Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
With the rapid development of laser technology, laser as the light source of night vision illuminating can realize long-distance and clear imaging, which has been widely used in laser active illuminating field. A high-power diode laser with a wavelength of 808 nm was designed as the laser active illuminating source, and the output power of no less than 100 W was obtained by spatial beam multiplexing, polarization multiplexing, and high efficiency fiber coupling techniques. In view of the beam homogenization of illuminating source, a novel beam homogenization system based on waveguide is proposed in this work. A square spot with a horizontal divergence angle of 40°, a vertical divergence angle of 10°, and an illuminating power ratio of 4:1 was obtained by a collimating lens. Comparing with the traditional circular illuminating beam, the square illuminating beam can match the illuminating angle of CCD camera better, and the energy utilization rate is higher. In addition, by optimizing the structure of waveguide and collimating lens, the illuminating angle can be changed to meet the illuminating requirements under different conditions theoretically.
laser illumination spatial multiplexing polarization multiplexing beam homogenization waveguide Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031405
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 季华实验室, 广东 佛山 528200
3 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
4 北京华夏光谷科光电技有限公司, 北京 100088
偏振图像比传统图像包含更为丰富的来自物体表面及浅表信息, 因此可通过获取皮肤异常区与正常区的偏振信息进行皮肤状态的检测与评估。本项目搭建多波段激光照明式皮肤偏振成像系统, 开展了蓝绿红三波段偏振激光照明下的正常皮肤、色素沉积皮肤和炎症皮肤的激光偏振成像实验。主要结果: 1)488 nm蓝光和520 nm绿光激光照明下, 色素沉积区、炎症区和正常皮肤区的偏振度数据有明显差异; 2)660 nm红光激光照明下, 色素沉积区和正常皮肤区有明显差异, 但炎症区和正常皮肤区数据接近; 3)针对色素沉积区的三波长激光偏振图像信息比较相似。综合分析表明: 在绿激光照明下获得模拟皮肤的偏振图像与偏振度数据, 较容易区分正常皮肤与色素沉积及炎症皮肤区域之间的界面与差异; 色素沉积区域偏振图像更为相似, 表现为皮下同一深度信息; 炎症区域偏振图像差异性大, 为不同深度下皮肤的偏振信息。
激光照明 皮肤偏振成像 色素沉积 炎症 偏振度 Laser illumination skin polarization imaging pigment deposition inflammation degree of polarization
随着近年来激光在汽车领域的兴起, 使用激光车灯代替普通LED车灯已成为不可阻挡的趋势, 但目前国内对激光车灯照明研究相对较少。本文首先依据450 nm蓝光激光器对不同厚度的荧光陶瓷片所产生光亮度进行研究、其次使用450 nm对不同材料的荧光陶瓷片所产生的亮度进行了对比分析, 并简述了其变化规律和物理机制, 实验结果表明控制荧光陶瓷片的厚度和材料可以有效地改变激光照射在荧光陶瓷片上所产生的光亮度, 从而为激光照明在荧光陶瓷片的选择提供一种新的思路。
激光照明 荧光陶瓷片 亮度 材料 laser illumination fluorescent ceramic sheet brightness material
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
高功率800 nm波段半导体激光器是远距离照明的优选光源之一,但受光束质量及亮度限制,难以远距离传输,提升高功率800 nm半导体激光器的光束质量及亮度是关键。光谱合束方法在保持激光单元的光束质量时,提高了激光功率和亮度。基于光谱合束方法,结合芯片增益光谱来优化合束谱宽和结构,耦合10个800 nm激光线阵,研制出连续功率为363.5 W,光束质量为4.17 mm·mrad,亮度为212 MW/(cm 2·sr)的激光源,电光转换效率为40%。通过进一步结构优化及偏振合束,有望获得千瓦级的高功率800 nm半导体激光,为远距离激光照明提供高性能光源。
激光物理 半导体激光器 光谱合束 高光束质量 高亮度 远距离激光照明
1 上海市激光技术研究所,上海 200233
2 上海激光智能制造工程技术研究中心,上海200233
3 上海市激光束精细加工重点实验室,上海 200233
激光具有能量密度高、方向性好等特点,采用激光光源的汽车前照灯具有高亮度、照射距离远等优点,已成为固态照明领域的研究热点之一。尤其是在宝马和奥迪公司相继推出汽车激光前照灯后,各国科学家围绕车用激光照明展开了新一轮的角逐。对车用激光照明的工作原理、基本结构进行了介绍,总结了车用激光照明的研究现状、发展趋势,还对车用激光照明的关键技术进行了分析。
车用激光照明 半导体激光器 荧光陶瓷 automobile laser illumination semiconductor laser fluorescent ceramic
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室, 合肥 230037
3 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, 合肥 230031
研制了脉冲宽度大、单脉冲能量大的绿光激光器, 其中脉冲重复频率与高速相机帧频同步, 且光纤耦合输出.激光器采用平凸非稳腔结构, 灯泵浦Nd∶YAG晶体, KTP晶体内腔倍频, 被动调Q方式, 实现了最大重复频率为300 Hz、脉冲宽度为70 μs、平均功率为38 W、单脉冲能量为126.7 mJ、光束发散角为3.5 mrad的532 nm激光输出.将该激光耦合到芯径为800 μm的光纤中进行水下实验, 耦合效率达到92%.
灯泵激光器 激光照明 KTP内腔倍频 水下光源 被动调Q 光纤耦合 Flash-lamp pumped laser Laser illumination Intracavity frequency double by KTP crystal Underwater light source Passive Q-switching Fiber coupling 光子学报
2018, 47(11): 1114004
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 长春富维安道拓汽车饰件系统有限公司， 吉林 长春 130033
激光照明应用当中激光的高斯分布和散斑现象极大地影响了照明质量，为了将激光器出射的高斯分布的激光整形成类似平顶分布，同时对散斑进行抑制，实现均匀的激光照明，对随机漫射体抑制散斑的可行性进行了探讨。设计了一套基于“随机微透镜阵列”的激光照明系统，可实现出光孔径2 mm，半发散角18°的平顶均匀激光照明。并对比了在此种结构下采用石英玻璃棒和自聚焦透镜作为光导元件时光斑质量的区别，对光斑的分布及散斑进行了测量，验证了此种方法能够将散斑对比度降低到4.84%，极大地提升了激光照明质量。
散斑抑制 随机微透镜阵列 激光照明 散斑测量 speckle reduction random micro-lens array laser illumination speckle measurement
1 山东大学 光学高等研究中心, 山东 济南 250100
2 山东大学 信息科学与工程学院, 山东 济南 250100
针对近年来得到迅速发展的短波红外成像系统, 分析了增加激光主动照明的必要性.目前常用的激光照明匀化方案均匀性均不高, 达不到照明成像的要求.提出了连续变焦激光照明系统, 使用成像镜头把光纤端面的像直接成像在被照明表面, 照明光斑均匀.分析了变焦照明系统的设计理论, 设计了25倍变焦的短波红外激光照明系统.该照明系统的光学镜头由3组镜片组成, 由凸轮结构实现连续变焦.体积小, 结构简单, 变焦倍数大.最终实现了2~50°的照明角度连续变化.照明光斑均匀度达到92.7%.进行了野外成像实验, 对人员识别距离可达1.2 km.设计的连续变焦激光照明系统对提高短波红外成像系统的夜视能力具有较高的意义.
红外与夜视技术 短波红外成像 激光照明 激光匀化 变焦系统 Infrared and night vision technology shortwave infrared imaging laser illumination laser uniformity zoom lens
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
纯激光光源的投影产品是显示技术发展的未来趋势之一。为了使用多个激光二极管作为光源实现大功率的均匀照明,设计了一种激光照明系统,在基于自由曲面阵列的匀光系统前增加两个透镜和圆形光棒以进一步提高目标面均匀度。激光阵列经准直后会聚到圆棒中传输,再经过透镜准直出射,通过自由曲面阵列后经场镜会聚到目标面上,形成均匀的照明区域。借助软件仿真模拟后发现:引入圆棒混光后,目标面均匀度从77.59%提高到90.99%。此外,还对自由曲面阵列单元的形状进行了研究,结果表明,相比于正方形的结构单元,选取与目标面长宽比一致的自由曲面单元可以得到更好的均匀度。
光学设计 激光投影显示 自由曲面 激光照明
大连工业大学信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
采用高温熔融法制备了镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体, 利用积分球绝对光谱测试系统, 在453 nm蓝色激光二极管激发下, 对玻璃荧光体的荧光光谱进行表征, 解析出玻璃荧光体的相关绝对荧光参量。 测试与计算结果表明, 1.0 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体在功率15.81 mW的蓝色激光激发下, 净发射光谱功率是286.91 μW, 发射光子数为17.17×1014 cps, 其荧光量子产率达到25.86%。 为提高玻璃荧光体对泵浦激光的利用率, 减少残余激光成分, 进而改善组合光品质, 制备了大体积的1.5 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体, 在高功率的蓝色激光激发下获得白色照明效果, 该玻璃荧光体在激发功率分别为56.0和252.7 mW的激光激发下, 组合荧光对应的色坐标分别是(0.316, 0.287)和(0.303, 0.268)。 激光激励下的高效白色发光表明Dy3+掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体在激光照明领域具有良好的应用前景。
氟硼酸盐玻璃荧光体 辐照参数 激光照明 Dy3+ Dy3+ Fluoride borate glass phosphors Irradiation parameters Laser illumination 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1665
