1 中国人民公安大学侦查学院，北京 100038
2 安徽省公安教育研究院公安科学技术系，安徽 合肥 230031
光谱成像技术是一种集合光谱技术和成像技术的方法，能获取被检物体的空间信息和光谱信息，形成三维的光谱影像集。作为一种快速、无损的光学检验方法，光谱成像技术能满足法庭科学对物证检验的要求，尤其在痕迹物证的显现、识别、分类方面具有十分重要的作用。对光谱成像技术的基本原理和流程进行介绍，概述了其在法庭科学文件检验、血迹检验、指纹检验等领域的前沿应用，并分析了法庭科学领域光谱成像技术发展存在的困境和未来趋势，以促进该技术进一步发展，使其更好地服务于法庭科学工作。
光谱成像 法庭科学 物证检验 成像检验 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0400005
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
能够长期自主运行的稳频激光器是喷泉原子钟连续工作的基础。基于铷原子喷泉钟中的780 nm商用半导体激光器,利用嵌入式系统设计了一个长期全自动稳频系统。该系统具有自动识别铷饱和吸收谱线的目标峰、长期锁定频率与意外失锁后的快速重锁的功能。提出了一种动态调整工作点的方法。在激光器长期运行过程中,受温度、湿度和器件老化等因素的影响,目标工作点会随时间发生变化,所提方法可解决该问题。利用该方法,激光器的稳频系统不易失锁,即使失锁也可以快速重新锁回。将所提稳频系统成功应用于可搬运铷喷泉原子钟中,铷喷泉原子钟在搬运后能够快速投入工作,激光频率的长期锁定时间可达一个月以上。激光频率相对于铷饱和参考谱线的频率长期稳定度约为2.3×10 -13,可搬运铷喷泉原子钟的长期稳定度在搬运前后均达到了10 -16量级。
激光器 激光冷却 喷泉原子钟 自动稳频 稳定度 光学学报
2020, 40(22): 2214002
1 安徽公安职业学院公安科学技术系, 安徽 合肥 230031
2 河南警察学院刑事科学技术系, 河南 郑州 450046
光学相干层析技术(OCT)是一种利用散射光相干原理进行成像的技术,具有无损、快速、高分辨率、断层成像等特点。物证鉴定要求尽量在不破坏物证原始状态下提取、检验、分析,获取有价值的信息,OCT作为一种光学检验技术能够满足该要求,其无需对样品进行预处理,就能实现相关物证的实时、原位、无损检验,在物证鉴定领域具有重要的应用价值。介绍了OCT的工作原理及其在物证鉴定领域中的应用。
光学相干层析 物证鉴定 无损检测 断层成像 激光与光电子学进展
2020, 57(6): 061103
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 电子科技大学电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
高精度空间冷原子钟在基础物理研究、导航定位系统,以及深空探测领域均有重要应用。为此,设计了一种结合激光冷却与原子原位探测方案的新型微波腔,在该微波腔中心可以俘获与冷却铷原子,然后在微重力环境下对冷原子样品开展原子钟操作。该方案相对于已有的空间冷原子钟方案,在减少冷原子损耗、死时间占比和分布腔相移上具有较大的优势。分析了微波腔的详细结构与光学设计,确定了微波腔需要的基本参数,并对微波腔内部的微波磁场进行了仿真分析。在已完成研制的微波腔内开展特性测试,测试与仿真结果说明,所设计微波腔的性能可以满足不确定度优于1×10 -16的高精度空间冷原子钟的要求。
测量 冷原子钟 激光冷却 微波腔 微重力 原位探测
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
用于激光冷却与原子布居数探测的激光光源是冷原子钟的重要组成部分,选用工业技术成熟的1560 nm光纤激光器和光纤放大器分别作为种子源和光放大器,经非线性倍频晶体对放大后的激光进行倍频,得到较大功率的780 nm的激光,通过饱和吸收稳频得到冷却激光,一部分冷却激光利用电光调制器和声光调制器移频6.8 GHz得到重泵浦激光,对上述激光进行适当的功率分配后提供给冷原子钟。对该套激光装置关键器件进行了特性测试,将稳频后的倍频激光与锁定在超稳激光上的光学频率梳进行拍频,得到的激光的线宽在74 kHz左右,其短期稳定度比外腔半导体激光器提高半个多数量级。将这样的激光光源应用于冷原子钟,可以减小探测激光频率噪声对喷泉钟稳定度的限制。
激光器 冷原子钟 光纤激光器 激光倍频 频率稳定度
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A high-performance transportable fountain clock is attractive for use in laboratories with high-precision time-frequency measurement requirements. This Letter reports the improvement of the stability of a transportable rubidium-87 fountain clock because of an optimization of temperature characteristics. This clock integrates its physical packaging, optical benches, microwave frequency synthesizers, and electronic controls onto an easily movable wheeled plate. Two optical benches with a high-vibration resistance are realized in this work. No additional adjustment is required after moving them several times. The Allan deviation of the fountain clock frequency was measured by comparing it with that of the hydrogen maser. The fountain clock got a short-term stability of at 1 s and long-term stability on the order of 10 16 at 100,000 s.
020.3320 Laser cooling 120.3940 Metrology 270.2500 Fluctuations, relaxations, and noise 270.5570 Quantum detectors Chinese Optics Letters
2019, 17(8): 080201
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院, 北京 100038
2 公安部物证鉴定中心, 现场物证溯源技术国家工程实验室, 北京 100038
3 江西兴国县公安局, 江西 赣州 342400
光学相干层析(OCT)技术是一种无损、高分辨率、快速的断层成像检验技术。电工胶带是法庭科学领域的一种重要物证。利用自主搭建的频域OCT系统对10种不同品牌的红色电工胶带进行OCT成像检验。从电工胶带的二维OCT图像中提取光程、散射强度比、信号峰个数、衰减系数等特征参数,比较各参数在不同样品之间的统计学显著性差异。对电工胶带样品进行三维OCT图像重建,获得样品的横截面图像。实验发现,上述特征可以有效区分不同品牌的电工胶带。OCT技术可以实现对物证样品的原位、无损、实时检验,且操作便捷、分辨率高,将为法庭科学电工胶带物证检验提供一种新的方法。
成像系统 相干光学层析 无损检测 电工胶带 光学衰减系数 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011101
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院,北京 100038
2 公安部物证鉴定中心,北京 100038
电工胶带是犯罪现场常见的物证,对电工胶带的检验鉴定不仅能为侦查提供方向,还为刑事诉讼提供证据。光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是20世纪90年代出现的光学成像检验技术,具有无损、高分辨率、断层成像等特点。利用OCT技术对12种不同品牌、不同颜色的电工胶带进行检验,得到其二维OCT图像以及光学特征参数。结果表明,OCT技术可以有效区分不同的电工胶带。OCT为电工胶带的检验提供了一种新的方法,较传统检验方法,OCT无需对样品进行切片处理,操作便捷,成像速度快,提高了检验人员的效率。
相干光学 无损检测 断层成像 电工胶带 coherence optics noninvasive examination cross-sectional imaging electrical tape
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Quantum Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China
3 Center for Cold Atom Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
We experimentally observe polarization spectroscopy (PS) of the S01-P31 transition of mercury atom gases at 253.7 nm. The PS signal can be observed in all six richly abundant isotopes and the PS signal of six transitions for laser cooling are all clear and of a dispersive line shape. The optimized pump power and probe power are found for the PS of Hg202. We find the linearly polarized component in the pump beam will distort the original PS signal due to the use of linear PS. Consequently, the purity of the pump beam is crucial to laser frequency stabilization by PS.
300.6210 Spectroscopy, atomic 300.6310 Spectroscopy, heterodyne Chinese Optics Letters
2015, 13(7): 073001
1 中国科学院上海光学精密机械所中国科学院量子光学重点实验室, 中国科学院冷原子物理中心, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201203
连续可调谐的紫外激光一般通过红外或可见激光进行外腔倍频获得，然而倍频腔锁定电路的带宽限制了激光器的调谐性能。将前馈控制方法用于中性汞原子激光冷却的四倍频紫外激光器，即在调谐基频激光频率的同时，同步调节级联的两个倍频腔。这不仅降低了激光器频率调谐中引入的功率噪声，还提高了紫外激光器的频率调谐范围，使得紫外激光器的调谐能力得到大幅提高。通过汞原子的亚多普勒磁致双色光谱进行激光频率锁定，发现前馈控制电路的应用能降低激光的频率噪声。在汞原子光谱和激光冷却实验中，紫外激光的可调谐性和稳定性的提高将会带来很多优势。
激光器 四倍频 前馈控制方法 中性汞原子 激光冷却 相对功率噪声 中国激光
2014, 41(12): 1202004
