期刊基本信息
创刊:
1964年 • 半月刊
名称:
激光与光电子学进展
英文:
Laser & Optoelectronics Progress
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中科院上海光机所
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
范滇元
执行主编:
邱建荣
副主编:
戴琼海 张龙 张雨东 曹良才
ISSN:
1006-4125
刊号:
CN 31-1690/TN
电话:
021-69918427
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
120元/期

本期栏目 2023, 60(19)

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激光与光电子学进展 第60卷 第19期

傅芸 1,2,*谭昊 1,2郭林辉 1,2张兰平 1,2[ ... ]唐淳 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900
半导体激光功率的提升对于**安全、激光通信、激光探测/传感、激光照明、医疗美容等领域有着重要的意义。半导体激光共孔径合成技术可以在保证光束质量的情况下大幅提升输出功率,近年来得到了广泛的关注。半导体激光共孔径光谱合成和半导体激光共孔径相干合成是两种典型的半导体激光共孔径合成技术手段,多家国内外机构在这两种技术上一再取得突破。本文综述了上述半导体激光共孔径合成技术的发展,并对该技术的发展前景进行了展望。
激光器与激光光学 激光二极管 激光共孔径合成 半导体激光 激光光谱合成 激光相干合成 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900002
作者单位
摘要
1 陕西理工大学机械工程学院,陕西 汉中 723001
2 陕西省工业自动化重点实验室,陕西 汉中 723001
激光熔覆涂层质量由各个工艺参数及其交互作用共同决定,通过工艺参数优化可实现熔覆涂层调形控性。从传统优化方法和智能优化方法的角度,详细阐述熔覆涂层质量优化的国内外研究现状,归纳讨论各种优化方法的优缺点,分析了不同优化方法在提高涂层性能时所发挥的作用。最后对涂层质量优化方法的未来发展趋势进行了展望。旨在为高品质的熔覆涂层制备提供优化方法和今后激光熔覆工艺优化方法研究提供可以借鉴的研究方向。
激光技术 激光熔覆 工艺优化 涂层质量 优化方法 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900003
作者单位
摘要
国防科技大学电子科学学院,湖南 长沙 410073
随机金属网栅透明导电薄膜是一种非规则结构的金属网栅透明导电薄膜,其透光和导电性能良好。与规则结构金属网栅透明导电薄膜相比,随机金属网栅透明导电薄膜在同样光电性能前提下,具有更好的光学衍射性能。而且基于裂纹模板法的随机网栅透明导电薄膜相对于传统金属网栅透明导电薄膜在制备上具有明显的性价比优势,因此备受关注。针对目前研究较多的设计生成随机网络、仿生型随机网络和自裂解型随机网络这三种结构的随机金属网栅透明导电薄膜的性能、研究现状、相关制备工艺和最新的研究进展进行了详细阐述。在此基础上,介绍了随机网栅透明导电薄膜的相关应用。最后,展望了随机网栅透明导电薄膜未来的研究重点和发展方向。
薄膜 透明导电薄膜 随机金属网栅 光学衍射 裂纹模板法 研究进展 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900004
作者单位
摘要
苏州科技大学物理科学与技术学院江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室,江苏 苏州 215009
移相干涉术是一种高灵敏度的非接触式光学测量方法。该方法在光学表面测量、形变测量等许多方面被广泛应用。然而环境振动对该方法的测量结果可能产生不可忽视的影响,包括造成条纹抖动、干涉图模糊等现象。为了解决这个问题,提高移相干涉测量结果的稳定性,干涉测量中的抗振技术应运而生。本文将抗振技术分为主动与被动两大类,主动抗振旨在隔振,即削弱传播至干涉系统的振动信号强度;被动抗振旨在消振,即消除振动对干涉测量造成的影响。被动抗振技术种类繁多,本文从帧数和实时性两个方面出发,将已有的被动移相干涉抗振技术进行分类介绍并对比,并对移相干涉测量抗振技术的发展方向进行了阐述。
光学测量 移相干涉 时域移相 空域移相 单帧干涉 抗振 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900005
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
准分子激光是大功率输出的深紫外波段激光光源,在多方面具有独特的应用,然而国内的准分子激光行业在关键技术、高端产品等方面和国外仍有一定差距,存在着“卡脖子”的状况。首先介绍了准分子激光的基本特性、应用分类、国内外的发展情况等;其次着重介绍了放电泵浦准分子激光的基本结构和目前实用器件的多项关键技术,主要包括快脉冲激励源、气体放电腔、光学谐振腔等;最后,介绍了放电泵浦准分子激光在工业、医疗、科研等领域目前的主要应用和进展,分析了其中的一些独特的关键技术。
激光光学 准分子激光 放电泵浦 深紫外 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900006
作者单位
摘要
上海交通大学物理与天文学院,上海 200240
基于扩展标量衍射理论,同时对于透射和反射的情况,考虑了入射光的方位角(即锥面衍射),推导了闪耀光栅任意衍射级次的相对衍射效率。证明在分别以平面和介质分界面为界对闪耀光栅运用扩展标量理论时,得到的相对衍射效率公式不同,但是得到的最优化深度和闪耀波长相同,并给出了相应的显式表达式。以特定参数的闪耀光栅为例,分别将两种相对衍射效率公式与严格耦合波理论进行了比较,结果表明,两种公式差距很小,且均和严格耦合波理论结果符合得很好。
衍射与光栅 扩展标量衍射理论 闪耀光栅 锥面衍射 衍射效率 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1905001
作者单位
摘要
1 空军航空维修技术学院,湖南 长沙 410124
2 复旦大学信息科学与工程学院,上海 200433
本文首先从理论上分析了在共极化双泵浦方案中,波长转换不会改变概率整形(PS)信号的概率分布,并且正交频分复用(OFDM)信号子载波的顺序可以保持不变的原因。然后,通过实验验证了全光波长转换后,PS-64QAM-OFDM信号通过高非线性光纤在零差相干检测系统中的传输。最后,通过实验证明,当波特率为20 Gbaud、误码率为1×10-2时,普通64QAM信号的光信噪比(OSNR)损耗为1 dB,PS-64QAM信号的OSNR损耗改善了0.5 dB。
光纤光学与光通信 概率整形 正交频分复用 波长变换 非线性光纤 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1906001
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 宁夏回族自治区水利工程建设中心,宁夏 银川 750004
相敏光时域反射仪(φ-OTDR)广泛应用于管道安全预警、光缆断点查找、清管器定位跟踪等场景,其传感光缆多埋于地下,土壤性质、传输距离、光缆结构等均对信号特征有所影响。本文研究了振动信号在土壤中的传播特性,探究了光缆结构、土壤湿度、传输距离等非事件因素对系统信号特征的影响。此外,从特征频段能量变化趋势的角度,研究了真实冲击振动与非事件性信号波动的区别,并由此提出了一种外部冲击振动的判别方法。
光纤光学与光通信 分布式光纤传感 土壤振动 传播特性 特殊频段 频域判断法 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1906003
许永泽 1,2,3陈哲 1,2,3,4,*
作者单位
摘要
1 暨南大学理工学院光电工程系广东省可见光通信工程技术研究中心,广东 广州 510632
2 暨南大学理工学院光电工程系广州市可见光通信工程技术重点实验室,广东 广州 510632
3 暨南大学理工学院光电工程系光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室,广东 广州 510632
4 季华实验室,广东 佛山 528251
随着物联网的快速发展,智能设备需要高精度、实时的定位服务。为了解决现有可见光定位技术中存在的只能实现二维定位、系统复杂、定位精度低、定位时间长的问题,本文提出了一种基于两个发光二极管(LED)和图像传感器的可见光三维定位系统。首先结合针孔成像模型和畸变模型建立了仿真模型。然后提出了一种基于二分及双指针的条纹搜索算法来快速确定LED在图像上的位置。最后利用LED在图像上所成像的几何特征实现三维定位。经计算,系统在100 cm×100 cm×300 cm的空间内,仿真实验的平均定位误差为0.79 cm;实物实验的平均定位误差为5.61 cm,平均定位时间为64.13 ms。此外,与线性法的条纹搜索方法相比,提出的条纹搜索算法的时间性能提升了70.06%。因此,该定位系统能提供良好的三维定位服务。
光通信 三维定位 发光二极管 图像传感器 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1906004
曹一青 1,2,*
作者单位
摘要
1 莆田学院机电与信息工程学院,福建 莆田 351100
2 福建省激光精密加工工程技术研究中心,福建 莆田 351100
提出了一种基于变焦原理和初级像差理论的机械补偿式的长焦距离轴全反射式三档变焦光学系统设计方法。首先,建立了同轴四反射镜变焦光学系统初始结构求解模型,基于该模型,应用开发的自适应变异概率遗传算法对其进行求解,得到了同轴系统部分初始结构参数;然后,将其进行适当偏心和倾斜来消除共轴系统中心遮拦问题,结合光学设计软件Zemax对离轴系统像差进行校正。最后,应用上述设计方法,系统中各块反射镜光学面采用非球面设计,设计出高成像质量的焦距为300、600、900 mm的三档变焦离轴四反射镜光学系统。结果表明,该方法为离轴全反射式三档变焦光学系统设计提供了一种有效手段,能设计出满足实际应用需求的系统。
几何光学 光学系统设计 四反射镜 三档变焦 机械补偿 长焦距 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1908001
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
2 义乌工商职业技术学院,浙江 金华 322000
Lommel光束是由Lommel函数描述的一种结构复杂的无衍射光束,其光学形态可由阶数n、不对称度c0、旋转角度?0等3个参数调控,三参数Lommel光束结构复杂,实验上较难产生。引入了一种复振幅调制技术来产生Lommel光束,利用罗曼型迂回相位编码法,对复杂波前的振幅和相位进行编码,构造出能够产生Lommel光束的二元计算全息图,然后使用全息直写打印系统,将由计算机构建的二元计算全息图加工成实振幅掩模板,实验制备了像素数高达35000 pixel×35000 pixel的掩模板,最终方便地产生了高质量的Lommel光束,该研究方法也为产生其他具有复杂结构的无衍射光束提供了思路。
无衍射光束 计算全息 罗曼型迂回相位编码法 全息直写打印系统 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1909001
作者单位
摘要
63875部队,陕西 华阴714200
为了解决靶场典型刚体目标(大多具有线性外化特征)光学姿态处理的算法共性适应问题,提出了直线矢量三维-二维(3D-2D)物像映射通用关系,后依据所需选取直线矢量进行物像方向映射后匹配的方法获取姿态角信息。首先对目标主体直线矢量进行了旋转变换,获取了关键主体直线矢量与所求姿态角的理论对应关系,然后将关键矢量向确定像面进行投影,确立了空间直线矢量至投影像面姿态的映射关系,并通过分站映射结果对空间直线矢量进行了重构,以达到闭环验证映射结果正确性的目的。该研究为基于直线矢量的光学姿态处理提供了重要的直线矢量3D-2D姿态映射关系,并以此为基础,进行纯方向姿态解算。尤其在中长远动态目标姿态测量中遮挡、变换过程中具有良好适应性,与现有典型姿态处理结果对比,验证了本文算法的正确性和可靠性。
测量 物像映射 姿态测量 直线矢量 矢量重构 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1912001
作者单位
摘要
同济大学测绘与地理信息学院,上海 200092
基于线特征匹配的模拟预拼装是一种桥梁钢结构构件预拼装方法,采用连接处线特征匹配进行拼接,重叠度不高且未考虑线形精度。为此,提出了一种设计数据辅助的改进方法,其先利用缩小包围盒法与切片法分别提取构件的连接处线特征与线形特征,同时结合设计数据恢复得到的线形特征,按照对应关系融合为目标特征与源特征;再基于点特征直方图和迭代最近点法分别完成粗匹配和精配准;最后利用配准结果完成构件拼接。基于仿真数据,对比角点匹配、线特征匹配、设计数据辅助等3种方法的精度,实验结果表明:设计数据辅助法能有效提高线形精度。分别使用线特征匹配法与设计数据辅助法检测上海市南横引河桥钢结构构件的加工质量,检测结果表明:所提方法具有实用性且能有效提高线形精度。
测量 桥梁钢结构构件 激光点云 线特征 模拟预拼装 质量检测 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1912002
冀海月 1,2,3李双 1,3,*向光峰 1,2,3韩琳 1,3[ ... ]洪津 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
为使空间振幅调制偏振光谱仪对系统误差具有最小的灵敏度,以测量矩阵条件数作为目标函数,采用遗传算法对仪器调制模块中双复合光楔晶轴方位角和偏振片方位角的优化组合进行仿真分析,并给出了相应的最优角度组合。以偏振度测量精度为评价函数,在给定的器件误差范围内,对多种不同角度组合设置进行仿真实验。仿真结果表明,当仪器角度参数组合的测量矩阵条件数为1.733时,偏振度测量精度优于0.01的概率为98%,比测量矩阵条件数为1.966和3.257的角度参数组合的概率分别提高了23%和64%。该研究为空间振幅调制偏振光谱仪元件参数设计与选取提供了理论依据。
测量 偏振 空间调制 复合光楔 条件数 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1912003
作者单位
摘要
上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240
激光驱动微滴前向转移工艺在三维金属微结构打印方面具有重要的应用前景。脉冲宽度是影响微滴转移行为的一个重要因素,但是目前的研究对于不同脉宽下微滴产生以及沉积行为认识不够充分。本文以500 nm铜膜为对象,开展了5种不同脉宽下激光驱动微滴前向转移实验。研究结果表明,随着脉冲宽度的增大,获得完整微滴的激光驱动微滴前向转移工艺最低以及最高能流密度阈值逐渐增高,同时脉宽对沉积微滴形貌有显著影响。根据实验确定了不同脉宽下的激光驱动微滴前向转移工艺区间,并统计了不同脉宽下微滴沉积的材料转移比率。最后利用振镜线扫描方式实现大面积微滴阵列的制备。
激光器与激光光学 微滴增材制造 脉冲宽度 激光诱导 金属微滴 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1914001
李天澍 1邓德伟 1,2,*李振华 1胡冰 2[ ... ]张勇 2
作者单位
摘要
1 大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省激光3D打印装备及应用专业技术创新中心,辽宁 大连 116024
2 沈阳鼓风机集团股份有限公司,辽宁 沈阳 110869
为增强304不锈钢表面性能,利用激光熔覆技术在其表面制备了TiC颗粒增强Fe基复合涂层,研究了激光功率对涂层几何特征、组织特征及硬度的影响规律和原因,引入灰关联分析综合表征熔覆层的组织特征,并推测出激光熔覆过程中TiC颗粒的熔解机制。结果表明,随激光功率的增加,熔覆层高度、气孔率、未熔TiC颗粒含量降低,宽度、深度、稀释率、析出TiC的二次枝晶臂间距增加,析出TiC含量先增加后降低、基体的二次枝晶臂间距先降低后升高且在1800 W时分别达到最高和最低。当激光功率为1800 W时,熔覆层表面成形良好,其组织特征均衡发展且灰关联度达到最大,平均硬度为801.5 HV0.5,达到基体的4.5倍左右。另外,TiC颗粒在激光熔覆中共有两种熔解机制,其特征分别为由外向内和整体分解,两种机制共同作用导致TiC颗粒的完全熔解。
激光技术 激光熔覆 Fe-TiC复合涂层 激光功率 微观组织 硬度 灰关联分析 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1914002
程才 1师文庆 1,*吴腾 1王杉杉 1[ ... ]彭文 2
作者单位
摘要
1 广东海洋大学电子与信息工程学院,广东 湛江 524088
2 佛山市骨科内置物(施泰宝)工程技术研究中心,广东 佛山 528051
为了探究TiC含量对铁基涂层熔覆形貌与成形质量的影响,提升65Mn钢表面力学性能。采用激光熔覆技术在65Mn钢表面制备铁基TiC复合涂层,对比分析了不同TiC添加量对铁基熔覆层的成形质量(气孔率)、宽高比、显微硬度的影响。结果表明,随着TiC添加量的增高,宽高比呈现先增大后减小的趋势,当TiC的质量分数为30%时,宽高比达到最高5.31,此时的气孔率有所下降。适量地添加TiC能够有效提升复合涂层的硬度,但过高的TiC含量会造成熔池中气体过多,气孔率增大,无法获得良好的涂层性能。该研究结果对农机刀具领域具有一定的指导作用。
激光熔覆 复合涂层 显微硬度 碳化钛 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1914004
作者单位
摘要
1 昆明理工大学机电工程学院,云南 昆明 650500
2 云南北方光学科技有限公司,云南 昆明 650217
为了提高单点金刚切削单晶锗的表面质量,进行了三因素四水平的正交试验,并采用方差分析和极差分析,研究了在单晶锗表面质量分布不均匀条件下表面粗糙度受切削参数的影响。试验结果显示:主轴转速对表面粗糙度值影响明显,而且贡献率最高,主轴转速越大,则表面粗糙度值也越小。获得的最优切削参数组合为主轴转速为3800 r/min、进给速率为2 mm/min、最大切削深度为5 μm。在此切削条件下得到了表面粗糙度为2.4 nm的高精度单晶锗,在扫描电镜下观察其表面质量较好,且表面也比较平滑,切削过程中的切屑呈带状,材料在塑性范围内去除。
材料 单晶锗 单点金刚切削 切削参数 表面粗糙度 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1916001
王铭凯 1,2肖政国 3,*聂仲泉 1,2,**
作者单位
摘要
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西 太原 030002
2 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030002
3 铜仁学院物理与电子工程系,贵州 铜仁 554300
研究了不同晶面与掺杂的ZnO晶体在飞秒线/径向偏振光(330 fs, 532 nm)激发下的超快三阶光学非线性效应。首先,采用紫外/可见吸收光谱对ZnO晶体的带隙进行分析;然后,基于Z-Scan技术在飞秒线/径向偏振光条件下测试了ZnO晶体的三阶光学非线性特性。结果表明:在线偏振光和径向偏振光激发下,不同晶面和掺杂的ZnO晶体均呈现出非线性饱和吸收效应和自聚焦效应,由ZnO晶体中缺陷态的电子跃迁导致。飞秒线偏振光激发时,ZnO[101]的三阶光学非线性效应最强,由ZnO晶体中变窄的能量带隙引起的近共振增强的三阶光学非线性导致;而在径向偏振光激发下,ZnO[110]的三阶光学非线性最强,这可能是由较窄的能量带隙和飞秒矢量激光的轴对称偏振产生的各向异性非线性共同作用造成。本研究结果在可饱和吸收体、超快光场调控与超分辨成像等领域具有潜在的应用价值。
非线性光学 ZnO晶体 径向偏振光 饱和吸收 自聚焦 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1919001
作者单位
摘要
中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
提出一种基于双自由曲面的均匀照明设计方法,根据几何光学理论和能量映射关系,设计了距高比为1的双自由曲面透镜。通过将扩展光源和透镜表面离散化,对扩展光源进行反向追迹构建新的双自由曲面。借助光学仿真软件模拟了光学性能,结果表明:在距离光源1000 mm处的目标面实现了半径为1000 mm的均匀圆形照度分布,照度均匀度达92.3%,该方法有效提升了基于扩展光源的目标面的照度均匀性,设计过程无需对自由曲面反馈优化,大大缩短设计时间,过程简易方便。
光学设计 扩展光源 自由曲面 均匀照明 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1922001
作者单位
摘要
山东大学信息科学与工程学院,山东 青岛 266237
提出了一种基于非对称马赫-曾德尔干涉(AMZI)和3D打印立体光刻树脂模块的大量程压力传感器,分析了传感器的特性,推导的公式表明传感器的灵敏度与单臂长度成正比,与衍射阶数成反比。在设计中,高灵敏度通过小的衍射级实现,AMZI压力传感器采用平面光波技术制造,压力块采用树脂(DM11)3D打印,测试灵敏度为0.3047 nm/MPa。
马赫-曾德尔干涉 压力传感器 大范围 高灵敏度 集成光学 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1923001
作者单位
摘要
1 电子科技大学光电科学与工程学院,四川 成都 611731
2 华为技术有限公司,广东 深圳 518129
液晶透镜是一种无需机械移动,可电控调焦的光学透镜。报道了一种大口径液晶透镜,将液晶透镜分成多个菲涅耳旁瓣,在保证光焦度和响应速度的情况下,可以极大地提高了液晶透镜的口径。利用叉指电极方式连接并控制各个旁瓣,每个旁瓣的驱动电压相同,简化了驱动方式。本工作设计的菲涅耳液晶透镜直径达到了1 cm,光焦度由所加电压进行控制,变化范围为-1.62D~+1.57D,入射平面波经过该菲涅耳液晶透镜调制,波前接近抛物线分布,呈现出良好的光学特性,本工作将此透镜作为对焦元件在成像系统中进行演示。
自适应成像 菲涅耳液晶透镜 电控调焦 大口径 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1923002
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
自发拉曼光谱检测具有宽光谱高分辨但信号较弱的特点,因此杂散光的影响不可忽视。针对自行设计的单细胞拉曼光谱仪光栅转动下系统杂散光产生的机理进行了研究,给出了杂散光抑制方法,特别是多重结构下消除杂散光光学陷阱的设计方法,通过TracePro软件仿真验证了其杂散光抑制的有效性,分析结果显示,杂散光抑制后不同波长处杂散辐射比降低了12%~47%,细胞拉曼光谱仪整体杂散光水平低于10-6,经杂散光抑制后的光谱仪更加有利于微弱光信号的探测。
光谱学 单细胞拉曼光谱仪 光学陷阱 TracePro 杂散光抑制 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1923003
作者单位
摘要
闽南师范大学物理与信息工程学院,福建 漳州 363000
近年来,Rh纳米结构因在紫外波段有较强的局域表面等离激元共振(LSPR)效应,且材料的物理化学性能稳定,引起了广泛关注。以Rh纳米结构为研究对象,采用时域有限差分法系统地模拟并分析200~400 nm波段圆柱状Rh纳米阵列结构的消光特性和电场强度分布,以此研究Rh纳米结构的局域表面等离激元共振特性。结果表明:Rh纳米结构的LSPR特性与其直径、高度、间距以及周围折射率都有极强的相关性。通过这些参数的变化可以有效调制Rh纳米结构的LSPR共振波段,这对实现Rh纳米结构LSPR效应在紫外吸收、探测等相关领域应用具有重要参考意义。
光电子学 局域表面等离激元共振 Rh纳米结构 时域有限差分法 消光光谱 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1925001
杜雅娟 1,2高静 1,2,*高志远 1,2聂凯明 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学微电子学院,天津 300072
2 天津市成像与感知微电子技术重点实验室,天津 300072
转换增益是微光CMOS图像传感器的重要参数,转换增益的提高有助于提升图像传感器的信噪比,进而提升灵敏度和成像质量。由于转换增益与像素的寄生电容成反比关系,为有效提升转换增益,提出了一种基于自对准技术的4管有源像素寄生电容的二维物理模型。该模型建立了像素寄生电容与注入条件之间的关系,其中包括注入剂量、注入能量和复位电压,该模型的计算结果与TCAD仿真结果具有较高的一致性,二者之间的方差小于0.0028 fF2,验证了该模型的准确性。该模型能应用于高性能图像传感器尤其是高灵敏度微光图像传感器的设计和优化中。
有源像素 转换增益 寄生电容 注入工艺 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1926001
作者单位
摘要
1 沈阳理工大学理学院,辽宁 沈阳 110159
2 中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室,北京 100049
3 哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
爱因斯坦探针卫星是一项针对时域天文学的任务,搭载的科学载荷后随X射线望远镜配备嵌套式镍镀金Wolter-I型X射线望远镜具有高灵敏度。角分辨是Wolter-I型X射线聚焦镜的重要性能指标,通常采用半能量直径表示。由于X射线聚焦镜在可见光与X射线下的光路相同,可以使用可见光代替X射线进行聚焦镜角分辨性能的检测,但也引入了可见光衍射的影响,为了说明此种影响,根据圆孔的夫琅禾费衍射理论,推导遮盖率极大的细圆环衍射分布公式,计算单层Wolter-I型镜片的可见光测试衍射影响。使用EP-FXT#18镜片在473 nm平行光条件下进行角分辨测试,可见光测试角分辨为32.02″±0.44″,推导计算可见光衍射影响为20.15″,从可见光测试结果中扣除衍射引入的误差影响后角分辨约为24.90″±1.61″,与中国科学院高能物理研究所在百米真空X射线下对镜片的测试结果25.10″+1.55″一致。
Wolter-I EP-FXT 衍射效应 X射线聚焦镜 可见光测试 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1926002
作者单位
摘要
东北石油大学物理与电子工程学院,黑龙江 大庆 163318
从理论上研究了由一个单腔光力系统和一个辅助腔组成的耦合腔系统中光力诱导放大和慢光效应的特性。结果表明,如果采用高品质的辅助腔(具有很小的衰减速率),系统中探测场的强度可以得到显著放大。结果还发现,基于完美的光力诱导透明特性,该模型中的时间延迟很容易超过单腔光力系统中的时间延迟上限。此外,还研究了该系统中完美光力诱导吸收的有趣现象。该研究结果可以应用于现代光网络中的光传输。
量子光学 腔光力学 光力诱导放大 慢光 光力诱导吸收 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1927001
作者单位
摘要
贵州大学大数据与信息工程学院,贵州 贵阳 550025
提出了一种基于K近邻算法的相位编码连续变量量子密钥分发量子态识别方法。算法利用接收量子态的相位特征实现识别,首先由已知相干态构成的训练集进行学习,再根据未知量子态提取出的相位特征进行分类。推导了基于K近邻的识别方法在集体攻击与反向协调下的安全码率,比较了该方法应用于四态协议和八态协议下,在不同传输距离、调制方差、过量噪声下的性能。数值仿真结果表明,该方法能够有效生成安全密钥,当安全码率为10-5比特每符号时,传输距离可达到250 km。
连续变量 量子密钥分发 相位编码 K近邻算法 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1927002
作者单位
摘要
1 厦门工学院计算机科学与信息工程学院,福建 厦门 361021
2 华侨大学信息科学与工程学院,福建 厦门 361021
提出了一种由圆柱纳米孔阵列组成的全介质超表面折射率传感器,通过平移纳米孔引入结构单元的面内对称性破坏,非对称的介质纳米孔阵列可以实现由电四极子(EQ)激发的具有高品质因数(Q值)的准连续域束缚态(BIC)共振模式。从理论上分析了结构非对称参数与Fano共振的辐射Q值之间的关系,证明了该模式为对称保护BIC模式,并进行近场分析和多极分解,证明了EQ在共振模式中占主导作用,同时分析了结构参数对Fano共振的影响,并计算了介质折射率的光谱响应,得到结构的灵敏度可达512 nm/RIU(折射率单元)、Q值为2568.7、优质因数(FOM)为760,所提结构在近红外范围内的高灵敏生物传感器领域具有潜在的应用价值。
全介质超表面 Fano共振 连续域束缚态 折射率传感 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1928001
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京 江苏 210044
2 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 江苏 210044
设计并制作了一种基于多模-细芯-多模光纤(MMF-TCF-MMF)结构的双参数测量传感器,在此结构中同时产生马赫-曾德尔干涉(MZI)与表面等离子体共振(SPR),来实现对折射率和温度的同时测量。该传感器中的两段多模光纤(MMF)作为输入输出耦合器,细芯光纤(TCF)镀上一层金属银膜作为传感臂。实验结果表明,MZI和SPR在1.333~1.412 RIU范围内折射率灵敏度分别为-70.373 nm/RIU和4888.77 nm/RIU,在20~80 ℃范围内温度灵敏度分别为73.48 pm/℃和-0.3215 nm/℃。采用灵敏度矩阵实现了双参数测量,可解决折射率传感器温度的交叉敏感。该传感器成本低、灵敏度高、制作简单,在生物化学医疗检测领域有良好的应用前景。
光纤传感 纤芯失配 折射率和温度 马赫-曾德尔干涉 表面等离子体共振 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1928002
作者单位
摘要
1 广西大学计算机与电子信息学院,广西 南宁 530004
2 清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心,北京 100084
提出了一种基于相干接收机的相干光谱分析方案。采用相干接收机将待测信号与本振光进行同相和正交(IQ)混频和平衡探测,依据光外差原理计算出待测信号的功率,根据所计算出的功率与相应的本振频率之间的映射关系对待测信号的光谱进行重构。实验结果表明,当本振的扫描速率在80~200 nm/s范围时,分辨率优于12.5 MHz。所提出的光谱分析方案具备超高分辨率,可用于快速提取超密集波分复用系统精细的光谱结构。
光谱学 光外差 相干接收机 超密集波分复用 超高分辨率 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1930001
作者单位
摘要
重庆邮电大学光电工程学院,重庆 400065
提出了一种基于超表面结构的反射式太赫兹双频带线极化转换器,采用典型“三明治”结构,上下两层为金属层,中间层为介质层,实现了线极化波由x极化波到y极化波的有效转换。研究结果表明,该极化转换器在0.611~0.713 THz和1.335~1.364 THz两个频带内极化转换率达到90%以上;在0.626~0.677 THz和1.340~1.360 THz两个频带内极化转换率接近100%,实现了完美的线极化转换。利用表面电流分布,详细阐明了其极化转换机制。基于干涉模型理论进一步计算得到的极化转换率与仿真值吻合。该极化转换器结构设计简单,便于加工,在太赫兹通信、成像和探测领域有着广泛的应用前景。
光谱学 太赫兹 超表面 极化转换器 双频带 干涉模型 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1930002
作者单位
摘要
中国船舶集团有限公司第七一八研究所,河北 邯郸 056000
由于气体拉曼散射信号十分微弱,对激光拉曼技术在气体检测领域的应用产生一定的限制,提出一种采用多次反射与增大气体压力合二为一的方式增强气体拉曼散射信号的方法。以常压下空气做为待测成分,在多次反射基础上,采用加压泵将常温、常压下空气压缩到密闭样品池内,保持样品池内压力分别为0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、…、1 MPa等10个不同压力,积分时间1 s条件下,采集空气中O2(特征峰波数位置1552 cm-1)、N2(特征峰波数位置2333 cm-1)、CO2(特征峰波数位置1278 cm-1、1386 cm-1)的拉曼光谱数据,从峰强度、峰面积、信噪比、半峰全宽等4个角度分析特征峰随压力变化情况。发现信噪比与压力呈正相关,基本符合对数关系,压力从0.1 MPa增大到1 MPa,信噪比提升约21 dB。峰强度、峰面积与压力呈正相关,符合线性关系。压力在1 MPa内,特征峰中心位置几乎与压力不相关,半峰宽随压力的变化很小,对比1 MPa与0.1 MPa的数据发现,O2特征峰展宽约为0.7 cm-1。因此,增大气体压力是一种简单有效的增强气体拉曼散射光谱信号的方法,可以在多次反射基础上进一步增强拉曼信号。
拉曼光谱 气体探测 增大压力 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1930003