期刊基本信息
创刊:
1964年 • 半月刊
名称:
激光与光电子学进展
英文:
Laser & Optoelectronics Progress
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中科院上海光机所
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
范滇元
执行主编:
邱建荣
副主编:
戴琼海 张龙 张雨东 曹良才
ISSN:
1006-4125
刊号:
CN 31-1690/TN
电话:
021-69918427
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
120元/期

本期栏目 2015, 52(4)

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激光与光电子学进展 第52卷 第4期

作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部, 北京 100088
惯性聚变能源(IFE)是公认的安全、无碳、可持续发展的洁净能源。从技术指标,光束结构、放大器结构、增益介质和系统效率、二极管抽运源等激光器结构,以及热致双折射和退偏振补偿技术、圆柱形空间滤波器等关键单元技术方面详细地介绍了美国激光惯性聚变能源(LIFE)计划二极管抽运固体激光驱动器的概念设计。LIFE 计划将对高平均功率激光技术、高功率二极管和激光材料的发展产生重大影响。
激光光学 惯性聚变能源 二极管抽运固体激光器 概念设计 激光惯性聚变能源 美国国家点火设施 Mercury 激光系统 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040001
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
随着激光技术的不断发展,高Q 值光学微腔受到广泛关注,其应用领域不仅局限于传统光学,在量子信息和集成量子芯片方面更是有广阔的应用前景。简要分析了两种不同类型光学微腔(回音壁模式光学微腔和光子晶体缺陷腔)的原理、发展历程以及相对于传统光学谐振腔的优势。同时数值模拟出了不同结构光学微腔的模式分布。基于其特殊优势,介绍回音壁模式光学微腔在激光技术、生物探测以及量子物理领域的重要应用,并且预测光子晶体微腔将在集成光学、微电子技术等领域具有巨大的发展前景。
集成光学 微腔 光子晶体 模式 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040002
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
受激布里渊散射(SBS)是窄线宽高功率光纤放大器输出功率的主要限制因素。介绍了目前国内外主要的SBS抑制方案及其研究进展,重点介绍了通过相位调制等方法展宽种子激光线宽以及施加温度、应力梯度和声场裁剪等改变布里渊增益谱的SBS 抑制方法。对各种SBS 抑制方案进行了对比和总结,为相关研究提供参考。
散射 受激布里渊散射 相位调制 声场裁剪 啁啾 增益谱 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040003
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
透镜作为光学系统中最基本的光学元件,其中心厚度的加工误差和装配精度将直接关系到整个光学系统的成像质量.对镜面间距非接触测量技术进行了研究,重点介绍了图像法、轴向色散法、差动共焦法、低相干光干涉法等方法的测量原理和研究进展,指出了这些方法的优缺点和适用范围.这些方法都能满足一般光学系统的精度要求,其中低相干光干涉法测量精度最高,轴向色散法、差动共焦法次之,图像法测量精度最低.对光学镜面间距测量技术的发展趋势进行了论述.
测量 镜面间距 图像法 轴向色散法 差动共焦法 低相干光干涉 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040004
作者单位
摘要
天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术作为一种快速发展的新型光谱分析方法在诸多领域备受关注。目前传统THz-TDS 检测时间慢,数据采集量低。为了提高THz-TDS 检测速度与精度,根据等效采样原理,设计了一种基于闭环控制的快速THz-TDS 数据采集系统。该系统可进行快速连续扫描采集,步进扫描时通过光学延迟线的信号反馈来实时获取其位置信息,完成自动化快速扫描。通过每步连续采集多个数据点来提高单步采集的准确性。结果表明,该系统充分利用了光学延迟线的硬件性能,可实现最高500 kHz 的数据采集,步长5 mm 时单步连续采集1000 个数据时间仅为86.34 ms,系统能够对太赫兹时域脉冲信号进行高精度自动化快速采集。
光谱学 太赫兹时域光谱 数据采集 闭环控制 连续扫描 步进扫描 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040401
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
以光子晶体光纤环为研究对象,利用白光干涉仪测试了不同温度下保偏光子晶体光纤环和普通保偏光纤环内部的偏振交叉耦合强度分布,分析了光纤环中固定耦合点不同温度下的偏振耦合强度变化。结果表明,在-40 ℃~50 ℃的温度条件下,保偏光子晶体光纤环偏振耦合强度最大变化率为0.97%;普通保偏光纤环偏振耦合强度的变化率为4.71%,约为保偏光子晶体光纤环的5 倍。实验研究证明,光子晶体光纤环的偏振交叉耦合强度温度稳定性高于普通保偏光纤环的偏振交叉耦合强度的温度稳定性。
相干光学 温度特性 白光干涉法 偏振耦合强度 光子晶体光纤环 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040601
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所全固态光源实验室, 北京 100083
采用CCD 光束分析仪研究经大芯径多模光纤传输后的出射光束,从输出光斑能量分布及出射光束质量两方面进行讨论,得到多模光纤的光传输特性。实验中以单模激光作为测试光源,进行了不同芯径及长度的多模光纤的传输实验。结果表明:多模光纤对入射光束具有整形作用,主要表现为光束质量下降,能量分布趋向均匀化。且光束质量恶化程度及光束匀化效果与传输用的多模光纤参数相关:光纤芯径越大,传输后的光束质量下降得越多,匀化效果越明显。多模光纤的传输长度同匀化效果亦呈正相关关系。多模光纤的匀化作用可为单模光源提供一种简单、有效的整形方案。通过选择不同参数的多模光纤可获得不同特性的准均匀光束,以适应特殊的激光加工需求。
光纤光学 传能光纤 能量分布 光束质量 CCD 光束分析仪模式激发 模式耦合 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040602
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
针对多光谱照明通信要求,提出了一种新型大视场高增益光学天线.天线采用前组三片式负组透镜、后组四片式正组透镜组合的反远距天线结构,通过理论计算、Zemax 设计优化,设计出视场角(FOV)90°、增益115 的大视场高增益前置接收光学天线,同时具有较小的体积.该光学天线与色散分光系统联合仿真表明,该天线可实现视场角90°×22°、增益20,适用于多光谱照明通信.同时设计出的前置光学接收天线也可独立作为大视场成像光学系统、成像光谱仪前置物镜系统等,具有广泛的适应性.
光通信 多光谱照明通信 接收光学天线 大视场 高增益 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040603
作者单位
摘要
1 广东科学技术职业学院, 广东 珠海 519090
2 华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室, 广东 广州 510631
提出一种新型光信息编码调制组合方案,该方案采用双重光学双臂外部调制和新型光信息编码实现超远距离高速光载无线电(RoF)传输通信。通过第一次光学双臂外部调制产生新型光学信号,其信号码型有效带宽比普通光学非归零码少了一半。通过第二次光学双臂外部调制把超高频毫米波信号调制到光波上,实现光载无线电传输。通过高级光学系统专用开发套件(OptiSystem)模拟仿真得出:在眼图显示正常、传输系统误码率可控范围内,该光纤无线电传输系统的码元传输距离为1.6×106 m,速度高达40 Gb/s。
光纤光学 光纤无线电 光电外部相干调制 新型光信息编码 微波通信 射频拉远 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040604
作者单位
摘要
1 河北工程大学信息与电气工程学院, 河北 邯郸 056038
2 河北工程大学理学院, 河北 邯郸 056038
为了提高球面参考光预放大数字全息术相位重建的精度及重建速度,采用计算机模拟与实验验证相结合的方法,对基于同态信号处理的广义线性重建算法(GL-HSP)在球面参考光预放大数字全息显微系统中的应用进行了研究。通过利用快速傅里叶变换算法(CL-FT)及GL-HSP 两种算法对待测样品的强度及相位信息进行重建,并对所得结果进行对比分析,可以得出:GL-HSP 算法的整象限滤波操作不仅提高了数字全息术的重建速度,而且在优化的物参比条件下,该算法极大限度地保留了频谱的高频成分,具有更高的重建精度,更加适合于微物体的高精度重建。同时实验得到的相位图标准偏差结果定量地说明了GL-HSP 算法是一种优化的重建算法。
全息 数字全息 球面参考光 线性重建算法 相位 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 040901
作者单位
摘要
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
疲劳驾驶预警系统对保障驾驶员的安全驾驶具有十分重要的作用。以驾驶员人眼图像信息处理为基础,建立了离散单位时间内非正常状态时间所占百分比疲劳判断模型,实现了对驾驶员疲劳状态的监控与预警。通过近红外光源对人眼主动照明,采用互补金属氧化物半导体摄像头实现对人眼图像信息的采集,基于Adaboost 算法实现人眼准确定位,利用Harris 强角点检测人眼中心区域,得到眼睛的视线状态信息,根据疲劳判断模型,设计可调的预警阈值,实现驾驶员疲劳状态的分级预警。实验结果表明:在一定条件下,系统判断响应时间为1.5 s,虚警率为4%,具有抗干扰性强和实时性好等特点。
成像系统 人眼检测 角点检测 疲劳判断模型 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041101
作者单位
摘要
江南大学轻工业过程先进控制教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
将局部学习算法引入到种子的近红外高光谱图像最优波段选择中,并建立偏最小二乘判别分析分类预测模型,实现少波段条件下的玉米种子的快速鉴选。实验共采集了6 类样本共720 粒的玉米种子在874~1734 nm 波段范围内的256 幅近红外高光谱图像,利用局部学习算法获得波段的特征权重,并依据特征权重选择了最优波段。实验结果表明局部学习算法可有效获取最优鉴选波段,在13 个最优波段条件下,对6 组玉米种子可以获得平均纯度为95.97%的鉴选结果,为实现玉米种子的快速鉴选提供了一个合适的技术途径。
光谱学 局部学习 近红外高光谱 玉米种子 偏最小二乘判别分析 波段选择 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041102
作者单位
摘要
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
光纤耦合是半导体激光器集成光源进一步改善输出光束质量和远距离传输的重要手段。然而,由于半导体激光器单管体积和散热的限制,合成后激光光源的输出光束光参量积仍较大,不利于与单根多模光纤的耦合;直接与光纤束耦合又受到光纤束填充比的限制。针对多个半导体激光器单管集成的光源,采用倒置前端光学放大系统,对合成光束直径进行压缩;并采用六方排列的微透镜阵列作为耦合元件,使其光瞳成像在光纤端面,从而实现微透镜与光纤的一对一耦合,得到理论无损耗的高效光纤耦合系统。为了改善光场边缘像差影响,采用空心光管进一步匀化光场分布,且减小了边缘光线的发散角,提高了边缘光线的成像质量,优化后的系统耦合效率达98%。这一系统利用微透镜阵列将光束分束、成像,克服了集成光源输出光束光参量积较大不易与单根光纤耦合的缺点;通过使微透镜的入瞳成像在光纤端面,且光纤束的排列与微透镜阵列排列相同,提高了光束与光纤束的耦合效率。
光学设计 半导体激光光源集成 光纤耦合 微透镜阵列 填充比 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041401
作者单位
摘要
上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201600
对E36高强钢和304奥氏体不锈钢进行了激光对焊,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X 射线仪(XRD)对焊接接头的金相组织进行了分析,并测试了接头处的显微硬度。结果表明,光纤激光焊对异种钢焊接的焊缝成形良好。在304 侧的熔合区位置析出的d 铁素体随着焊接速度的增加逐渐减少。靠近304 不锈钢的焊缝区为平面晶,焊缝中心和靠近E36 侧焊缝区为柱状晶。随着焊接速度的增加,304 不锈钢侧柱状晶逐渐增多,在焊缝中心胞状晶数量逐渐增多,E36 侧没有明显变化。焊缝主要由马氏体组织和少量碳化物组成,焊接速度对焊缝组织的影响不明显。焊缝区成分较均匀,两侧的熔合区存在成分梯度且受焊接速度影响较大。在E36 侧热影响区生成了板条马氏体、铁素体和珠光体组织。最高硬度出现在焊缝区,随着焊接速度的增加,焊缝和E36 侧的热影响区硬度增加。
激光技术 激光焊接 异种钢 组织分析 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041403
作者单位
摘要
1 长春理工大学高功率半导体激光器国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室, 广东 广州 510610
为了探索和验证半导体激光器电导数参数与其可靠性的关系,将12 个半导体激光器串联后进行高温加速电老化,直到器件不激射。监测在加速老化过程中半导体激光器电导数参量的变化情况。通过分析老化期间监测的数据,发现电导数曲线在阈值电流处的下沉高度随着老化时间的增加而变小;结特征参量与电导数曲线(在大于阈值电流的工作状态下)在电流I=0 处的截距值随着老化过程逐渐变大。并且结特征参量的变化量在早期处于比较小的平稳状态,然后快速增加到一定值并保持一段时间,之后快速下降并最终稳定在比较小的值,这说明器件退化分为3 个阶段:在早期退化较慢,之后退化很快并保持一定的退化速度,最后又到了慢速退化期。从实验结果得知电导数参量与器件的寿命和老化程度有密切关系,并且电导数参数可表征半导体激光器的退化状态。
激光器 半导体激光器 可靠性 电导数 加速老化 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041404
作者单位
摘要
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013
研究了飞秒激光辐照对GaAs/Ge 太阳能电池的损伤效应,利用光学显微镜和非接触光学轮廓仪表征电池表面损伤形貌,并用伏安特性测试系统表征电池辐照前后的光伏特性。分析了不同激光能量密度下,激光烧蚀对电池表面形貌及电学性能产生的损伤程度。实验结果表明,激光能量密度小于0.53 J/cm2时,仅损伤到减反射膜;随激光能量密度的增加,电池损伤深度不断增加,当能量密度为0.78 J/cm2 时,已损伤到电池发射区;电池性能参数如短路电流、开路电压、最大功率和填充因子随激光能量密度的增加而衰减,衰减幅度先增加后减小;在所有测试参数中,光电转化率的退化最为明显。飞秒激光辐照对太阳能电池具有破坏性的影响,这直接影响到电池的光伏特性。
飞秒激光 太阳能电池 电流-电压曲线 性能退化 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041405
陈冰 1,*朱卫华 2陈鹏 2陈志勇 2[ ... ]王新林 1,2
作者单位
摘要
1 南华大学机械工程学院, 湖南 衡阳 421001
2 南华大学电气工程学院, 湖南 衡阳 421001
采用结合双温方程的分子动力学方法,数值模拟脉宽为200 fs,能量密度为30~45 mJ/cm2 的超快激光与CuZr非晶合金的相互作用过程。模拟结果表明:超快激光作用下CuZr 非晶材料中原子加热速度比普通晶态金属慢得多;作用过程内部应力的演化表现为首先产生拉应力;并且随着温度与应力的演化,靶材内部产生空泡,空泡的平均大小和数目都与能量密度直接相关;靶材的烧蚀机制表现为机械破损,且烧蚀深度随着能量密度增大而增加。研究结果有助于更深入地理解飞秒激光与非晶合金相互作用机理。
激光技术 飞秒激光 烧蚀机理 分子动力学 非晶合金 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041406
作者单位
摘要
1 拉萨师范高等专科学校信息技术系, 西藏 拉萨 850000
2 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
3 扬州鑫晶光伏科技有限公司, 江苏 扬州 225653
电势诱导衰减(PID)能够导致光伏组件功率在较短时间内出现大幅衰退,而PID 现象的产生主要和封装材料及太阳电池表面处理等方面有关。针对太阳电池片的镀膜工艺设计实验,测试并分析了正常工艺和防PID 工艺制作的SiNx减反射膜厚度、折射率、反射率、镀膜前后的少子寿命以及单晶硅成品电池片的电学特性。结果表明,相比标准工艺,虽然防PID 工艺制作的单晶硅太阳电池具有较好的钝化效果,但在整个光谱相应范围减反射效果较差是导致转化效率较低的主要原因。电致发光测试表明,防PID 工艺并没有给单晶硅太阳电池带来额外的缺陷,但是防PID 工艺制作的太阳电池在组件应用时却具有抵抗PID 现象及防止金属离子对电池产生破坏的能力。
光电子学 电势诱导衰减 SiNx减反射膜 单晶硅太阳电池 转换效率 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041601
作者单位
摘要
嘉应学院电子信息工程学院, 广东 梅州 514015
建立了氮化镓(GaN)薄膜和氧化铝(Al2O3)衬底三维有限元模型模拟因两种材料热膨胀系数不同导致的温度应力和变形。进行了不同沉积温度、GaN 薄膜厚度、Al2O3衬底厚度和直径下的薄膜热应力和变形模拟正交实验。定量分析了各因素对薄膜热应力和边缘变形的影响,确定了使薄膜热应力和边缘变形最小的最佳因素水平组合。薄膜应力理论和数值解相差小于1.4%,建立的有限元模型可以用于薄膜应力和变形的分析。影响GaN 薄膜热应力的因素次序为沉积温度、GaN 薄膜厚度、Al2O3衬底厚度、衬底直径,最佳因素水平组合为A1B3C3D1。影响GaN 薄膜边缘变形的因素次序为Al2O3衬底直径、GaN 薄膜厚度、Al2O3衬底厚度、沉积温度,最佳因素水平组合为A1B3C1D3。
薄膜 氮化镓(GaN)薄膜 极差分析 氧化铝(Al2O3)衬底 热应力 变形 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041602
作者单位
摘要
1 中国地质大学数理学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学信息技术中心, 湖北 武汉 430074
采用4×4 传输矩阵法研究了一维镜像结构光子晶体的应力效应,重点研究了应力导致的各项异性对缺陷模的影响。模拟结果显示,应力作用导致的晶体厚度的改变,将会导致透射谱中缺陷模的明显移动,缺陷模的移动和晶体厚度呈现线性关系。进一步研究证实,对于不同材料,应力作用导致的介质的各向异性将加强或削弱这一效应。在如今对传感器精度要求越来越高的情况下,光子晶体的这些特性在压力传感器的设计制作中显示出潜在的应用价值。
非线性光学 各向异性 4×4 传输矩阵法 镜像光子晶体 弹光效应 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 041603
作者单位
摘要
江南大学理学院, 江苏 无锡 214000
通常的商用和民用LED照明都期望照明器件小型化,同时具有高光通量和照明均匀度.近年市场出现的板上芯片(COB)-LED可以具有较高的光通量,但在有限的区域实现特定的照度分布就需要通过二次光学设计来实现.针对大面型COB-LED加紧凑型自由曲面透镜的小型照明器件,提出了一种在圆形照明区域内实现均匀照明的快速优化设计方法.优化设计时,以等弧长方法有效减少优化点的选取,提高优化效率.结合三次样条插值理论和自定义优化函数,在TracePro 软件二次开发环境中实现了目标区域的均匀照明,照明均匀性和光能利用率分别达到90%和95%以上.该方法还适用于COB-LED芯片一次封装匀透镜的设计.
光学设计 板上芯片 自由曲面 紧凑型透镜 优化设计 均匀照明 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042201
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对在温度范围大的环境中使用的多组元透镜组由于透镜和镜座的材料热膨胀系数不匹配而在透镜内部产生应力,影响系统光学性能的问题,对透镜组的固定支撑结构进行设计以最小化此应力.对常用的几种表面接触方式进行分析比较,计算温度对轴向和径向的影响,并合理设计透镜组安装和定位结构,采用MSC.Patran 软件对消热结构进行验证.结果表明,消热间隙和消热垫的设计使温度对透镜的影响明显减小,而且整体结构刚度高,便于装调,对于共轴光学系统的支撑结构是一种普遍适用的设计方法.
光学设计 多元透镜组 消热 共轴光学系统 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042202
作者单位
摘要
广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
为了满足微米量级印刷电路板(PCB)光刻的需求,提出了一种新型PCB 数字光刻投影成像技术。利用ZEMAX 光学设计软件设计并优化了双高斯结构型光刻投影物镜。该物镜具有双远心结构,可以避免数字微反射镜(DMD)偏转产生离焦,分辨率可达13.68 mm,数值孔径NA=0.045,焦深为200 mm,严格控制像面畸变量小于0.03%。采用DMD 多光束倾斜扫描技术,将DMD 旋转一定的角度,利用曝光点的位置与光斑重叠积分能量的多少,形成更小的像素尺寸,提高了网格精度。基于该投影成像技术进行了光刻实验,实验结果证实了该投影成像技术的可行性,通过控制网格精度既能实现整数像素以外的线宽又能提高图像的分辨率和光刻效率。
光学设计 光刻 镜头设计 数字微反射镜 倾斜扫描 成像系统 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042203
作者单位
摘要
1 安徽师范大学物理系, 安徽 芜湖 241000
2 奇瑞新能源汽车技术有限公司, 安徽 芜湖 241009
针对现有自适应前照灯技术存在的照明模式少、对光线控制不精准、光能利用率低和散热难度大等缺点,提出一种基于发光二极管(LED)和复眼透镜的自适应前照灯设计方案,以数字微镜为核心,利用复眼透镜在数字微镜上形成均匀且具有明暗截止线的光斑,并用复合抛物面聚光器(CPC)和弯形导光管收集多余的光线重新利用,通过控制数字微镜上微镜的翻转位置和翻转频率实现欧洲经济委员会(ECE)标准中“近光(Passing beam)”的4 种照明模式.仿真结果表明:4 种照明模式的平均光能利用率为43.62%,配光结果满足ECE R123 标准,数字微镜上有59.46%的微镜工作且没有微镜一直处于“OFF”态,光能利用率高,散热难度小.
光学设计 自适应前照灯 发光二极管 数字微镜 复眼透镜 光能利用率 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042204
作者单位
摘要
西北核技术研究所强辐射脉冲环境模拟与效应国家重点实验室, 陕西 西安 710024
目前电光调制器偏置点自动控制通常采用小信号扰动法,主要应用于高速数字通信,而不适用于模拟信号传输.为此提出了一种迭代算法,通过闭环控制实现调制器最佳偏置点的锁定.从理论上分析了方法的可行性,并搭建了反馈系统.在变温环境中进行了偏置控制实验,结果表明,环境温度变化率为5 ℃/min 时,被测调制器功率抖动小于1.5%,该方法可用于模拟信号的传输.
光通信 电光调制器 自动偏置控制 闭环控制 模拟信号 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042301
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, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
在全面分析光电成像传感器噪声源的基础上,提出了采用光子响应非均匀性因子Φ来评价光子响应非均匀性噪声,确立了Φ的测试方法,搭建了具有双积分球结构的测试平台完成了测试,并通过比对实验分析了光子散粒噪声、暗噪声和电路读出噪声对测试结果的影响,最后详细分析了整个输出范围内,光子响应非均匀性噪声与入射辐照度的关系,为光电成像传感器其他指标的测试和光子响应非均匀性噪声校正提供了有力的支持。
测量 成像系统 电荷耦合器件 光子响应非均匀性噪声 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042302
吴志伟 1,2,*
作者单位
摘要
1 泉州师范学院物理与信息工程学院, 福建 泉州 362000
2 信息功能材料福建省高校重点实验室, 福建 泉州 362000
提出一种产生近似无衍射栅型结构光的新型光学系统,该系统由若干块三角棱镜组合而成.解决了现有技术产生近似无衍射栅型结构光的栅型条纹区域小,无法应用于全场测量的问题.采用干涉理论详细分析了产生近似无衍射栅型结构光的物理过程,给出了光束相关参数的计算公式.应用光学分析软件Zemax 模拟了新型光学系统后不同位置处的光强分布,模拟结果与干涉理论分析的结果基本一致;进而对几种系统误差对输出光束的影响进行分析.研究结果表明:平面波通过新型光学系统能够产生一种具有宽测量区域、参数调节灵活等特点,同时抗干扰性能较好的近似无衍射栅型结构光.
几何光学 近似无衍射栅型结构光 干涉理论 三角棱镜 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042601
作者单位
摘要
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
利用非相干蓝光LED 和轴棱锥-透镜系统直接产生局域空心光束,证实了非相干光源通过轴棱锥-透镜系统可以得到局域空心光束。利用衍射理论和多波长叠加原理分析了具有一定频宽的部分相干光入射轴棱锥-透镜系统后的光场分布,并模拟了光束传输变换过程的三维光强分布及不同位置处的截面光强分布。实验采用蓝光LED结合轴棱锥-透镜系统产生局域空心光束,利用体视显微镜对不同位置处的光束截面光强分布进行记录。实验结果与理论分析相吻合,研究结果扩展了LED 的应用,对粒子囚禁、原子冷却具有一定的指导和现实意义。
物理光学 LED 光源 局域空心光束 轴棱锥 透镜 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042602
作者单位
摘要
广东海洋大学理学院, 广东 湛江 524088
研究了两个三能级原子与独立库相互作用的纠缠动力学。研究结果表明:两个三能级原子的束缚纠缠在演化过程中转移到相互作用库中。由于整个系统纠缠信息总量守恒,原子系统束缚纠缠的猝死必然导致相互作用库中束缚纠缠的复活,库中获得的纠缠等于初始的原子纠缠。
量子力学 三能级原子 束缚 纠缠 猝死 复活 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042701
作者单位
摘要
武夷学院机电工程学院, 福建 武夷山 354300
利用热纠缠态表象求解密度矩阵主方程的方法和有序算符内的积分技术,对扩散过程的密度矩阵主方程进行了求解,给出了主方程密度算符无限和表示的解的形式,导出了扩散过程混沌场密度算符的演化规律,并研究了平均光子数和光子数涨落的演化。研究结果表明:随着扩散过程的进行,混沌场密度算符的形式不变,仍然保持混沌场的性质,但其平均光子数随着扩散过程的进行线性增加,光子数涨落随扩散时间以二次函数形式扩大。
量子光学 热纠缠态表象 扩散过程 混沌场 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042702
作者单位
摘要
中国人民解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对相位编码量子密钥分发(QKD)系统中存在的相位漂移和截获-重发攻击,分析了双马赫-曾德尔干涉仪QKD 系统,给出了探测器的输入信号模型, 计算了系统量子误码率及窃听信息量,并为提高密钥生成率提供了一种可能的方法。研究表明,相位漂移会使系统误码率增加,稳定性降低;相比理想的截获-重发攻击,窃听信息量有所下降,因此密性放大过程对窃听信息的估计值可以相对减小,最终密钥生成率得以提高。在不考虑传输光纤中的相位相对漂移时,误码率随相位漂移角度呈余弦变化,全部截获-重发攻击时的变化周期是无窃听时的一半,变化频率更加剧烈。55%部分窃听时,若合法通信者选择误码阈值为15%,窃听者可获得25.5%的信息量且不被发现。
量子光学 量子密钥分发 双马赫-曾德尔干涉仪 相位漂移 量子误码率 窃听信息量 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042703
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所, 北京 100090
2 北京邮电大学, 北京 100876
在航空遥感领域中,自动调焦技术是获取高质量图像的关键技术之一,且在一定范围内得到了应用,但其实时性能较差。为解决调焦耗时长的问题,提出以连续三帧重叠区域图像为指导的自动调焦算法。简述了由电荷耦合器件(CCD)相机、调焦机构和调焦电路板等组成的自动调焦系统;自动调焦控制算法对快速提取重叠区域和帧差值相似判定法进行了综合,针对重叠图像利用聚焦评价函数实现了由大步长快速粗调到小步长精确细调,从而不断逼近正焦位置;利用聚焦函数的聚焦值给出自动调焦系统的软件设计流程;试飞试验表明上述算法在满足自动调焦基础上能够获取清晰图像,同时大大降低图像的分析量,提高系统响应速度。
遥感 自动调焦 相似性 重叠图像 聚焦函数 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042801
作者单位
摘要
1 中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
2 国家海洋局第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
由于内波生成、传播都发生在水下,常规手段如现场观测成本过高,且易受到环境的制约,很难得到足够的有效数据。中分辨率成像光谱仪(MODIS)以其图像覆盖范围大、时间分辨率高、数据公开免费等优势而成为内波研究的重要数据源,可以实现大范围的观测。选用2010 年6 月至2012 年6 月共两年的南中国海地区(0°N~23°N,102°E~121°E) MODIS 观测图像作为数据源,使用ENVI 软件对MODIS 图像进行筛选与处理,对该海区的内波特征进行了统计分析,最终整合获得了最新的内波时空分布特征。结果表明:南中国南海西北部,尤其是东沙环礁附近海区是内波发生频率最高的海区,发源于吕宋海峡。在115°E 附近的海南岛东部海区,内波波峰线与东沙群岛海区的内波波峰线有较明显的断开特征,可能内波在本地发源。时间分布表现为内波在夏季出现最多,春、秋季节次之,且春季内波出现略多于秋季,冬季最少。
海洋光学 内波 中分辨率成像光谱仪 南中国海 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042802
作者单位
摘要
1 大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院, 辽宁 大连 116026
2 广东海洋大学航海学院, 广东 湛江 524088
发射光谱研究是热喷涂等离子体诊断的一种重要的方法。通过使用发射光谱测量氩原子在763.51 nm 和772.42 nm 处谱线辐射强度的信息,采用双谱线法计算低压热喷涂等离子体射流的电子温度,研究氩气流量40 L/min、氢气流量15 L/min,不同的弧电流和不同的探测距离条件下,低压热喷涂等离子体射流中电子温度的变化情况。通过使用Hβ 谱线的Stark 展宽计算热喷涂等离子体射流的电子密度,研究不同探测距离对电子密度的影响。结果表明,电子温度随等离子体功率的增加而增加,同时也发现随着距喷枪出口轴向探测距离的增加(150~450 mm),电子温度逐渐减小;当探测距离从100 mm 增加时等离子体的电子密度显著下降,随后,电子密度变化不大。
光谱学 热喷涂 等离子体射流 发射光谱 电子温度 电子密度 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 043001
作者单位
摘要
江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
在水质总磷的在线检测过程中,由于微型光谱仪的测量精度限制以及一些外界干扰导致光谱数据的不稳定,影响了检测的稳定性和测量精度。在紫外分光光度法的基础上通过卡尔曼滤波和非线性回归等数据处理方法对光谱数据进行处理,建立吸光度与浓度的关系方程,计算得到总磷的含量。通过这种数据处理方法提高在线检测的稳定性和测量精度,很好地解决了一些随机干扰和系统误差的问题,适合总磷在线监测装置的现场实时运行,具有很好的推广作用。
光谱学 紫外分光光度法 吸光度 卡尔曼滤波 非线性回归 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 043002
武小红 1,2,*孙俊 1,2武斌 3唐凯 1
作者单位
摘要
1 江苏大学电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室, 江苏 镇江 212013
3 滁州职业技术学院信息工程系, 安徽 滁州 239000
为解决偏最小二乘判别分析(PLSDA)建模时光谱区域中的噪声及冗余信息干扰问题,提出一种基于联合区间偏最小二乘判别分析(SiPLSDA)算法,并将该算法应用于猪肉近红外光谱的定性建模分析。SiPLSDA 利用联合区间偏最小二乘回归(SiPLS)进行光谱特征区域筛选,在筛选出来的光谱区域内建立数据的定性预测模型。采用Antaris II 快速傅里叶变换近红外光谱分析仪获取波数范围为10000~4000 cm-1的猪肉样本近红外光谱,采用标准正态变量变换(SNV)进行近红外光谱的预处理,用SiPLSDA 建立猪肉近红外光谱的定性模型。实验结果表明,SiPLSDA 建立的预测模型对猪肉储藏时间的识别率达到93.94%,高于基于全光谱区域建立的PLSDA 预测模型的识别率。
光谱学 近红外光谱 猪肉 定性建模 偏最小二乘判别分析 联合区间偏最小二乘回归 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 043003
作者单位
摘要
1 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100037
2 北京师范大学物理系北京市应用光学重点实验室, 北京 100875
太赫兹(THz)波检测是一种新型有效的相干检测方法,它可以同时获得被检测物质的振幅和相位信息.利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对几种常见水进行了测谱分析;采取迭代的方法,消除了吸收近似带来的误差,完善了透射式太赫兹时域光谱技术中传统的数据处理方法;通过比较不同的滤波器,确定了Symlets9 小波滤波为最优的滤波方式;拟合得到了折射率和吸收系数随频率指数变化的规律,其相关系数的平方达到0.9 以上.结果表明,不同水的折射率和吸收系数变化曲线的参数值的差异和拟合相关性的不同,可以作为区分水质好坏的依据.
光谱学 太赫兹波检测 时域光谱技术 迭代 小波滤波 水质 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 043004
作者单位
摘要
1 北京师范大学核科学与技术学院射线束技术与材料改性教育部重点实验室, 北京市辐射中心, 北京 100875
2 中国人民大学历史学院, 北京 100872
清代官窑釉上彩瓷器彩料的化学成分和烧制工艺缺乏系统的科学研究。用自行研制的毛细管聚焦的微束X射线荧光研究了一只清代金釉碗的不同颜色彩料的化学成分和元素分布。分析结果表明,Cu、Fe、Mn、Au 等是彩料的主要着色元素,Pb 是彩料的主要熔剂;彩料中红釉是高温釉,而金色、浅黄色和绿色彩料是低温釉。微束X 射线荧光扫描分析表明,金鱼的眼睛是由Cu、Au、Fe、Pb 等混合彩料绘制,金鱼的整体图案是由Fe 和Pb 等混合颜料绘制,而金鱼的鱼鳞用Au 和Pb 的彩料绘制而成。此外,不同颜色彩料中的着色元素的纯度较高,能谱中没有其他微量元素杂质的干扰,这些特征可以作为辨别清代官窑彩料真伪的参考。
光谱学 毛细管X 光透镜 微束X 射线荧光 清代釉上彩 元素分布 
激光与光电子学进展
2015, 52(4): 043401