北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100083
双光梳技术作为一种新型高分辨率、宽带光学测量技术，在气体吸收监测、绝对距离测量、泵浦探测、电磁频谱测量等领域中有重要应用。以低复杂度产生高质量的双光频梳是该技术走向现场检测、取得更广泛应用的关键瓶颈之一。以一台激光器实现高相干双光频梳生成的单腔双光梳技术的出现显著地推动了低复杂度双光梳测量技术的发展，成为了当前光频梳技术研究的重要方向。在这一新技术体系的产生与发展过程中，我国研究团队发挥了重要作用。回顾了近十年来单腔双光梳，特别是目前得到最多研究与应用的单腔双光梳光纤激光技术的发展历程，全面综述了单腔双光梳的多种技术路径及其特点，并对其未来发展趋势进行了分析和展望。
激光器 单腔双光梳 光频梳 双光梳 光纤激光器 中国激光
2022, 49(19): 1901003
中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川 广汉618307
从超疏水理论出发，基于三种典型的基本润湿性模型揭示了材料表面粗糙度与固液接触面积对于制备超疏水表面的重要性。在此基础上，综述了直接激光写入（DLW）、直接激光干涉图案化（DLIP）以及激光诱导周期性表面结构（LIPSS）方法各自的优缺点。其中：DLW方法利用高能激光束对材料表面进行烧蚀，具备较高的自由度，能在各种材料表面构建任意三维结构，但其表面加工精度较差，难以建立多层次结构；DLIP方法利用多个相干激光形成的干涉图案对材料表面进行有选择的去除，能形成更精细的周期性三维微纳米分级结构；LIPSS方法可在材料表面获得大量空间周期在数百纳米的波纹结构，但加工时间较长。最后，从制备参数、表面结构形貌以及疏水性能等方面对不同的超疏水表面制造方法进行了归纳，并对其研究现状及发展方向进行了分析和探讨。
激光技术 超疏水 激光结构化 直接激光写入 直接激光干涉图案化 激光诱导周期性表面结构 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1900008
光学 精密工程
2022, 30(13): 1542
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为研究星载设备在复杂力学环境下的振动响应特性, 利用有限元分析软件对光谱仪光路切换组件进行仿真分析。首先根据星上载荷的力学环境试验条件, 通过谱形参数计算方法建立星上载荷输入谱密度激励曲线图。随后, 对光路切换组件进行模态分析和随机振动分析, 得到激励谱条件下组件的振动响应结果和最大等效应力。强度校核计算结果显示组件安全裕度为 1.57, 满足刚度和强度要求。最后, 对整机振动进行试验验证, 验证结果显示组件结构完好, 且光学性能比照试验结果显示振动前后, 三个通道的卤素灯图像的成像范围、光谱强度特性等基本一致, 光路切换组件无异常变化, 验证了仿真分析的可靠性。
光路切换组件 随机振动 谱密度响应 谱形参数 有限元法 optical path switching assembly random vibration spectral density response spectral shape parameters finite element method 大气与环境光学学报
2022, 17(3): 369
1 广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
2 河南科技大学物理工程学院, 河南 洛阳 471023
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
4 江西中医药大学中医学院, 江西 南昌 330004
采用飞秒瞬态吸收光谱技术研究了多层MoS2在K谷最低激子形成过程中的多体效应对激子共振峰的影响及其内在的多体相互作用机制。经飞秒激光激发后,样品的两个激子峰都表现出早期的瞬间红移和后续先快速后迟缓的蓝移过程。早期的红移幅度随激发功率的提高而增大,但随样品温度的升高而减小。后续最低激子形成后的蓝移幅度随激发功率和样品温度的提高而减小。讨论了引起峰值红移的带隙重整化效应和引起蓝移的带填充效应在激子形成过程中的竞争关系,并且采用指数拟合估计了带隙重整化效应和带填充效应的持续时间随激光功率和样品温度的变化趋势。结果显示,引起共振峰红移的带隙重整化效应对激光功率和样品温度的依赖不明显,而引起共振峰蓝移的带填充效应随着激光功率和样品温度的提高而明显弱化,并且表现出明显的延迟效应。研究结果为动态调控二维材料光电响应性能提供了参考。
光谱学 瞬态吸收 二维硫化钼 多体效应 激子形成 中国激光
2021, 48(11): 1111002
1 大连大学信息工程学院, 辽宁 大连 116622
2 大连理工大学生物医学工程学院, 辽宁 大连 116024
针对目前磁共振脑影像上脑白质高信号区域的自动分割存在分割精度较低和细小病灶易漏识等问题,提出一种融合注意力和Inception的U-Net分割模型。在U-Net的编码阶段加入Inception模块以增加网络宽度,使其具有多尺度特征的提取能力,并加入注意力模块以增强网络对分割目标的关注度,两者的加入和融合可以有效提升网络的特征提取和表达能力。同时,在解码阶段的每一个卷积层上增加残差连接,可以提高网络的优化速度。此外,针对样本不均衡易导致分割结果中假阴性过多的问题,采用具有均衡调节能力的Tversky损失函数优化网络训练。实验结果表明,所提方法能够较好地分割脑白质的高信号区域,特别是小病灶区,且各项分割指标优于多个对比方法。
图像处理 深度学习 脑白质高信号 U-Net Inception 注意力机制 残差
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
3 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
为了实现某星载差分吸收光谱仪CCD驱动电路的FPGA在轨重构功能, 提出了一种基于STM32的星载FPGA在轨重构的地面验证方法。分析了实际的重构方案并提出地面实验方案, 从硬件设计和软件设计两个方面阐述了地面实验的总体方案。经过实验室测试验证,上位机发送和回读的数 据一致, STM32可以模拟JTAG协议实现加载配置数据至FPGA, 重构时间可缩短至800 ms。该方法的硬件和软 件设计被证明是合理可行的,可以完成对FPGA功能的修改。该方案可为CCD驱动电路的FPGA重构方法提供参考。
光电子学 在轨重构 JTAG协议 星载FPGA optoelectronics on-orbit reconfiguration JTAG protocol satellite-borne FPGA STM32 STM32
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
传统的光学粒子计数方法受到粒子回波脉冲带宽限制,难以直接应用于超细颗粒物凝结增长后端的颗粒物数量检测。基于粒子光散射原理,采用高带宽粒子回波脉冲方案设计了颗粒物光学计数模块,在0.3 L·min -1采样流量下,15 μm标准聚苯乙烯颗粒回波脉冲半宽为650 ns,粒子计数效率得到有效提高。为了提高颗粒数浓度测量上限与精度,基于概率统计提出了粒子重叠校正方法,利用此方法颗粒物数浓度测量上限可达2×10 5 cm -3。在自制的正丁醇超细颗粒物凝结增长装置中开展了对比实验。结果表明,该系统与环境空气数浓度测量设备TSI-3788和Airmous-A20的相关性均超过0.98,与机动车尾气固态颗粒物数浓度法规测量设备MEXA-200SPCS的相关性高达0.96,从而验证了所设计的颗粒物光学计数模块及重叠校正方法的准确性。
散射 粒子光散射 光学粒子计数 单粒子回波脉冲 粒子重叠
1 广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
2 工业和信息化部电子第五研究所, 广东 广州 510507
3 电気通信大学先进超快激光研究中心, 日本 东京 182-8585
4 台湾交通大学电子物理系, 台湾 新竹 30010
采用3.7 fs脉冲激光对半导体单壁碳纳米管的两个最低电子跃迁进行选择性抽运,诱导产生了沿碳管径向振荡的低频呼吸模式(RBM)和沿轴向振荡的高频伸缩模式(GM)。通过变换抽运光带宽,探测到最低单激发态抽运和双激发态抽运对两种声子振幅及初始相位的影响。研究结果表明,RBM和GM的振幅以及GM的初始相位得到了明显调制。基于相干电-声子耦合对声子场的影响,调制了碳纳米管晶格结构振荡模式的参量。提供了一种通过激发电子相干运动调控相干晶格振荡特性的可能性。
光谱学 相干声子 抽运-探测 一维碳纳米管 电-声子耦合 激光与光电子学进展
2019, 56(3): 033003
1 国家磁性材料工程技术研究中心, 北京 102600
2 北矿磁材（阜阳）有限公司, 安徽 阜阳 236000
讨论了线极化波对带电粒子三种加速机制：（1）介质折射率递减但外加磁场保持不变; （2）介质折射率不变但外加磁场递增; （3）介质折射率递减且外加磁场递增。结果显示, 在一定的加速距离内, 按照机制（3）利用LPEMW加速电子的效率最高。另外, 机制（3）可以避免机制（2）中电子在加速过程中回飞的问题, 这一点在利用线极化波（LPEMW）加速电子束或带电粒子束时非常重要。
带电粒子加速器 变化折射率 外磁场 线极化电磁波 charged particle acceleration tapered refractive index external magnetic field linearly polarized electromagnetic wave 强激光与粒子束
2019, 31(1): 014001
