朱泉锦 1,2,3,4马浩统 1,2,3,4陈炳旭 1,2,3邢英琪 1,2,3[ ... ]谭毅 1,2,3,4
1 中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
4 中国科学院大学，北京 100049
双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控，然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现，传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时，存在设计不精准、整形效果差等缺陷，为此，提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果，表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例，虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。
高斯光束整形 虚拟面迭代法 自由曲面 不重合度 辐照度均匀度 能量利用率 gaussian beam shaping virtual surface iteration method free-from surface misalignment irradiance uniformity energy efficiency 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230587
光子学报
2021, 50(12): 1222003
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710048
漏电流问题限制了传统半绝缘氮化镓光电导开关的高压应用。提出在半绝缘GaN∶Fe衬底(激光触发区)上增加n型外延层并在其中构造垂直双扩散场效应晶体管元胞阵列(电触发区),即在传统纵向光电导开关结构上引入了一个由栅压控制的反向pn结,利用空间电荷区对载流子的耗尽作用降低半绝缘材料的漏电流。器件建模仿真显示,电、光触发区能合理分担10 kV外加偏置电压,在相同的电场偏置强度下,器件的漏电流低于传统光电导开关两个数量级,而且在绝缘栅开通过程中电触发区偏压能快速转移到光触发区,使光触发区在更高的动态偏置电场下被激光脉冲触发,提高了激光能量利用率。此外,计算分析了激光参数与器件输出特性之间的关系,以进一步提高激光利用率。
光电子学 脉冲激光 光电导开关 激光能量利用率 氮化镓 漏电流 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 192501
1 装备智能控制福建省高校重点实验室, 福建 三明 365004
2 三明学院机电工程学院, 福建 三明 365004
激光在传输过程中会受到大气抖动的影响,大气抖动产生的像差会导致成像面上的光斑弥散和能量利用率下降,从而降低远程声音采集的质量,不利于激光监听技术在实际环境中的应用。以像差为研究对象,研究像差对激光远程声音监听能量利用率的影响,并对此进行了理论推导。分别分析了不同类型、不同大小的单阶Zernike像差和大气湍流对远程声音采集质量的影响,并进行了数值计算。结果表明:不同类型、不同大小的像差对能量利用率的影响不同,能量利用率随着像差的增大而降低;不同大气湍流对能量利用率的影响不同,能量利用率基本上随着D/r0的增大而降低。本研究为提高远程声音监听质量提供了理论依据和参考。
激光光学 远程声音监听 像差 能量利用率 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121407
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
为了研究不同太阳大气高度的热力学特性, 具有良好成像质量的成像型光栅光谱仪是实现这个目标的重要仪器。 然而作为地基式太阳望远镜重要的终端仪器之一, 光栅光谱仪的光谱成像性能不可避免的会受到动态波前像差和系统静态像差的影响。 动态波前像差常通过在太阳望远镜系统中集成自适应光学系统进行补偿。 针对光学系统中的由装调和光学元件加工等引起的静态波前像差, 提出了一种基于自适应光学技术校正光栅光谱仪中静态波前像差的方法, 并进行了数值模拟仿真和实验验证。 实验结果表明, 校正后系统的残余波前像差RMS≈0.025λ, 此时波前像差对光谱分辨率和能量利用率的影响可忽略, 提高了光栅光谱仪的光谱成像质量, 证明了所提出的方法的有效性。 此外它具有降低光学系统装调精度和光学元件加工精度要求的优点。
光栅光谱仪 像差 自适应光学 光谱分辨率 能量利用率 Spectrometer Aberration Adaptive optics Spectral resolution Energy utilization 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 4088
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 四川省科学城医院, 四川 绵阳 621900
研究了脉冲宽度对高压脉冲下细胞膜和细胞器膜跨膜电压的影响及细胞膜能量的变化,以及13 μs,200 ns和2 ns脉冲对酿酒酵母（CICC31180）杀灭作用时脉冲数的影响。结果表明,随着脉冲数增加,13 μs,200 ns和2 ns脉冲对啤酒酵母的灭杀效果均增强。在13 μs脉宽,14 kV电压和50个脉冲数下,酵母达到最小存活率-4.3个对数；在200 ns脉宽,40 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.6个对数；在2 ns脉宽,200 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.8个对数。三种脉冲对酵母菌杀灭的存活率对数与脉冲数的关系表现不是线性的,脉冲数增加到一定程度,存活率下降变缓。在同等灭杀效果-2.0个对数下,2 ns脉冲比13 μs脉冲在同轴电极中损耗的能量更少。
酵母菌 高压脉冲 跨膜电压 存活率 能量利用率 yeast high voltage pulse transmembrane voltage survival energy efficiency 强激光与粒子束
2015, 27(12): 125005
1 华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
2 福建泉州世光照明科技有限公司, 福建 泉州 362302
采用逆向优化设计的方法设计发光二极管(LED)路灯透镜，提高LED 路灯道路照明质量和能量利用率。以城市道路照明标准为约束，优化出最大亮度照度比的理想配光曲线。基于得到的理想配光曲线，透镜采用分离变量法设计自由曲面，将光源和目标面进行网格划分，形成能量对映关系。同时对曲面构造误差进行控制，再利用反馈优化法对透镜进行优化，使透镜的配光曲线趋于理想。仿真实验表明：采用逆向优化设计的LED 路灯透镜，能很好地符合道路照明标准，亮度照度比为0.067，同时相对于传统的对称型LED 路灯配光曲线节省20.2％ 的能耗，使LED 路灯达到了高照明质量和高能量利用率的目的。
光学设计 路灯透镜 道路照明 逆向优化设计 能量利用率
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理国家实验室， 上海 201800
2 上海激光等离子体研究所， 上海 201800
透镜列阵常被用于改善高功率激光装置均匀照明系统焦斑空间强度分布的均匀性。将模拟退火算法引入透镜列阵的优化设计中，通过改变列阵元的尺寸及其正负透镜属性，在保证焦斑能量利用率的同时把焦斑的不均匀度从经典设计下的0.2268降低到0.1202，大大改善了远场焦斑的空间均匀性，并通过对比传统设计和优化设计下焦斑的功率谱密度曲线，分析了不同的设计结构对焦斑形态的影响。
光学设计 透镜列阵 模拟退火算法 不均匀度 能量利用率 功率谱密度 中国激光
2011, 38(12): 1216001
1 解放军电子工程学院 光电系, 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 科苑集团 博士后流动站, 合肥230088
为提高固体激光器的能量利用率, 增大输出能量, 将双掺Nd:Ce:YAG晶体的输出特性与普通Nd:YAG晶体进行了对比研究。分析了Nd3+和Ce3+的吸收光谱对激光晶体初始阈值反转粒子数的影响, 结果显示:双掺Nd:Ce:YAG晶体可以提高晶体对泵浦光能量的利用率及激光器的输出能量, 且可降低阈值泵浦能量。并分别检测了Nd:Ce:YAG激光晶体与Nd:YAG晶体的输出激光能量和阈值泵浦能量, 实验结果表明：在输入电压为750 V时, Nd:Ce:YAG晶体与Nd:YAG晶体的输出能量分别为651.5 mJ 和390.4 mJ, 能量利用率分别为2.31%和1.38%, 激光振荡需要的泵浦能量阈值分别为10.56 mJ和15.21 mJ, 且普通Nd:YAG晶体的斜效率为0.36%, 而双掺Nd:Ce:YAG晶体的为0.49% 。
双掺Nd:Ce:YAG激光晶体 输出能量 能量利用率 阈值泵浦能量 斜效率 double-doped Nd:Ce:YAG crystal output energy energy efficiency threshold pump energy slope efficiency
中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
介绍了用于傅里叶变换光谱仪的红外水平衰减全反射(ATR)测试仪的基本原理和设计思想,分析了影响光谱强度的穿透深度和反射次数.将光斑缩小三倍聚焦到样品上,把光路还原聚焦到接收器上,对能量利用率进行了分析计算.给出了在FTS-7傅里叶变换光谱仪上用该测试仪测量的几种样品的光谱图.结果表明,该测试仪能量利用率为5%,全反射15次,所测谱图质量接近于同类装置水平.
傅里叶变换光谱仪 衰减全反射测试仪 能量利用率 光谱图 光学 精密工程
2007, 15(10): 1515
