1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 西北工业大学物理科学与技术学院，陕西 西安 710129
4 陆军装甲兵学院士官学校，吉林 长春 130000
常规成像系统的焦平面结构决定其具有极高的光学增益和有限的焦深范围，导致系统高成像质量与弱激光防护能力的矛盾性问题。波前编码成像技术具有大焦深特点和光场调控作用，通过像面离焦能够在保证成像质量的前提下有效提升系统的激光防护性能。研究波前编码成像系统成像质量和激光防护性能的权衡问题，分析系统激光防护性能的极限至关重要。以反正弦型相位掩膜板为例，分别建立离焦波前编码成像系统的成像模型和激光传输模型，研究系统的成像质量和激光防护性能随离焦参数的变化规律。通过解耦方式将系统的成像质量作为基本约束条件，引入定量评价指标得到系统允许的最大离焦参数为9.70λ（λ为波长），并在此基础上评估系统的极限激光防护性能。结果表明，在该条件下系统的最大单像素接收功率的降幅达到96.37%，回波探测器接收功率降至0.217‰，成像系统的抗激光损伤和反激光主动探测性能分别提升一个和三个数量级以上。
波前编码 成像系统 激光防护 成像质量 光学学报
2024, 44(10): 1026026
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230192
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and Sport and Health Initiative, Optical Valley Laboratory, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Key Laboratory on Luminescence and Optical Information Technology of Ministry of Education, National Physical Experiment Teaching Demonstration Center, Department of Physics, School of Physical Science and Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
3 State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
4 School of Optics and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
5 State Key Laboratory of Material Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
In this Letter, we presented a flexible omnidirectional reflective film made of polymer substrates and multiple alternating layers of two chalcogenide glasses for full-angle laser protection. The structure parameters of the device were simulated for theoretical prediction of best device structure. The reflector was fabricated by alternate thermal evaporation of two chalcogenide glasses with large refractive index contrast. The reflectivity was greater than 78% at 10.6 µm. The flexible reflective film can provide an effective solution for full-angle laser protection of the moving targets, such as laser operators and mobile optical components, with potential applications for wearable laser protective clothing.
omnidirectional reflective film flexible reflector CO2 laser protection chalcogenide glass Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 022201
1 中国科学院理化技术研究所 固体激光重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所 功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院理化技术研究所 光化学转换和功能材料重点实验室, 北京 100190
4 中国科学院大学, 北京 100049
激光防护材料在保护人眼和光学器件免受强激光破坏方面具有重要意义，其中基于非线性光学原理工作的固态光限幅材料有望成为未来激光防护的主体。本文介绍了光限幅材料的研究背景、工作机理、参数指标以及测试技术，综述了目前具有实用前景的多类光限幅材料的研究进展，对无机半导体材料、共轭有机高分子、无机金属团簇、碳纳米材料、二维材料等5类材料做了重点介绍，探讨这些光限幅材料的发展前景，并介绍了相关材料在固态基质中器件化的研究现状。
光限幅 非线性光学 激光防护 optical limiting nonlinear optics laser protection
1 国防科技大学 电子对抗学院, 安徽 合肥 230037
2 红外与低温等离子体安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
4 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230037
为了给VO2薄膜在定向红外对抗系统防护方面的应用提供理论依据, 我们用透过率调制深度表征VO2薄膜在中红外波段的相变特性。本实验利用分子束外延法(MBE)制备VO2外延单晶薄膜, 经XRD、AFM表征, 发现其具有(020)择优取向、纯度较高, 薄膜表面平整、均匀且致密。经VU-Vis-IR测量发现其近红外透过率相变特性显著, 但在紫外和可见光范围内透过率相变特性较不明显。然后我们对制备时间为30 min、40 min的两组薄膜分别进行25~70 ℃的升温和降温实验, 观察其对波长为3 459 nm、脉宽50 ns、重频50 kHz、功率密度0.14 W/cm2的中红外激光的透过率变化, 并比较两组薄膜的温滞曲线特性。实验发现它们对中红外透过率的调制深度均可达60%以上, 前者比后者对中红外的调制深度高出约4%。这说明利用分子束外延法制备的VO2单晶薄膜具有良好的中红外调制特性, 且调制深度和膜厚有关。进一步表明了利用VO2薄膜实现中红外激光防护具有一定的可行性。
分子束外延 VO2薄膜 透过率调制深度 中红外激光防护 molecular beam epitaxy(MBE) VO2 thin films transmittance modulate depth mid-infrared laser protection
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室,合肥 230037
由于独特的非线性光学特性,量子点在激光防护领域受到了广泛的关注。但是,量子点易团聚变质的特点,使得其在应用过程中非线性光学效应大打折扣。为解决该问题,研究了三元量子点有机高分子复合材料的制备方法,并在532 nm激光条件下使用Z扫描技术对制备的CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机高分子材料进行了非线性光学性能研究。结果表明,以甲基丙烯酸甲酯为聚合物单体,过氧化苯甲酰为引发剂,采用改良的“共混法”成功制得了均一、稳定、透明的CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机复合材料；其最佳三阶非线性吸收、三阶非线性折射系数分别达到了7.90×10-8 m/W与-0.99×10-8 esu,非线性光学特性显著。因此,CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机高分子复合材料在激光防护材料中具有重要的潜在应用价值。
三元量子点 有机高分子复合材料 非线性光学效应 激光防护 ternary quantum dots organic polymer composite nonlinear optical properties laser protection
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
激光防护是一种可广泛应用的技术, 论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题, 提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构, 具有对可见光透过率影响小, 同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能, 从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列, 阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0＜T＜R/2■的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟, 模拟结果为: 可见光平均透过率下降7%, 对实用结果影响很小, 并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补; 1 064 nm红外激光反射率约为75%, 发散角大于30°。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验, 实验结果与模拟结果趋势相同, 最终得出结论: 微柱透镜阵列能实现大角度散射, 能够极大降低激光单一方向反射回波能量, 从而达到了激光防护的目的。
红外激光防护 光学微结构 柱面微透镜 infrared laser protection optical micro-structure cylindrical micro-lens 红外与激光工程
2017, 46(6): 0616001
1 南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016
2 江苏省精密与微细制造技术重点实验室，江苏 南京 210016
针对目前激光对红外光电传感器的威胁，为满足红外传感器在可见光与3~5 μm波段高透射，低于3 μm波段高反射的使用要求，采用光学金刚石作为红外窗口材料，采用具有热致相变特性的V2O5薄膜作为激光防护涂层，采用ZnS和YbF3作为高低折射率材料，依据膜系设计理论设计具有抗激光致盲能力的红外增透膜并采用TFCalc优化膜系。采用离子辅助法制备增透膜，采用磁控溅射法在实验制备增透膜上制备V2O5涂层。采用扫描探针显微镜对光学薄膜的表面三维形貌及粗糙度进行测试分析，对薄膜进行红外光谱测试分析，结果满足使用设计要求。
激光防护 膜系设计 红外增透 磁控溅射 laser protection film system design infrared antireflection V2O5 V2O5 magnetron sputtering
光电信息控制和安全技术重点实验室,河北 三河 065201
介绍了富勒烯材料在光限幅领域的研究进展,利用杂化合成方法制备了聚苯乙烯-富勒烯聚合物,并对合成的样品进行了性能表征,合成的聚合物材料具有均匀的分布特性,通过Z扫描实验对材料的非线性特性进行了测试分析。结果表明,该材料在较高线性透过率条件下具有良好的非线性限幅效应,对研制高性能的激光防护器具有重要意义。
富勒烯聚合物 光限幅 激光防护 C60 polymer optical limiting laser protection
为了实现对任意波长激光的自动检测与防护,根据光敏三极管、电磁继电器以及液晶电光效应实验原理，设计了一套激光自动检测和防护装置，并进行了理论分析和实验验证。光敏三极管在受到激光辐射时形成光电流，通过放大电路和电磁继电开关输出5V电压，并使其在较短时间内激活液晶电压开关，使液晶屏在受到激光照射时，对激光基本不透明；而当激光脉冲照射结束时又回到透明状态。结果表明，这种激光防护眼镜的设计方案，可在常态时允许普通和不太强的自然光透过，而在激光照射时阻挡激光透过。
激光技术 液晶电光效应 光开关 激光防护 laser technique liquid crystal electro-optic effect optical switch laser protection
