孙旭 1吴海忠 1王小伟 1吕治辉 1[ ... ]袁建民 1,3,***
作者单位
摘要
1 国防科技大学理学院,湖南 长沙 410073
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院,北京 100193
太赫兹波为高能量密度物质提供了独一无二的诊断手段,但在大型高能量密度装置上实现极端条件下物质状态的太赫兹时域光谱诊断技术仍面临巨大挑战。本文报道了在低重复频率、高能量激光装置上开展的光脉冲泵浦-太赫兹探测实验。利用钛宝石飞秒激光器输出焦耳量级的单发脉冲,单发脉冲经磷酸二氢钾倍频后加热30 nm厚自支撑金膜,产生均匀的温稠密金等离子体;同时,将大孔径铌酸锂晶片通过光整流产生的单脉冲能量为7 μJ的太赫兹脉冲作为探测光,利用金属阶梯镜实现了单发太赫兹波形探测,获得了温稠密金在太赫兹波段的时间分辨的电导率数据,为检验双温模型中电子-离子耦合系数等关键参数的准确性提供了新基准。
超快光学 太赫兹时域光谱 单发泵浦-探测 极端物态诊断 电导率 
中国激光
2023, 50(17): 1714013
范伟 1,2,3刘博 1,2,3蒋贇 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院空间光电精密测量技术重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学,北京 100049
激光雷达是一种可以精确、快速获取目标三维信息的主动探测技术。然而,激光雷达在白天工作时会受到强烈的太阳背景辐射噪声的影响。此时,一般需要采用窄线宽的激光器与滤波器件配合使用,从而达到背景光抑制的效果。当两者都是极窄线宽时,如果二者中心波长产生失配,即具有一定的误差,那么接收信号的信噪比将会受到显著影响。因此,文中从窄带滤波和接收信号对发射信号的波长跟踪的角度出发,利用体光栅的相关特性设计了激光雷达的可调谐滤波接收器和收发系统光路,实现了激光雷达在窄滤波带宽条件下接收波长对发射波长的跟踪。最后,在实验室实际搭建了整个系统,验证了系统设计的正确性。在固定波长条件下与可调谐波长条件下,跟踪精度均优于2.9 pm,此时,接收信号强度大于中心波长完全匹配条件下的99.97%。
激光雷达 体光栅 窄带滤波 波长跟踪 laser radar volume grating narrowband filtering wavelength tracking 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210639
唐逸芸 1,*刘芮 2王潞 2吕慧英 1[ ... ]范伟 1
作者单位
摘要
1 湖南农业大学食品科学技术学院, 湖南 长沙 410128
2 云南省烟草公司保山市公司, 云南 保山 678000
近年来, 假冒伪劣食品已日益成为广大消费者密切关注的问题, 食品真实性评估是缓解这一问题、 保护公众健康的有力手段。 在仪器设备和样品处理的高要求下, 现代检测技术通常需要大量时间和金钱的成本消耗, 而如今食品掺假手段不断变换, 花样日益翻新, 使得这类检测技术存在一定的局限性。 为促进食品安全质量监管的效率和水平提高, 为监管工作提供有力的科学技术支撑和保障, 需要寻求新型检测技术。 光谱分析技术, 以操作简单、 快速无损的优势近年来被广泛应用, 作为一种间接分析技术, 结合数据统计学中的分类方法建立模型后更能有效进行真假鉴别。 在分类方法中, 由于现实生活中五花八门的掺假类型以及在真假样本数量差异大的情况下, 常用的分类方法效果可能出现偏差。 但单类分类方法(one-class classification)是一种只针对一类实例建模分析, 以特定的置信水平固定目标样本类的边界, 对新样本的类别进行判定的方法, 利用这一特点能有效区分不同于真实样本的数据, 大大减少了检测的工作量, 在食品掺假检测应用领域有一定的发展潜力。 对近年来模式识别中的分类方法——单类分类方法进行了综述。 通过阐述光谱分析结合分类方法用于食品掺假检测的必要性, 比较在同一情形下多类分类方法和单类分类方法的判别率, 简介单类分类方法的特点, 并重点介绍几种常见的单类分类方法如数据驱动的簇类独立软模式(DD-SIMCA)、 单类偏最小二乘(OCPLS)、 单类支持向量机(OCSVM)以及单类随机森林(OCRF), 论述单类分类方法在食品真实性鉴别中的应用, 具体在食用油, 乳制品, 饮料, 保健品, 香辛料及谷物方面进行了阐述, 还分析了当前单类分类方法存在的问题, 最后对该技术的应用前景进行展望, 为食品认证分析提供了一定的理论依据。
单类分类方法 模式识别 光谱分析 食品掺假 One-class classification method Pattern recognition Spectral analysis Food adulteration 
光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3336
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
为实现惯性约束聚变(ICF)内爆燃烧停滞阶段过程中最大压缩时刻的冷燃料面密度分布测量,设计了包含字母客体与针孔阵列的照相客体,通过同一发相同视角测量源分布与客体照相技术,首次建立了皮秒激光驱动的高能X射线源编码照相技术。通过星光III实验研究,基于W丝阵靶照相的反演图像空间分辨率5.4 μm±0.7 μm;激光到X射线(50~200 keV)的能量转换效率,W丝阵靶5.4×10−4,与传统Au单丝靶的转换效率(4.8×10−4)一致。基于源编码照相解决了传统皮秒激光背光照相中空间分辨率与光源亮度不能兼顾的困难,为强背景干扰下提供高信噪比、高分辨率的ICF靶丸压缩背光图像提供了重要照相方式。
惯性约束聚变 皮秒激光 背光照相 高能X射线 空间分辨率 inertial confinement fusion ps laser backlight high-energy X-ray spatial resolution 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122001
杜永飞 1孟江 1范伟 1刘凯 1[ ... ]安坤 2
作者单位
摘要
1 中北大学 机械工程学院,山西 太原 030051
2 中北大学 电气与控制工程学院,山西 太原 030051
通过弹性力学对自由边界条件下的矩形薄板结构进行理论分析,建立了薄板结构的几何、物理及平衡方程。通过分析薄板纯弯曲情况,求得其挠度曲线函数表达式。运用COMSOL软件对基于压电陶瓷(PZT)材料的方形薄板在该条件下进行仿真分析,并通过参数辨识对仿真与理论进行曲线拟合,验证了理论与仿真的一致性。通过实验测试验证了仿真数据的真实性,并在此基础上解出方形薄板的偏转角度,实现了薄板在激光通信领域中对光束的偏转,进而达到精确控制光束偏转角度的功能。
矩形薄板 压电微镜 偏转角 参数辨识 rectangular thin plate piezoelectric micromirror deflection angle parameter identification 
压电与声光
2022, 44(1): 42
蒋贇 1,2,3刘博 1,2,3范伟 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院空间光电精密测量技术重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学,北京 100049
高透过率、窄光谱带宽、高抑制比的滤波器件是提升光学系统光谱纯度的核心部件,也是近年来新型光学器件领域研究的热门方向。传统的滤波器件不能够同时满足透过率、光谱带宽以及带外抑制的要求,而文中研究的体光栅作为一种新型的光栅,衍射效率大于90%,光谱带宽在100 pm左右,并且拥有一定的角度滤波特性。依据耦合波理论,理论仿真了各个光栅参数(光栅厚度、折射率调制度、光栅周期、光栅倾角)对光栅衍射效率及光谱带宽的影响,定量地给出了参数影响的大小,为体光栅的设计提供了理论指导。设计了体光栅测试系统,通过实验验证了体光栅的衍射效率、光谱带宽、角度选择性,实验结果与理论较为符合,为体光栅的实际应用提供了实验数据支持。
光谱滤波 带宽 衍射效率 体布拉格光栅 spectral filter bandwidth diffraction efficiency volume Bragggrating 
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210055
作者单位
摘要
1 国网河北省电力有限公司, 河北石家庄 050000
2 国网河北省电力有限公司保定供电分公司, 河北保定 071000
3 华北电力大学, 河北保定 071000
常见的电力设备有变压器、开关柜、断路器等, 这些设备都由多个组件构成。通过这类设备的红外热成像实现了对其组件的识别。基于红外热成像信息量较少的特点, 采用多种算法融合。首先是基于 Lab模型采用改进的 K-means聚类和形态学的结合, 提取红外图像中的高温区域, 充分保证了效率和可靠性。其次采用改进的 SURF(speeded-up robust features)和感知哈希算法的结合, 确定被提取区域中的三相组件。SURF的作用是将已知的电气设备可见光图像和被提取区域中所有的图像进行对比, 找出红外图像中特征点匹配最多的区域。将其和其他红外区域进行对比, 通过感知哈希算法找到其他区域中匹配度最高的两个区域, 以此定位出红外图像中的三相组件。此研究适用于大量红外图像数据的识别定位, 为基于红外成像的电气设备故障信息提取提供思路。
图像处理 红外热成像 感知哈希算法 image processing, infrared thermal imaging, K-mean K-means SURF 
红外技术
2021, 43(7): 679
作者单位
摘要
华侨大学 机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
探究压电陶瓷的迟滞非线性规律, 为进一步修正迟滞非线性提供参考依据和理论基础。通过实验测量得到迟滞模型并对实验数据分析, 拟合出上升轨迹的修正直线, 求出其在相同位移下与上升、下降轨迹的电压差作为补偿电压, 发现两条轨迹采样点上的输入电压与补偿电压满足近似多项式关系; 分别选定5, 10和15 V不同步长进行驱动实验。实验结果: 上升轨迹(下降轨迹)多项式参数R-square=0.999 2(0.999 9), RMSE=0.083(0.080 86); R-square=0.999 7(0999 9), RMSE=0.057 39(0.094 99); R-square=0.995 2(0.999 8), RMSE=0.291 6(0.165 5)。实验结论: 两条轨迹的R-square近似为1, RMSE较接近0, 重复性误差在1.13%~2.63%, 输入电压与补偿电压满足近似多项式关系, 拟合程度和匹配性较高, 且重复性较好, 具有可预测性, 从而为进一步修正压电陶瓷驱动器的迟滞非线性提供了参考依据和理论基础。
压电陶瓷驱动器 迟滞非线性规律 多项式关系 重复性 可预测 piezoelectric ceramic driver hysteresis nonlinear law polynomial relationship repeatability 
光学 精密工程
2019, 27(8): 1793
范伟 1,2,3,*陈凯 4凌新峰 3荀尚培 1,2,3于彩霞 1,2,3
作者单位
摘要
1 安徽省气象科学研究所, 安徽 合肥 230031
2 大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 寿县国家气候观象台, 安徽 淮南 232200
4 安徽省大气探测技术保障中心, 安徽 合肥 230031
利用中国气象局寿县国家气候观象台的太阳光度计、浊度仪和颗粒物监测仪,观测并分析了寿县冬季大气光学特性,得到了气溶胶光学厚度、散射系数、吸收系数和单次散射反照率的日变化规律。结果表明,随着气溶胶含量的增加,颗粒物含量增加,气溶胶光学厚度、散射系数和单次散射反照率增大,气溶胶波长指数和大气浑浊度系数也增大。不对称因子、后向散射比、散射系数、单次散射反照率和波长指数表征了气溶胶粒子大小变化规律。
大气光学 遥感 大气光学特征 多仪器观测 
激光与光电子学进展
2019, 56(5): 050101
段晨 1,2,3,*宗明成 1,2,3,*范伟 1,2,3孟璐璐 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学院微电子研究所, 北京100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室, 北京 100029
随着大规模集成电路芯片制造步入十几纳米技术节点时代,光刻机的对焦控制变得越来越困难,其精度需要达到几十纳米。基于实际的光刻机对焦控制系统架构和光刻对焦原理,开展了浸没光刻对焦控制统计分析方法研究。根据系统结构分析出一系列误差源,研究了这些误差对总离焦误差的贡献方式及其与总离焦误差的关系。研究结果表明:由于光刻对焦误差中存在非正态分布的误差贡献项,常规正态统计分布使用的3σ原则就无法满足99.7%的对焦成功率要求;在28,14,7 nm技术节点集成电路芯片制造过程中,采用3σ和4σ原则得到的浸没光刻工艺总对焦成功率之差分别为28.4%、55.1%、62.9%。为了达到99.7%的对焦成功率,浸没式光刻机对焦控制应采用4σ原则。
光学设计 浸没光刻 对焦控制 误差 集成电路 
光学学报
2018, 38(9): 0912002

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