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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编:张学军,曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    • 中国仪器仪表学会
  • 出版周期:半月刊
  • 电话:0431-86176855
  • 邮箱:gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
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Volume 32 期 23,2024 2024年32卷第23期
  • 现代应用光学

    在激光技术领域,研究人员利用瑞利散射和受激布里渊散射效应,搭建了全光纤被动调Q激光器,实现了高平均功率、高峰值功率的激光输出。

    赵观瑞, 葛廷武, 李庆轩, 张文启, 李彦杰, 薛闯, 李官政

    DOI:10.37188/OPE.20243223.3409
    摘要:为实现脉冲激光器的全光纤化,提高激光器损伤阈值,从而直接获得高平均功率、高峰值功率的激光输出。以1060-XP单模光纤作为散射介质,利用瑞利散射(Rayleigh Scattering, RS)和受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)效应与中心波长为1 064 nm、反射率为10%的光纤光栅形成谐振腔镜,搭建了双端输出、重复频率可调的全光纤被动调Q激光器。研究并分析了激光器在不同工作状态下的输出特性以及在稳定调Q时输出脉冲特性随泵浦功率增加的变化。得到SBS被动调Q激光器随泵浦功率的增加输出依次为放大的自发辐射(Amplification of Spontaneous Emission, ASE)、随机激光、调Q脉冲激光3个过程。最终,在48.15 W的泵浦功率下得到了脉宽7 ns、单端输出11.79 W、波长覆盖1 030~1 650 nm的近红外超连续谱输出,斜效率为23.2%,其重复频率随泵浦功率的变化在3.7~100 kHz内可调,峰值功率最高可达17 kW。该激光器具有结构简单、无易损伤器件的特点,实现了脉冲激光器的全光纤化及小型化。  
    关键词:光纤激光;被动调Q;瑞利散射;受激布里渊散射;全光纤;近红外超连续谱   
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    更新时间:2025-02-11
    在数字全息显微成像领域,专家提出了基于共路剪切的自参考聚焦方法,验证了其准确性和稳定性,为显微成像技术发展提供了新方向。

    黄琳琳, 刘丙才, 王红军, 张雪灵, 张萍, 张瑞轩, 田爱玲

    DOI:10.37188/OPE.20243223.3416
    摘要:提出了一种基于共路剪切的数字全息自参考聚焦显微成像方法。该方法利用偏振光栅的分光特性,设置了双偏振光栅的剪切装置,并实现了对携带样品信息的物光复制。通过调节双偏振光栅之间的距离,灵活控制相机上显微像和全息干涉像之间的距离,实现了显微像和全息干涉像的同时记录。在显微像和全息干涉像同时记录的基础上,记录多幅离焦-聚焦-离焦图像,再利用Brenner梯度法对相机记录的多幅离焦-聚焦-离焦图像中的显微成像区域进行聚焦评价,找出最佳聚焦图像,完成自参考聚焦。同时,采用角谱法对最佳聚焦图像中的干涉区域进行相位重建。最后,以相位分辨率板作为实验样品来验证所提方法的可行性。实验结果表明:相位分辨率板的高度为0.336 μm,平均绝对误差为0.023 μm,所提方法具有准确性高、稳定性好以及结构紧凑等优点。  
    关键词:数字全息;显微成像;自参考聚焦;共路剪切   
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    更新时间:2025-02-11
    在环境和生物医学领域,实现一氧化氮高灵敏度检测至关重要。研究人员设计了三级温控结构和Y2f/X2f浓度反演模型,显著提升了中红外TDLAS技术的NO气体检测灵敏度。

    邢文锦, 李润浩, 毕云峰

    DOI:10.37188/OPE.20243223.3424
    摘要:实现一氧化氮(Nitric Oxide,NO)的高灵敏度检测对环境、生物医学等领域都有重要意义。NO在中红外波段存在强基频吸收,以中红外量子级联激光器为光源,结合可调谐半导体吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)可实现NO气体的高灵敏度检测。设计了以半导体制冷器(Thermoelectric Cooler,TEC)为核心的三级TEC温控结构,提出Y2f/X2f浓度反演模型,从激光器温度稳定性控制和气体浓度反演模型两方面提升基于中红外TDLAS技术的NO气体检测灵敏度。实验结果表明:在室温下激光器温度可快速稳定在设定值,温度稳定性达到0.003 ℃;相同实验条件下,Y2f/X2f模型性能优于2f/1f模型。系统在30 m有效光程和激光器三级温控条件下,采用Y2f/X2f信号峰峰值进行浓度反演,在0~500×10-6浓度内,NO浓度测量线性度达到0.997 5,系统检测限达到37.5×10-9。通过对激光器温控结构和气体浓度反演模型的优化,系统NO气体检测灵敏度得到大幅提升。  
    关键词:激光光谱技术;一氧化氮;中红外;三级温控;浓度反演模型   
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    更新时间:2025-02-11
    在地基高轨空间目标探测领域,研究人员采用多帧联合相关算法提取目标,并通过恒星移除技术显著提升目标提取效果,为高轨道目标探测提供新方案。

    宋力夺, 姚凯男, 徐志强, 王建立, 谷健, 全胜, 陈明, 贾浩然

    DOI:10.37188/OPE.20243223.3436
    摘要:在地基中高轨空间目标全天时光学探测系统中,由于白天探测目标的信噪比极低,采用多帧联合相关算法进行目标提取。为了解决多帧联合相关图像中恒星轨迹导致的目标提取困难,对单帧图像的恒星移除算法除进行研究。根据原始图像生成一帧可用于替换恒星像素的背景图像,根据恒星的成像特点对单帧图像进行目标提取,得到疑似恒星的备选目标,通过单帧检测和多帧关联检测方法确定实际恒星目标,将原始图像中的恒星目标替换为背景图像对应像素。实验结果表明:算法对星等在4~9之间的恒星移除效果较好,平均移除率为98%,经过多帧联合相关算法后的图像目标强度不变,但恒星轨迹明显减少。对于全帧图像,算法的平均耗时低于12 ms,满足相机25 Hz帧频的实时处理要求。实验研究对多帧联合相关算法提取中高轨道目标的效果有很大提升。  
    关键词:中高轨道目标;多帧联合相关算法;恒星轨迹;目标提取;恒星移除   
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    更新时间:2025-02-11
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