孙静玮 1,2,3余洋 1,2,3王凯鑫 1,2,3高春清 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院,北京 100081
2 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
3 信息光子技术工业与信息化部重点实验室,北京 100081
设计研制了波长为1 064 nm的半导体激光器泵浦单频Nd∶YAG激光振荡及功率放大系统。仿真分析了激光晶体的端面温度分布,采用低掺杂浓度激光晶体和端面键合方式有效改善了晶体棒的端面热效应。激光振荡级采用环形腔内插入法拉第旋光器、偏振片、半波片和声光Q开关的方式,在重复频率25 Hz下获得了能量2.18 mJ、脉冲宽度63.2 ns的单向单频脉冲激光输出。经过一级放大后,最终获得了能量15.85 mJ、脉冲宽度62.7 ns的单频脉冲激光输出。
Nd∶YAG晶体 单频激光 全固态环形激光器 振荡-放大系统 晶体热效应 Nd∶YAG crystals Single-frequency lasers All-solid-state ring lasers Oscillation-amplification systems Crystal thermal effects 
光子学报
2023, 52(9): 0914003
Lang Li 1,2,3Yingchi Guo 1,2,3Zhichao Zhang 1,2,3Zijun Shang 1,2,3[ ... ]Shiyao Fu 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Institute of Technology, School of Optics and Photonics, Beijing, China
2 Ministry of Education of the People’s Republic of China, Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Beijing, China
3 Ministry of Industry and Information Technology of the People’s Republic of China, Key Laboratory of Information Photonics Technology, Beijing, China
As an inherent degree of freedom, total angular momentum (TAM) of photons consisting of spin angular momentum and orbital angular momentum has inspired many advanced applications and attracted much attention in recent years. Probing TAM and tailoring beam’s TAM spectrum on demand are of great significance for TAM-based scenarios. We propose both theoretically and experimentally a TAM processor enabling tunable TAM manipulation. Such a processor consists of a set of quasi-symmetric units, and each unit is composed of a couple of diffraction optical elements fabricated through polymerized liquid crystals. Forty-two single TAM states are experimentally employed to prove the concept. The favorable results illustrate good TAM state selection performance, which makes it particularly attractive for high-speed large-capacity data transmission, optical computing, and high-security photon encryption systems.
vortex beams orbital angular momentum spin angular momentum total angular momentum tailoring 
Advanced Photonics
2023, 5(5): 056002
付时尧 1,2,3,*高春清 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室,北京 100081
3 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
与宏观物体类似,光子等微观粒子也可携带角动量。光子的角动量包括自旋角动量和轨道角动量,两种角动量的共同作用产生了一种新型结构光束,即矢量涡旋光束。矢量涡旋光束具有各向异性的波面和偏振分布,提供了多种光场自由度,在量子技术、光通信、激光探测、激光加工、高分辨成像、光镊等前沿领域展现了巨大的应用潜力,吸引了国内外学者的广泛关注。高效地生成矢量涡旋光束,以及高精度地识别矢量涡旋光束的模式分布,是其应用的关键。本文简要回顾了国内外学者在矢量涡旋光束的生成与模式识别方面的研究工作,同时系统梳理了本文作者过去十年在该方面的研究进展,重点介绍了其相关代表性成果。
物理光学 激光光场调控 矢量涡旋光束 轨道角动量 自旋角动量 
光学学报
2023, 43(15): 1526001
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院, 北京 100081
实现不同OAM光束的空间分离在许多领域都起到重要作用。通过光学坐标变换原理可以实现不同轨道角动量模式的空间分离, 而且可以降低相邻模式之间的串扰, 从而提高OAM模式分辨率。研究为OAM模式分束提供了一种更具可行性的新方案。
轨道角动量 坐标变换 OAM模式分束 orbital angular momentum coordinate transformation OAM beam splitting 
光学技术
2022, 48(6): 679
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院,北京 100081
涡旋光束是一种携带轨道角动量的新型结构光场,在超大容量光通信、遥感探测等领域有着广阔的应用前景。涡旋光束在大气等非均匀介质中传输时会产生波前畸变,使得其携带的轨道角动量发生改变,对实际应用产生不利影响,因此需要引入自适应光学波前校正技术对其进行畸变校正。综述了近年来国内外学者在涡旋光束自适应畸变校正方面的研究进展,首先简要介绍了当前较为成熟的涡旋光束畸变校正技术,包括高斯光束探针与波前传感相结合、相位恢复算法与面阵探测技术相结合等技术方案;然后着重介绍了基于深度学习的新型涡旋光束畸变校正技术,包括泽尼克多项式系数反演、湍流相位屏反演等,同时讨论了将深度学习用于涡旋光束畸变校正的优势及局限性;最后展望了涡旋光束自适应畸变校正技术的发展趋势。
涡旋光束 自适应光学 深度学习 大气湍流 波前校正 vortex beam adaptive optics deep learning atmospheric turbulence wavefront correction 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20220221
Shiyao Fu 1,2,3,*Zijun Shang 1,2,3Lan Hai 1,2,3Lei Huang 1,2,3[ ... ]Chunqing Gao 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Institute of Technology, School of Optics and Photonics, Beijing, China
2 Ministry of Industry and Information Technology of the People’s Republic of China, Key Laboratory of Information Photonics Technology, Beijing, China
3 Ministry of Education of the People’s Republic of China, Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Beijing, China
Since Allen et al. demonstrated 30 years ago that beams with helical wavefronts carry orbital angular momentum (OAM), the OAM of beams has attracted extensive attention and stimulated lots of applications in both classical and quantum physics. Akin to an optical frequency comb, a beam can carry multiple various OAM components simultaneously. A series of discrete, equally spaced, and equally weighted OAM modes comprise an OAM comb. Inspired by the spatially extended laser lattice, we demonstrate both theoretically and experimentally an approach to producing OAM combs through azimuthal binary phases. Our study shows that transition points in the azimuth determine the OAM distributions of diffracted beams. Multiple azimuthal transition points lead to a wide OAM spectrum. Moreover, an OAM comb with any mode spacing is achievable through reasonably setting the position and number of azimuthal transition points. The experimental results fit well with theory. This work presents a simple approach that opens new prospects for OAM spectrum manipulation and paves the way for many applications including OAM-based high-security encryption and optical data transmission, and other advanced applications.
orbital angular momentum orbital angular momentum comb azimuthal binary phase 
Advanced Photonics Nexus
2022, 1(1): 016003
张可欣 1,2王凯鑫 1,2高春清 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
设计了一种LD阵列泵浦的铒镱共掺磷酸盐玻璃(Er,Yb∶glass)板条放大器,通过多次折叠反射结构来提高能量提取效率,实现1.5 μm波段较大能量的激光输出,激光放大增益可达35.29倍。基于稳态热传导理论,对所设计的Er,Yb∶glass板条放大器进行了热效应分析,建立了热力耦合模型,采用有限元方法比较不同参数条件下板条介质的热力学特性。结果表明通过提高板条宽厚比和减小泵浦光功率密度可以有效缓解热效应,在此基础上提出了一种补偿波前畸变的方法。
激光器 Er Yb∶glass; 多程 板条放大器 热效应 
光学学报
2022, 42(5): 0514001
付时尧 1,2,3,*海澜 1,2,3宋睿 1,2,3高春清 1,2,3
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
3 光电成像与系统教育部重点实验室, 北京 100081
矢量涡旋光束是一种新型的结构光场, 具有螺旋相位和横截面各向异性偏振分布, 在光镊、旋转体探测、光通信、高分辨率成像、量子信息等领域展现出广泛的应用前景。随着研究的不断深入, 对矢量涡旋光束的复杂光场模式分布要求越来越高, 给矢量涡旋光束的生成技术带来了巨大的挑战。此外, 如何更加实用且有效地完备表征矢量涡旋光束的模场分布、模式特性亦是其应用的重要基础。本研究团队长期从事包括矢量涡旋光束在内的结构光场调控及应用技术研究, 提出了多种输出模式连续可调的矢量涡旋光束腔外、腔内生成技术。介绍了近年来本课题组在矢量涡旋光束的表征和腔内生成方面的主要工作, 包括矢量涡旋光束总角动量态的四参量表征法、激光谐振腔内横纵模调控技术等, 并在此基础上报道了人眼安全波段全固态矢量涡旋光束激光器。
量子光学 矢量涡旋光束 总角动量 固体激光器 quantum optics vectorial vortex beam total angular momentum solid laser 
量子电子学报
2022, 39(1): 110
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Key Laboratory of Information Technology, Ministry of Industry and Information Technology, Beijing 100081, China
A single-frequency 1645 nm pulsed laser with frequency stability close to 100 kHz was demonstrated. The laser oscillator is injection-seeded by a single-frequency narrow linewidth Er:Y3Al5O12 (Er:YAG) nonplanar ring oscillator and frequency stabilized by the modified Pound–Drever–Hall method. The pulse repetition rate can be set from 100 to 500 Hz with the frequency stability from 82.72 kHz to 134.44 kHz and pulse energy from 9.84 mJ to 19.55 mJ. To our knowledge, this is the best frequency stability of a single-frequency pulsed laser with injection-seeding.
single-frequency pulse high-frequency stability injection-seeding 
Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041402
作者单位
摘要
1 空军工程大学航空工程学院, 陕西 西安 710038
2 中国人民解放军94582部队, 河南 商丘 476000
针对目标探测算法对混合像元难以区分以及阈值不易选择的问题,根据同类像元的相似性提出对抗生长(AG)算法。首先将生长树模型应用在目标探测中,然后利用AG算法对生长树模型进行改进,最后在遗漏率和重叠率两个参数的约束下得到生长结果,通过对生长结果的进一步分析来得到探测结果。通过实验数据分析可以看到AG算法在检测概率为90%的情况下,虚警率比其他4种传统算法中最佳结果还低0.31个百分点;算法的接收机特性曲线在4组数据中均位于其他算法的左上方,验证所提算法的有效性,表明该算法能够较好地区分混合像元,克服阈值选择的难题,提高目标检测的效率。
图像处理 高光谱图像 目标探测 对抗生长 自动化 混合像元 
光学学报
2022, 42(2): 0210002

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