1 中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院半导体研究所中国科学院半导体材料科学重点实验室，北京 100083
利用非线性光学晶体实现激光频率转换是拓展激光波长的有效手段之一，非线性光学晶体也成为全固态激光系统中的核心器件。硼酸盐由于其丰富的结构多样性和优异的光学性能，已成为开发可用于紫外激光输出的非线性光学晶体的重要体系。K3B6O10Br晶体具有短的紫外截止边（182 nm）、较大的非线性光学系数（d22为0.83 pm/V）、适中的双折射率（0.046@1064 nm），在激光二倍频、三倍频激光输出领域具有潜在应用。本文简要介绍了K3B6O10Br晶体生长及基本性能，对晶体倍频与和频实现可见/紫外激光及光参量啁啾脉冲放大方面的研究进展进行了总结，并对K3B6O10Br晶体未来发展及应用前景进行了简要分析。
非线性光学晶体 紫外激光 K3B6O10Br 激光频率转换 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0316002
1 南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210023
2 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室，江苏 南京 210023
3 北京湜沅科技有限公司，北京 102400
4 南京法艾博光电科技有限公司，江苏 南京 211135
为了解决水资源时空分布不均匀的困境，我国目前正在兴建一系列大规模引调水工程。预应力钢筒混凝土管（PCCP）因其强度高、抗震好、防渗漏等优点，被广泛应用在长距离输水管道的建设中。但是随着服役年限的增加，PCCP管道存在预应力钢丝断裂的现象，积累到一定程度便有可能诱发爆管事故，因而迫切需要对PCCP断丝进行实时在线监测。相比于传统手段，基于分布式光纤声场传感（DAS）的PCCP断丝监测技术在传感器布设的便捷性和事件识别的准确性方面具有明显优势。本文分析了PCCP断丝成因，对比了现有的各种PCCP断丝监测方法，并介绍了近年来出现的基于融合式DAS原理的PCCP断丝实时在线监测解决方案，同时对其发展趋势进行了展望。
预应力钢筒混凝土管 断丝监测 分布式光纤声场传感 融合型系统
1 福州大学 先进制造学院,福建 晋江 362200
2 中国科学院半导体研究所,北京 100083
利用前后向有限差分算法，对锑化物带间级联激光器有源区结构InAs/GaSb/AlSb的电子态进行了理论计算与分析。研究了哈密顿量算符序、有效质量参数修正、内界面态对结构能态及波函数的影响。分析表明，导带有效质量参数取正值可以在两种算符序下有效抑制伪解产生，Burt-Foreman算符序下的跃迁能量更为合理。对于内界面采用缓变假设后，其跃迁能量计算值略高于陡变界面下的计算结果，二者的波函数在界面附近差异不明显。
带间级联激光器 8带包络函数模型 有限差分算法 算符序 界面 inter-band cascade lasers eight band envelope-function model finite difference method operator order interface
条纹投影轮廓术期望被测表面反射率足够均匀以保证形貌测量精度，而数字图像相关技术则期望被测表面能够提供高对比度的纹理信息来确保图像匹配准确性和形变计算精度，二者对表面的纹理需求存在矛盾。针对这一矛盾，提出基于RGB模型的标记点纹理消隐与提取方法，通过计算特定的消隐系数与提取系数，同时提取高质量的条纹图案和纹理图案分别用于后续形貌和形变测量。实验结果表明，相较于已有方法，所提方法可以解决条纹投影轮廓术和数字图像相关技术对纹理要求的矛盾性问题，同时实现高精度的三维形貌和形变测量。
测量 条纹投影轮廓术 三维形貌测量 数字图像相关 三维形变测量 光学学报
2023, 43(11): 1112001
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
针对波分复用?光纤无线通信（WDM?ROF）系统中采用的激光器阵列成本高、可扩展性与重构性差、生成的毫米波信号单一不可调、每个基站业务传输相同且可应用场合受限等问题，提出了基于光学频率梳（OFC）的可选频毫米波生成多业务分层WDM?ROF系统。在该方案中，采用光学频率梳作为系统的多载波光源，有利于系统的扩展与重构；在中心站（CS）预留部分光载波作为基站（BS）上行链路的光源，实现了基站上行传输的无光源化；在次级中心站（SCS）引入基于微机电系统（MEMS）的光开关矩阵，由MEMS光开关矩阵的不同种控制状态实现毫米波信号的可选频；构建具有分层结构的基站组（BSG），为每个基站提供多个业务的接入。建立了基于光学频率梳的WDM?ROF系统的理论模型，并进行了仿真研究。在仿真中获得了平坦度为0.58 dB、频率间隔为20 GHz的15线光学频率梳。在下行链路中，利用其中一种控制状态的MEMS光开关矩阵与光电探测器将两个不同的10 Gbit/s下行数据上变频，得到频率为35、45、65、95 GHz的4个毫米波信号，并根据不同应用场合分配给基站组中的两个基站（分层BSG），进行多个业务传输。经40 km 单模光纤传输后，下行和上行传输的接收灵敏度分别不低于-10.086 dBm和-17.922 dBm，对应的功率代价均小于1 dB，业务数据接收眼图均保持睁开状态。该WDM?ROF系统可以实现可选频毫米波信号产生、多个业务传输、低功率代价的高效传输。
光通信 光学频率梳 可选频毫米波 MEMS光开关矩阵 分层基站组 中国激光
2023, 50(10): 1006002
数字光投影仪（DLP）已被广泛使用在条纹投影三维测量领域，投影条纹图的比特位深以8 bit居多，限制了可投影图案的数目与速率，也局限了三维重建的可用算法且造成相机速率冗余。为解决该问题，提出一种灵活使用比特位深的条纹投影方法，研究了不同比特数条纹图案的生成与投影方式，分析了比特数降低对条纹投影测量的影响，并总结了不同比特数下对应适用的编码测量方法和应用场景。实验从测量精度、抗噪性和抗运动模糊能力3个方面着重对比了8 bit和6 bit条纹投影方法的测量性能，证明了6 bit条纹投影方法具有编码方式灵活和重建速率快的优势。对比了6 bit和1 bit条纹投影方法的测量深度范围，发现6 bit条纹投影方法是一种高鲁棒、大景深的低速动态三维测量方案。该方法有效拓展了条纹投影方法的灵活性，充分利用了相机的冗余速率，扩大了对应三维重建可选择算法的范围，可适用于更多的基于条纹投影的三维测量系统。
测量 条纹投影轮廓术 比特位深 DLP投影仪
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京先进激光技术研究院，江苏 南京 210038
3 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
为实现片状结构高重复频率大能量激光放大器的高效热管理，采用有限元分析（FEA）方法，充分考虑增益介质内部非均匀热分布、微通道热沉中的流速、对流扩散等影响因素，引入流-热-固多物理场耦合数值分析模型，对激光放大器热沉进行分析优化，并基于优化结果探讨了不同流速下微通道热沉的散热冷却能力。模拟结果表明：当基底厚度、单个微通道高度和宽度、两微通道的间距时，微通道热沉冷却能力最强，热阻最小；微通道内冷却液流速过大会导致较大的流动压力损失；微通道热沉的平均等效换热系数可达 W/（m2 ·K）。
激光器 微通道 片状激光放大器 非均匀温度分布 流-热-固耦合模型 数值仿真
提出一种基于时间复用编码的高效、强鲁棒性结构光三维测量方法，通过在时间序列上重新设计排布相移与编码图案，充分利用高速记录的相邻图像时序信息的关联性，将重建一个三维结果所需的投影序列图案数量降至3幅，提高了测量的编码和重建效率。同时，利用通用分区间相位展开方法，提前避免级次跳变错误的产生，保证了测量的鲁棒性。分析比较了二值格雷码和多灰度格雷码两类编码方案在该方法下的优势以及适用场景。实验结果表明：所提方法每多获取3幅条纹图案就能重建一个新的三维结果，能实现3174 frame·s-1的高速三维形貌重建；二值格雷码编码方法的鲁棒性和抗噪声能力更强，适用于拍摄速度远高于物体运动速度的复杂高噪声动态场景，而以四灰度格雷码编码方法为代表的多灰度格雷码编码方法的抗运动模糊能力更强，适用于重建运动速度较快但环境噪声较低的动态场景。
测量 结构光投影 动态三维形貌 格雷码 时间复用
Author Affiliations
Abstract
Department of Electronic Engineering, School of Electronic Science and Engineering (National Model Microelectronics College), Xiamen University, Xiamen 361005, China
In this paper, we propose a temperature-sensing scheme utilizing a passively mode-locked fiber laser combined with the beat frequency demodulation system. The erbium-doped fiber is used in the laser ring cavity to provide the gain and different lengths of single-mode fibers inserted into the fiber ring cavity operate as the sensing element. Different temperature sensitivities have been acquired in the experiment by monitoring the beat frequency signals at different frequencies. The experimental results indicate that the beat frequency shift has a good linear response to the temperature change. The sensitivity of the proposed sensor is about -44 kHz/°C when the monitored beat frequency signal is about 10 GHz and the ratio of the sensing fiber to the overall length of the laser cavity is 10 m/17.5 m, while the signal-to-noise ratio (SNR) of the monitored signal is approximately 30 dB. The proposed temperature-sensing scheme enjoys attractive features such as tailorable high sensitivity, good reliability, high SNR, and low cost, and is considered to have great potential in practical sensing applications.
temperature sensing mode-locking fiber laser beat frequency Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 020603
