今天，爱光学隆重推出全新专栏——SAME快报。

      空间（S）、大气（A）、海洋（M）与环境（E），关乎国家科技安全和我们每个人的生命健康，学科间交叉融合大有可为。SAME快报将为您报到相关领域内的重要资讯，与中国激光杂志社《光学学报》推出SAME专题子刊和SAME会议深度融合、共同打造服务交叉学科发展的全新平台。SAME，“大同”，希望它能陪伴您高效科研。

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      这是第5期“SAME快报”，欢迎持续关注~

作者 | 中国激光杂志社海南分社

 

科研成果

 

中国科学院安徽光机所梅海平课题组：单端光学湍流精密遥测进展

      大气光学湍流导致激光经大气传输后出现激光闪烁、光束漂移、光束扩展和到达角起伏等现象。学者们为衡量光学湍流提出了多种参数，其中Fried于1965年提出的大气相干长度r₀是与波前相位结构函数相关的参量。在激光大气传输中，r₀通常用于衡量路径积分的光学湍流强度。因此实时获取大气相干长度对于研究激光大气传输效应具有重要意义。

      近日，中国科学院安徽光机所梅海平课题组采用大面积高反射率的微晶棱镜反射膜作为回波反射介质，构建了折返路径大气相干长度测量系统，该系统由跟踪架、光学成像系统和共架激光器构成；其可用于远距离大气光学湍流单端遥测系统，结合光斑成像探测，验证了双程激光大气传输中回波到达角起伏的相关特性。

论文链接：

http://www.opticsjournal.net/Articles/OJ7b1a3a6f50806af6/Abstract

报道链接：

https://www.sohu.com/a/692878430_121679925

 

中国空间技术研究院西安分院前沿技术创新团队：光子辅助太赫兹通信技术研究进展

      受到高比特率无线服务（例如6G无线通信）、超高清视频、海量数据无线下载等无线传输的需求不断增长的推动，地面无线通信的数据速率向着超100 Gbit/s甚至 1 Tbit/s 的方向快速发展。太赫兹频段介于微波与红外光之间，拥有巨大带宽，信号传输的方向性更好；相较于红外光通信，太赫兹波对云雾穿透力更强，可以在大风、沙尘和浓烟等恶劣环境下进行正常通信，具有更高的鲁棒性。

      近日，中国空间技术研究院西安分院前沿技术创新团队根据太赫兹信号的生成方法，将太赫兹通信系统分为电子学系统与光子辅助系统两类。其中光子辅助太赫兹无线通信典型系统先采用电光调制器将基带信号调制到光载波上，再通过光学外差法产生太赫兹信号，可实现超高速的无线通信。而且光子辅助太赫兹无线通信系统结合光载射频 (Radio on Fiber, RoF) 技术，能与现有的光纤网络无缝融合，共享城市基础设施，大大降低网络升级的成本。鉴于光子辅助太赫兹无线通信技术在通信速率、频率灵活调控、可与光纤接入网无缝融合等方面的优势，在未来无线通信中有巨大发展潜力。

论文链接：

http://m.opticsjournal.net/Articles/OJ9961b967424e7bf2/Abstract

报道链接：

https://mp.weixin.qq.com/s/_lNk-M35RK1XDVeIemkrkw

 

浙江大学物理学院王大伟课题组：利用量子诱导相干原理实现光雷达

      光雷达被广泛应用于大气监测、海洋科学、汽车工业等领域。由于需要探测被物体反射回来的光，传统光雷达中环境光所产生的噪声很难被消除。目前，基于量子照明的光雷达可利用量子关联提高信噪比，并被实验证实。但是，这一方案需要时间关联光子探测技术，只有在极弱光（皮瓦）条件下才能使用，在较大环境噪声条件下（太阳光）则容易饱和。另外，该方案在探测精度上和基于飞行时间测量的传统光雷达一样，仍然受制于探测器时间抖动而被局限在厘米量级。

      近日，浙江大学物理学院王大伟课题组首次利用量子诱导相干原理实现光雷达，不直接测量来自物体的反射信号，避免了环境光的干扰。通过利用合适的晶体产生不同频率纠缠光，可实现中红外、太赫兹甚至是微波段的抗噪光雷达，而不受限于这些波段探测器的探测效率。利用光学芯片技术，该雷达有望实现小型化和集成化，在无人驾驶和机械加工等领域实现高精度高抗噪的距离探测。

论文链接：

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.033603

报道链接：

https://www.clp.ac.cn/News/Details?id=PT230803000084OuRxU&type=dynamic

 

中国科学院合肥物质院安光所张为俊研究员团队：紧凑型光学多通池，助力大气甲醛探测

      甲醛是一种重要的大气污染物，主要来源于工业过程、化工制品与机动车排放等。在大气化学中，甲醛是人为和自然排放的挥发性有机化合物（VOCs）氧化降解反应过程中关键的中间体产物；在室内环境中，甲醛超标是引发癌症，尤其是白血病的重要原因。因此，对大气甲醛进行实时监测，对大气污染化学和健康效应研究具有重要意义。

      近日，中国科学院合肥物质院安光所张为俊研究员团队在大气甲醛探测方面取得新进展，针对TDLAS甲醛测量装置小型化、快速响应及高灵敏发展需求，研制出高光程体积比的紧凑型光学多通池（光程50.6 m，体积~350 mL），其气体置换响应时间小于1 s。结合快速背景扣除技术，该装置能够在1 s积分时间获得650 pptv（αmin~2.3×10-9 cm-1）的探测极限。该研究工作为团队进一步发展便携式手持/车载甲醛探测设备奠定了基础。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134379.

报道链接：

https://www.hf.cas.cn/xwzx/jqyw/202308/t20230816_6859994.html

 

中国科学院地球环境研究所：揭示西安黑碳气溶胶吸光增强的来源

      黑碳作为大气中一种典型的吸光性气溶胶，对全球和区域气候都有着深远影响。它可以改变太阳辐射平衡，抑制边界层发展，沉降到冰雪表面会降低其反照率，加速冰川融化。但是在计算其辐射强迫时仍存在很大不确定性，这种不确定性主要来源于老化过程对黑碳颗粒物光学性质的改变。

      近日，中国科学院地球环境研究所使用单颗粒黑碳光度计（SP2）、光声气溶胶消光仪（PAX）以及在线重金属分析仪（Xact625）等高时间分辨率在线仪器对西安市高新站点2020年11月大气气溶胶进行连续在线监测，并采用PMF与线性回归结合的方法建立黑碳吸光增强倍数与源的关联。

论文链接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0048969723016157

报道链接：

http://www.ieecas.cn/news/kydt/202305/t20230518_6758305.html

 

行业资讯

 

摇滚时代：光子学成功追溯了澳大利亚古代岩石艺术

      西澳大利亚大学岩石艺术研究与管理中心主任乔·麦克唐纳（Jo McDonald）希望，一种称为光学表面曝光测年（简称光学冲浪）的新技术可能会解决单个雕刻或类似雕刻组何时制作的谜团。“这是一种实验性技术，”她表示，“很大程度上是一项正在进行的工作，但在其他地方也取得了成功。”

报道链接：

Rock of ages: Photonics successfully dates ancient Australian rock art (spie.org)

 

中国科学院安徽光机所参与“第二次青藏高原科学考察研究”

      由中国科学院安徽光机所自主研制的宽带腔增强吸收光谱系统（BBCEAS-HONO&NO₂）和振幅调制腔增强氮氧化物分析仪（AMCEAS-NO_x）以及其他用于测量大气元素（臭氧、数浓度谱分布等）的专业仪器，分别于7月中下旬抵达中国科学院慕士塔格西风带环境综合观测研究站（海拔3650米）和慕士塔格峰海拔6300米高度的观测站点。

      环境光学研究中心的科考任务是冰雪表面通量观测，主要进行冰雪表面的HONO和NO₂通量测量。科研人员在海拔6300米处搭建通量箱系统并连接测量管路，8月中旬BBCEAS-HONO&NO₂、OVOCs等仪器开始正常工作。观测期间获得了上述痕量成分的浓度以及梯度和通量数据，这些数据对于理解冰雪表面大气光化学反应过程具有重要的科学意义。基础科学研究中心的科考任务是开展飞行观测，获取地面到高空（海拔3650-5500米）的NO_x垂直廓线分布。

      近日，“极目一号”浮空艇搭载着AMCEAS-NO_x、水汽同位素测量仪、气溶胶探空仪等科学仪器成功升空。观测期间，总计开展近30次飞行实验，获得了近地面至边界层上不同高度处的NO_x浓度数据，将为揭示高原高空大气化学反应过程提供重要支撑。

报道链接：

http://neceomi.aiofm.ac.cn/index/info/212

 

美国国家航空航天局将展示空间站的激光通信

      2023年，美国宇航局将向空间站发送一项名为集成LCRD低地球轨道用户调制解调器和放大器终端（ILLUMA-T）的技术演示，并与2021年12月发射的LCRD设备携手组成该机构首个双向端到端激光中继系统，以展示空间站激光通信的能力。

      通过ILLUMA-T，美国宇航局的空间通信和导航（SCaN）项目办公室将展示空间站激光通信的力量。激光通信系统使用不可见的红外光以更高的数据速率发送和接收信息。有了更高的数据速率，任务可以在一次传输中将更多的图像和视频发送回地球。一旦安装在空间站上，ILLUMA-T将展示更高的数据速率对低地球轨道任务的好处。

报道链接：

NASA to Demonstrate Laser Communications from Space Station | NASA

 

以色列新的激光防御系统将于2024年投入使用

      “一年内，以色列将成为第一个拥有部分激光保护的国家。在两年后可能会有完整的保护，“拉斐尔先进防御系统董事长尤瓦尔斯坦尼茨说。根据拉斐尔先进防御系统董事长尤瓦尔·斯坦尼茨（Yuval Steinitz）的说法，使用强大的激光（光学盾牌）拦截火箭的新防御系统的梦想将在明年成为现实。

报道链接：

https://www.calcalistech.com/ctechnews/article/symuzafpn?utm_source=taboola&utm_medium=referral&utm_content=internal

 

新一代宽波段高通量光学光谱仪通过国际评审和技术验收

      近期，由北京大学、中国科学院国家天文台、南京天文光学技术研究所与美国加州理工学院联合研制的新一代帕洛马天文台光谱仪（NGPS）通过国际评审。NGPS作为一台宽波段、高通量和智能化的新一代光谱仪，将安装在国际著名的美国帕洛马天文台5米海尔望远镜的卡焦焦点，替换有40多年历史的双通道光谱仪（DBSP）。NGPS整体为四通道设计，单次曝光可实现310nm-1040nm的宽波段覆盖；光谱分辨率可实现1800-6000；包含大气和望远镜的仪器峰值效率优于45%，达到国际先进水平。光谱仪焦面前留有自适应光学系统接口，配置连续可调像切分器，将成为中大型望远镜上先进的现代天文光谱仪。

报道链接：

http://www.niaot.ac.cn/xwzx/kydt/202307/t20230717_6811732.html

 

审稿专家 | 复旦大学 张峰教授

编辑 | 徐睿