1 中国科学院空天创新信息研究院，北京 100094
2 中国科学院大学光电学院，北京 100049
根据外差激光多普勒测振过程的物理原理，分析了其在目标存在低频高速运动情况下测量高频低速振动的过程。在这一过程中，因杂散光而产生的测量噪声表现出啁啾特性，该研究还阐明了这种噪声的影响和表现形式、特点。针对此啁啾噪声，提出了一种微分预处理解调方法，理论分析表明这种解调方法有明显的啁啾噪声抑制效果，并进一步进行了仿真和实验验证。搭建了存在杂散光的外差激光多普勒测振系统，对目标振动进行了测量，分别通过常规解调方法和微分预处理解调方法进行解调，实验结果验证了啁啾噪声的存在和微分预处理解调方法抑制啁啾噪声的有效性，该方法可使啁啾噪声功率下降约81.8%，可有效降低杂散光对测量结果的影响。
信号处理 激光多普勒测振 啁啾噪声 杂散光 微分预处理
1 上海师范大学物理系，上海 200234
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
受益于超短超强激光技术的持续迅猛发展，飞秒强激光为人类提供了全新的实验手段与极端的物理条件，使激光物质相互作用进入到一个极端非线性的强场超快新范畴，催生了大量新原理、新现象，推动了技术变革。飞秒强激光驱动的等离子体尾波场加速原理是一种具有超高加速梯度的粒子加速新原理，该技术的加速梯度可达100 GV/m，相比于传统射频加速器提高了3个数量级以上，可在厘米量级的加速长度内获得GeV量级的高品质高能电子束，极大地降低了加速器的成本，为发展新一代粒子加速技术和新型超快辐射源提供了新机遇和新途径。从飞秒强激光驱动等离子体尾波场中的电子注入、能量啁啾控制和高品质电子束产生以及基于高品质电子束的betatron X射线辐射、高能伽马射线和小型化自由电子激光这几个方面介绍了激光等离子体尾波场电子加速的若干主要研究进展，并对未来进行了展望。
1 华北光电技术研究所 固体激光技术重点实验室，北京 100015
2 中国航空研究院，北京 100029
为实现雷达远距离动目标实时跟踪探测，单脉冲线性调频脉冲压缩算法和 V 型啁啾调频脉冲压缩算法为快速获得运动目标的距离速度信息提供算法基础。结合脉冲压缩算法优势以及两种波形脉压算法的弊端，利用V型啁啾调频脉冲发射波形，提出采用三角调频滤波处理方法，以解决目标的距离、径向速度值及速度方向信息同时获取的难题，为单脉冲实现速度矢量信息的隐蔽探测提供解决方案。通过搭建脉冲激光相干测量实验平台，在接收镜头后连接17.618 km延迟光纤以延长目标往返距离，对转速从−3.67~3.67 m/s的转盘进行速度距离测量。在40 MHz调制带宽， ${\text{4}}{\text{.096 μs}}$调制脉宽，2.5 GS/s采样率条件下成功实现单脉冲距离速度多维信息获取，并对测速准确性进行评估，距离测量精度达到0.33 m，速度测量精度为0.061 m/s。
激光雷达 径向速度 啁啾调频 相干测量 lidar radial velocity chirp frequency modulation coherent measurement 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230294
光子学报
2023, 52(12): 1206004
1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所
2 b.研究生院，四川绵阳 621999
针对低信噪比条件下高速机动目标运动参数估计问题，将 Hough变换(HT)和修正离散线性调频傅里叶变换(MDCFT)相结合，提出一种新的雷达信号处理算法(HMDCFT)。该算法首先采用 Hough变换，从距离像图像中提取目标运动轨迹特征，校正距离走动并解速度模糊; 然后利用 MDCFT校正多普勒频率徙动，估计目标运动参数; 最后沿估计的目标运动轨迹对回波能量进行相参积累。数值实验表明，该方法具有优越的抗噪声能力和运动参数估计性能。相比于利用距离像间相关性的包络互相关法，其抗噪声能力提升了约 17.6 dB; 即使雷达回波输入信噪比低至 -35 dB，该方法仍可精确估计目标运动参数，充分聚焦目标回波能量。
目标检测 运动参数估计 长时间积累 Hough变换 修正离散 Chirp-Fourier变换 target detection motion parameter estimation long-time coherent integration Hough Transform Modified Discrete Chirp-Fourier Transform 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 601
山西大学 物理电子工程学院 山西 太原 030006
基于分数阶三次-五次非线性薛定谔方程, 数值研究了初始啁啾对双艾里光束传输特性的影响。结果表明: 当同相的两个艾里光束初始间隔为零时, 在分数阶衍射效应和初始啁啾共同作用下形成呼吸孤子或相互排斥的孤子对。艾里光束相互吸引时可以产生准稳定传输的呼吸孤子, 而相互排斥时则形成横向间隔增大的孤子对。当初始间隔不为零时, 初始啁啾的绝对值越大, 两个艾里光束之间的排斥力越强, 光束演化偏转角也越大, 且随着Lévy指数的增大, 衍射效应使光束宽度变大。当初始输入的两个艾里光束反相时, 整体均表现为排斥作用, 且初始啁啾越大, 两艾里光束间的排斥力越强。
三次-五次分数阶非线性薛定谔方程 艾里光束 啁啾 cubic-quintic fractional nonlinear Schrdinger eq Airy beam chirp 量子光学学报
2023, 29(1): 010701
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, National University of Defense Technology, Changsha, China
2 Department of Nuclear Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha, China
3 Key Laboratory for Laser Plasmas (MOE) and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
4 Collaborative Innovation Center of IFSA, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
5 Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
Relativistic few-cycle mid-infrared (mid-IR) pulses are unique tools for strong-field physics and ultrafast science, but are difficult to generate with traditional nonlinear optical methods. Here, we propose a scheme to generate such pulses with high efficiency via plasma-based frequency modulation with a negatively chirped laser pulse (NCLP). The NCLP is rapidly compressed longitudinally due to dispersion and plasma etching, and its central frequency is downshifted via photon deceleration due to the enhanced laser intensity and plasma density modulations. Simulation results show that few-cycle mid-IR pulses with the maximum center wavelength of $7.9\;\unicode{x3bc} \mathrm{m}$ and pulse intensity of ${a}_{\mathrm{MIR}}=2.9$ can be generated under a proper chirp parameter. Further, the maximum energy conversion efficiency can approach 5.0%. Such a relativistic mid-IR source is promising for a wide range of applications.
chirp laser pulses laser wakefield photon deceleration relativistic mid-infrared generation High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e57
1 南京电子技术研究所，江苏 南京 210039
2 中国电子科技集团公司智能感知技术重点实验室，江苏 南京 210039
微波光子去斜接收机可通过光域操作实现数吉赫兹宽带线性调频信号的处理，是实现高分辨率雷达的重要途径。本文提出了微波光子去斜接收机的通用理论模型。利用此模型分析了去斜处理过程中的电域信号增益，以及接收机的噪声特性和动态范围等指标。结果表明，单路输出型微波光子去斜接收机的噪声增益为信号增益的两倍。此外还通过数值仿真研究了典型结构下微波光子去斜接收机性能随系统关键参数的变化关系。若去斜接收机的前置电放大器增益为20 dB，则当电光调制器半波电压从6 V降低至1.5 V时，接收链路的灵敏度可优化约10.8 dB，对应的动态范围损失在2 dB以下；而当半波电压低于3 V时，前置电放大器的增益应低于30 dB以避免较大的动态范围损失。
光纤光学与光通信 微波光子 雷达 去斜 线性调频信号 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906010
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
基于Yb∶YAG单碟片模块设计并搭建了激光再生放大器，实现了重复频率为1 kHz、脉冲能量为107 mJ、脉冲宽度为1.2 ns的近衍射极限激光输出，x的光束质量因子（）和y方向的光束质量因子（）分别为1.07与1.05，光光转换效率为11%。激光中心波长为1031.7 nm，光谱宽度为2.04 nm，该光谱宽度支持将激光的脉宽压缩至735 fs。据我们所知，这是国内首次使用单碟片激光再生放大器实现重复频率为1 kHz、单脉冲能量为107 mJ的激光输出。
激光器 碟片 再生放大器 Yb∶YAG 啁啾脉冲
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation of the Ministry of Education, National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Institute of Optical Communication Engineering, and Nanjing University-Tongding Joint Laboratory for Large-Scale Photonic Integrated Circuits, Nanjing University, Nanjing 210023, China
2 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
3 School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China
A wideband wavelength-tunable distributed feedback (DFB) semiconductor laser array based on the reconstruction-equivalent-chirp (REC) technique using a simple tuning scheme is demonstrated. It consists of 20 DFB lasers with matrix interleaving distributions, two-level cascaded Y-branch optical combiners, and one active semiconductor optical amplifier (SOA), all in-series integrated on one chip. Unlike the traditional thermal-electric cooler (TEC)-based wavelength-tuning scheme, the tunable REC-DFB laser array achieves a faster and broader continuous wavelength-tuning range using TaN thin-film heaters integrated on the AlN submount. By changing the injection current of the TaN resistor from 0 to 190 mA, the proposed tunable laser achieves a wavelength-tuning range of per channel and a total tuning of over 50 nm. This study opens up new avenues for realizing cost-effective and wide-tuning-range semiconductor lasers.
distributed feedback laser array reconstruction-equivalent-chirp technique tunable laser thin-film heater integrated on the submount wide tuning range Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011406
