作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
2 西安工业大学兵器科学与技术学院,陕西 西安 710021
基于非近轴光线追迹算法对光楔扫描系统的正向问题进行求解,得到不同速度比下的花瓣形扫描轨迹。根据光楔转速和取样间隔计算轨迹点数,根据轨迹点与坐标原点的距离曲线的极小值点个数计算花瓣数,进而建立由速度比计算花瓣数的关系式。通过轨迹点数和花瓣数评估不同速度比对应的扫描轨迹的扫描时间和覆盖率,总结扫描轨迹与速度比之间的规律,提出三光楔扫描系统获取规则、对称且不存在大片扫描盲区的扫描轨迹时速度比需要满足的条件。所得规律和结论可在光楔扫描系统的应用中合理确定速度比,从而选取满足扫描效率要求的扫描轨迹。
光学设计 光楔 非近轴光线追迹 花瓣形扫描轨迹 速度比 
光学学报
2024, 44(7): 0722003
作者单位
摘要
1 西安工业大学 光电工程学院,西安 710021
2 中国人民解放军63853部队,白城 137001
3 陕西省光电测试与仪器技术重点实验室,西安 710021
针对短靶距测速光幕靶的靶距无法直接测量的问题,提出一种采用双区截光幕测速装置标定靶距的方法。在测得弹道上两点速度后,依据弹道方程推导了飞行弹丸在两点间任意时刻的瞬时速度计算式;依据弹丸穿过标定用测速装置和被标定光幕靶的时间序列,给出了靶距标定公式。在弹丸飞行速度一定的情况下,分析标定用光幕靶的靶距和布放间距对标定误差的影响,并进行了实弹射击试验。试验结果表明,标定用光幕靶的靶距、布放间距及弹丸飞行速度在一定条件下,标定相对误差为0.8 ‰,所提方法能够用来标定各种原理的使用级区截测速用传感器的靶距。
速度测量 光幕靶 标定 阻力参数 误差传递 Velocity measurement Light screen Calibration Resistance parameter Error transmission 
光子学报
2024, 53(2): 0212004
李朝阳 1,2,*冷雨欣 2李儒新 1,2,3
作者单位
摘要
1 张江实验室,上海 201210
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
3 上海科技大学,上海 201210
超强超短激光在空间上具有大口径、在时间上具有短脉冲,因此极易产生时空耦合效应,例如脉冲前沿畸变,使得脉冲前沿和相位前沿发生时空分离,通常表现为脉冲前沿倾斜或弯曲,不利于获得预期的高聚焦光强。但当这种脉冲前沿畸变(控制)用于产生X形光波包时,却增加了一维全新的自由度,实现了光波包群速度和群加速度的自由控制,可获得超光速、亚光速、加速、减速,甚至动态可控的群速度。通过综述脉冲前沿畸变(控制)在超强超短激光中的不良影响和在X形光波包中的特殊效果,旨在为同一光学现象在不同研究方向间的交叉应用提供些许思考。
时空耦合 脉冲前沿 相位前沿 X形光波包 群速度 群加速度 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0500001
杨晨遇 1王骏 1,*张川 1周浩 1[ ... ]华灯鑫 1
作者单位
摘要
1 西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西 西安 710048
2 陕西省人工影响天气中心,陕西 西安 710016
冰晶是云滴谱的重要组成部分,其对全球辐射收支平衡、全球气候变化、水文循环、人工影响天气作业等具有重要的影响。目前2~100 μm的冰晶与液滴混合相态难以区分,且存在难以提供冰晶微物理参数的瓶颈问题。针对这两个问题,本文基于数字全息理论,利用全域数字图像融合方法、局部亮度梯度方差法和旋转卡壳法,结合固液相粒子圆度概念,实现了云中液滴和冰晶的混合相态识别,在特定圆度阈值下,液滴和冰晶的识别率大于93%;再结合光学图像识别技术,获得冰晶粒子的面积、周长、凸包和最小外接矩形数据;最终利用上述数据获得了冰晶微物理参数。通过在低温云室中的观测实验,获取了板状、枝状和六角冰晶的微物理参数,该方法解决了冰晶观测中的瓶颈问题。此外,通过冰晶采样间隔时间和不同时刻的质心三维坐标和等效直径,还可获得冰晶粒子的三维运动速度与轨迹。该方法对提升数值天气预报精确度,以及人工影响天气作业具有重大意义。
数字全息 粒子相态识别 冰晶 粒子速度 
光学学报
2024, 44(6): 0601017
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optoelectronic Devices, and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060 P. R. China
Measurement of blood flow velocity is key to understanding physiology and pathology in vivo. While most measurements are performed at the middle of the blood vessel, little research has been done on characterizing the instantaneous blood flow velocity distribution. This is mainly due to the lack of measurement technology with high spatial and temporal resolution. Here, we tackle this problem with our recently developed dual-wavelength line-scan third-harmonic generation (THG) imaging technology. Simultaneous acquisition of dual-wavelength THG line-scanning signals enables measurement of blood flow velocities at two radially symmetric positions in both venules and arterioles in mouse brain in vivo. Our results clearly show that the instantaneous blood flow velocity is not symmetric under general conditions.
1700nm-Window third-harmonic generation imaging blood flow velocity 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(1): 2350011
Dawei Yuan 1,2,*Shaojun Wang 3,7Huigang Wei 1Haochen Gu 3,7[ ... ]Jie Zhang 3,4,6,*
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Astronomy, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
2 Institute of Frontiers in Astronomy and Astrophysics of Beijing Normal University, Beijing, China
3 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
4 Key Laboratory for Laser Plasmas (MOE) and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
5 Department of Astronomy, Beijing Normal University, Beijing, China
6 Collaborative Innovation Center of IFSA, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
7 School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
8 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan, China
The velocity interferometer system for any reflector (VISAR) coupled with a streaked optical pyrometer (SOP) system is used as a diagnostic tool in inertial confinement fusion (ICF) experiments involving equations of state and shock timing. To validate the process of adiabatically compressing the fuel shell through precise tuning of shocks in experimental campaigns for the double-cone ignition (DCI) scheme of ICF, a compact line-imaging VISAR with an SOP system is designed and implemented at the Shenguang-II upgrade laser facility. The temporal and spatial resolutions of the system are better than 30 ps and 7 μm, respectively. An illumination lens is used to adjust the lighting spot size matching with the target size. A polarization beam splitter and λ/4 waveplate are used to increase the transmission efficiency of our system. The VISAR and SOP work at 660 and 450 nm, respectively, to differentiate the signals from the scattered lights of the drive lasers. The VISAR can measure the shock velocity. At the same time, the SOP system can give the shock timing and relative strength. This system has been used in different DCI campaigns, where the generation and propagation processes of multi-shock are carefully diagnosed.
double-cone ignition streaked optical pyrometer velocity interferometer system for any reflector 
High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(1): 010000e6
李彬 1王晓芳 2,3康岩 2,*岳亚洲 1[ ... ]张同意 2,3,**
作者单位
摘要
1 中国航空工业集团公司 西安飞行自动控制研究所,西安 710065
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
3 中国科学院大学,北京 100049
为分析死时间、暗计数等因素对单光子相干测速性能的影响,搭建了基于近红外单元单光子雪崩二极管探测器的外差相干测速实验系统,实验分析了探测器暗计数率和信号探测光子计数率对多普勒信息重建的影响,以及由探测器死时间决定的饱和计数率限制下的最优信号探测光子计数率。在1 μs探测器死时间、1 ms采集时间下,分别对1.8 kHz、52.4 kHz和194.4 kHz探测器暗计数率影响下的光子到达时间序列进行快速傅里叶变换,从频谱数据中提取拍频信号。实验结果表明,随着光子计数率的增加,相干拍频信号频谱信噪比逐渐增大而后趋于平稳,当接近饱和计数率时,在相干拍频信号频谱低频区域和拍频频率两侧出现了谐波分量,谐波频率间距与光子计数率数值基本相等,受谐波影响较小的最优光子计数率约为单光子探测器饱和计数率的90%。研究结果可为全光纤单光子多普勒测速雷达技术的发展和应用提供参考。
相干探测 光子计数 外差探测 多普勒 测速 Coherent detection Photon counting Heterodyne detection Doppler Velocity measurement 
光子学报
2024, 53(1): 0104001
许路寒 1张浩 1李东 1,*陈斌 1[ ... ]姚亮 2,**
作者单位
摘要
1 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,陕西 西安 710049
2 西安交通大学第二附属医院眼科,陕西 西安 710004
光声成像是一种结合光学和声学原理的多模态成像技术,可用于观察和获取组织内部的结构和功能信息。血液流速是评估血管功能的重要指标,血液流速的测量与疾病的发生和发展密切相关。推导了基于热测量法测量血液流速的基本理论,搭建了光声测速/成像实验系统,并开展了光声速度测量和成像实验。通过实验研究,获得了光声声压与流体速度间的定量关系,经实验验证流速测量的平均误差为8.2%,最大测速范围可达200 mm·s-1。在此基础上,采用二维机械扫描的方式实现了分辨率为10 μm的光声形态/流速协同测量。
医用光学 光声成像 光声测速 热测量法 光声显微镜 
中国激光
2024, 51(3): 0307205
吴军 1,2徐培飞 1,2荆瑞 1,2张大海 1,2,*费庆国 1,2
作者单位
摘要
1 1.东南大学 机械工程学院, 南京 211189
2 2.高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室, 南京 211189
高速飞行器中的陶瓷基复合材料结构在服役过程中不可避免地会遇到低速冲击问题, 低速冲击后的损伤形式以及剩余承载能力是影响飞行器结构安全的关键问题。本研究以二维编织SiC/SiC复合材料板件为研究对象, 在不同能量下开展了低速冲击试验, 分析了低速冲击载荷下试验件的表面损伤状态, 通过计算机断层扫描技术观察了试验件内部的损伤形貌, 结合冲击过程中的冲击响应曲线以及应变历史曲线, 分析了SiC/SiC复合材料低速冲击过程的损伤机理。针对含勉强目视可见损伤的试验件开展了冲击后剩余强度试验, 研究了勉强目视可见损伤对SiC/SiC复合材料剩余承载性能的影响。结果表明, 在低速冲击载荷的作用下, 试验件的表面损伤主要包括无表面损伤、勉强目视可见损伤、半穿透损伤以及穿透损伤, 试验件的内部损伤主要有锥形体裂纹、纱线断裂以及分层损伤。低速冲击损伤会严重影响SiC/SiC复合材料的剩余性能, 虽然试验件损伤勉强目视可见,但其剩余压缩强度为无损件81%, 剩余拉伸强度仅为无损件的68%。
SiC/SiC 陶瓷基复合材料 低速冲击 损伤特性 剩余强度 SiC/SiC ceramic matrix composites low-velocity impact damage characteristics residual strength 
无机材料学报
2023, 39(1): 51
陈力 1,2殷一民 1,2李玉栋 1李猛 1,2陈爽 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国空气动力研究与发展中心 设备设计与测试技术研究所,四川绵阳62000
2 中国空气动力研究与发展中心 空气动力学国家重点实验室,四川绵阳61000
为了测量复杂流动速度分布,基于分子标记示踪原理建立了飞秒激光电子激发标记(FLEET)测量装置。开展了超声速混合流动速度分布测量实验,获得了马赫数3.0射流分别与马赫数2.0,2.5及2.9射流形成的混合流动速度分布的测量结果;结合大涡模拟和纹影实验,显示了混合层的流场结构。利用延迟10 μs的荧光标记线与荧光基线的位移差,分析得出实验中FLEET速度测量的不确定度优于5 m/s;在高低速主流区,FLEET测量的速度结果与计算结果基本一致;在混合层,FLEET实现了较大梯度的速度分布测量,混合层的厚度与纹影实验结果符合较好。实验表明,建设的FLEET装置具有较强的工程实验能力,能够实现超声速混合层等复杂流动速度的分布测量。
飞秒激光 分子示踪 速度测量 超声速混合层 femtosecond laser molecular tagging velocity measurement supersonic mixing layer 
光学 精密工程
2023, 31(19): 2781

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