余惠 1,2丁新辉 1,2李大为 1周琼 1[ ... ]卢兴强 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
针对具有圆对称结构特征的光束,提出了一种基于高阶准离散汉克尔变换的光束整形算法。与传统Gerchberg-Saxton算法相比,相同条件下,该算法能够在较少的迭代次数内实现快速收敛,并大幅节省计算时间(约100倍),利用该算法设计的衍射光学元件呈圆对称分布,结构简单、更易于加工;此外,设计实验对目标光束整形,验证了该算法的可行性,实验结果光强分布较好,为衍射光学元件的设计和加工提供了重要的指导意义。
物理光学 汉克尔变换 光束整形算法 Gerchberg-Saxton算法 衍射光学元件 
光学学报
2024, 44(7): 0726001
向程江 1,2刘晓凤 2,3,*陶春先 1李大伟 2,3[ ... ]邵建达 2,3,4,5
作者单位
摘要
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜实验室,上海 201800
3 中国科学院强上海光学精密机械研究所激光材料重点实验室,上海 201800
4 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心,北京 100049
5 国科大杭州高等研究院,浙江 杭州 310024
时间分辨的泵浦探测技术是研究光学元件损伤动态过程的有力手段。基于增强电荷耦合器件(ICCD)的时间分辨泵浦探测技术,对比研究了1064 nm纳秒激光辐照下HfO2/SiO2增透膜膜面处于激光入射面(正向过程)和出射面(反向过程)两种情况下的动态损伤过程。在同一能量密度(52 J/cm2)激光辐照下,正向和反向过程都产生了无膜层剥落的小坑损伤以及伴随膜层剥落的小坑损伤,但反向过程产生的小坑的横向尺寸和深度都比正向的大。有限元分析结果表明正向和反向过程中增透膜内部的基底-膜层界面场强相似,但实际损伤形貌尺寸以及依据冲击波传播速度计算得到的爆炸能量都表明反向过程沉积的能量更大,可见等离子体形成后在后续激光脉冲辐照下的发展过程决定了两种情况下的损伤差异。增透膜损伤的时间分辨研究对其损伤机制分析以及实际应用具有重要意义。
薄膜 增透膜 激光诱导损伤 时间分辨 等离子体 冲击波 
中国激光
2024, 51(8): 0803101
Kun Shuai 1,2,3Yuanan Zhao 1,2,3,*Xiaofeng Liu 1,2,3,*Xiangkun Lin 1,2,3[ ... ]Jianda Shao 1,3,9
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Thin Film Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CAS), Shanghai, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
4 School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan, China
5 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei, China
6 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, China
7 National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, CAS, Shanghai, China
8 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang, China
9 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou, China
Multilayer dielectric gratings (MLDGs) are crucial for pulse compression in picosecond–petawatt laser systems. Bulged nodular defects, embedded in coating stacks during multilayer deposition, influence the lithographic process and performance of the final MLDG products. In this study, the integration of nanosecond laser conditioning (NLC) into different manufacturing stages of MLDGs was proposed for the first time on multilayer dielectric films (MLDFs) and final grating products to improve laser-induced damage performance. The results suggest that the remaining nodular ejection pits introduced by the two protocols exhibit a high nanosecond laser damage resistance, which remains stable when the irradiated laser fluence is more than twice the nanosecond-laser-induced damage threshold (nanosecond-LIDT) of the unconditioned MLDGs. Furthermore, the picosecond-LIDT of the nodular ejection pit conditioned on the MLDFs was approximately 40% higher than that of the nodular defects, and the loss of the grating structure surrounding the nodular defects was avoided. Therefore, NLC is an effective strategy for improving the laser damage resistance of MLDGs.
laser-induced damage threshold multilayer dielectric gratings nanosecond laser conditioning nodular defects picosecond–petawatt laser systems 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e89
作者单位
摘要
1 山东建筑大学理学院,山东 济南 250101
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室,上海 201800
设计了一种周期型正交二元相位板,其具有周期型矩形调制单元,各单元的相位调制量为0π。该相位板的空间频谱具有中心直流分量为0的特点,分别对该频谱中心区域的4个一级频谱点和8个二级频谱点进行相位调制,可得到正方阵列光斑和正方阵列涡旋。阵列涡旋中各涡旋光束的拓扑荷数l=±1,在空间交错分布。由于两个正方阵列光场在垂直传播方向的横向周期恰好重合,且两个光场沿光轴方向的波数不同,因此叠加之后可以形成强度分布随传输距离旋转的正方阵列螺旋,阵列中存在两种具有相反螺旋方向的螺旋光束,同样在空间呈交错分布。此外,讨论了产生最佳螺旋光束的相位板设计条件,并给出理想情况下系统的能量利用率,所得实验结果验证了该方法的可行性。
物理光学 阵列涡旋 阵列螺旋 多光束干涉 二元相位板 相位调制 
光学学报
2023, 43(14): 1426001
胡晨璐 1,2,3李大伟 1,3,*刘晓凤 1,3李笑玲 1,2,3[ ... ]陶春先 5
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
3 中国科学院强激光材料重点实验室,上海 201800
4 中国科学院大学杭州高等研究院,浙江 杭州 310024
5 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
目前,高反射率反射镜在激光陀螺和引力波探测等领域中有着广泛的应用。但对于反射率为99.9%~99.99%的样品,现有测试手段存在一定局限性。搭建了基于分光光度法的反射率测量装置,采用双光路测量方法,通过测量参考信号和基准信号、参考信号和测试信号的差分信号来计算反射率。与绝对值较大的参考信号、基准信号和测试信号等相比,信号差值本身相对较小,因此可以充分利用锁相放大器的灵敏度来提高反射率的测量精确度。所介绍的测量方法的精确度可达10-5,与光腔衰荡法进行对比,测量误差在0.009%以下。所提方法用简单的装置就能达到较高的精确度,满足99.9%~99.99%反射率的精确测量需求。
测量 激光光学 高反射率 分光光度法 光学薄膜 锁相放大器 
中国激光
2023, 50(10): 1004002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan, China
2 Laboratory of Thin Film Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Shanghai, China
3 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei, China
4 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, China
5 National Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, CAS, Shanghai, China
6 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang, China
7 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou, China
Multilayer dielectric gratings typically remove multiple-grating pillars after picosecond laser irradiation; however, the dynamic formation process of the removal is still unclear. In this study, the damage morphologies of multilayer dielectric gratings induced by an 8.6-ps laser pulse were closely examined. The damage included the removal of a single grating pillar and consecutive adjacent grating pillars and did not involve the destruction of the internal high-reflection mirror structure. Comparative analysis of the two damage morphological characteristics indicated the removal of adjacent pillars was related to an impact process caused by the eruption of localized materials from the left-hand pillar, exerting impact pressure on its adjacent pillars and eventually resulting in multiple pillar removal. A finite-element strain model was used to calculate the stress distribution of the grating after impact. According to the electric field distribution, the eruptive pressure of the dielectric materials after ionization was also simulated. The results suggest that the eruptive pressure resulted in a stress concentration at the root of the adjacent pillar that was sufficient to cause damage, corresponding to the experimental removal of the adjacent pillar from the root. This study provides further understanding of the laser-induced damage behavior of grating pillars and some insights into reducing the undesirable damage process for practical applications.
grating pillar removal laser-induced damage multilayer dielectric gratings picosecond laser 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(6): 06000e42
胡晨璐 1,2,3李大伟 1,2,*刘晓凤 1,2李笑玲 1,2[ ... ]邵建达 1,2,4
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室,上海 201800
2 中国科学院强激光材料重点实验室,上海 201800
3 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
4 中国科学院大学杭州高等研究院,浙江 杭州 310024
提出了一种基于表面热透镜技术的热扩散率测量方法。利用脉冲泵浦光加热样品,热量沿膜层传导形成温度场,温升区域热膨胀形成表面热包,其对探测光具有调制作用,产生了表面热透镜效应。通过分析热透镜信号的相位与探测距离的关系,求出了对应泵浦光频率下的热扩散长度,进而求得热扩散率。测量了膜厚为150 nm的铬膜样品的热扩散率,所提方法的测量结果为36.9 mm2/s,与光热偏转法的测量误差仅为0.8%,与其他不同类型样品在两种方法下的测量结果也较为接近,证明了所提方法的有效性。相对于光热偏转法,所提方法具有装置简单、受环境影响较小等优点。
薄膜 激光光学 激光损伤 表面热透镜 热扩散率 
中国激光
2022, 49(21): 2103101
作者单位
摘要
1 中北大学 大数据学院, 山西 太原 030051
2 酒泉卫星发射中心, 甘肃 酒泉 735305
3 中北大学 电气与控制工程学院, 山西 太原 030051
弱小目标检测是红外探测与跟踪任务中的经典难题。针对复杂背景下红外弱小目标普遍存在检 测率低、虚警率髙的问题, 提出一种基于区域双邻域显著图(Regional Bi-Neighborhood Saliency Map, RBNSM)的复杂背景红外弱小目标检测新方法。利用弱小目标的局部先验特性定义滑动窗口并划分 为多个单元, 计算中心单元前若干个最大灰度的均值来凸显弱目标; 分别构建中心单元的相接邻域和 相隔邻域并计算各自的灰度均值, 进而, 从不同方向上提取两邻域显著图并点乘二者以进一步抑制杂 波背景、增强弱小目标; 最后, 通过自适应提取准确检测目标。多种典型红外复杂背景图像和SIRST 数据集检测结果表明: 与7种代表性方法相比, RBNSM在复杂背景下具有更好的检测性能与杂波抑 制能力。
目标检测 红外弱小目标 邻域显著图 相接邻域 相隔邻域 target detection, infrared dim and small target, n 
红外技术
2022, 44(7): 667
作者单位
摘要
海军大连舰艇学院, 辽宁 大连 116000
对于舰载直升机而言, 其作战效能发挥与作战环境保障密切相关, 针对当前舰载直升机作战环境保障存在的突出问题, 引入“模块化”思想, 构建了涵盖方案、功能、载荷3级的作战环境保障体系, 并对需求分析、方案族生成、编码体系、方案优化配置、方案决策评估等关键技术进行研究, 可根据不同的作战任务, 为舰载直升机提供精准、快速的作战环境保障方案。
舰载直升机 作战环境保障 模块化 关键技术 shipboard helicopter operational environment support modularization key technology 
电光与控制
2022, 29(2): 36
作者单位
摘要
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院 强激光材料重点实验室, 上海 201800
光学元件是各类激光系统不可或缺的光学功能实现部件,其性能决定了激光系统的输出能力和光束质量。光学元件的激光损伤问题从激光发明起就一直伴随着激光技术的发展,随着激光新技术的发展和激光新应用的牵引,激光的波段、脉冲宽度以及重复频率等参数不断拓宽,使得激光损伤问题更加复杂,但万变不离其宗,激光损伤问题的核心是光学元件或光学材料对激光的吸收机制问题。从激光与光学材料相互作用的基本原理出发,以惯性约束聚变(ICF)激光驱动器应用的典型光学材料和光学元件为研究对象,回顾了针对光学元件的激光损伤问题开展的科研工作,总结了在此期间形成的关键技术和里程碑进展,同时也对依然困扰该领域的几类光学元件存在的问题瓶颈以及进一步研究发展趋势进行了展望。
激光损伤 光学元件 高功率激光 吸收机制 微观缺陷 纳观尺度激光损伤前驱体 laser damage optics high power laser absorption mechanism micro-scale defects nanoscale laser damage precursors 
强激光与粒子束
2022, 34(1): 011004

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