1 上海大学理学院物理系 上海 200444
2 苏州大学光电科学与工程学院 苏州纳米科技协同创新中心 江苏 苏州 215006
3 江苏省先进光学制造技术重点实验室 教育部现代光学技术重点实验室 江苏 苏州 215006
4 苏州大学数码激光成像与显示教育部工程研究中心 江苏 苏州 215006
5 上海市星系与宇宙学半解析研究重点实验室 上海 200234
量子逻辑门是实现量子计算的基本组件之一,而高保真度和高鲁棒性是量子逻辑门必不可少的关键性质。在实现量子逻辑门的各种方法中,利用几何相位的全局特性来构造量子逻辑门是一个有效的方法,它可以对一些局域扰动有比较好的容错性。本文在非绝热几何量子计算的框架下,在三能级系统中构造出了任意的单比特量子逻辑门,并创建出在实验中方便实现的脉冲形式。本文进一步研究了量子系统中存在频率失谐和脉冲振幅偏差的情况,并考虑量子系统与环境之间的退相干效应,以设计出具有更好鲁棒性能的脉冲波形。
量子比特 量子逻辑门 几何相位 几何量子计算 脉冲设计 qubit quantum gate geometric phase geometric quantum computation pulse designing 量子光学学报
2023, 29(2): 020401
中国科学院西安光学精密机械研究所 光谱成像技术重点实验室，陕西西安710119
在空间调制型哈达玛变换光谱成像仪（Space Hadamard Transforms Spectral Imager， SHTSI）中采用数字微镜阵列（Digital Mirror Devices， DMD）作为编码器件，能够使系统实现小型化、轻量化、高分辨率、高帧频成像。但由于DMD的翻转特性，经过DMD编码后的光学成像面发生12°倾斜，导致SHTSI成像光路和制冷型探测器冷光阑不匹配，造成视场缺失和图像降质。针对这一问题，本文提出一种像面预补偿的新型哈达玛编码光谱成像系统设计方法，在前置成像镜组中采用倾斜和偏心的设计，使得一次像面实现24°倾斜，对DMD在调制过程中产生的像面倾斜进行预补偿，从而消除倾斜成像面造成的图像降质问题。基于该方法设计了SHTSI光学系统，系统全视场点列图RMS小于5 μm，保证系统在全视场范围内能够均匀成像。根据该设计方案研制SHTSI原理样机，试验结果表明，SHTSI系统满足设计指标，对成像数据进行复原，得到复原光谱角距离评价因子优于0.052。
光学系统设计 哈达玛变换成像光谱仪 中波光谱成像 数字微镜阵列 optical designing Hadamard transform spectral imager MWIR spectral imaging digital mirror devices
1 武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉 430070
2 北京航天自动控制研究所，北京 100854
常用的红外热像仪信号处理方案主要有 3种，分立的 ARM或 DSP＋FPGA方案、TI达芬奇处理器方案和 FPGA方案。以上 3种方案分别存在芯片间带宽不足、不能支持焦平面探测器、串行处理不易实现等缺点。针对这些问题，提出一种基于 Xilinx ZYNQ处理器的红外热像仪信号处理方案，该方案选择非制冷红外焦平面探测器作为敏感元件。系统工作时，探测器产生的信号首先经过信号处理和模数转换操作，然后输入到 ZYNQ中，在 ZYNQ内部完成非均均匀性校正、温度测定和图像增强等处理，最后通过千兆以太网或者 HDMI接口输出。试验表明该方案数据带宽充足，能适配各种焦平面探测器或者红外机芯，串行处理易于实现。使用该方案设计的系统成像效果良好，测温精度满足要求。
红外热像仪 ZYNQ处理器 设计方案 信号处理 温度测定 infrared imaging system ZYNQ processor designing schema signal processing temperature measuring
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了应对日益增长的城市供暖节能压力，解决由供暖引起的废气排放问题，本文设计并实现了一种基于物联网的温湿度与风速信息采集系统。介绍了系统的总体结构，设计完成了以ARM微处理器为核心、以EC20模块为通信媒介、外接多路温湿度传感器和风速传感器的硬件电路和嵌入式软件程序。通过真实场景测试，系统实现了通过3G网络实时、定时发送当地温湿度和风速数据至中心服务器的功能，控制中心根据设定的环境标准控制供暖锅炉调节供暖量，完全满足供暖调节的实际需求。同时，系统经过一定改进还可以应用到气象监测、档案管理、食品药品储存、工农业和交通等其它方面。尤其在物联网领域，本系统有着非常广泛的应用前景。实验结果证明了该系统的通用性和实用性。
物联网 嵌入式设计 节能控制 Internet of Things (IoT) embedded designing energy conservation control ARM ARM
1 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
激光聚变的点火对实验、器件、制靶及诊断等各方面的控制能力都有很高的要求。随着实验逐步趋近点火设计,实验的精密化要求也逐步提高。精密化实验要求靶设计不仅给出激光能量、靶尺寸、气压等参数,还需要给出这些关键参数的不确定性指标要求。因此,获得这些不确定性指标也成为靶设计的主要内容之一。针对如何在实验设计中更为方便有效地获得参数的不确定性指标问题,通过理论结合数值模拟研究给出了一种基于线性近似的方法。这一方法综合考虑各种关键参数变化对实验结果的影响,平衡器件、制靶等对各种参数的控制能力,来获得参数的不确定性指标。以一个气体靶设计为例,通过数值模拟来展示这种方法的使用。结果表明,这一方法可以在显著降低工作量的情况下有效地获得实验设计的参数不确定性指标。
激光聚变 精密化实验 靶设计 参数不确定性指标 laser fusion precision experiment target designing parameter uncertainty index 强激光与粒子束
2016, 28(5): 052001
云南大学信息学院无线创新实验室, 云南 昆明 650091
超材料放大装置能够将物体任意放大，其在小目标识别和检测中有广泛的潜在应用。为了促进该装置的实际应用，基于变换光学原理提出了一种新的简化材料参数设计方法。该方法通过选择适当的变换方程，使得材料参数的径向和角向分量为常数而仅轴向分量随半径变化，同时还能确保装置的外边界与自由空间阻抗完全匹配。全波仿真结果验证了该方法的有效性和放大装置的良好性能。此外，分析了材料损耗和参数抖动对装置性能的影响，扩展了变换光学理论的应用，为超材料器件的参数简化提供了一种新的、可行的解决方案。
变换光学 超材料 放大装置 简化参数设计 全波仿真 激光与光电子学进展
2014, 51(10): 101601
吴涵锋 1,2,3,*楼程华 1,2,3姚建华 1,2,3陈智君 1,2,3郭士锐 1,2,3
1 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，浙江 杭州 310014
2 浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室， 浙江 杭州 310014
3 浙江工业大学激光加工技术工程研究中心， 浙江 杭州 310014
为了制备适合激光熔覆的球形合金粉末，针对传统雾化喷嘴效率不高、粉末球形度不高且易堵嘴的情况，设计出一种气流出口处为laval型，带有辅助风孔和导液管的气雾化喷嘴。对喷嘴出口处进行气流仿真并用毕托管总压法进行测速，用U型水压力计在喷嘴中心线上进行气压分布测量，进行雾化实验，最后用扫描电镜(SEM)和霍尔流量计对粉末进行分析。结果表明，与传统喷嘴相比，设计喷嘴能在出口处产生超音速气流，且雾化过程中不易堵嘴，雾化效率明显提高。而且制取的粉末有较好的粒度分布，绝大部分呈球形，有良好的流动性，符合激光熔覆的要求。
激光技术 激光熔覆粉末 气雾化 喷嘴设计 制粉 激光与光电子学进展
2011, 48(10): 101404
南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室， 天津 300071
通过在长周期光纤光栅的某一位置引入一段调制结构形成积累相移，提出了一种新的相移长周期光纤光栅结构的设计方法。基于光纤光栅相位匹配原理，给出了在引入的调制结构为均匀短周期光纤光栅，其折射率调制深度与原光纤光栅一致时，调制结构的参数(光栅周期和长度)与所引起相移大小的关系式，并采用传输矩阵法和CO2激光单面曝光的方法从仿真和实验方面对所提出的结构进行了分析和验证。研究表明：在长周期光纤光栅某点引入一段均匀短周期光栅调制结构能够形成相移长周期光纤光栅，并且当其折射率调制深度与原长周期光纤光栅一致时，形成的相移长周期光纤光栅光谱只与调制结构的长度有关。
相移长周期光纤光栅 调制结构 设计 写制
大连工业大学 无机非金属材料研究所，辽宁 大连 116034
以6×8 cm2的 Er3+/Yb3+ 共掺铝锗酸盐玻璃作为光波导基底材料，设计出S型，U型和F型三种平面光波导.通过光束传播法对所设计的波导进行仿真模拟运算， S型、U型和F型三种结构波导在1528~1559 nm范围内获得有效内增益，计算出其最大内增益分别为7.27、14.06和22.55 dB，分别比直波导 (6.42 dB) 高0.85、7.64和16.13 dB.研究表明合理的波导结构设计可以保证在较小尺寸的基片上获得较高的信号增益.
平面光波导 光束传播法 光路设计 信号增益 Planar waveguide Beam propagation method Optical path designing Signal gain
为了研究数字灰度光刻成像系统中栅格效应对像质的影响.在成像系统优化参量已有的研究基础上，综合考虑工作效率、光刻准确度、加工制造成本等因素，设计了一种能够有效消除数字灰度光刻成像栅格效应的光刻物镜.此光刻物镜技术指标为,数值孔径NA＝0.3，工作波长λ＝442 nm，倍率10×，分辨率R≤1.2 μm，焦深4 μm，且镜片数量少，光学加工、光学校装公差要求低.结果表明,该镜头完全满足数字灰度光刻高质量成像的需要.
无掩模光刻 反射光调制器件 光刻物镜 光学设计 Maskless lithography DMD Lithography lens Optical designing
