唐翔 1,2吴俊 3黎琪慧 1,2辛璟焘 1,2,4董明利 1,2,4
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室,北京 100192
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室,北京 100016
3 北京空间机电研究所, 北京 100089
4 广州南沙光子感知技术研究院,广东 广州 511462
为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活,缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真,优化传感器结构参数,最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明:该传感器的工作频段为0~1 200 Hz,在XYZ轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz,三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g,横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求,在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。
光纤布拉格光栅 三轴振动传感器 微型化 高灵敏度 fiber Bragg grating triaxial vibration sensor microminiaturization high sensitivity 
红外与激光工程
2024, 53(2): 20230518
作者单位
摘要
电子科技大学材料与能源学院,四川 成都 611731
光谱探测器是用来分析光线各个波长组分强度的仪器,在基础科研、工业生产和日常生活中应用广泛。常用的基于色散元件的光谱探测器通常有难以进一步优化的尺寸和质量,并且色散元件精密,不能满足微型化、低成本的发展趋势。利用旋涂法制备一系列具备不同可见光吸收特性的Cs0.1MA0.9PbX3(X为Cl、Br、I)钙钛矿薄膜,将其组合成滤光片阵列,结合互补金属氧化物半导体传感器构造计算重构型光谱探测器;针对光谱探测器滤光片阵列响应特点,利用非负Tikhonov正则化约束法对光谱进行重建;最后对设计的光谱探测器进行测试验证。所提光谱探测器在500 nm波长处具备27 nm的分辨率,在可见光范围内实现了一定的光谱分辨能力。
光谱探测器 微型化 钙钛矿 Tikhonov正则化约束 滤光片阵列 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0504002
苏德尔 1†李浩宇 1,*†高伟达 2王宇航 3[ ... ]赵唯淞 1,**
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院先进光电成像技术研究室,黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科室,黑龙江 哈尔滨 150086
3 东北林业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150040
4 北京协同创新研究院,北京 100094
5 北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心分子医学研究所膜生物学国家重点实验室,代谢及心血管分子医学北京市重点实验室,北京 100871

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度,提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积,尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后,整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm,最优横向分辨率为15.63 μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人,验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷,提升对管壁细节信息的捕捉能力。

管道机器人 微型化成像系统 管壁检测 光学系统优化设计 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211013
刘晓宇 1,3刘紫千 1,2斯科 1,2,3,**龚薇 2,3,*
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
2 浙江大学脑科学与脑医学学院,浙江 杭州 310058
3 浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心,浙江 杭州 310058
神经环路动态功能的解析是当前脑科学领域的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法,微型化显微系统能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来,科学家们围绕可穿戴、高稳定性要求,先后研制了单光子、多光子成像系统,并从荧光探针、光电子元件、数据传输等方面进行不断优化,提升系统性能,扩展应用范围。将从成像原理、基本结构、系统优化、应用方案及未来发展方向等方面对微型化显微成像系统进行分析和讨论,综述各方向研究进展,旨在为该领域技术提升和神经科学应用提供参考。
微型化显微成像 单光子微型化显微镜 多光子微型化显微镜 活体荧光成像 单细胞分辨精度 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211009
蒋连军 1方余强 1,*余超 2徐起 2[ ... ]张军 2
作者单位
摘要
1 科大国盾量子技术股份有限公司,安徽 合肥 230088
2 中国科学技术大学 中国科学院量子信息与量子科技创新研究院,安徽 合肥 230026
3 山东国耀量子雷达科技有限公司,山东 济南 250102
单光子探测器具有最高的光探测灵敏度,在激光雷达系统中使用单光子探测器可以极大提升系统的综合性能。近红外二区(1.0~1.7 μm)激光具有大气透过率高、散射弱、太阳背景辐射弱等优势,是大气遥感、三维成像等激光雷达系统的理想工作波段。研制了一种基于InGaAs/InP负反馈雪崩光电二极管的微型化自由运行单光子探测器。该探测器长宽高为116 mm×107.5 mm×80 mm,在1.5 μm最大探测效率超过35%,时间抖动(半高宽)低至80 ps。为满足激光雷达系统对光子飞行时间测量的需求,探测器内部集成时间数字转换(TDC )功能,时间精度100 ps。同时,探测器集成一套后脉冲修正及计数率修正算法,可以有效降低探测器所引起的雷达信号畸变。
负反馈InGaAs/InP雪崩光电二极管 近红外波段 微型化自由运行单光子探测器 时间数字转换 后脉冲修正 negative feedback InGaAs/InP avalanche photodiode near-infrared band miniaturized free-running single-photon detector time-to-digital converter afterpulse correction 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20230017
作者单位
摘要
电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
磁场作为磁性物质的基本特性之一,备受人们关注,在**、医疗、工业等领域都有着广泛的应用。对高灵敏度微型光学原子磁力仪的基本原理、发展进程和应用前景进行了梳理。阐述了微型光学原子磁力仪的工作机理及系统组成,论述了原子气室制作方法及优化方法、原子气室加热方法、磁场信号检测等关键技术的发展历程,对高灵敏度微型光学原子磁力仪的最新研究进展进行综述,并对微型光学原子磁力仪的应用前景进行了展望。
原子与分子物理学 光学原子磁力仪 塞曼效应 微型化 高灵敏 磁场探测 
激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230002
作者单位
摘要
1 杭州电子科技大学智能微传感器与微系统教育部工程研究中心, 浙江 杭州 310018
2 杭州电子科技大学电子信息学院, 浙江 杭州 310018
3 杭州电子科技大学卓越学院, 浙江 杭州 310018
4 杭州电子科技大学通信工程学院, 浙江 杭州 310018
纳米光学是光子学与纳米技术交叉产生的一个新的前沿基础方向,可以使人们在纳米尺度上操控光与物质的相互作用以及探索新的物理现象。纳米激光器是一种新型光源,有关它的研究是纳米光学领域的一个重要分支。由于其尺度特性,并且对光有着很高的限制性,近年来关于纳米激光器的研究吸引着越来越多科研工作者的注意。从激光器的微型化角度出发,综述了该领域近年来取得的一些令人鼓舞的进展。首先,对近年来成功实现的各类新型激光器及其特点进行了简述;其次,对激光器在微纳尺度出现的新物理问题进行了分析,并阐述其最新进展;最后,对纳米激光器在实现应用过程中存在的一些技术挑战进行介绍和分析。
激光光学 纳米光学 纳米激光器 微型化 物理问题 技术挑战 
中国激光
2020, 47(7): 0701013
作者单位
摘要
北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
报道了一种双端键合复合结构被动调Q人眼安全微型测距用激光器。实验将Er3+/Yb3+:glass和F2 glass以及被动调Q晶体Co2+:MgAl2O4三种材料进行光学热复合, 构成双端键合复合结构。实验对比了双端键合复合结构和非复合结构激光器的输出特性, 前者的激光性能参数均大幅优于后者。其中双端键合复合结构实现了重复频率10 Hz, 单脉冲能量330 μJ、脉冲宽度5.5 ns, 光束质量为1.4的人眼安全激光输出; 而非复合结构激光器的单脉冲能量为245 μJ、脉冲宽度6.5 ns, 光束质量为1.9。对双端键合复合结构增益介质和单块Er3+/Yb3+:glass进行热模拟, 前者的热焦距相对于后者增长了51.2%, 双端键合复合结构热效应明显改善。综合表明双端键合复合技术可以降低增益介质内部温度梯度, 使热焦距变长, 模体积增加, 振荡光与泵浦光的模式匹配度提高, 单脉冲能量增加。
双端键合复合结构 被动调Q 微型化激光器 double-end bonded composite structure passive Q-switching miniaturized laser 
红外与激光工程
2019, 48(4): 0405003
作者单位
摘要
1 北京大学 元培学院, 北京 100871
2 北京大学 工学院 生物医学工程系, 北京 100871
相比于传统的光学成像技术, 近年来获得快速发展的新型多光子成像技术具有穿透深度大, 组织光损伤小, 信噪比高, 且可方便进行光学层析成像的特点, 故而被广泛应用于包括脑、肿瘤、胚胎在内的多种活体组织成像中。本综述回顾了新型多光子成像技术的诞生与发展历程, 包括微型化双光子成像技术、双光子内窥技术和三光子成像技术, 概括分析了其基本原理与成像特点, 讨论了这一领域具有代表性的最新研究成果, 重点总结了其在生物学基础研究领域和临床医学诊断中的主要应用, 并展望了其未来的应用与发展前景。可以预见, 随着激光器和光探测技术的不断进步, 多光子成像技术将会得到更大的发展与更加广泛的应用。
多光子成像 微型化双光子成像技术 双光子内窥技术 三光子成像技术 multiphoton microscopy miniature two-photon microscopy two-photon endoscopy three-photon microscopy 
中国光学
2018, 11(3): 296
高世杰 1,2,*张星 3张建伟 3张建 3[ ... ]王立军 3
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光电测控部, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 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
4 北京航空航天大学 应用物理系, 北京 100191
报道了输出波长980 nm的高峰值功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其微型化脉冲激光光源.通过优化VCSEL单元器件的结构, 有效抑制了宽面VCSEL结构中的非均匀电流分布, 提高了单元器件的斜率效率, 获得了直径400 μm, 峰值输出功率62 W的VCSEL单元器件; 在此基础上, 研制出由单元器件组合封装而成的VCSEL“准列阵”子模块以及集成驱动电路的微型化VCSEL脉冲激光光源, 该光源在脉冲驱动条件为30 ns、2 kHz、105 A条件下的峰值输出功率达到226 W, 光脉冲宽度35 ns, 中心波长979.4nm, 斜率效率达到2.15 W/A.
垂直腔面发射激光器 窄脉冲 高峰值功率 微型化 vertical-cavity surface-emitting lasers narrow pulses high peak power miniaturized 
红外与毫米波学报
2016, 35(5): 578

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