1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
2 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100191
3 北京大学分子医学研究所膜生物学国家重点实验室，北京 100871
4 北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191
5 北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
双光子内窥成像技术是一种基于双光子激发原理的新型内窥成像技术，具有光学层析能力、穿透深度深、光毒性小、无标记成像等技术优势，可以同时实现细胞结构成像和功能成像，在生命科学、临床医学等领域具有巨大的发展潜力。在近十几年的发展中，压电陶瓷扫描式双光子内窥成像技术不断取得突破，并在生物医学成像领域实现了新应用。本文对压电陶瓷扫描式双光子内窥成像技术及其在国内外的研究进展进行了总结，并介绍了该技术在生物医学成像领域的应用。
医用光学 双光子成像 内窥镜 双包层光纤 微型显微物镜 压电陶瓷扫描器 中国激光
2022, 49(19): 1907003
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 光学工程系, 北京 100089
微米光栅加速度计具有高精度、低功耗、小体积等优点, 在惯性导航、油气勘探、地震检波等领域有广泛的应用前景。文章针对传统微米光栅加速度计受到交叉轴串扰导致精度下降的问题, 提出了一种双层悬臂梁结构微米光栅加速度计敏感头。利用ANSYS有限元分析可知, 所设计的双层悬梁结构敏感头能有效抑制交叉轴串扰, 同时模态分离较传统结构提升13.5倍, 有效提高了敏感头抗高阶机械模态扰动的能力。
光栅加速度计 悬臂梁 交叉轴灵敏度 有限元仿真 grating accelerometer cantilever cross-axis sensitivity finite element analysis
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication System and Networks, School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China
2 Key Laboratory of Precision Opto-Mechatronics Technology, Ministry of Education, School of Instrumentation Science & Optoelectronics Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
We present an Er-doped fiber (Er:fiber)-based femtosecond laser at 780 nm with 256 MHz repetition rate, 191 fs pulse duration, and over 1 W average power. Apart from the careful third-order dispersion management, we introduce moderate self-phase modulation to broaden the output spectrum of the Er:fiber amplifier and achieve 193 fs pulse duration and 2.43 W average power. Over 40% frequency doubling efficiency is obtained by a periodically poled lithium niobate crystal. Delivering through a hollow-core photonic bandgap fiber, this robust laser becomes an ideal and convenient light source for two-photon autofluorescence imaging.
140.7090 Ultrafast lasers 140.3500 Lasers, erbium 140.3515 Lasers, frequency doubled Chinese Optics Letters
2019, 17(7): 071405
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
窄线宽半导体激光器日益广泛的应用对其驱动和温控电路提出了更高的要求。为获得窄线宽、稳定功率并实时可调的激光输出, 利用ATLWS200MA103驱动模块和TECA1系列温控模块搭建半导体激光器的驱动和温控电路, 对激光器输出的各项性能指标进行测试, 验证了在该驱动下, 激光器线宽可达到5kHz, 光功率稳定性达到0.1%。并利用波导谐振腔进行扫频实验, 得出驱动电流变化量与激光器中心频率变化量之间的关系表达式。
半导体激光器 驱动电路 温控电路 光功率 线宽 semiconductor lasers driving circuit temperature control circuit optical power linewidth
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
超材料的发展为太赫兹技术提供了良好的载体, 使太赫兹器件得到飞速发展。滤波器作为其中重要的功能器件, 实现了太赫兹波段的单频和多频滤波。文章提出了一种新型超材料太赫兹滤波器结构, 该结构可同时应用于LC谐振和偶极谐振, 实现了太赫兹滤波。重点对几何参数对器件滤波性能的影响规律进行了研究, 通过优化滤波器关键结构参数, 实现了良好的双频带和三频带太赫兹滤波。
太赫兹 超材料 滤波器 多频带 terahertz metalmaterial filter multiband
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
激光器是谐振式光纤陀螺(RFOG)的重要组成部分, 其光学噪声严重地限制了RFOG的输出精度。通过建立激光器偏振特性的数学模型, 分析了激光器的偏振消光比、对轴误差和偏振本征态相位差对RFOG性能的影响, 并通过实验验证了模型的正确性。此外, 提出一种基于强度调制基频解调信号的方案, 以补偿RFOG中非理想偏振态的振幅波动。实验表明, 利用该方案可将非理想偏振态下振幅波动引起的陀螺输出波动减小12dB以上。
谐振式光纤陀螺 激光器偏振特性 噪声补偿 声光移频器 标度因数非线性度 resonator fiber optic gyroscope polarization characteristic of laser noise compensation acoustooptic modulator scale factor nonlinearity
1 北京航空航天大学 惯性技术重点实验室, 北京 100191
2 北京航空航天大学 精密光机电一体化教育部重点实验室, 北京 100191
设计了用于谐振式光纤陀螺系统中两个半导体激光器相对频率噪声抑制的全光纤光路外差式光学锁相环, 建立并分析了陀螺精度需求和外差式光学锁相环关键参数的关系, 同时对外差式光学锁相环全数字反馈控制环路进行了设计和仿真.通过实验对设计的系统进行性能验证.结果表明两个主从激光器的中心频率实现了参考频率源频率的锁定, 且拍频激光中心频率相对于光纤环形谐振腔谐振频率偏离幅值减小了15 dB.
谐振式光学陀螺 光纤光学陀螺 光学锁相环 相位锁定 全光纤 光纤光学 Resonator optic gyros Fiber optic gyro Optical phase locked loops Phase-locking All fiber Fiber optics
1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 北京大学信息科学技术学院, 北京 100871
内窥镜物镜是双光子成像应用于医疗内窥成像的关键部件，物镜的成像质量和信号光收集效率对最终图像的质量至关重要。为光纤扫描式双光子成像系统设计了一款高收集效率、大视场、结构紧凑的物镜。在该系统中，920 nm飞秒激光从双包层光纤纤芯部分出射，经过物镜后激发样本，激发出的460 nm二次谐波和510 nm荧光再次经过物镜后被收集到光纤包层中。在此过程中，为了提高荧光的收集效率，对物镜组进行轴向色差设计，以使更多的荧光进入光纤包层部分。利用Zemax光学设计软件进行系统优化设计，设计结果表明：物镜组在920 nm波长下全视场范围内的调制传递函数在700 lp/mm处大于0.25，满足激发光的使用要求；在Zemax软件非序列模式下,将设计的物镜和传统梯度折射率物镜的信号光收集效率进行比较，仿真结果显示，所设计的物镜的信号光收集效率高达54%，比传统梯度折射率物镜提高了2倍以上。
光学设计 双光子荧光成像 内窥镜 收集效率 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 071801
Author Affiliations
Abstract
School of Instrumentation Science and Opto-electronics Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
Polarization fluctuation induced noise and backscattering-induced noise are the dominant noises in resonant fiber optic gyroscopes. This Letter proposes a new method to suppress the carrier and backscattering induced noise by the sideband locking technique. Besides choosing an optimized modulation depth and different clockwise and counterclockwise modulation frequencies, the sideband is locked to the cavity resonance. With the proper modulation frequency, the carrier frequency component locates at a position far away from the resonant frequency, and then it is suppressed by the cavity itself, which can be taken as a bandpass filter. The amplitude of the carrier frequency can be suppressed by 20–25 dB additionally by the cavity and the total intensity suppression ratio can reach 115.74 dB. The backscattering induced noise can be eliminated for the adoption of different frequencies. The method can realize a stable and high suppression ratio without high requirements for parameter accuracy or device performance.
060.2800 Gyroscopes 010.1350 Backscattering 060.2370 Fiber optics sensors 120.4640 Optical instruments Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 010608
1 北京航空航天大学 惯性技术重点实验室, 北京100191
2 北京航空航天大学 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京100191
3 中北大学 仪器科学与动态测试技术教育部重点实验室, , 山西 太原 030051
4 中北大学 电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
为满足某些国家工程的发展需要, 比如说航天领域内, 液态燃料液位监测作为飞行指标考核的一个关键参数, 检测精度直接影响到各类飞行器的指标实现效率。基于塑料光纤弯曲损耗和受抑全内反原理, 设计了一种可实现单点离散与多点连续的液位传感系统。理论分析后, 使用实际器材验证理论分析, 阐述了操作原则、系统结构和技术优势, 分析了进行液位测量的可行性。根据理论分析的结果, 基于已有器材搭建了离散和连续式液位传感系统, 同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。实验结果表明: 所提出的新型液位传感系统不仅可以实现液位的测量, 而且具有较好的测量一致性和易实现性。其中连续液位测量系统达到了测试量程450 mm, 测试灵敏度为0.808 3 μW/mm的液位测量。对工程应用领域的具有较好的参考意义。
光纤液位传感 光纤光学 弯曲 受抑全内反射 fiber-optic liquid level sensor optical fiber optics bend frustrated total internal reflection 红外与激光工程
2017, 46(12): 1217001
