1 中国科学技术大学 生物医学工程学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物工程技术研究所，江苏 苏州 215163
3 长春理工大学 电子信息工程学院，吉林 长春 130022
4 季华实验室，广东 佛山 528200
5 徐州医科大学 医学影像学院，江苏 徐州 221004
对于高灵敏原子磁力计极弱磁测量，激光温度的精确稳定控制是一项必不可少的工作。激光温度不稳定会导致激光波长波动和漂移，从而降低原子磁力计的灵敏度。为了降低激光器温度波动对原子磁力计的影响，本文设计并实现了一个基于ADN8834温度控制芯片的高精度DBR激光器自动温度控制系统。首先，基于ADN8834和高精度模/数转换芯片LTC2377设计了温度反馈电路，成功采集到了与温度对应的模拟电压信号并将其转换为数字信号送入FPGA。然后，在FPGA中实现了增量式数字PID算法，自动计算温度控制信号。最后，设计了数/模转换电路将该温度控制信号转换为模拟信号传递给ADN8834，ADN8834输出加热或冷却信号来控制半导体热电制冷器，从而实现闭环温度自动控制。实验结果表明，当目标温度分别设定在20，25，30 ℃时，该温度自动控制系统的温度稳定性均在±0.005 ℃，测试DBR激光器输出波长稳定性范围为±2 pm。该激光器自动温度控制系统温度稳定性高，且操作方便，设计灵活，基本满足原子磁力计系统对激光温度控制器的要求。
ADN8834 数字PID算法 温度控制 半导体热电制冷器 ADN8834 digital PID algorithm temperature control TEC
1 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 21215163
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京100049
活动轮廓作为一种重要的图像分割工具, 近几年来在理论和应用方面都有很大的发展。然而, 现有轮廓模型在处理灰度均匀性较差的图像时, 通常存在较高的分割误差, 并且对初始轮廓曲线位置敏感。为此, 本文提出一种基于血管特征约束的活动轮廓模型, 该模型首先使用局部相位(Local Phase)的血管增强算法对图像进行增强处理以生成一种不同于图像灰度的血管特征信息, 然后将血管信息和图像灰度以线性加权的形式引入到局部二值拟合(Local Binary Fitting, LBF)能量泛函中, 指导图像血管分割。基于视网膜血管图像数据(Digital Retinal Images for Vessel Extraction, DRIV)的实验显示: 该模型能成功地从灰度分布不均匀和弱边界轮廓的视网膜图像中提取血管, 分割灵敏度和准确性分别达到74.43%和9367%, 同时对初始轮廓曲线位置的敏感性大为降低。由上述可知, 该模型具有高分割准确性和低初始位置敏感性。
活动轮廓 局部相位 灰度不均 局部二值拟合 active contour local phase intensity inhomogeneity local binary fitting
1 嘉应学院物理与光信息科技学院, 广东 梅州 514015
2 嘉应学院数学学院, 广东 梅州 514015
固体激光腔内放置薄膜偏振片对p 偏振光存在4%~5%反射,当激光器输出p 偏振光时,退偏损耗光束中包含较强p 偏振光,无法测得腔内光束真实退偏率。实验研究Nd:YAG 固体激光在输出p 偏振光时,薄膜偏振片对p 偏振光反射对腔内光束退偏率测量的影响。结果表明,当损耗光束中所包含p 偏振光不被剔除时,不同透射率所对应退偏率曲线间存在较大差异；而当剔除这些p 偏振光时,不同透射率所对应退偏率测量曲线趋于一致,测量结果可反映腔内光束的实际退偏率；在激光器输出s 偏振光时,其退偏率测量值与当剔除损耗光束中p 偏振成分后,输出p 偏振光Nd:YAG 谐振腔腔内光束退偏率测量值趋于一致。
激光器 退偏率 薄膜偏振片 p 偏振光 s 偏振光 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 091409
嘉应学院物理与光信息科技学院, 广东 梅州 514015
实验研究了薄膜偏振片的p 偏振光的反射作用对输出p 偏振光薄膜偏振片Nd∶YAG 激光输出功率的影响，同时研究了输出s 偏振光的薄膜偏振片固体激光对于提升激光输出功率的效果。研究表明：对于输出p 偏振光薄膜偏振片Nd∶YAG 激光器，薄膜偏振片对p 偏振光反射作用所引起反射损耗功率随耦合镜透射率增大而减弱，在半导体激光器驱动电流为20 A，透射率为5%时，损耗功率达7.13 W，为p 偏振光输出功率1.9 倍，当透射率为30%时，损耗功率降为0.59 W，仅为p 偏振光输出功率的8%；采用输出s 偏振光激光结构可克服上述损耗，其效果在透射率较低时更为显著。在驱动电流为20 A，透射率为5%时，s 偏振光激光器输出功率增加为7.77 W，为p 偏振光输出功率的2.05倍；透射率为30%时，s 偏振光输出功率仅为p 偏振光输出功率的1.09 倍。
激光器 薄膜偏振片 p 偏振光 s 偏振光 反射损耗 激光与光电子学进展
2015, 52(6): 061401
应用光学北京市重点实验室, 北京师范大学物理学系, 北京 100875
近红外量子剪裁能够有效地提高硅太阳能电池的效率。稀土元素种类繁多,能级丰富,常被 用于制作近红外量子剪裁发光材料。研究者们用适当的方法制成发光材料之后,测量材料的吸收光谱, 激发光谱和发射光谱。根据这些数据计算得到材料的量子效率。其中Tb3 +-Yb3 + 离子对备受关注。 Tb3 + 吸收紫外-可见光,通过协同能量传递把能量传递给Yb3 + 离子。Yb3 + 离子跃迁辐射出1000 nm左右的近红外光。 该波段的光子能够被硅太阳能电池吸收利用。Tb3 +-Yb3 + 离子对在不同掺杂浓度,不同基质中得到的量子效率不同。
光谱学 近红外量子剪裁 能量传递 Tb3 +-Yb3 + 离子对 spectroscopy near-infrared quantum cutting energy transfer Tb3 +-Yb3 + ion pair
1 北京师范大学物理系分析测试中心应用光学北京重点实验室, 北京100875
2 Sumita Optical Glass, Inc., 4-7-25 Harigaya, Urawa, Saitama 338, Japan
3 北京大学化学与分子工程学院, 北京100871
通过实验分别测得了掺杂Ho3+（0.5 mol%）的氟氧化物玻璃（FOG）样品和掺杂Ho3+（0.5 mol%）的氟氧化物玻璃陶瓷（FOV）样品的吸收光谱, 根据Jubb-Ofelt理论拟合出两种材料强度三参量Ω2, 4, 6, 并且分析了两种材料在强度参量上产生差异的可能原因。 再由拟合得到的强度参量值计算出了各激发态之间的振子强度, 自发辐射跃迁速率, 荧光分支比和积分发射截面等光谱学参量, 并且对两种材料的各参量进行了对比分析, Ho3+在FOV和在FOG中的振子强度相差不多, 与在YAlO3中大致相同, 比在钛酸铝氟化物玻璃(lead borale titanale aluminium fluoride, LBTAF)中稍强, 比在LaF3和锆系氟化物玻璃(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF, ZBLAN)更强。 通过分析计算得到的光谱学参量, 可以发现有些跃迁, 特别是5I7→5I8, 5F5→5I8等, 具有比较大的振子强度（大于10－6）和积分发射截面（大于10－18 cm）, 具备形成激光通道的条件, 因此值得关注。 总结了几个强发光能级在不同领域的应用前景。
氟氧化物玻璃 氟氧化物玻璃陶瓷 J-O理论 光谱学参量 量子剪裁 Ho3+ Ho3+ ion Oxyfluoride glass Oxyfluoride vitroceramics Judd-Ofelt theory Spectroscopy parameter Quantum cutting 光谱学与光谱分析
2013, 33(7): 1734
1 嘉应学院物理与光信息科技学院， 广东 梅州 514015
2 嘉应学院数学学院， 广东 梅州 514015
提出了研究入射高斯光束在固体激光放大器激光棒内光斑半径分布及准确计算棒内模体积的新方法。利用该方法研究了热透镜效应、入射高斯光束束腰半径及衍射倍率因子3个因素对入射光束沿放大器激光棒的光斑半径分布及模体积的影响。研究结果表明，对于高功率固体激光放大器，当输入激光棒发散角较小的准直光束时，由于棒内强烈的热透镜效应，光束向激光棒中轴线产生较大的偏折，从而使入射光束在激光棒内模体积减小，入射光束与抽运能量的重叠效率下降。而采用发散角较大的入射光束，由于光束自身的发散可抵消较强的热透镜效应对光束的偏折，从而在激光棒内可获得较大的入射光束模体积及重叠效率。另外对于多模入射激光束，由于其发散角较大，应采用较大束腰半径的光束入射。
激光器 固体激光放大器 热透镜效应 模体积 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 031404
基于异源图像的信息互补关系, 提出了基于目标特征区域的小波变换融合方法。首先采用基于模糊C-均值聚类(FCM)的方法, 提取红外图像的目标特征区域, 用于异源图像目标特征区域的局部信息融合, 达到在可见光图像中加入红外目标信息的效果。其次以第一步融合的图像替换原有的可见光图像, 并采用小波变换的方法实现与红外图像的融合, 获得最终的融合图像。采用图像质量评价标准对本文算法和其他融合算法的实验结果进行分析对比, 证明所提出方法的有效性。
红外图像 图像融合 小波变换 均值聚类 区域特征 infrared image image fusion wavelet transform means clustering regional characteristics
1 嘉应学院 物理与光信息科技学院,广东 梅州 514015
2 嘉应学院 应学院数学学院,广东 梅州 514015
对激光二极管端面泵浦Cr4+∶YAG被动调Q Nd∶YAG激光器输出特性进行了实验研究.实验研究发现, 激光器输出功率及脉冲重复频率随谐振腔长度增大而增大.为解释这一实验现象, 测量了泵浦光斑在激光晶体内尺寸, 同时计算了激光晶体及Cr4+∶YAG晶体内的基模激光光斑半径随谐振腔长度变化.分析结果表明：激光晶体内泵浦光斑尺寸远小于激光晶体内基模光斑半径, 腔模间交叠效率较低; 当腔长增加时, 激光晶体内的基模激光光斑减小, 腔模间交叠效率增加, 从而导致输出功率及脉冲重复频率随腔长增加而增加; 另外, Cr4+∶YAG晶体内光斑半径也随谐振腔长度减小, 引起Cr4+∶YAG晶体漂白时间缩短, 导致脉冲重复频率随腔长增加而增加.
交叠效率 被动调Q 脉冲重复频率 Cr4+∶YAG Cr4+∶YAG Overlap efficient Passively Q-switched Pulse repetition rate
1 嘉应学院 物理系,广东 梅州 514015
2 北京工商大学 数理系,北京 100048
3 石河子大学 物理系,新疆 石河子 832003
理论与实验研究了激光二极管侧泵平-平非对称腔.理论分析表明,当谐振腔运行于热稳区边缘时，激光棒内基模半径随泵浦功率迅速增加，使光束质量快速提高并保持较高的输出功率.由于该谐振腔运行于热稳区边缘的特性与近半球面腔相近，所以将此设计称为热近半球面腔.与运行于稳区边缘的平-平对称腔相比，热近半球面腔设计有助于缩短谐振腔腔长.在对热近半球面腔实验研究中，光束质量随泵浦功率迅速增加以及输出功率饱和现象被观察，实验研究与理论分析吻合较好.
激光二极管泵浦固体激光器 Nd∶YAG激光器 模式匹配 热近半球面腔 Diode-pumped solid-state laser Nd∶YAG laser Mode matching Thermally determined near hemispherical resonator
