俑彩绘区域的元素组成。 分析结果表明陶俑表面金色贴片主要为金箔(Au); 红色颜料的组成元素则是Hg、 S以及少量的Pb、 P; 蓝色颜料和绿色颜料的组成元素均为Cu, 白色颜料的组成元素为P、 S、 Pb。 使用拉曼光谱对彩绘颜料层的鉴定物相, 使用拉曼光谱分析技术对彩绘层分析结果确定了红色颜料的主要组成物相为朱砂(HgS)和铅丹(Pb3O4)的混合颜料; 蓝色颜料的主要组成物相为石青; 绿色颜料的主要组成物相为石绿; 白色颜料的组成物相可能为铅白。 进一步使用XRF面扫描技术分析了天王俑的彩绘工艺, 解析金、 红、 蓝、 绿色区域的组成元素位置, 发现陶块样品中的M2-1金色陶块、 M3-1白色陶块、 M3-2红色陶块、 M3-3蓝色陶块、 M3-4绿色陶块的彩绘均使用的是单层工艺, 而M2-2样品彩绘是在以铅白为底再施加一层朱砂和铅丹混合颜料, 即使用了双层彩绘工艺, 通过将唐代苏同家族墓天王俑彩绘层测试结果与唐代各地区出土彩绘文物进行比较, 得到唐代苏同家族墓使用的各种彩绘颜料与同时期不同地区出土彩绘文物使用彩绘一致。 使用X射线荧光光谱面扫技术能直观得到颜料层的元素分布特征, 可以为天王俑的保护以及修复工作提供可靠的科学支持和有益借鉴。
天王俑 唐代 XRF面扫描 拉曼 呈色 Warrior figurines Tang dynasty XRF mapping Raman spectroscopy Color generation
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心，北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
报道了一种基于Yb∶YAG大芯径晶体方波导的全固态被动锁模激光器。在腔内使用Gires‐Tournois干涉（GTI）镜对色散进行补偿，获得了平均功率为16 W、脉冲宽度为2 ps、重复频率为31.7 MHz的激光输出。实验研究了大芯径晶体方波导锁模激光器的输出特性，并提出了提升输出功率的方法。
激光器 锁模 晶体波导 半导体可饱和吸收镜 高功率
