作者单位
摘要
中国船舶集团有限公司第七一八研究所, 河北 邯郸 056027
针对高能激光器出光过程中出现的大量离焦和0°像散低阶像差现象,提出了基于哈特曼波前传感器和二维整形光路的XY离焦像差校正方法。首先,通过对Zernike多项式的离焦项和0°像散项进行线性组合得到XY离焦像差的表达式,该XY离焦像差系数的大小可直接表征X离焦和Y离焦的波前PV值。同时,通过微调高能激光器中二维整形光路中的镜子间距,可实现激光器输出光束XY离焦波面的补偿。因此,首先利用哈特曼波前传感器提取出光束的XY离焦像差系数大小,而后再根据XY离焦像差系数的大小实时闭环微调二维整形光路中的镜子间距,从而实现XY离焦像差的校正,改善输出光束的光束质量。实验结果表明,该方法可有效地将高能激光器输出光束XY离焦量的PV值由5.2 μm和1.1 μm校正到0.5 μm以下,相应的光束质量β因子由3.1降到1.8,光束质量得到明显改善。
高能激光 光束质量 像差校正 光束整形 矩阵光学 high energy laser beam quality aberration correction beam shaping matrix optics 
中国光学
2024, 17(2): 366
作者单位
摘要
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200241
以超冷铒原子系统冷却光的基频光作为探测光,主动补偿激发铒原子赫兹线宽能级跃迁的激光在光纤传输中引入的附加相位噪声。在不影响原有被传输亚赫兹线宽激光(1299 nm)的情况下,将相近波长的宽线宽基频光(1166 nm)从光纤输出端反向注入,实施外差拍频探测并主动反馈补偿。当两个波长激光的光纤传输噪声基本一致时,可极大地抑制亚赫兹线宽激光在光纤传输中由于温度和振动等因素引起的各种相位噪声。主动补偿后传输激光的线宽从锁定前的14.6 Hz压窄到锁定后的11.6 mHz,光频传输的1000 s稳定度从1.6×10-16提升到6.5×10-19,满足当前最高精度和稳定度光钟的光频传输需求。所发展的光频传送方案可作为被传输激光器功率不足或空间受限时的替代方案,也可用在单点对多点近距离传输网络中简化源端发送装置。
光纤链路 光纤相位噪声 窄线宽 相位噪声抑制 光钟 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506004
作者单位
摘要
石河子大学机械电气工程学院/农业农村部西北农业装备重点实验室, 新疆 石河子 832003
棉花杂质在轧棉过程中对棉纤维造成损伤, 导致成品纺织品出现瑕疵。 因此, 杂质的检测和分类在棉花生产过程及质量检验中至关重要。 地膜是我国机采棉中特有的杂质。 该研究将包括地膜碎片等12种常见棉花杂质放置于两层皮棉层之间, 采用推扫式高光谱成像系统在透射模式下对杂质与皮棉混合样本进行图像采集, 在400~1 000 nm范围内利用光谱信息识别嵌在皮棉层中的12种杂质。 首先对高光谱图像进行平场校正, 对边缘噪声进行裁剪; 选择500 nm处灰度图像进行人工感兴趣区域(ROIs)提取, 从ROIs提取皮棉和杂质平均透射光谱并进行标准化; 使用典型判别分析(CDA)对皮棉和杂质光谱进行处理并利用前三个典型变量绘制散点图, 观察散点分组情况, 采用多变量方差分析(MANOVA)对前三个典型变量评估每两种杂质之间的差异。 然后使用区间随机蛙跳(iRF)方法提取特征波段, 采用支持向量机(SVM)分类器, 分别对全波段及特征波段的透射光谱进行杂质和皮棉13个类别的分类研究, 对比分析两次分类的准确率。 结果表明, 全波段的各类杂质和皮棉的平均分类准确率为84.4%, 该方法对棉花内层杂质的检测与分类是可行的, 包括与皮棉外观相近的地膜、 塑料包装和纸的分类效果较好。 在提取12个特征波段后, 4种具有相似外观和相似化学成分的杂质(裂茎、 茎皮、 棉铃壳、 棕叶)分类准确率较低但都超过73%; 棉籽、 绿叶、 纸片、 塑料包装、 地膜、 皮棉的分类准确率均超过90%; 各类杂质和皮棉的平均分类准确率为86.2%; 与全波段光谱的分类结果相比, 特征波段光谱的平均分类准确率提高1.8%。 该研究结果可为棉花内层杂质检测研究提供理论依据, 并对高光谱透射成像技术的应用有较好的指导作用。
棉花杂质分类 高光谱成像 透射 随机蛙跳 特征波长提取 Foreign matter classification Hyperspectral imaging Transmittance images Interval Random Frog Feature selection 
光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3230
申玲菲 1,2范婷威 2胡谷雨 2王杰 2,3[ ... ]周田华 2,*
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 空间激光信息传输与探测技术重点实验室,上海 201800
3 复旦大学 通信科学与工程系 电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433
水下光通信系统在工作时需要及时获取与接收端的距离信息并进行高速通信。文章提出在水下蓝绿激光通信系统中加入单目测距功能,实现短距离视觉测距和长距离激光测距的水下光通信测距一体化研究。使用蒙特卡洛方法进行仿真,建立激光信号水下信道传输模型,模拟不同目标尺寸、不同距离和不同水质下的水下激光光斑图片,分析以上3种因素对水下单目测距精度的影响。考虑仿真图片光斑弥散和对比度降低对测距精度的影响,文章针对性地提出了一种对水下小尺寸光源目标、结合图像增强和Zernike矩亚像素点边缘检测的单目测距算法以提高单目测距算法的精度。通过实验室水池实验验证,文章所提算法精度达到了使用要求。
水下激光通信测距 蒙特卡洛方法 小尺寸目标 图像增强 亚像素点边缘检测 underwater laser communication and ranging Monte Carlo method small size target image enhancement subpixel edge detection 
光通信研究
2023, 49(4): 60
王杰 1,2范婷威 2申玲菲 2,3黄志伟 2[ ... ]周田华 2,*
作者单位
摘要
1 复旦大学 通信科学与工程系 电磁波信息科学教育部重点实验室,上海 200433
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息传输与探测技术重点实验室,上海 201800
3 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
针对全双工水下无线光通信(FD-UWOC)系统中存在的自干扰限制系统通信性能的问题,文章提出了一种双波长收发分离的方法。基于Monte Carlo数值仿真方法,在Jerlov I、Jerlov IB和Jerlov II 3种典型水质下,分析了自干扰对450 nm单波长、525 nm单波长和双波长FD-UWOC系统性能的影响情况。仿真结果表明,水质越差,自干扰越强,并且自干扰的增强会显著降低FD-UWOC的光信噪比(OSNR),进而限制了系统的最远传输距离;采用双波长收发分离方法的FD-UWOC系统相较于单波长FD-UWOC系统能带来约60 dB的OSNR提升,从而可以实现更远的传输距离,其中,在Jerlov II类水质下传输距离提升了80 m,并能在Jerlov I和Jerlov IB类水质下实现大于100 m的有效传输距离。这些结果在FD-UWOC系统设计中具有一定的参考意义。
全双工水下无线光通信 Monte Carlo方法 自干扰 后向散射 双波长 FD-UWOC Monte Carlo method self-interference backscattering dual-wavelength 
光通信研究
2023, 49(4): 28
作者单位
摘要
1 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
为了研究循环流化床(CFB)飞灰对泡沫混凝土性能的影响,选择两种不同的CFB飞灰以及普通粉煤灰(FA),通过测量泡沫混凝土的抗压强度、流动度、孔结构和吸水率,研究飞灰掺量和种类对泡沫混凝土性能的影响,并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对泡沫混凝土的微观形貌和物相组成进行表征。结果表明,CFB飞灰较高的硫钙含量和不规则的颗粒形貌会对泡沫混凝土的工作性造成不良影响。掺入低硫钙型CFB飞灰时,泡沫混凝土的强度随着CFB飞灰掺量增加而提高,50%(质量分数,下同)掺量时,7和28 d抗压强度均达到最大值,分别为130和225 MPa;掺入高硫钙型CFB飞灰时,泡沫混凝土的强度随着CFB飞灰掺量增加呈先增加后降低的趋势,7和28 d抗压强度分别在CFB飞灰掺量20%和10%时达到最大值,分别为1.42和2.00 MPa。CFB飞灰水化过程中生成的钙钒石和C-S-H凝胶能够填充孔隙,增加小孔占比,降低孔隙率,有利于泡沫混凝土抗压强度的提高和吸水率的降低。
泡沫混凝土 CFB飞灰 钙钒石 抗压强度 微观形貌 foam concrete CFB fly ash ettringite compressive strength micromorphology 
硅酸盐通报
2023, 42(7): 2447
作者单位
摘要
太原科技大学材料科学与工程学院,太原 030024
过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料,具有理论比容量高、化学稳定性好以及来源丰富等优点。然而,其固有的导电性差、利用率低以及循环稳定性差等缺点很大程度上阻碍了其实际应用。金属氧化物中的氧空位能够有效调节其电子性能,降低能带隙,显著提高其电导率,改善电化学倍率性能。此外,氧空位可以诱导金属的低氧化状态,促进表面氧化还原反应的进行,产生更多的活性位点,提高其电化学储存能力。本文总结了氧空位的制备方法和表征技术,并分别从单金属氧化物、双金属氧化物、杂原子掺杂金属氧化物的角度进行分类描述,综述了近年来具有氧空位的金属氧化物在超级电容器中的应用进展。
氧空位 金属氧化物 超级电容器 电化学性能 oxygen vacancy transition metal oxides supercapacitor electrochemical performance 
硅酸盐学报
2023, 51(7): 1835
王杰 1刘睿 1廖文龙 1任心仪 2,*[ ... ]程林 3
作者单位
摘要
1 国网四川省电力公司电力科学研究院,四川 成都 610041
2 华东师范大学重庆研究院,重庆 401121
3 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,湖北 武汉 430074
双光梳光谱是实现高分辨光谱分析的重要工具,其因相干特性依赖于复杂、庞大的频率锁定与反馈系统,导致成本高昂且对环境扰动敏感,应用领域受限。基于电光频率梳的双光梳系统具有装置简单、频率捷变及相干性高等优势,有利于外场的应用,但其在气体检测应用中的含量反演精度及实时性仍有待验证。为此,搭建了高相干电光双光梳系统,并利用多通气体池实现了CO和CO2气体吸收光谱测量,其结果与HITRAN数据库仿真结果一致。光谱分辨率达200 MHz,单次刷新时间仅为4 μs。实验通过对CO2吸收峰的含量反演与多峰拟合,将含量不确定度缩小至2.86%。此外,通过对CO吸收光谱的快速检测,验证了系统对混合气体含量监测的实时性,该系统有望应用于电力设备故障特征气体的实时监测。
分子光谱 电光 频率梳 双光梳光谱 气体检测 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1730002
作者单位
摘要
1 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
2 山西路桥集团吕梁国道项目建设管理有限公司, 吕梁 033000
3 长治市武理工工程技术研究院, 长治 046000
4 中北大学材料科学与工程学院, 太原 030051
5 晋能控股电力集团有限公司,太原 030051
循环流化床燃煤固硫灰(CFB飞灰)加水自硬, 能够形成强度较高的固结体, 具备做路基的潜质, 但CFB飞灰中的f-CaO和Ⅱ-CaSO4水化生成钙矾石和二水石膏体积膨胀, 可能会对路基体积稳定性产生影响。因此本文研究了标准养护时间、CFB飞灰的硫钙含量、压实度对CFB飞灰固结体加州承载比(CBR)值、吸水率和CBR膨胀率的影响规律及CFB飞灰在干硬性体系下的膨胀机理。结果表明: CFB飞灰固结体的膨胀主要来源于CFB飞灰的吸水膨胀和水化膨胀; 标准养护时间越长, 固结体CBR值越大, 吸水率和膨胀率越低, 标准养护7 d时CBR值、吸水率趋向于稳定, 膨胀率不再变化; CFB飞灰的硫钙含量越高, 固结体CBR值越大, 膨胀稳定时间越长, 稳定后的膨胀率越高, 吸水率越低; 压实度增大, 固结体孔隙率降低、密实度增加, CBR值逐渐增大, 吸水率降低, 对膨胀的约束作用增强, 膨胀率逐渐降低。
CFB飞灰 固结体 水化膨胀 吸水膨胀 钙矾石 二水石膏 CFB fly ash solidified body hydration expansion water expansion ettringite dihydrate gypsum 
硅酸盐通报
2023, 42(4): 1323
作者单位
摘要
西南技术物理研究所,成都 610041
为了研究复合结构掠入射板条放大器的热效应,采用在Nd:YVO4晶体抽运面上键合具有高热导率性能的蓝宝石的复合结构,并建立了相应的热力学模型,对激光介质的温度场分布、光程差(OPD)和热透镜效应进行了详细的理论分析,利用有限元分析软件COMSOL模拟了晶体内部的温度、应变、光程差(OPD)及热焦距的分布情况。结果表明,板条厚度为2 mm、键合层厚度1 mm、抽运功率60 W时,复合结构相对于单一结构最高温度下降了约50 K,晶体中的最大形变量降低超过了1/3,极大地降低了介质中的热效应。
掠入射板条放大器 热效应 热透镜 光程差 复合结构 grazing-incidence slab amplifier thermal effect thermal lens optical path difference composite configuration 
强激光与粒子束
2023, 35(3): 031004

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