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 2016, 53(5)

MORE

激光与光电子学进展 第53卷 第5期

作者单位
摘要
1 宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 宁波教育学院网络与教育技术中心, 浙江 宁波 315016
基于四波混频(FWM)效应的光生毫米波(MMW)技术因对信号频率、幅度和相位无限制且光转换效率高,已成为光生毫米波技术研究的一个重点方向。回顾了基于四波混频的光生毫米波技术的研究历程,讨论了目前基于半导体光放大器(SOA)、高非线性光纤(HNLF)和硅基波导等光学器件的四波混频效应生成毫米波的三种技术路线,综述了硫系玻璃光纤和硫系波导在光生毫米波领域的研究进展,并对光生毫米波技术的发展前景进行了展望。
非线性光学 光生毫米波 四波混频 半导体光放大器 高非线性光纤 硫系波导 硫系玻璃光纤 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050001
作者单位
摘要
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
激光光束空间低通滤波技术是提高光束空域质量的重要手段之一。随着高能激光技术的进一步发展,传统的针孔滤波技术因其对光束的聚焦特性,已逐渐成为限制高能激光光束空域质量提高的瓶颈,因此,不对光束聚焦即可实现光束空域质量的改善成为突破该瓶颈的创新型技术。体光栅、多层介质薄膜、Rugate薄膜和光子晶体因具有良好的波矢选择特性,已成为当前实现非聚焦型光束空间低通滤波的主流技术和研究热点。分别从这4种光学元件入手,简要分析了体光栅的布拉格衍射特性、多层介质薄膜和Rugate薄膜对光束的相长相消干涉特性,以及利用光子晶体的自准直效应来实现非聚焦型光束空间低通滤波的主要技术特点,综述了这4种技术在光束空间低通滤波应用中的研究进展。和针孔滤波技术的聚焦特性相比,这4种技术的非聚焦滤波特性具有取代针孔滤波的可行性,尤其是在对高功率激光进行空间低通滤波的应用中。
信号处理 光束空间低通滤波 非聚焦 体光栅 多层介质薄膜 Rugate薄膜 光子晶体 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050002
作者单位
摘要
1 上海大学理学院, 上海 200444
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
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种基于原子发射光谱,能够用于物质快速、现场检测的元素定性定量分析技术。随着激光技术和光谱分析仪器的发展,激光诱导击穿光谱技术得到快速发展,应用领域也在不断扩展。从激光诱导击穿光谱技术的基本原理、工作方式出发,综述了近十年来纳秒激光诱导击穿光谱技术在便携式和远程探测仪器方面的技术进展及其在环境检测、食品安全、生物医学、考古应用、太空探索及同位素检测方面的应用研究进展;总结了飞秒激光诱导击穿光谱技术的优势及其目前的应用研究;综述了飞秒激光成丝诱导击穿光谱技术的基本原理及其应用研究进展。
光谱学 激光诱导击穿光谱 纳秒激光诱导击穿光谱 飞秒激光诱导击穿光谱 飞秒激光成丝诱导击穿光谱 物质成分分析 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050003
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航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了红外图像弱小目标探测的研究背景与技术难点,并对空域滤波法、变换域滤波法、时域滤波法三类典型红外图像弱小目标探测算法进行综述,并对空域滤波法、变换域滤波法中常用目标探测算法以及边缘分割方法进行实验分析。实验结果表明,这三类红外图像弱小目标探测算法各有优缺点,具体目标探测算法的选取受目标特征和背景特征影响较大。并简述了红外图像弱小目标探测技术的发展趋势。
探测器 红外弱小目标探测 空域滤波 变换域滤波 时域滤波 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050004
作者单位
摘要
华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
纤芯激光功率密度过高,易引起非线性效应,导致激光损伤,限制光纤激光器输出功率的提高,采用多芯光纤是解决这一问题的有效方案之一。同相位超模的选择和多芯光纤的制作是影响多芯光纤激光器发展的主要因素,因此实现同相位超模运转的大模场面积多芯光纤研究成为近年来国内外研究人员关注的热点。详细介绍了当前多芯光纤选模及制造技术的研究进展,通过对比几种技术方案的可行性,展望了高功率多芯光纤激光器单模运转的发展前景。
光纤光学 光纤激光器 多芯光纤 超模选择 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050005
作者单位
摘要
1 武汉科技大学机械自动化学院, 湖北 武汉 430081
2 朴茨茅斯大学智能系统与生物医学机器人实验室, 英国朴茨茅斯 PO1 3HE
力觉传感器是机器人最重要的外部传感器之一。随着特种机器人的兴起,研发能适应特殊环境(如微创手术、核磁共振手术、救灾救援、核电站、消防等)的新型力传感器显得尤为重要。光纤Bragg光栅(FBG)是一种新型无源光器件,以光为传感信号,具有无电检测、不受电磁干扰、无零漂、精度高、耐高温、单根光纤可串接多个光栅等优势。自2001年国外学者首次将FBG用于机器人多维力传感技术后,基于FBG的力/力矩触觉传感技术逐渐得到广泛研究和应用。基于此,综述了目前国内外基于光纤Bragg光栅原理的多维力/力矩传感技术、力触觉传感技术设计及应用的研究现状,展望了其发展趋势。
光纤光学 光纤Bragg光栅 多维力/力矩传感 触觉传感 机器人 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050006
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
系统综述了高功率飞秒光纤激光系统的最新研究进展,主要包括单路飞秒光纤啁啾脉冲放大系统、空间分束相干合成、分割脉冲放大相干合成、非线性压缩以及相干光谱合成等几个方面的内容,分析了各种技术手段的特点,指出基于主动相位控制的光纤激光相干偏振合成技术有望成为高功率飞秒光纤激光系统的重要发展方向。
激光器 飞秒光纤激光 啁啾脉冲放大 相干合成 分割脉冲放大 相干光谱合成 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050007
作者单位
摘要
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室, 江苏 苏州215123
介绍了逆向调制空间激光通信的技术原理,概括了核心部件——空间光调制器的技术需求。重点介绍了量子阱电吸收调制器的原理、发展和系统应用,深入分析了其在应用中面临的技术挑战和瓶颈问题。回顾了最近兴起的基于微纳光学技术的空间光调制技术发展过程,并总结了高速空间光调制器的发展现状,展望了其未来发展方向和应用前景。
光通信 空间光通信 逆向调制器 空间光调制器 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050008
作者单位
摘要
燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
给出了一种全光双跳自由空间光通信(FSO)系统的基本结构,建立了包含大气损耗、大气湍流和瞄准误差的复合衰落信道模型,考虑背景噪声和放大器自发辐射噪声对系统性能的影响,推导了在全部信道状态信息时,采用副载波强度调制全光中继系统的中断概率和误码率闭合表达式,对比分析了全光双跳FSO与直传链路的中断概率以及信噪比、源节点发射的光子数、光自由度等参数对系统中断概率及误码率的影响。仿真结果表明,全光双跳放大转发中继能够明显改善系统的性能。
大气光学 自由空间光通信 全光双跳 复合衰落信道模型 中断概率 误码率 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050101
作者单位
摘要
重庆理工大学光电信息学院,重庆 400054
陷光是改善太阳电池光吸收进而提高其效率的关键技术之一。利用时域有限差分(FDTD)数值模拟方法,系统地研究了以金属铝光栅、反蛋白石结构三维光子晶体(3D PC)以及光子晶体和金属光栅叠层分别作为硅薄膜太阳电池的背反射结构对电池光吸收的影响。 结果表明,金属光栅背反射主要增强太阳电池对红外波长范围的光吸收。当金属光栅的周期为700 nm、高度为100 nm和占空比为0.7时,太阳电池较金属铝背反射器参考电池对750~1200 nm波段的光平均吸收率增强了45.4%。 用于硅薄膜太阳电池背反射结构的反蛋白石结构3D PC, 其最佳结构参数是空气介质球半径为150 nm和层数为2。 相对金属铝背反射器, 这种3D PC背反射结构, 对硅薄膜太阳电池在750~1200 nm范围的光吸收平均增加了34.8%。叠层背反射结构太阳电池对300~1200 nm全波段具有最优的光吸收增强效果,相对金属铝背反射结构光吸收平均增加了32%,优于单独使用金属光栅或者光子晶体的效果。由于金属光栅和光子晶体良好的反射特性,透射光被反射回太阳电池吸收层进行二次或多次吸收,增强了硅薄膜太阳电池的吸收效率。
光栅 太阳能电池 陷光技术 金属光栅 光子晶体 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050501
胡劲华 1,2,*刘秀红 3赵继军 1,2任丹萍 1,2[ ... ]任晓敏 4
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 光纤通信与宽带接入技术邯郸市重点实验室, 河北 邯郸 056038
3 河北工程大学理学院, 河北 邯郸 056038
4 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
为了便于理解亚波长高折射率差光栅的谐振滤波机制,将光栅看作一个光学谐振器,用时域耦合模理论分析光栅滤波器的透射光谱,同时也验证了分析结果与严格耦合波算法仿真结果的一致性。在此基础上,分别分析入射角、光栅宽度以及温度对光栅滤波器的透射特性的影响及机理。研究结果表明通过改变入射角可以调控光栅滤波器透射光谱的线宽,而在小范围内改变光栅宽度和工作温度对透射光谱线宽没有影响。
光栅 亚波长光栅 光滤波器 谐振器 时域耦合模理论 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050502
作者单位
摘要
1 江苏大学光电子与通信技术研究院,江苏 镇江 212013
2 江苏天兴光电科技有限公司,江苏 镇江 212013
提出一种基于单模-多模-单模光纤结构的折射率传感方案,采用波谷检测方法可以提高传感灵敏度。研究发现多模光纤中模式数量对传输结果影响较大。当改变单模光纤和多模光纤的结构参数而保持其归一化频率不变,从而保证多模光纤中模式数量不变时,总能获得规则的传输曲线。增大光纤直径可以有效提高传感灵敏度。当取多模光纤纤芯直径为70 μm时,最高灵敏度达到3.725×105 nm/RIU,检测极限为7×10-7 RIU。当多模光纤实际长度偏离设计长度时,长度偏差对传感灵敏度和检测极限的影响较小,其导致的输出光谱偏移为-0.07 nm/μm,利用此特性可以实现高灵敏度的应力传感。
光纤光学与光通信 光纤折射率传感器 波谷检测方法 超高灵敏度 模式数量 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050601
作者单位
摘要
渤海大学信息科学与技术学院, 辽宁 锦州 121013
为提高精度测量航空序列影像间的位移,提出了一种改进的联合变换相关算法。采用模糊边缘检测方法替换传统边缘检测方法提取航空影像的边缘信息,弥补了传统边缘检测无法有效检测航空影像的边缘特征的不足。应用高提升滤波处理技术对联合功率谱作增强处理,获取了尖锐的互相关峰,得到了更精准的互相关峰位置坐标。利用Matlab软件平台进行仿真实验,结果表明,改进的算法测量的航空序列影像间的位移误差控制在0.1 pixel以内,并且具有显著的抗噪能力。
傅里叶光学 联合变换相关算法 航空影像 模糊边缘检测算法 高提升滤波 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 050701
作者单位
摘要
郑州大学物理工程学院, 河南 郑州 450001
提出了一种基于摄影经纬仪的全景图像拼接方法。在电子经纬仪的望远镜上固定安装一台摄像机,由经纬仪的测角功能,可直接获取图像序列采集时的水平角和天顶距,通过校准固连部分的位姿偏移参数,即可解算每幅图像的外方位元素,使得图像拼接不受序列间有无重叠区域的影响。经过视点校正及球面投影融合,实现图像拼接生成球面全景图。对全景图中感兴趣区域(ROI)的图像表示方法进行了研究,便于后续三维浏览及辅助测量。理论推导及实验证明了该方法能够准确有效地实现图像拼接及ROI显示,具有通用性。
图像处理 图像拼接 摄影经纬仪 球面投影 感兴趣区域 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051001
作者单位
摘要
1 北方工业大学电子信息工程学院,北京 100144
2 北京控制工程研究所空间智能控制技术国家重点实验室, 北京 100190
为了解决星点在实际成像过程中能量分布的偏正态分布问题,提高星点中心的定位精度,提出了基于偏正态分布模型的点扩展函数(PSF)相关算法。该算法根据实际星图中星点的能量分布特征,建立与之相对应的 PSF,利用相关的原理,找到与星点能量分布相似度最高的 PSF,通过确定对应PSF的最大值位置实现对星点中心的定位。实验结果表明,在星图噪声为N(0,0.001)的仿真条件下,且星点中心在1 pixel 内随机分布时,偏正态 PSF 相关法的星点中心平均定位精度可达到0.04 pixel,远小于质心法0.4 pixel和高斯曲面拟合法的1.03 pixel。由实验结果可知,该算法定位精度高于质心法和高斯曲面拟合法,具有较好的抗噪声性和稳定性,提高了星点中心定位精度。
图像处理 偏正态分布 点扩展函数相关法 星点能量分布 质心法 高斯曲面拟合法 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051002
作者单位
摘要
1 苏州大学现代光子技术研究所, 江苏 苏州 215006
2 苏州大学文正学院, 江苏 苏州 215104
提出了一种欠采样条件下相位解包裹方法,对欠采样包裹相位在水平方向或者竖直方向进行一次剪切,然后对另一不同的方向进行二次剪切,对取得的相位采用最小二乘法进行提取,再进行迭代求和恢复得到真实的未包裹相位信息。通过理论分析与实验研究验证了该方法的有效性。结果表明,该方法不仅可以依据包裹相位的欠采样程度灵活选择剪切方向与剪切次数,以获得最佳解包裹效果,而且对于存在弱噪声的欠采样情况也可实现高精度的相位恢复。
图像处理 欠采样 相位解包裹 剪切 最小二乘 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051003
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心,上海 201800
2 广东省文物考古研究所, 广东 广州 510075
为揭示早期青花瓷器的综合信息并探索青花瓷分类和产地识别的科学分析方法,将X射线荧光(XRF)光谱分析技术与光学相干层析(OCT)成像相结合,对南澳一号沉船出水的不同产地明代青花瓷瓷片釉面断层结构特征、胎釉及青花钴料的化学成分特征进行了分析。结果表明,产自景德镇和漳州的明代青花瓷在上述特征方面差异明显,具有鲜明的产地特征。同时,根据白釉断层结构和瓷胎、青花成分的明显差异将漳州青花瓷分为可能出自当地不同窑口的两类。此外,利用OCT技术对景德镇青花瓷的青花图案进行了三维扫描,证实了采用OCT技术研究青花纹饰纹理的可行性。因此,将OCT与XRF相结合是一种研究青花瓷分类、产地特征识别以及深层信息解析的科学方法。
成像系统 X射线荧光光谱分析 光学相干层析成像 南澳一号沉船 青花瓷 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051101
作者单位
摘要
燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
为提高X射线实时成像系统的空间分辨力,提出了将光学微扫描技术引入原有成像系统,搭建了带有微扫描的X射线实时成像系统,介绍了光学微扫描X射线成像系统的工作原理。该光学微扫描系统得以成功应用的关键技术之一是亚像素级精度的图像配准技术。给出了频域加窗图像配准方法的原理、流程及具体步骤。利用不同配准算法对X射线图像进行了仿真研究,仿真结果表明该图像配准算法对于X射线图像的有效性,该方法将实际X射线图像配准的精度提高到亚像素级,具有较强的实用价值。
成像系统 X射线成像 微扫描 高分辨力 亚像素级图像配准 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051102
作者单位
摘要
1 装备学院研究生管理大队,北京 101416
2 装备学院光电装备系,北京 101416
为了提高反坦克导弹在复杂背景下的目标识别能力,可利用目标和背景的偏振特性差异实现目标探测和识别。采用激光主动偏振成像方法获取车辆目标在无背景、草地背景、混凝土背景和沙土背景4种典型背景下的强度图像和偏振图像,比较分析两类图像的边缘强度、清晰度和空间频率,结果表明,偏振图像的边缘和细节特征比强度图像更好,有利于在复杂背景中识别车辆目标。激光主动偏振成像方法对提高反坦克导弹在复杂地物背景下的目标识别能力有重要意义。
成像系统 偏振成像 目标识别 斯托克斯矢量 车辆目标 目标探测 复杂背景 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051103
姜丽 1,*杨秀彬 2,3王亚敏 2,3,4苏畅 2,3,4
作者单位
摘要
1 长春理工大学理学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所星载一体化技术研究室, 吉林 长春 130033
3 3中国科学院长春光学精密机械与物理研究所小卫星技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130033
4 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现卫星大侧摆成像时交错拼接时间延迟积分(TDI)CCD准确的重叠度配准和大幅宽无缝影像拼接,提出一种利用错位搭接像元像移速度矢量之间的夹角计算最小搭接像元数目的方法。分析了卫星侧摆成像时像面像移速度矢量的变化,根据侧摆角度计算对应地物点的经纬度和合速度矢量;利用光线追迹和矢量映射等方法将合速度矢量通过成像的物像关系和地球曲率参数等投影至像面坐标系,计算出搭接像元像移速度矢量之间的角度;结合TDI CCD位置矢量关系确立相邻两片TDI CCD的最少搭接像元数目。该算法成功应用到快舟一号卫星工程中,实验和理论对比分析发现,片间搭接像元的实际值和理论值有一个像元的偏差,在图像配准精度范围内。说明该方法能够有效消除卫星大侧摆成像对错位搭接像元拼接精度的影响。
成像系统 时间延迟积分 图像配准 光线追迹 侧摆 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051104
作者单位
摘要
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
车间测量定位系统(wMPS)是一种新型的光电扫描分布式测量系统。为提高其动态坐标测量精度,对wMPS的动态坐标测量原理进行了介绍。以扩展卡尔曼滤波算法(EKF)为基础,建立了匀速直线运动模型。并对模型及算法进行了计算机仿真,结合仿真结果,以ABB IRB 2400工业机器人为实验平台,对所提出的方法进行了实物实验验证。实验结果表明:所应用的EKF算法不但可以替代传统的最小二乘算法,实现对运动物体轨迹的估计,还可以减少wMPS动态测量过程中的随机误差,提高精度,完全满足工业现场对移动物体测量定位的需求。
测量 车间测量定位系统 扩展卡尔曼滤波 动态坐标测量 光电扫描 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051201
作者单位
摘要
中国矿业大学环境与测绘学院, 江苏 徐州 221116
为了满足高精度的室内位置服务需求,提出了一种利用K-means聚类改进的迭代最近点(ICP)算法来构建结构化的二维室内地图。通过对二维激光扫描仪获取的点云数据的聚类分析,将每一帧的数据进行聚类,并通过几何中心的平移对点云数据进行预配准,利用聚类及预配准的结果对点云数据进行精确配准得到全局最优解。聚类改进的ICP算法相比于传统的ICP算法,在仅使用单一的二维激光扫描仪采集的点云数据为数据源时,能获得较高精度的配准结果。实验表明,该算法具有适用性强、配准精度高等优点,有助于在单一传感器下快速、精准地构建室内地图。
测量 迭代最近点 K-means聚类 点云配准 室内地图 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051202
作者单位
摘要
上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
对外差激光干涉仪中的非线性误差理论进行了综述,着重分析了一阶、二阶非线性误差的形成机理、非线性误差的大小及表现形式,并对非线性误差检测和补偿方法的研究进展进行了详细阐述和分析,指出了各类方法的应用特点,为开展这一方向的后续研究提供理论基础。
测量 非线性误差 外差干涉 误差分析 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051203
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
利用高低温设备实验研究大芯径光纤在-100~100℃温度范围内温度对大芯径光纤传输损耗的影响。实验结果表明,大芯径光纤在光纤传输第1窗口(850 nm波段)传输损耗系数随着温度随机波动,在整个温度区间内其传输损耗系数在2.543 dB/km~4.237 dB/km范围内波动;研究还发现,经过高低温循环实验测试后,光纤纤芯与包层处未产生顺磁性缺陷,说明在此温度范围内光纤化学键未发生断键情况。通过建立相应的应力模型解释了大芯径光纤在高低温两端传输损耗系数波动较大的原因,并提出了减少温度对大芯径光纤传输损耗影响的相应措施。
光纤光学 高低温循环 大芯径光纤 传输损耗系数 应力模型 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051204
作者单位
摘要
复旦大学光科学与工程系上海超精密光学制造工程技术研究中心, 上海 200438
离焦检测技术的研究是光学加工与检测行业的一项重要课题。像散法由于操作简单、灵敏度高等优点,被广泛应用于离焦检测技术中。然而,基于像散法的离焦检测系统设计有待完善。基于像散法的基本理论,综合考虑系统像面光斑大小合理性和光学元件可加工性等因素对像散离焦检测系统进行灵敏度分析。设置合适的参数,并使用光学设计软件Zemax对光学元件几何参数进行优化。为了计算实际光斑的能量非均匀与非标准椭圆的性质带来的误差,采用MATLAB对该系统进行光线追迹。根据光线追迹的结果,完成对零信号像面的校准工作,提高了测量精度。
测量 离焦检测 像散法 光线追迹 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051205
郭林辉 1,2,*吴华玲 1,2余俊宏 1,2王昭 1,2[ ... ]武德勇 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
二维轴向光束质量的不均衡是二极管激光线阵应用的最大瓶颈,但利用光束整形技术可加以改善。基于平行玻璃板对光束的偏移作用,设计一种以线阵中独立发光单元作为整形对象的平行玻璃板阵列光束整形方法,可减小整形中慢轴光束能量损失,实现二维轴向光束质量的高效率调整。针对12个发光单元的短二极管激光线阵开展验证实验,结果表明,整形效果符合模拟结果,整形效率达93.62%。
激光器 二极管激光 平行玻璃板阵列 光束整形 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051401
张明涛 1,2,*张建忠 1,2张建国 1,2徐航 1,2[ ... ]王云才 1,2
作者单位
摘要
1 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
提出一种用于水下测距的混沌调制激光雷达方案,并进行了实验验证。该方案利用布尔混沌电路产生的混沌电信号调制半导体激光器,获得532 nm混沌激光,并将其分成两束,分别作为探测光信号和参考光信号。将探测光信号入射到1.5 m×0.3 m×0.3 m的水槽中,直接照射水下探测目标。经目标反射回的探测光信号和参考光信号分别经过光电探测器转换成电信号,再利用相关运算即可获取水下目标的距离。经过原理性实验验证,获得的最小和最大探测距离分别为0.14 m和1.36 m,距离分辨率为51 cm,目标测距结果的平均误差在2.3 cm以内。该混沌调制激光雷达具有测量盲区小、结构简单的特点,可作为一种新的水下目标测距技术。
激光技术 混沌 激光雷达 水下测距 相关法 532 nm激光 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051402
作者单位
摘要
北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
利用波长355 nm的纳秒激光和1064 nm的皮秒激光对蓝宝石基片进行刻槽及切割实验,通过控制变量法研究了微槽深度、宽度及质量随工艺参数变化的情况,并进行对比分析。结果表明,355 nm纳秒激光加工过程存在很大的热作用,而且刻蚀效率低,即使其峰值功率密度达到109 W/cm2也不能实现对蓝宝石毛坯片的图形切割;而1064 nm皮秒红外激光切割微槽的质量很高,几乎可实现完全的“冷加工”。最后,通过分析总结,认为激光峰值功率密度达到1012 W/cm2可实现对蓝宝石基片的图形切割,且利用平均功率1 W、单脉冲能量1 mJ、脉宽15 ps的1064 nm红外激光,实现了0.55 mm厚蓝宝石毛坯基片的高质量图形切割。
激光技术 图形切割 微槽加工 蓝宝石基片 纳秒紫外激光 皮秒红外激光 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051404
作者单位
摘要
1 第二炮兵工程大学信息工程系, 陕西 西安 710025
2 第二炮兵工程大学理学院, 陕西 西安 710025
3 第二炮兵工程大学控制工程系, 陕西 西安 710025
基于大场景合成孔径雷达(SAR)图像序列,研究了一种针对多类慢动车辆目标的识别与跟踪方法,采用先识别、再跟踪的思路。提出了一种图像目标局部多分辨分析与多核分类器相结合的识别方法,实现了多类目标的快速特征提取和准确分类。根据相邻帧之间目标的对应关系,利用无偏卡尔曼滤波对目标的运动参数进行估计,并用实际测量值不断进行修正,实时获取目标的坐标、类型等信息,实现了复杂背景下地面多类慢动目标的高效跟踪。通过构建大场景合成孔径雷达序列图像进行仿真实验,证实了该方法具有快速和稳定的收敛性能,实时性较好,具有较高的跟踪精度。
机器视觉 目标识别与跟踪 多分辨分析 多尺度核分类器 图像序列 无损卡尔曼滤波 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 051501
作者单位
摘要
上海大学理学院物理系, 上海 200444
透明光学玻璃中的氧化铟锡(ITO)是一种高度简并的半导体,其介电常数随入射波长变化且为复数。以此作为介质层,设计了Ag-ITO-Ag波导结构,研究了其表面等离子激元(SPP)的相关特征参数及电磁波在该结构中的传输特性。具体给出了这种结构波导的场分布、SPP波长、传播距离及色散方程的表达式,讨论了其色散特性;研究了其群速度随入射波长的变化关系,讨论了介质层厚度对群速度的影响,以及相同的覆层结构(Ag)不同中心介质(ITO,air,SiO2)对群速度的影响及其慢光效应。结果表明,Ag-ITO-Ag波导结构更有利于光子器件的小型化和集成化。
表面光学 表面等离子激元 金属包覆介质波导 色散 群速度 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 052401
作者单位
摘要
1 中国计量学院质量与安全工程学院, 浙江 杭州 310018
2 中国计量学院机电工程学院, 浙江 杭州 310018
提出基于Sagnac/Mach-Zehnder混合干涉原理的水下天然气管道泄漏检测系统,采用基于时域统计特征的信号提取方法,通过光纤干涉信号时域分析,提取信号幅值在均值上下特定范围内波动的概率特征,建立天然气管道泄漏工况下的主成分模型。根据平方预测误差(SPE)统计量判别管道泄漏状况,并与传统零点频率法的分布式光纤管道泄漏检测进行对比分析,统计了系统漏警率(MAR)。结果表明,提出的时域统计特征向量能够描述管道泄漏特征,采用SPE统计量泄漏诊断法能够准确判别天然气管道是否泄漏,漏警率降低至传统零点频率法的1/10左右。
传感器 平方预测误差 概率特征 泄漏诊断 漏警率 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 052801
作者单位
摘要
1 南昌航空大学, 江西省光电检测技术工程实验室, 江西 南昌 330063
2 Optical Technology Research Laboratory, Victoria University, Melbourne City, Victoria 8001, Australia
针对温度传感应用研究了(Ba,Sr)2SiO4∶Eu2+绿色荧光粉荧光光谱的温度特性。在波长405 nm 激光的激发下,将样品从室温加热到185 ℃,在该温度区间内每间隔10 ℃记录其稳态发射光谱。使用两种新型传感方法,发射谱带的重心波数位置和不同波长的发射强度比,得出对应的温度传感方程,并与峰值波长位置随温度的频移变化以及随温度升高发射谱带的展宽情况作了对比分析和讨论,对各温度传感机制和精度作了简要比较、讨论。结果表明,该荧光粉具有多种优秀的点温度传感能力,尤其两种新型温度传感方法具有良好的实用性且与已有传感方法很好地兼容,该荧光材料作为温度敏感材料有较好的应用前景。
光谱学 光学传感 荧光 温度 硅酸锶钡 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 053001
作者单位
摘要
华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山063009
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术用于钢液成分在线定量分析时, 基体效应会对其精确度产生严重影响。在定量分析时,用一种改进的多元非线性模型进行定标,以降低基体效应对待测元素的影响,并与单变量定标和改进前的多元非线性模型定标进行对比。结果表明,与单变量定标相比,多元非线性模型定标的测量精度有所提高,模型改进后,其分析性能得到进一步完善。测量元素Mn、Si的定标曲线的拟合度从0.980、0.984分别提高到0.985、0.989,两个验证样品的预测相对误差分别从6.231%、5.437%和6.912%、6.315%下降到5.510%、5.039%和6.125%、5.919%。
光谱学 激光诱导击穿光谱 多元二次非线性函数 钢液定量分析 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 053002
作者单位
摘要
云南师范大学物理与电子信息学院, 云南 昆明 650500
利用傅里叶红外光谱技术结合主成分分析和二维相关红外光谱技术对8种不同品种月季花叶片进行鉴别分析。月季花叶片的红外光谱整体相似,但是二阶导数光谱在1800~700 cm-1区域有较大差异,选取该范围二阶导数光谱用SPSS软件进行主成分分析。主成分分析前三个主成分占总方差的贡献率为97.72%,分类正确率达到95%。二维相关光谱在1500~1275 cm-1和1700~1520 cm-1范围内,不同品种月季花叶片的自动峰、交叉峰的强度和位置具有显著的差异。结果表明:应用傅里叶红外光谱结合主成分分析及二维相关红外光谱技术通过叶片的光谱可以快速有效地区分不同品种的月季花。
光谱学 傅里叶变换红外光谱 种类鉴别 月季花叶片 主成分分析 二维相关红外光谱 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 053003
作者单位
摘要
江西农业大学生物光电及应用实验室, 江西 南昌330045
食品重金属污染日趋严重,为了探索激光诱导击穿光谱(LIBS)在农产品质量安全检测领域的应用价值,以实验室污染处理的含镉(Cd)大米为例,采用共轴双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)装置并对实验中的关键条件参数进行优化,探讨了DP-LIBS在提高农产品重金属检测灵敏度与准确度方面的可行性。采用LIBS技术和阳极溶出伏安法,获取9个浓度梯度的含Cd大米样品的LIBS光谱及Cd元素真实浓度信息,再采用一元线性定标回归模型,对Cd的三个特征光谱进行定量分析。结果表明,DP-LIBS能够检测到实验大米样品中Cd元素的最低质量比为5.03 μg/g,Cd元素特征谱线强度与其浓度拟合直线均具有较高的线性相关性。研究表明,DP-LIBS能够提高Cd元素的检测灵敏度与准确度,并可通过一元线性回归模型得到Cd的浓度信息。
光谱学 双脉冲 激光诱导击穿光谱  单变量定标 大米 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 053005
作者单位
摘要
燕山大学生物医学工程系, 河北 秦皇岛 066004
脑功能近红外光谱(fNIRS)的信号分析和模式识别方法,对其在认知科学领域的研究和应用尤为重要。简述了fNIRS的传统统计特征提取方法,进而提出了基于多元图表示原理进行特征提取的方法,并对传统方法与提出方法的模式识别实验进行了对比研究。实验结果表明基于多元图表示原理的fNIRS信号特征提取方法能应用于信号的分析和可视化,为fNIRS信号的数据分析提供了新的方法。
光谱学 脑功能近红外光谱 多元图特征 多元图表示原理 血液动力学响应 统计特征 可视化模式识别 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 053006
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
画幅式多光谱成像技术能够同时获取多波段光谱图像数据,在材料分析及环境监控等领域有广泛应用。采用一种基于光场成像的画幅式多光谱成像方法,利用二次成像的方法将由光场成像系统获取的多光谱图像转接成像到探测器光敏面,不需微透镜阵列与探测器光敏面直接接触,避免了对探测器的损坏,同时降低了系统安装调节的难度。此外,研究了不同通道光谱信息混叠的影响因素,采用像素灰度匹配的方法获取各通道像点的矢量坐标,实现光谱通道信息的提取。在不同光强条件下对灰度进行平场校正,获取各光谱通道的归一化通光率,用以校正通道灰度误差。搭建了实验装置,对室内目标进行多光谱瞬时探测,获取了较为清晰的多光谱图像。
光谱学 多光谱成像 光场成像 二次成像 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 053007
作者单位
摘要
中国科学院光电研究院, 北京 100094
从理论上系统性地研究了动态气体锁抑制率,提出了动态气体锁理论分析模型。通过理论分析推导出单组分和多组分清洁气体在等截面或者变截面条件下的动态气体锁抑制率解析表达式,并对单组分清洁气体在等截面和变截面条件下的动态气体锁抑制率进行了比较。研究结果表明,当抑制率为85%以上时,可以近似地使用等截面假设来计算动态气体锁抑制率,且应以清洁气体出口处截面面积作为动态气体锁平均截面面积;动态气体锁抑制率与动态气体锁结构以及清洁气体相关量值有关,当给定动态气体锁结构和扩散系数时,动态气体锁抑制率随着向硅片台腔室扩散的气体体积流量的增大而增大。该动态气体锁抑制率理论研究体系,能够为极紫外(EUV)光刻机动态气体锁的研制提供理论依据。
X射线光学 极紫外光刻机 动态气体锁 抑制率 清洁气体 
激光与光电子学进展
2016, 53(5): 053401