朱泉锦 1,2,3,4马浩统 1,2,3,4陈炳旭 1,2,3邢英琪 1,2,3[ ... ]谭毅 1,2,3,4
1 中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
4 中国科学院大学，北京 100049
双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控，然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现，传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时，存在设计不精准、整形效果差等缺陷，为此，提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果，表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例，虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。
高斯光束整形 虚拟面迭代法 自由曲面 不重合度 辐照度均匀度 能量利用率 gaussian beam shaping virtual surface iteration method free-from surface misalignment irradiance uniformity energy efficiency 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230587
1 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006
2 北京大学 微纳电子学研究院, 北京 100871
3 广东工业大学 计算机学院, 广州 510006
为了提高半导体激光加工中激光光斑中心定位精度, 根据皮秒超短脉冲激光辐照单晶硅后产生的光斑图像灰度分布特点, 提出了一种基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法, 通过模拟激光光斑仿真分析和单晶硅刻蚀实验, 对比研究了不同辐照时间与不同激光功率条件下该算法与传统算法的定位精度。结果表明, 在辐照时间不同的条件下, 该算法定位精度达到0.761 μm, 比灰度重心法提高51.3%, 比最大行列灰度值法提高93.9%; 在激光功率不同条件下, 该算法的定位精度达到0.793 μm, 比灰度重心法提高73.4%, 比最大行列灰度值法提高86.8%。此研究可为皮秒超短脉冲激光光斑中心定位控制系统的设计提供指导。
图像处理 中心定位 灰度直方图 激光光斑 阈值分割 image processing center positioning gray histogram laser spot threshold segmentation
1 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200241
2 山东大学 山东省金刚石材料与半导体器件重点实验室, 济南 250101
3 济南金刚石科技有限公司, 济南 250101
4 山西大学 极端光学协同创新中心, 山西 030006
为了解决在基于金刚石氮-空位（NV）色心的磁场高灵敏度测量中, 高速获取磁场信号引起的NV色心发光强度的微小变化的技术瓶颈问题, 自行设计出一套能够实现金刚石NV色心自发辐射和受激辐射信号同步测量的光学系统, 并利用一个长焦距透镜收集金刚石NV色心受激辐射信号, 从而尽最大可能地滤除金刚石NV色心的自发辐射信号, 提高测量受激放大增益的信噪比。实验中成功观察到NV色心零声子线的受激辐射放大, 分析了抽运光功率、信号光功率、抽运光偏振方向和信号光偏振方向对放大特性的影响。结果表明, 通过对抽运光和信号光相关参量的优化调整, 最终获得了10.5%的受激辐射增益。该研究为实现NV光放大远程磁场监测奠定了研究基础。
激光技术 受激辐射放大 金刚石色心 量子传感 磁场测量 laser technique stimulated radiation amplification diamond color center quantum sensing magnetic field measurement
