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第10届全国光电技术学术交流会

第10届全国光电技术学术交流会

  • 召开年：2012
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2012-06-12

主办单位：中国宇航学会;中国高科技产业化研究会

会议文集：第10届全国光电技术学术交流会论文集

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  • 摘要：本文简述了中红外激光的应用价值，介绍了Er粒子2.8μm激光的能级结构，并探讨了中红外2.8μm光纤激光器的发展现状。
  • 摘要：本文研究了管道中的液体流场状态对穿过流场的激光束波面的影响.流场对光场波面的影响主要反映在流体折射率改变引起的光程差的变化,因此需建立流体宏观状态量与流体折射率起伏的关系.流体的宏观热力学量包括密度、温度和压强,对于不可压缩流体,密度为常数,由物性方程知,压强和温度只有一个变量是独立的,本文利用折射率随温度的改变来描述不可压缩流体对光的影响.rn 湍流旋涡在空间和时间都表现出随机的不均匀性和不稳定性,现有的湍流模型主要通过描述这种不均匀性和不稳定性的统计特征来刻画湍流状态.注意到对于在管道中充分发展的湍流,湍动能k给出了湍流的能量信息以及时域脉动的幅度,旋涡耗散参数ε给出了湍流旋涡的空间尺度信息；由于实际的光学应用只关心湍流高频脉动的长时平均,本文发展了使用两参量k-端流模型构造管道流的激光湍流相屏的方法.因为流体的内能与温度成比例,可认为流体的湍动能与温度起伏成比例,于是由流体温度和湍动能分布得到了湍流的时均脉动温度幅度.另一方面,由旋涡耗散参数可以得到湍流漩涡的最小空间特征尺度.利用时均脉动温度和湍流涡尺度构造湍流随机脉动的温度分布，进而得到了管道湍流诱导的随机相屏。通过模拟计算研究了不同管道厚度、流体粘性和速度情况下，湍流相屏光程差的RMS值随雷诺数的变化规律。计算结果表明，总体上RMS值随管道厚度的增加而增大。对于给定管道厚度则存在一临界雷诺数，当雷诺数大于该临界值时RMS值随雷诺数变化不明显，且该临界值与管道厚度呈正比。最后，作为一个算例计算了非稳腔中湍流相屏对输出激光光束质量的影响。
  • 摘要：本文简述了地基气辉成像干涉仪GBAII的应用及方法，介绍了GBAII的工作原理，并在实验室对GBAII进行了定标以得到了相应的数据。文章中还利用VC++软件MFC类开发了GBAII的计算机控制操作系统，该操作系统能提供对大气风场探测数据直接处理，获得实时的风速、温度数据。
  • 摘要：针对超晶格材料在中长波段的材料结构特点并结合理论模拟结论，采用生长中断方法和迁移率增强(MEE)方法进行中长波段超晶格材料分子束外延的生长参数优化研究。超晶格材料经过湿法腐蚀微加工工艺和表面钝化工艺后，分别制备了中波段和长波段单元红外探测器。文章还对中波段和长波段单元红外探测器的性能进行了分析。
  • 摘要：随着航天遥感应用对探测目标的波段特性、空间分辨率、辐射分辨率、时间分辨率以及可靠性等要求的不断提高,作为航天遥感仪器核心部件的光电探测器,需要向扩展波长范围、提高光电性能、改善光谱形状、减小光敏元尺寸、增加器件规模、提高寿命和可靠性等方向发展.本文从空间多光谱红外探测器、光谱定量化、红外焦平面探测器可靠性封装、新型短波红外探测器等四个方面,介绍了中国近年来研制的一系列航天先进红外探测器组件所涉及的基础研究工作及其在气象卫星等航天应用的进展.
  • 摘要：InAs/Ga(In)Sb Ⅱ类超晶格材料因为特殊的二型能带结构,可以通过人造低维结构获得类似于体材料的带间吸收,从而获得较高的量子效率；另外,通过调节材料参数调节能带结构,器件响应波段可调；通过能带结构设计抑制俄歇复合,获得较小的暗电流和较高的器件性能.因为以上特有的材料性能和器件特性,Sb基二类超晶格在国际上被认为是第三代红外焦平面探测器的优选材料.本文对二类超晶格材料的设计和器件特性进行了研究,设计了峰值波长4微米的中波红外探测器,77K温度下峰值探测率2.4× 1011cmW-1Hz1/2,在没有蒸镀抗反膜的条件下,对应的量子效率47.8％,峰值探测率已经接近目前的碲镉汞中波红外探测器器件性能.研究结果充分显示了二类超晶格优越的材料和器件性能.
  • 摘要：介绍了空空导弹红外探测技术的历史和划代技术特点,分析了红外探测技术的发展沿革.认为红外探测技术的跨代变革是随着红外探测器的重大进展而产生的,其直接动力是满足军事需要.通过分析未来战争的特点,总结了用于制导武器的红外探测技术的发展方向,预计未来红外探测技术会沿着高性能、低成本、小型化的方向发展.
  • 摘要：军用红外成像探测跟踪技术,在现代战争中具有十分重要的作用.本文概要介绍了军用红外成像探测跟踪技术的发展现状,通过分析军用红外成像探测跟踪技术发展的内因、外因和物理实质，分析军用红外成像探测跟踪技术创新和变革的源动力，探讨军用红外成像探测跟踪技术发展的规律和主要表现形式，剖析不同发展阶段的主要技术特征，推测未来发展趋势和特征，并根据军用红外成像探测跟踪新概念、新技术的发展情况,介绍了今后应关注的几个技术方向：新概念大视场离分辨率红外成像与探测跟踪技术；新型多光谱红外成像编振红外成像技术；基于压缩感知的红外成像一信息处理、提取一体化技术；低成本红外成像技术；基于高拟真度建模和实时分布式场景生成的多波段红外成像仿真技术等。
  • 摘要：提出一种图像、光谱、偏振多维全光信息一体化获取技术,它是在获取目标图像的基础上,不但可以得到构成该图像的每一个像元的连续光谱,还可以同时获取每一个元素的全偏振信息.给出了图像、光谱、偏振多维信息一体化获取技术的新型原理和方案,搭建了实验装置,采用计算机仿真和实验验证了新型图像、光谱、偏振多维信息一体化获取装置原理方案的正确性.该技术具有高分辨率、高探测灵敏度,可同时获取目标图像、光谱和偏振多维信息的显著特点.在空间探测、对地观测、航空航天以及陆地表层、大气和海洋探测中具有重要的科学意义和广阔的应用前景.
  • 摘要：本文对月球车载成像光谱仪仿真系统进行了介绍，分析了利用仿真系统分析月球车对成像数据质量的影响，并通过仿真系统生成成像条件下视场接收到的包含月球车影响的辐照度数据，在假设月表为朗伯体的前提下，由辐亮度数据得到消除月球车影响的月表反射率数据。仿真系统通过对月球车载成像数据的仿真，分析了月球车对成像数据的影响程度。在光谱仪成像前，仿真系统可以提供最优的观测方式，使月球车对成像数据的影响最小;光谱仪成像后，可以通过仿真系统对月球车的影响进行剔除，提高数据的质量及后期应用能力，为中国的深空探测起到支撑作用。
  • 摘要：星敏感器是卫星姿轨控系统中重要的测量部件.本文概述了星敏感器在国内外的研究现状，分析了国内外星敏感器差距，并进一步探讨了APS星敏感器的发展方向以及关键技术。
  • 摘要：本文简述了星载高光谱成像技术的涵义，分析了星载高光谱成像遥感中分光与成像技术，并探讨了高光谱成像遥感图像的优点。研究表明：高光谱图像数据的准确应用需要遥感数据定量化与精确性。文中还讨论了 中国高光谱成像遥感技术发展的制约因素：首先是仪器研制方面，资金、技术及关键器件研发等均导致中国星载高光谱成像仪研制水平相对落后；另一个制约因素是地物光谱数据的重建。
  • 摘要：本文简述了利用高光谱遥感技术进行湿地分类与监测的意义，介绍了高光谱遥感在湿地监测与分类中湿地植被监测、湿地土壤遥感、湿地水质反演中的应用，并描述了高光谱遥感技术流程。文中还列举了高光谱遥感在湿地监侧中的应用案例，并探讨了当前高光谱遥感应用于湿地研究中存在的不足：1)湿地信息提取的方法研究较为单一;2)多时相高光谱数据周期较长，影像匹配和融合较复杂;3)针对湿地区域特殊的生态系统下土壤含水量特点进行的反演提取技术研究较少;4)利用湿地植被光谱、时相、空间分布等信息的高精度分类方法还有待发展。
  • 摘要：本文总览了国际上典型的空间望远镜,包括哈勃望远镜(HST)、詹姆斯·韦伯望远镜(JWST)、先进技术大孔径太空望远镜(ATLAST)、开普勒太空望远镜(KEPLER)和暗能量专用太空望远镜(Joint Dark Energy Mission),对空间望远镜光学系统设计形式的发展进行了归纳和总结,从空间天文望远镜的光学系统形式发展过程中可以看出,空间天文望远镜结构形式主流上采用全反射式光学系统,为了追求高像质和大视场,光学系统结构形式由传统的同轴两镜系统(R-C系统)发展到同轴三镜系统(TMA系统),在发展到离轴三镜系统(TMA系统),为了满足更高的需求,即更大的角分辨率,光学系统主镜的孔径一直在增大,但单镜主镜的成像质量优于拼接式主镜,即使当主镜口径达到16m情况下,研究者们也没有放弃单镜主镜的方案.本文同时提出了几个给空间光学技术的发展注入了新的活力的方向。在光学系统的设计方法上，光学自由曲面的应用，将能最大限度地改善光学系统的性能，自由曲面是在轴对称非球面的基础上全面放开面形自由度，使其完全非对称化，像差平衡能力大大提升，尤其是轴外像差的平衡能力的提升尤为明显，从而提升光学系统的视场适应能力。偏轴系统的设计，可以实现高分辨率和大视场。在波前传感技术方面，基于位相参差的位相恢复技术将发挥重要作用。最后对新兴的计算成像技术中的波前编码技术和编码孔径成像技术进行了简要的介绍。计算成像技术是通过联合光学和数字图像处理(或计算)的方法来产生传统光学系统极难获得或无法获得的图像。发展计算成像技术的动机在于两方面，一方面它可以提供更优越的成像特性，包括视场范围、光谱分辨率、动态范围、时间分辨率等，同时也可以实现光学系统的机动性(可以操纵成像光学系统的焦距、景深、分辨率、照度等)。另一方面，提高成像系统的性能与复杂程度的比率，高性能通常带来高的系统复杂程度，而计算成像技术可以通过引入数字图像处理换来系统复杂程度的简化。
  • 摘要：本文提出了一种基于全景环带透镜(PAL)的新型全景环带立体成像系统。 这种新型的PAL光学系统的优势在于利用了原单PAL的中央盲区，使之成为另一PAL单元的成像区域，增加了传感器像素的利用率。与普通PAL系统的不同点在于本系统下PAL单元前方反射面不是完全镀反射膜，而是环状反射膜、中间镀透射膜，投射区域用于透过从上方PAL进入的光线，从PAL光学系统的成像原理可知，这不会对下PAL单元造成任何影响。在设计过程中要克服诸多难点。最大的问题在于PAL系统于与鱼眼光学系统类似，存在较大的入瞳漂移，在单PAL设计过程中会出现较大的入瞳误差，导致在优化过程中较容易中断，若采用多重结构同时设计双PAL结构，优化效率低且更易出现软件无法找到入瞳的问题。为了解决这一问题，本设计方案采用二次成像的方法，首先独立设计两PAL单元，然后找到下部PAL单元处于反射面前的一个虚拟成像面，将上部PAL单元的像成像于此虚拟像面上，最后联合优化达到设计要求，这种二次成像连接上下PAL单元的方法可以大大降低了系统的设计难度。在精确获得物体的过程中，考虑到入瞳漂移给系统带来的基线距离随物体位置而变化的问题，本文将上下PAL入瞳偏移与物点在环状像上距成像圆的半径都拟合为关于视场角的多项式函数，这样可以较准确的获取物体的距离信息，且计算过程也更简单。同时本文还在理论上分析了本系统的最大分辨率，认为其主要取决于上下PAL单元基线距。为了验证设计方案的可实施性，本文提供了系统的实物图，该系统可以提取立体信息的视场角为60°～105°;提取深度信息的分辨率约为在500mm范围内区域高于1线/cm;为了使系统适用于较暗的光照环境下，其F#约为3。系统完全达到预期的指标，能较好的提取出立体信息。
  • 摘要：本报告将以IC制造装备的晶圆台方镜为切入点，围绕硬脆材料一复杂结构一光机功能一制造过程的映射关系，对整个超精密制造过程的一些关键科学问题提出看法和分析，如硬脆材料加工界面作用机理分析;硬脆材料确定性制造与缺陷修复的思考;多尺度复杂功能结构光学制造工艺统筹优化与精准控制等。介绍复旦大学上海超精密光学制造技术研究工程中心以及硬脆材料功能结构光学零部件样品的展示。
  • 摘要：这篇文章包括两个研究内容.在第一个内容中,通过计算量子环的光子参与的隧穿输运电流研究了实际GaAs量子环磁场调制的太赫兹吸收谱.研究发现,光子的吸收可以导致环隧穿电流的突然降低,并且表现为电流岁磁场变化谱线上高分变的dip.根据这一原理提出了磁场调制的THz探测方案.在另一部分内容中,发现通过调节源量子点间的耦合参数,可使得耦合量子点产生的高次谐波由仅奇数次变为奇偶次同在.利用Floquet定理,揭示了多能级系统高次谐波辐射的规律.根据这一发现,提出了利用GHz波驱动不对称的耦合量子点结构产生奇偶次THz谐波波的辐射,进而实现宽频THz源.
  • 摘要：本文针对高能固体激光光束质量控制及激光功率相干合成需要，对板条MOPA高能固体激光输出波前特性进行了数值模拟分析及实验研究，得到了波前畸变的像差构成及变化规律。研究结果表明，在板条MOPA系统热稳定后，输出光束波前畸变和近场强度分布是稳定的，波前畸变时间频率主要集中在10Hz以内，板条宽度方向的像差空间分布存在局部大梯度变化。依据输出激光的波前参数及特性，设计并研制了一套波前畸变主动闭环控制校正系统。高空间分辨率变形镜是该系统的核心部件，通过采用主动冷却技术，解决了变形镜在长时间强光辐射下的镜面温升和形变问题。在设计的工作条件下，变形镜镜面形变小于1μm，变形镜可用动态范围±4μm，镜面铰链值10%～25%。提出并采用波前过采样探测与变形镜闭环控制方法，实现了对板条MOPA激光波前畸变的准确测量及长时间稳定闭环控制。开展了不同功率条件下，板条MOPA高能固体激光的相位特性实验研究。通过对输出激光相位功率谱、积分谱及结构函数的分析，得到了板条高能固体激光相位噪声强度及变化规律。实验结果表明，不同激光功率下的相位噪声强度基本相同，激光功率增加不会引入强的相位噪声，但相位噪声的变化加快，因此需要更高的闭环带宽实现高功率下的相位闭环控制。对应实验系统的最高激光功率，相位闭环带宽至少大于2.5kHz。利用外差法开着了板条激光相干合成实验研究，得到了一些规律性的认识。采用大模体积非稳腔设计，开展了非稳腔模式控制技术实验研究。非稳腔放大率M=1.7，腔内采用4个面泵浦片状激光增益模块串接放大，在泵浦脉宽300μs，重复频率500Hz条件下，实现了平均功率10.4kW，初始光束质量(β)5.84倍衍射极限的非稳腔激光输出。
  • 摘要：本文介绍了高对比度(1010)的数百TW量级超强激光装置的设计理念，其采用双啁啾脉冲放大(DCPA)及飞秒光参量放大(OPA)组合的设计，分析了激光种子源的等级。实验中在接近满功率运转的泵浦下，稳定的放大能量约46.1J。最后经过真空滤波管将光束扩束到150mm后，输入到真空压缩室压缩激光脉宽，结合理论模拟计算对压缩器最佳参数的设置、优化调试，最后测得压缩后的平均脉冲宽度为27.9fs、脉冲能量为32.3J、对比度达109，对应的峰值功率为1.16PW，这也是国际上采用全钛宝石激光方案所得到的最高峰值功率。
  • 摘要：本文简要分析了飞秒光参量放大技术的发展对强场物理研究中各个重要分支产生深远的影响，汇报了近两年利用中红外波段的可调谐强场激光系统在超快非线性光物理中的发展，重点是在强场高次谐波产生以及飞秒超快非线性成丝等研究方面取得的若干结果。
  • 摘要：本文开展了囚禁冷却40Ca+光频的精密测量以及光频标的研究。在微型非标准的Paul(射频)阱中实现了单个40Ca+离子囚禁和Dopple:冷却，实现了电场、磁场和光场等外场的精确控制。通过开展了冷离子动力特性的研究，优化囚禁和冷却离子的条件，提高了测量离子荧光信号的信噪比;囚禁离子最长能达到15天。实现了超窄线宽稳频激光系统。将729nm钟跃迁激光频率锁定到超稳腔上，激光器的线宽小于lOHz，连续锁定时间大于5天。实现了40Ca+钟跃迁的锁定。连续锁定时间达到52小时。评估得到体系的系统误差为6.S×10-16。实现了光频标绝对频率的测量。基于GPS系统进行了两次40Ca+4S1/2-3 D5/2钟跃迁频率的绝对测量(分别为15天(5月)和17天(6月))，其值为:411 042 129 776 393.0(1.6)Hz，相对不确定度为3.9×10-15.
  • 摘要：本文研究了具有微纳光子结构的硅波导中的超快非线性光学效应及超连续谱产生、飞秒波长转换、参量放大、宽带可调谐参量振荡器和太赫兹波产生等应用.首先，提出了一种通过控制入射脉冲初始啁啾的方法来展宽硅波导中产生的超连续谱带宽的方法，结果表明硅波导中产生超连续谱的带宽和平坦度对入射飞秒脉冲的初始惆啾十分敏感，当输入带正惆啾的脉冲时，由于孤子分裂效应所需要的传播距离减小，超连续谱的带宽将会得到明显的增大，通过优化初始啁啾，最大带宽可达到1500 nm。其次，分析讨论了硅波导中的飞秒波长转换，与皮秒脉冲相比，飞秒脉冲的光谱在自相位调制和交叉相位调制的影响下被极大展宽，且当泵浦和信号的脉宽小于100 fs时出现光谱重叠而难以实现有效的波长转换。此外，在相同峰值功率下，飞秒波长转换比皮秒波长转换具有更高的转换效率。当入射飞秒脉冲重频为100 GHz时，可以实现-8dB的转换效率和220 nm的转换带宽。同时分析了硅波导的色散对飞秒参量放大的影响，结果表明通过改变脊型硅基微纳波导的横截面尺寸来调节波导色散，可实现超宽带相位匹配、光滑的脉冲时域特性和可提取的信号与闲频光输出，在10 mm长的硅波导中可以实现26.8d B的片上信号光增益和25.6dB的闲频光增益，增益带宽大于400 nm。第三，提出并分析了一种基于硅波导的飞秒光参量振荡器的方案，结果表明利用硅基微纳波导的非线性特性和灵活可控的色散特性的共同作用，可以输出调谐范围从1645 nm至1805 n m的信号波长，同时输出调谐范围从1350 nm至1456 nm的闲频光。当泵浦光脉冲的峰值功率为50 W时，输出信号光脉冲的峰值功率在1700 nm至1770 n m的波长范围内可以超过10 W。最后，提出并分析了一种基于硅波导中四波混频效应的太赫兹波产生的方法，结果表明泵浦波长只有在正常色散区时可以实现共线相位匹配，在泵浦波长和波导高度变化的情况下，可以实现转换效率大于1%的宽带太赫兹波输出。
  • 摘要：本文开展了红外长波长波段周期量级极端超快强激光脉冲的产生与测量研究。实验方法是首先通过OPA将800 n m中心波长的钛宝石激光脉冲转换到中心波长1800 n m左右的脉冲，转换后脉冲能量为1.6 mJ，脉宽约57 fs。然后，将这个脉冲耦合到一根充有氩气的空心光纤中传播，实现光谱展宽。最后，出射脉冲经准直后通过具有反常色散的玻璃材料实现脉宽压缩，脉冲能量为0.7 mJ。脉冲宽度由自行搭建的 FROG进行测量，测量结果为8.4fs (FWHM)，仅相当于1.5个光周期。脉冲的CEP抖动性经测量为547 mrad，具有较好的稳定性。这是目前己知的该波段处脉宽最短的CEP稳定的周期量级强激光脉冲，已被应用于高次谐波等强场物理研究，并取得一定进展。
  • 摘要：本文介绍了利用表面流场模拟技术开展的实验研究工作，通过金属平板背表面温升历程测量分析研究了切向气流加载下30CrMnSiNiA钢的激光辐照响应。实验中通过调节辐照功率密度和辐照时间控制表面固相、液相状态，利用空气、氮气对比研究了氧化效应，在激光辐照致表面发生熔蚀后，研究了低亚音速到高亚音速范围内厚板背表面温升随气流变化的规律，给出了氧化、对流换热、剥蚀冲刷的综合结果。
  • 摘要：本文介绍了飞秒激光加工技术的涵义和优势，分析了利用飞秒激光加工技术制备的光学元件的性能，认为利用飞秒激光微加工技术，制备了传统加工技术不能制备高性能的光学元件，随着通信、计算等技术的发展，光子取代电子作为处理系统的媒介将会逐渐成为趋势，越来越多的宏观光学元器件会适应需要向小型化方向发展，而作为对微小光学元器件具有独特加工优势的飞秒激光微加工也必然会为人们所广为利用，有着十分远大的发展前景。
  • 摘要：本文简述了多光谱对地观测激光雷达系统的优点，并利用该系统成功开展了地面演示实验，获取了大量地物观测多光谱激光雷达地面实测数据。结果表明:利用多光谱对地观测激光雷达系统，可同步获取观测对象空间三维信息及四波段激光反射率信息;对空间几何数据与多光谱数据的联合处理，可大大提高对地观测精度。并且，由于所选取的四个波段反射率信息与植被重要的生理指标(如氮含量、水份含量、色素含量等)高度相关，因此，利用多光谱对地观测激光雷达系统获取的激光光谱信息，可实现对植被冠层进行有效监测。实测数据的分析结果也表明，多光谱激光雷达系统对病态植被与健康植被的区分精度较高。随着多光谱对地观测系统的完善与发展，其在农业及林业上的应用有望得到更大发展。
  • 摘要：本文简述了大气探测激光雷达的发展历程，介绍了星载大气探测激光雷达的应用，其主要应用于大气气溶胶和云的测量，并通过分别对星载大气探测激光雷达进行深入剖析，提出了中国星载大气探测激光雷达潜在的探测体制和关键技术。本文还给出了CALIPSO和CloudSat融合数据探测全球海洋上空降雨云、卷云、赤道强对流云和极地云的一些实例。这些应用实例充分体现了星载大气探测激光雷达，相对于传统光学载荷而言，发挥了其独有的特点和优势，也说明了为什么光学主动廓线遥感载荷己经成为卫星载荷发展的重要方向之一。
  • 摘要：本文介绍了近年来兰州大学利用星载和地基激光雷达开展了一系列云和气溶胶的相关研究，主要包括:利用CALIPSO星载激光雷达观测资料，研究了夏季青藏高原地区的沙尘天气过程;提出了一种主动星载激光雷达(CALIOP )结合被动三通道红外成像仪((11R)识别沙尘气溶胶的新方法(CLIM )，将误判率从43%减少到7%;同时，还改进了一种用激光雷达观测资料更为有效地反演气溶胶光学厚度和垂直廓线的新算法，并用该方法分析了2008年中美联合观测期间影响中国北方大部分地区的强沙尘暴过程等。在云研究方面，结合星载激光雷达CALIOP、云雷达以及被动辐射仪器的观测优势，研究了不同云垂直分布情况下云的辐射效应差异，强调了云重叠的重要性;还发展了一套适用于多层云条件下的水云消光系数的反演方法。
  • 摘要：本文回顾了国内外无线光通信研究的现状，着重介绍西安理工大学在无线光通信领域的研究工作。介绍了无线激光通信端机的结构及设计要点。讨论了类脉冲位置调制的编码格式、信道容量、误码率以及硬件实现;然后介绍了RS码、Turbo码和LDPC码的编码原理，对各种天气下纠错码的性能进行了仿真分析。通过长期实际环境的测试，对比分析了加入纠错码对通信系统性能的改善。测试结果表明:即使在最差的天气条件下，加入纠错码后误码率也可以优于10-6。以雨衰减为例，通过数值计算分析了不同降雨情况下激光信号的衰减，与实测结果相当一致。rn 文章讨论了无线光多输入多输出系统的空时编码方法，对几种典型的空时编码方法、信道容量以及误码率特性进行了分析;研究了无线光正交频分复用传输，对涉及到的信道资源分配、峰均比功率控制及编码等问题进行了研究。可见光通信用于解决一些特殊场合的通信问题。与射频通信相比，可见光通信具有无电磁干扰优点，因此可以应用于飞机机舱、医院等电磁受限的环境。研究了LED的发光模型，对采用可见光组成的局域网进行了仿真研究;讨论了光源布局对系统性能的影响，对其信道特性进行了分析。紫外光通信用于近距离非直视通信，可克服障碍物的阻隔。研究了紫外光在大气环境中的传输模型。提出利用自组织网络扩大紫外光通信的覆盖范围，对系统的吞吐量、误码率、平均中断概率等进行了分析。分析了副载波调制的特性，对副载波调制的信道容量、误码率、中断概率进行了讨论，提出将同态滤波用于抑制大气湍流的影响。最后指出了无线光通信亟待解决的若干问题。大气湍流对激光通信的影响将是人们今后重点关注的研究方向。
  • 摘要：本文首先阐述了航空平台对于空间激光通信系统中的重要意义；详细介绍国外机载平台激光通信发展现状；剖析了航空平台激光通信系统的大气信道、平台振动、平台运动、背景光等外界约束条件的特殊性；开展了高速、轻型激光传输试验样机有针对性地设计；相继进行了双船动态、飞艇一船只、飞机一飞机间激光通信野外动态试验,试验结果和等效设计结果表明,该系统可实现50 km临近空间—地面激光传输和500 km临近空间平台间激光传输.
  • 摘要：本文针对红外探测器中红外图像存在的对比度低、细节分辨能力不足等问题，提出了红外图像数字细节增强技术，通过该技术解决大动态范围下的图像细节增强难题，该技术主要由:基于非线性滤波器的图像基频细节分离技术、基于自适应高斯滤波器的细节图像优化技术、基于冗余灰度的直方图投影技术、细节图像的自适应增益控制。其中基于非线性滤波器的图像基频细节分离技术利用双边滤波器将红外图像细分为基频分量和细节分量;基于自适应高斯滤波器的细节图像优化技术则对细节分量进行优化，使其保持红外图像的边缘，降低图像的边缘翻转效应;基于冗余灰度的直方图投影技术则进一步压缩基频分量，为细节分量的进一步放大提供灰度空间，细节图像的自适应控制技术则根据实际场景的复杂程度，自适应控制图像细节的放大程度保证既增强图像细节又降低图像噪声。测试结果表明，采用红外图像细节增强技术能够将红外图像的NETD降低46%。
  • 摘要：新型非线性光学晶体材料探索的主攻方向不断向光谱的紫外及中远红外两端延伸.然而宽的紫外透过波段把紫外候选晶体的组成限制在如硼酸盐等高带隙材料中；为了获得红外透过范围宽的晶体材料而选择原子序数大的元素组成,导致带隙减小而不利于损伤阈值的提高.这些对紫外和红外晶体综合性能的要求给材料设计增加了难度.从晶体微观结构与性能关系、材料设计、晶体生长、性能与器件研究等几个方面入手,在新晶体探索和晶体生长基础问题研究方面作出了一系列工作.实现了以平面三角型基团为基础的紫外非线性晶体的结构设计。
  • 摘要：本文总结了近年来国内外关于主族金属离子掺杂材料的研究进展,包括其近红外宽带发光特性(产生超快激光的基础)、发光机理和激光性能研究,等等.并对主族金属离子激光材料的研究方向和应用前景进行了展望.
  • 摘要：本文介绍了在2微米波段陶瓷激光器的实验和理论的研究进展，主要包括(1)高功率、高效率的Tm:YAG陶瓷激光器，其具有良好的储能能力。(2)首次利用输出波长为1125 nm的半导体激光直接泵浦的Ho:YAG陶瓷激光器，其斜效率为270/与利用Tm:YLF晶体为泵浦源的总电光效率相当。(3)利用Tm光纤激光泵浦的Cr2+:SeZn多晶和热压成型的陶瓷激光器。研究了利用真空烧结技术获得的Crz+:SeZn陶瓷的激光性能，证明真空烧结技术的Cr2+:SeZn陶瓷激光与CVD法的多晶陶瓷激光器具有相同的激光输出能力。这些激光器的输出涵盖了2～2.7微米波段，可以满足大多数2微米波段激光的应用。由于2微米波段的激光陶瓷具有较长的上能级寿命和相对较低的声子能量，因而不仅在连续波输出时，而且在脉冲输出时具有高转换效率。论文还将讨论了2微米波段陶瓷的光谱特性，以及这些特性对于2微米波段激光输出性能的影响。
  • 摘要：本文针对如何提高光纤激光器的参数性能以及新型脉冲的实现和物理特性研究这一重要科学问题进行了较为系统而深入的工作,主要开展了以耗散孤子(DS:dissipative soliton)为代表的新型大能量全光纤超短脉冲激光产生理论与新方法研究.基于不同的腔结构和锁模机理，研究了光纤色散图谱中各个区域激光器的典型行为特征，填补了色散图谱研究区域的空白。从理论与实验两方面揭示了各类DS脉冲的产生机理、物理特性、演化规律，以及脉冲和连续波、多个光脉冲在光纤中相互作用的新理论和内在机制。分析了激光腔的各项参数对于DS物理特性的影响，研究结果证实了DS产生过程具有极强的自适应特性和丰富的脉冲类型，验证了DS脉冲完全不同于传统光孤子的特性。此外，还提出了一系列全光纤激光非线性/色散管理新方法与新技术，开拓了强非线性效应下光纤激光器中脉冲特性的研究领域。实现了两种基于强耗散一大色散激光系统的新型大能量DS输出，验证了DS的超宽谱和高能量等比放大等重要特性，直接输出的脉冲能量比传统孤子提高了三个量级。其中，在具有极大色散l极强非线性的光纤激光器中所产生的超宽谱DS的带宽达80nm以上，波长涵盖了S+C+L+U波段，突破了增益介质带宽的限制;而超大脉宽方波脉冲具有类方波时间形状、脉宽极大范围可调(150 ps^'155 ns)等特性。这些成果可以为进一步研究探索新型超宽带激光脉冲技术研究提供重要的理论与依据。
  • 摘要：现阶段利用光纤激光器实现波长大于2μm高功率激光输出还受到限制，这主要归因于大于2μm的激光在硅基光纤中存在强烈的共振吸收。文中提出了采用大于2μm波长处具有低的声子损耗的新基质光纤是解决光纤中红外光源关键的观点，分析了基于光纤结构实现2～5μm波段激光输出的主要四种方式，并对2～5μm的光纤激光器、超连续谱光源、光纤拉曼激光器和中红外光纤四波混频的近期发展现状进行了总结探讨。
  • 摘要：本报告主要回顾了气动二氧化碳激光器，氟化氢/氟化氘化学激光器，以及氧碘化学激光器等具有代表性的化学激光的发展历程，阐述了化学激光的发展现状，分析和总结了化学激光的发展优势和缺点，揭示了化学激光未来的发展趋势。分析结果表明:从化学激光本身发展趋势看，化学激光的波长逐步由长波长向短波长发展;从实际应用看，化学激光比其它类型的激光器更容易实现大气弱吸收特定波长的高能激光输出;从发展水平看，化学激光仍然是仅有的实现连续波兆瓦级输出且具有良好光束质量的激光器，在未来实际应用中，将发挥具有战略意义的远距离传输的作用。
  • 摘要：本文主要针对衍射光栅菲涅耳场的光场分布特性和应用进行讨论与研究。首先对周期在λ到4λ范围内的共振区光栅菲涅耳场的分布特性进行讨论，其光场分布在垂直于光栅栅条方向与传播方向均表现出明显的周期性，传播方向的周期性即为共振区光栅的准泰伯距离。然后在二分束基础上，可引入另一频率的入射光，通过不同频率入射光的相位匹配，可实现入射光菲涅耳场分布的空间分离。
  • 摘要：为实现特定波段内的衍射效率均匀分布，本文提出一种全息一离子束刻蚀制作双闪耀光栅的方法，即在光栅有效面积内分区刻蚀两组不同闪耀角的光栅条纹，两个闪耀角分别对应不同的闪耀波长，通过槽形设计，使双闪耀光栅在设计波段内的衍射效率均匀化。本文采用严格耦合波理论设计双闪耀光栅槽形结构，设计光栅周期1200线/毫米，光谱范围200nm-780nm。经优化设计，双闪耀光栅的最佳闪耀角分别为8°和18°，在自然光入射条件下，在波段内的槽形最高衍射效率58%，最低38%。全息一离子束刻蚀的过程为:首先用全息光刻在光刻胶上产生正弦或近似正弦形的光栅掩模，然后利用倾斜离子束刻蚀在光栅基底上刻蚀出三角形的刻槽轮廓。本文将光刻胶掩膜槽形控制工艺与离子束刻蚀工艺相结合，首先采用高级线段运动算法建立离子束刻蚀闪耀光栅演化模型，设计并实验制作了合适的光刻胶掩模，探索了用同一掩膜分两次不同离子束入射角刻蚀实现两个闪耀角的实验工艺，其中还实验研究了Ar和CHF3工作气体结合修整光刻胶掩膜的实验方法。经过理论设计和实验研究，用分区两次扫描刻蚀方法，实现了1200线/毫米在200nm-780nm波段的双闪耀光栅。经原子力显微镜测量，两个区域的闪耀角分别为8.8度和16.7度，反闪耀角分别为**度和**度，达到设计要求，经对槽形分析计算，自然光入射条件下，槽形衍射效率在设计波段内33%-50% 。
  • 摘要：本文主要结合当前太赫兹波谱成像技术与应用研究的现状以及作者多年来从事太赫兹波谱成像技术和应用研究的实践经验和体会,重点介绍超快相干宽频谱太赫兹辐射产生和探测技术、宽温区太赫兹时域光谱技术及其在爆炸物检测、毒品鉴别以及可疑物分析、同质异性材料鉴别等方面的应用和取得的一些研究成果,希望籍此契机,加强与其它学科及学者的交流与合作.
  • 摘要：本文简述了太赫兹波段的特点，分析了太赫兹天文学研究对于理解宇宙状态和演化具有重要意义，并探讨了太赫兹天文学技术发展主要制约因素:1)太赫兹信号源技术的缺乏;2)太赫兹探测技术的严重缺乏:3)大气衰减对应用的限制。基于低温超导器件的探测技术是目前太赫兹频段最灵敏的探测手段，它除了具有超高灵敏度的优点外，还有平面工艺制备、容易发展多像元阵、高动态范围和更快响应时间等优点。从而在太赫兹天文学领域扮演极为重要的角色。
  • 摘要：近几年来,太赫兹通信和雷达技术成为了太赫兹的重要发展方向.本文介绍国外太赫兹通信和雷达的主要发展过程、研究现状,并通过典型系统分析讨论太赫兹通信和雷达的主要技术体制、关键技术和发展趋势.太赫兹通信可应用于高速通信、扩跳频通信、区域保密通信等领域,高速通信是太赫兹通信的主要应用领域.太赫兹通信的关键除太赫兹波的产生、发射、接收、检测外,其核心是如何实现待传输信号和数据对太赫兹波的调制.太赫兹通信调制包括连续波的射频直接调制、基带调制加混频、脉冲调制3种方式.太赫兹高速通信一般采用0.1T～0.4THz的太赫兹低频段,太赫兹高频段的通信采用特殊功能材料进行直接调制,速率还很低.太赫兹雷达包括非成像雷达(测速测距雷达、捷变频雷达等)和成像雷达,这里主要讨论逆合成孔径成像雷达(ISAR).太赫兹成像是太赫兹的重要应用领域.ISAR成像一般采用混频相干检测方式,高频率稳定度的相干太赫兹源和混频器是太赫兹ISAR成像雷达的难点和瓶颈.对于二维ISAR,高精度测距的大带宽对信道补偿和信号处理提出了很高的要求.ISAR成像雷达可在太赫兹的低频段和高频段实现,但采用的技术途径和能够达到的性能指标差别较大.在太赫兹低频段可采用宽带线性调频的全电子学方式,高频段要采用光子学(如QCL)和电子学相结合的方式.本文还简要介绍中物院0.14T/0.34THz太赫兹高速通信、0.14T/0.67T/2.5THz高分辨率ISAR成像雷达,以及通信和雷达中关键的太赫兹半导体器件、微纳电真空器件的研究进展情况.
  • 摘要：本文首先简介高能激光的概念,通过物理特征量的表达式说明影响系统性能的几个要素.回顾了四位老科学家倡议中国“863”计划的历史意义和他们对激光领域的关心与支持.重点阐述了王大珩、王淦昌、朱光亚、陈能宽等科学家在指导“863”计划激光技术发展实践中的学术思想:1.高度重视发展战略研究对大科学工程的统顾和指导作用.具有国际视野和全局高度的发展战略研究需要与时俱进,不断深化；2.做好总体概念研究是着手工程技术前必须做好的基础性工作,并阐明了几个层次的总体概念研究；3.技术路线的选择是成败的关键,对多种技术路线要进行科学的论证、选择,并随科学技术的发展与应用需求的变化进行调整；4.光束质量是高能激光系统的生命线,“光束质量不好没有用!”全系统各环节都存在着影响光束质量的因素,总体上要统筹好.5.在实践中发现始所未料的问题,认识并解决这些问题就是创新,要不断追求新概念,做创新性的工作；6.研究性工程要高度重视理论和实验的紧密结合,知其然,也知其所以然.通过不断提升水平的实验获取真知；7.系统集成不只是各个部件和分系统的叠加,它既包含各分系统的接口、匹配、总体控制,而且包含着集成中的再提高、再创新,总体思想要贯穿在从设计到最终工程验证的全过程；8.国家利益至上,着眼国际竞争,坚持并发展全国一盘棋的、优势互补的大协作,是制胜的法宝.9.关怀后辈,言传身教,重视培养青年科技人才.最后简述了高能激光技术的发展趋势和应用前景。
  • 摘要：本文主要介绍了近年来高功率半导体激光合束技术及应用的新进展，概述了作者在该领域所做的一些工作，展望了高功率rn的发展趋势。作者至2002年以来一直开展高功率半导体激光合束技术的研究，研制出2600W半导体激光直接输出光源、1000W光纤输出半导体激光源以及光束质量为12.5 x 14[mm.mrad]2的1000W连续输出半导体激光源等，应用于激光医疗、激光加工及国防等领域。以激光合束技术为基础的高效节能、高功率、高光束质量半导体激光光源将在未来激光加工领域占有重要地位，并将在国防领域发挥重要作用。
  • 摘要：本文将分别介绍本课题组在2.0μm波段掺饪超短脉冲(飞秒、皮秒)光纤激光器、连续光纤激光器以及宽带超荧光光源等方面的研究工作。1)采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为可饱和吸收体、自制的1550 nm掺饵光纤激光器作为泵浦源，实现了平均输出功率为50 mW，脉冲宽度为907 fs的被动锁模激光脉冲输出，最高单脉冲能量为0.94 nJ，峰值功率为1036 W，激光中心波长为1939.5 nm 。2)采用氧化石墨烯材料作为可饱和吸收体、中心波长为790 nm的多模半导体激光器作为泵浦源，实现了单脉冲能量为0.56 nJ，脉冲宽度为30 ps的被动锁模激光脉冲输出，激光中心波长为2 007 nm 。3)采用自制的重复频率为103 MHz，输出功率为15 mW的掺铥皮秒脉冲光纤激光器作为种子源，经过两级全光纤结构掺铁光纤放大器后，实现了最高平均输出功率达20.7 W的皮秒激光脉冲输出，最高单脉冲能量为200 nJ，脉冲宽度为18 ps，激光中心波长为1963 nm。4).采用主振荡功率放大(MOPA)技术，成功实现了平均输出功率为22 W的连续掺祛光纤激光器，激光中心波长为1963 nm，光谱带宽为0.27 nm。5).采用双包层掺祛光纤作为增益介质，790 nm的多模半导体激光器作为泵浦源，成功实现了2.0μm波段全分七纤结构平均输出功率为25W，3dB光谱带宽为36 nm的宽带超荧光光源，该光源无自脉冲，无驰豫振荡，表现出了极高的时间稳定性。因此，利用高功率2.0μm掺祛光纤激光器作为泵浦源抽运中红外高非线性氟化物、碲化物或硫化物光纤可以产生2.0～5.0μm波段范围内的超连续谱光源。
  • 摘要：新型基频DPL基于大功率LD侧面泵浦Nd:YAG晶体，通过精密谱线选择技术及低增益激光高效放大实现高功率、高光束质量1.1μm激光产生，再通过非线性光学晶体LBO及CBO晶体实现高效率二倍频及四倍频激光产生。首次在理论及实验上研究了利用CBO晶体获得1.1μm波段Nd:YAG激光的四次谐波输出性能，理论上证实了CBO晶体实现高功率短波紫外激光的可行性，前期实验己经获得了1.5W 278 nm及1.3W 281 nm激光输出，取得了较好的结果。通过进一步提高基频1.1μm激光输出功率及CBO四倍频器件优化设计，可实现高功率、高光束质量短波紫外激光输出。
  • 摘要：本文以高能宽频谱太赫兹超连续谱为主要研究目标，重点研究了金属和空气等离子体的太赫兹超连续谱产生与探测:1、发展纳米结构金属薄膜的太赫兹超连续谱的产生与探测系统。2、以外加偏置直流电场作用下的等离子体为高能太赫兹超连续谱源，研究了太赫兹波的偏振特性，确定了电场对太赫兹波的调制作用，并证明外置偏压电场可作为一线性太赫兹源。3、利用空气等离子作为探测介质，利用脉宽为50fs的探测脉冲实现了0.5-66.76THz的太赫兹超连续谱的相干探测。
  • 摘要：本文提出了一种新型的基于光纤激光器的太赫兹辐射源,采用频率差在太赫兹范围的两列高功率全光纤单频激光脉冲在非线性光学晶体中进行差频(DFG)从而得到高功率窄带太赫兹辐射源.此外，还首次实验上实现了基于2 μm全光纤单频纳秒脉冲激光器的太赫兹源。使用两个新搭建的工作于2 μm波段(1918nm，1937nm)的全光纤单频纳秒脉冲激光器和准相位匹配(QPM )的GaP晶体使用单通差频(single pass DFG)的方法得到了6.67 μW的太赫兹源，与用通信波段做彭浦产生太赫兹源相比，转换效率提高了5倍。
  • 摘要：本文重点介绍一种太赫兹自混频检测的器件物理模型。该模型综合考虑了太赫兹天线产生的太赫兹电场分布及其与栅控二维电子气浓度分布的协同作用，给出了全面的源漏电压与栅极电压调控的太赫兹光电流响应特性。同时，该模型为实现高灵敏度太赫兹检测器的设计提供了指导依据。为进一步了解太赫兹天线的近场特性，利用扫描金属探针对检测器的太赫兹天线进行扫描，通过检测太赫兹电流响应获得了天线与探针的近场特性，从实验上获得了与有限时域差分方法模拟结果一致的太赫兹天线特性。该方法可成为一种快速检验高效太赫兹天线的测试技术，提高天线的研发效率。同时，该结果也表明天线耦合的场效应太赫兹检测器本身具有较高的空间分辨率，有望成为一种快速、低分辨率的太赫兹扫描成像探针。
  • 摘要：本文简要介绍了中国第一颗高分辨率立体测图卫星“资源三号”卫星的平台、载荷、地面处理及影像产品和在轨测试取得的初步成果。表明利用地面几何定标场对“资源三号”测绘卫星定期进行在轨几何检校是提高其影像产品几何质量的关键，也是充分挖掘卫星影像产品后续应用潜力的保证。卫星在轨运行过程中由于各种因素的影响，使得地面测量的各类成像参数不再适用，必须进行在轨检校。文章中利用河南嵩山的高分辨率几何定标场，对“资源三号”测绘卫星进行在轨几何定标分析实验和几何标定前后的区域网平差精度分析结果;并利用大连实验区，进行平差精度分析和DSM自动生产和数字正射影像产品生产检验的结果等。“资源三号”测绘卫星的成功发射实现了中国民用高分辨率测绘卫星领域零的突破，对中国测绘事业的发展具有革命性意义，是中国卫星测绘发展史上一座新的里程碑，也是中国卫星遥感对地观测技术实现从有到好的一次跃升。
  • 摘要：本文除了论述光纤激光器在工作波长，短脉冲，高功率高能量方面的研究进展之外，重点介绍高质量单频光纤激光器的研究现状并讨论其未来的发展方向。此外，对单频光纤激光器(连续型，脉冲型)进行功率放大也是此领域的一个研究热点。相比于对带宽较宽的激光的放大，单频光纤激光器在放大过程中会受到受激布里渊散射(SBS)的限制，一般利用大纤芯高掺杂的增益光纤搭建光纤放大器来提高受激布里渊散射的阈值从而尽可能的放大单频激光的功率和能量。未来，单模大纤芯高掺杂增益光纤和其他光纤器件(例如，承受高功率，高能量的隔离器)的研制在全光纤化的高功率高能量单频光纤激光器的发展中会起到巨大的推动作用。
  • 摘要：采用流延成型和真空烧结技术制备沿厚度方向稀土掺杂不同浓度的YAG多层复合激光陶瓷,高温退火处理后的样品经抛光镀膜,在纤维耦合半导体激光器泵浦下,可以产生有效的连续激光输出.样品制备过程中精确的调控流延成型过程中浆料的配制(包括溶剂类别、浆料的固含量、分散剂的种类和用量、粘结剂的种类和用量以及球磨时间和球磨速率等),除泡工艺(除泡剂的类别和含量、真空度的大小、搅拌速度以及搅拌时间等),流延过程的各项参数(流延的厚度、流延速率以及流延时间等)以及脱膜时间等.按照预定的复合设计要求将各种不同流延片进性叠层处理,在一定的温度和压力下再进行单向粗压坯体键合成型,经适当的温度将有机物排除后再冷等静压成型.真空烧结后得到的样品经退火处理后抛光.XRD测试显示样品属于YAG相，无其他杂相出现。由SEM图可以发现，样品的内部显微结构致密，内无气孔或其他相存在，晶粒尺寸<10μm。通过沿厚度方向对样品进行EDS浓度线性扫描测试，可以明显看出样品的整个浓度梯度的变化。样品的透过谱显示抛光后的样品可以达到>80%的透过率，荧光谱显示出样品在1030nm处具有最强的荧光峰，通过对寿命谱进性拟合，得出样品的荧光寿命。将激光级抛光后的样品双面镀减反膜进行激光测试，测试结果显示，采用6%透过率的耦合镜可以得到斜率效率为27%的连续激光输出。
  • 摘要：本文介绍了空间太阳能电站概念，分析了空间太阳能电站能量的激光传输方式，并探讨了应用于空间太阳能电站中的太阳光直接泵浦激光器涉及的““巨激光系统理论”、空间激光材料、大口径高效轻量太阳光汇聚光学系统、高效率太阳光泵浦固体激光器泵浦方式、太阳光泵浦固体激光器热管理理论和技术等方面的研究。
  • 摘要：目前提高大功率垂直腔面发射激光器输出功率的途径有二:一，增大单管器件的尺寸;二，多个单管器件进行二维集成。其中方法一使得有源区的尺寸增加，器件具有更大的发光面积，可以提高输出功率并减小串联电阻，但是器件的尺寸不能无限增大，否则会引起电流注入不均匀，从而导致功率密度的减小和光束质量的下降，具有很大的局限性。方法二将多个发光单元进行集成来实现较高的输出功率，同时保持较高的转换效率，但会导致光束质量的下降，不利于进行光纤祸合。本文针对以上两方面问题分别提出解决方案:一是从VCSEL器件结构出发，合理优化n-DBR反射率、单元器件尺寸等关键参数，并采用纳秒级窄脉冲驱动方式消除热效应影响，有效提高了VCSEL单管及列阵器件的峰值输出功率;二是利用限制扩散湿法刻蚀法实现了微透镜列阵与VCSEL列阵的集成，研制出同时具有高输出功率及高光束质量的VCSEL列阵。
  • 摘要：首次在无DBR结构的商业外延波导晶片上实现了电泵横向腔光子晶体面发射激光器.通过光子晶体与FP腔的融合集成,利用带边模式Γ 2-1的横向振荡垂直输出特性,室温下获得了1553.8 nm的面发射激光,超低阈值电流密度为667 A/cm2.
  • 摘要：本文采用液相合成方法合成了掺钬氟化钇钡[分子式:Ho3+(∶)BaY2F8,简称Ho:BYF]多晶原料,提拉法生长了掺钬氟化钇钡[Ho:BYF]激光晶体.XRD测试表明:该晶体属于单斜晶系,空间群C2/m.测试了晶体的吸收及荧光光谱,同时计算了Ho离子对0.889μm泵浦光的吸收系数及吸收截面,分别为4.84cm-1、1.26×10-21cm2.采用0.889μm波长作为泵浦光,在不同泵浦强度下,分析了Ho:BYF晶体中5I6能级上粒子寿命及对应的最高激光频率的变化趋势.
  • 摘要：热成像系统需要进行动态非均匀性校正和辐射定标修正。本文提出了一种基于U形边框黑体光阑的辐射定标与非均匀校正一体化的处理方法，研究了基于多项式拟合的三点式辐射定标校正算法，在常温黑体的工作温度范围22°～66°内(且选用的半导体控温器性能也较佳)，采集了U形边框黑体光阑在25°、45°和65°三个温度点的响应用以确定三点式辐射定标的参数，对实验系统原有的辐射定标曲线(定标间隔时间超过半年)进行修正;作为比较还以25°和65°两个温度点的响应确定两点式辐射定标的参数。进一步采集了物面上标准黑体在不同温度点IRFPA热像仪的响应，得到参考辐射定标曲线。结果表明:经过两种辐射定标校正方法处理后的定标曲线不仅与参考曲线很贴近，而且两条修正后的曲线基本处于重合状态;在选定的工作温度范围内，原有定标的最大绝对误差为4.78K，两点式修正后的最大绝对误差为0.1288K，三点式修正后的最大绝对误差为0.1266K。即两点式以及三点式动态辐射定标修正的效果明显，能有效抑制IRFPA的工作点漂移，相对于两点式辐射定标方法，三点式定标显示出一定的优势，但温度精确度没有明显的提高，对于一般的红外成像辐射探测系统，两点辐射定标修正足以达到应用需求。
  • 摘要：本文主要介绍了通用大气辐射传输软件(CART)的计算模型、主要功能和计算实例以及部分实际验证结果。CART可用来快速计算空间任意两点之间的大气光谱透过率、散射和透射以及地表反射的太阳辐射、地表和大气的热辐射等。光谱波段为可见光到远红外波段(1-25000 cm-1)，光谱分辨率1cm-1。其与逐线积分(LBLRTM)计算的大气透过率的比较，均方根差小于3%。多次散射背景辐射计算与精确地离散坐标法(DISORT)比较，CART计算的大气散射相对误差在2%以内，计算速度比直接用DISORT进行计算的速度可以提高140～350倍。CART计算的大气透过率和红外背景辐射与地面、飞机和卫星上相关高光谱红外辐射实际测量结果的比较，偏差在10%以内。CART在目标辐射特性测量的大气修正、光电设备的设计和性能评估将有广泛的应用。
  • 摘要：本文根据对光电/光学元器件/组件的分类,分析了与之相关的新型光电/光学材料，并进一步探讨了新型光电/光学材(如：新型激光材料、新型红外非线性光学晶体材料及新型探测器材料等)在武器装备上的应用。
  • 摘要：上海技术物理研究所已完成了第二代256×256高帧频电阻阵列和第三代128×128高占空比电阻阵列的制造并于近期对两种器件进行了主要性能测试和红外场景投射演示.256×256电阻阵列的占空比达到15％,有效像素率达到99.9％以上,最高中波红外表观温度310℃,最高长波红外表观温度215℃,最大温度非均匀性小于12％,辐射上升时间4ms,辐射下降时间1.6ms,器件帧频达到200Hz.128×128电阻阵列器件的占空比达到53％,最高中波红外表观温度达到258℃,最高长波红外表观温度180℃,辐射上升时间4.7ms,辐射下降时间1.2ms,但是存在数量可观的无效像素,而且温度非均匀性也比较严重,还需要进行工艺改进和优化.
  • 摘要：本文简述了星载气象要素激光雷达技术的现状，分析对中国发展大气气象要素探测空间激光雷达的建议：共用二极管泵浦Nd:YAG的激光器及其二倍频和三倍频器作为光源，用同一个望远镜接收大气的散射回波，并且直接由光谱技术得到Mie散射和Rayleigh散射的多普勒频移量和频谱展宽，可以由Nd:YAG的激光器泵浦光参量振荡器(OPO)实行差分吸收方法来探测大气湿度、压力布廓线，从而得到大气的气溶胶、云、风场、气压、气温、湿度等气象要素的信息。空间激光雷达可以和其他空间遥感设备相互补充，互相校准，提高大气风、云、温、湿、压几大要素的探测水平。文章还探讨了气象探测激光雷达发展趋势:(1)器件单元技术水平显著进步；(2)气象激光雷达的研究逐渐由地基走向空基，最终登上空间平台；(3)共用激光器和望远镜，接收和提取多种信息，实现其多功能化，提高其性价比；(4)二极管泵浦激光技术给固体激光器带来了突破性的发展。Nd:YAG及其倍频激光器是固体激光雷达中最具成熟的光源。
  • 摘要：本报告进行了空间目标光学特性、运动特性以及大气背景特性研究，建立了目标亮度计算模型，并进行了计算机仿真和试验验证。梳理了国外地基和天基空间目标(碎片)光电成像与探测优缺点和技术发展脉络、发展趋势，重点介绍了美国ODSI和SBSS星座组成和效能，以及对人们的启示。介绍了空间目标光电成像与探测系统的设计要求、设计方法。设计了一台可用于空间目标成像与探测的光学相机系统。相机采用高灵敏度低噪声CCD，光学系统采用了共轴型双反射镜+非球面校正镜组结构，相对空间1.5，视场5.2d(光学视场可达7.2d )，整个视场内系统畸变小于1/1000，探测能力可达到16Mv以上。
  • 摘要：嫦娥二号是中国探月工程二期月面软着陆和巡视探测的先导星,经过为期半年多的科学探测,CCD立体相机获取了空间分辨率7米的全月球影像数据,对于后续月球探测和月球科学研究具有非常重要的意义.本文介绍了CCD立体相机的数据获取、数据预处理、数据格式和数据质量情况,有助于月球科学家了解数据产品情况,挖掘数据中更多科学信息,开展月球科学研究.
  • 摘要：本文介绍了资源三号测绘卫星的三线阵测绘方式，分析评价了其测图能力。结果表明：资源三号卫星在轨测试性能良好，图像质量超过以前国内陆地观测卫星，接近或达到国际先进水平。
  • 摘要：本文简述了成像光谱仪的研制，分析了干涉成像光谱仪在各方面的应用。目前该仪器在轨工作正常，应用专家对其进行了评估和应用示范，针对敦煌地区图像开展高光谱90以上，针对于西藏拉萨干旱灾害进行的遥感监测、内蒙古地区荒数据信噪比评估，信噪比达到了漠化监测评估以及巢湖水华监测，都满足了各种应用的需求。
  • 摘要：本文讨论基于传统光学加工获得最优的残余亚表面缺陷的技术流程，提高了光学加工质量和效率，结合后续的MRF加工，最终获得光学元件的亚表面缺陷数量下降了数个数量级。
  • 摘要：太赫兹脉冲整形技术在量子系统激子跃迁、光通信、生物医学成像、分子振动和转动动力学、高速光信号处理和超快无线数字通信等领域,以及准光学合成孔径雷达(SAR)等领域有广泛的应用前景.目前太赫兹脉冲整形技术主要有三类:第一是用经过整形的飞秒脉冲激发产生太赫兹脉冲.第二是通过设计制作新型的太赫兹辐射器件进行太赫兹脉冲整形.第三是用太赫兹脉冲整形器件直接进行整形。将两束在垂直正交的光学脉冲垂直入射到(110)切向ZnTe晶体上,利用光学差频效应产生太赫兹辐射.控制两泵浦脉冲之间的时间延迟不仅可以控制太赫兹脉冲电场的振幅,也可以控制太赫兹脉冲的极性.本文在介绍在这方面的最新研究结果,并对同属闪锌矿结构的GaAs、GaP、InP、CdTe晶体在太赫兹脉冲整形方面的效率进行讨论.
  • 摘要：量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,简称QCL)是一种利用半导体耦合量子阱子带间电子跃迁而产生激光的单极性半导体激光器,其工作波长可从中红外到太赫兹波段大范围调节.该报告以中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室在太赫兹QCL(简称THz-QCL)方面的研究进展作为实例,简要介绍QCL相关的物理过程、设计思路、材料生长所涉及的关键因素、器件研制和测试表征.中科院半导体所在2006年设计、研制出太赫兹QCLs功能材料(外延样品号G355、G374、G394等).在解决了器件工艺、测试表征方面的部分问题后,研制出工作频率覆盖2.95-3.2 THz的一系列THz-QCLs.目前,研制的THz-QCL在10K下的输出功率超过123 mW、处于国际顶级行列.
  • 摘要：本文通过具有亚皮秒脉宽，峰值电场大于200kV/cm的强太赫兹脉冲，在无偏压的均匀n型掺杂Si, GaAs等半导体介质中激励出如图1所示的纳秒脉冲宽度、GHz波段的瞬态低频整流电流，该电流幅度随应用的太赫兹电场强度增大而呈现出指数增大趋势。另外，观察到的太赫兹光生电流方向和太赫兹偏振方向一致。并且太赫兹波形相位变换180度或振荡方向翻转，太赫兹光致电流的正负极性随之变化。初步的理论和实验分析显示，在亚皮秒脉宽的强太赫兹脉冲电场作用下，受到瞬态加速的电子会经历弹道输运、导带子谷谷间散射等过程，进而引起电子在动量空间的瞬态非平衡分布，导致瞬态光致电流。不同于一般的光整流或光感起电效应，这类新的光生电流效应主要决定于导带结构，和晶体结构对称性无直接关系。该效应有望应用于偏振敏感的太赫兹光电探测器。
  • 摘要：本文结合激光器外延生长和锑化物工艺，研制了出脊波导结构激光器，其采用FP腔窄条8*800μm结构，腔面未镀膜，实现了激光器的室温连续激射，室温连续模式下2μm FP腔激光器的电流一电压(I-V )、光功率一电流(P-I)曲线，其阈值电流为450mA，激发波长1.995μm,半峰宽仅为O.11meV，窄条激光器室温连续工作的出光功率达到了82.2mW(单面)。高温(T=80 ℃)时，激光器仍然可以实现连续激射，出光功率为63.7mW(单面)，在此基础上又相继研制了激发波长为1.9μm、2.1μm的FP腔激光器。
  • 摘要：本文根据粗糙目标脉冲波束散射理论和激光雷达方程,提出了目标激光脉冲后向散射回波功率的一维和二维距离像,以及目标激光多普勒谱和目标激光距离多普勒谱分析模型.首先通过板和圆锥的激光一维距离像的原理性实验测量，验证目标激光一维距离像理论与数值方法的正确性。其次依据目标的结合结构特点，给出了简单体、凸二次回转体的解析解的激光一维距离像表达式和任意体面元法的激光一维距离像表达式。数值仿真研究了空间目标球、板、圆锥、三锥体和飞机、坦克等目标的激光一维距离像，并说明了不同目标的激光一维距离像的特点。仿真中还发现目标形状、姿态、表面材料、发射脉冲宽度、波束形状等众多因素都对激光一维距离像有影响，分别就上述因素分析了影响规律，发现脉冲宽度越窄，目标激光一维距离像成像质量越好，不同姿态目标对应特定的激光一维距离像，不同的表面材料也对应不同的的激光一维距离像，高斯波束和平面波束成像也有差异。第三，对目标的激光二维距离像，仿真计算了三锥体、锥球组合体和坦克的激光二维距离像，对应激光一维距离像分析了各个距离上激光二维距离像，并仿真了地物背景下的目标激光二维距离像，一茂密树下沙地上一坦克作为仿真背景，从被遮蔽、无法看到目标的入射角度，经仿真计算得到了其三维成像图，实现了对隐藏目标的成像仿真。最后，对转动凸二次回转体的后向散射多普勒谱，距离多普勒谱和距离多普勒像分别进行了模拟计算。数值仿真了四种典型凸二次回转体在不同姿态下的多普勒谱、距离多普勒谱和距离多普勒像。实现了根据目标距离多普勒像获得目标转动速度信息。
  • 摘要：基于相位计算的全场三维光学测量技术,由于其全场测量、非接触、快速数据处理、自动化和高精度等优点,在三维在线检测、文物保护、医学整容、逆向工程(RE)和三维游戏制作等领域得到广泛应用.此种技术利用投影正弦光栅直条纹到物体表面来测量物体的三维形貌信息.从不同于投影方向的另外一个视角,受到物体三维面形的调制,条纹发生变形,而变形的条纹图对应着物体表面高度信息.采集变形条纹图并经过系列后续处理可获得物体三维形貌数据.
  • 摘要：高功率中红外激光在高能激光物理等方面有着重要的应用.但由于激光增益介质的匮乏,很难直接产生3-5 μm波段的高功率超短中红外激光.啁啾脉冲光参量放大(OPCPA)技术为产生高功率超快中红外光源提供了有效的途径.近红外(800 nm及1μm)OPCPA技术已经发展相对成熟,而关于中红外OPCPA的研究相对较少.在产生高功率超快中红外光源方面进行了探索,展示了一套10 Hz可调谐高功率中红外OPCPA系统.当系统工作在3.2 μm波段时其峰值功率可达到近100 GW(10 mJ/100 fs).OPCPA系统的种子源由同步的啁啾钛宝石脉冲(800 nm)和Nd(∶)YAG激光脉冲(1064nm)通过差频的方式产生.这样做一方面使得系统结构简单,另一方面避免了中红外光栅展宽器等高损耗器件的使用(中红外光栅衍射效率仅60％).OPCPA主放大器采用德国Innolas公司灯泵激光放大器作为泵浦光源,大口径铌酸锂晶体作为增益介质,通过精确调节泵浦光与种子光的非共线角来保证放大过程的增益带宽.最后采用中红外光栅压缩器将脉冲压至百飞秒量级.由于光栅的衍射效率过低,绝大多数放大后的中红外能量损失在压缩器中.如果具备合适的光栅有能力产生几倍于现有功率的中红外超短激光脉冲,因此可以说中红外激光技术的进一步发展有赖于中红外元件的完善配套及中红外诊断技术的进步.
  • 摘要：本报告拟对超短脉冲激光烧蚀过程中的一些重要基本概念,如激光脉冲宽度的作用、对应最大喷射物动量的最佳能流的存在、固体靶在飞秒激光作用下如何被去除的机制问题进行系统地分析和探讨.首先简要地回顾影响超短脉冲激光烧蚀的主要参数,如单脉冲能量、脉冲重复频率、光束截面、偏振态等的选取准则;而后借助超快时间分辨泵浦-探测方法的实验结果,包括阴影法、全息法和纹影法记录的物质喷射状态图,揭示单脉冲能量为毫焦耳量级、能流在几十焦耳每平方厘米的飞秒脉冲激光烧蚀固体靶后所形成的冲击波、接触前端和大颗粒喷射物的非连续性喷射过程的成因,分析烧蚀喷射物产生、演化、消失的特性以及不同喷射阶段发生相互融合的条件,并与纳秒长脉冲激光烧蚀的情形进行比较.
  • 摘要：本次报告主要汇报北京航空航天大学在基于原子自旋效应的超高灵敏惯性与磁场测量技术的研究进展。具体从以下三个方面进行汇报:(1)首先介绍基于原子自旋效应的惯性与磁场测量的基本原理，以及从物理、化学、生物、国防等领域介绍在该技术方面研究的目的和意义。(2)介绍原子自旋陀螺仪和原子磁强计技术的国内外技术发展现状，以及其中涉及的关键科学问题。(3)是本次报告的重点汇报内容，先介绍北航在基于原子自旋效应的超高灵敏惯性与磁场测量技术方面的研究基础和条件;其次介绍北航在基于原子自旋的超高灵敏惯性测量和磁场测量方面所涉及的关键技术研究进展，包括在国内首次实现原子自旋陀螺效应以及8fT/Hz1/2的超高灵敏原子磁强计的原理验证等研究进展;最后介绍北航在该领域的下一步研究计划。
  • 摘要：本文将详细介绍超快激光研究室在光子晶体光纤飞秒激光技术中获得的创新成果，尤其重点阐述基于多芯大模场光子晶体光纤获得150 mW峰值功率的飞秒激光放大输出，以及基于多芯高非线性光子晶体光纤在飞秒激光抽运下获得了平均功率5.4 W的倍频程超连续光谱。
  • 摘要：本报告以大口径谐振腔式Nd:YAG激光器为例，说明如何由简至繁地实现激光动力学、温度场、激光模式产生/放大/传输、放大的自发辐射(ASE)/寄生振荡、腔内自适应光学的耦合建模过程。通过系统地物理研究，指出激光场和温度场通过浓度淬灭和双热平衡态机理出现彼此耦合;ASE/寄生振荡在谐振腔内存在耦合成长和竞争过程，并通过光热耦合机制以及各种抑制方法出现与温度场的彼此耦合;腔内自适应光学因为影响到激光模式特征，进而与温度场、ASE/寄生振荡彼此耦合。注意到不同物理过程具有不同的空间或时间尺度，因此可以在特定物理尺度下对复杂的耦合方程实现部份解耦从而使得模型得以求解。对于ASE/寄生振荡/主激光耦合成长这类极为复杂的过程，发展了一些新的计算方法来求解模型。通过耦合动力学的数理建模和数值求解，认识到激光强度的不均匀性可以产生严重的额外像差;不恰当的ASE/寄生振荡抑制措施也会产生严重的热致像差并大幅度增加了热应力;这些像差影响到激光的提取效率，而且结合到谐振腔结构参数，对内腔AO的校正能力提出额外要求。此外，还认识到ASE/寄生振荡和主激光耦合竞争成长过程中，前者对后者的驰豫振荡表现出阻尼性质，并通过此机理损耗增益介质中的储能并提升了谐振腔的起振阈值;进一步得到了谐振腔式固体激光设计应该遵循的ASE判据。
  • 摘要：发展高分辨率激光探测技术所包括的三个方面技术和工程手段，即激光信号(主动)调制技术、被动调制过程信息烙印提取技术和信号处理方法。本文通过1-2个激光探测系统研制过程介绍，具体说明上述三个技术方面在高精度激光探测系统中的相互衔接和相互作用关系。最后，根据作者在这方面的研究经验和心得体会，探讨高分辨激光探测技术中有关激光遥感成像系统的应用领域、发展目标、发展思路和所涉及的一些关键技术问题及解决方法等。
  • 摘要：本文基于激光在不同温度、湿度、气压等大气环境中气溶胶的光散射特征与无线电波大气折射率变化的相关原理，建立激光后向散射回波信号特征与出现大气波导现象时大气物理要素的关系模型，根据激光回波特征变化反演波导环境的相关参数，实时地判断是否产生大气波导现象。文章还探讨了利用激光探讨大气波导技术的效果与应用前景：(1)探测灵敏度高；(2)时空分辨率高；(3)保密性好；(4)抗干扰性能强；(5)普适性和实用性强。
  • 摘要：基于稀疏和冗余表象的关联成像技术及其在遥感应用研究主要发展和建立以电磁场的经典和量子相干性理论为物理学基础、以基于稀疏和冗余表象的现代信息理论(如压缩感知)为信息论基础的全新一代光学遥感成像体系，以突破传统光学遥感成像技术成像分辨率、图像获取效率及探测灵敏度的理论极限。本文将介绍该领域的国内外研究现状和中科院上海光机所在强度关联激光成像雷达、压缩感知多光谱关联成像、及其它相关研究方向的进展;并简要讨论该领域下一步若干有待解决的研究课题。
  • 摘要：本文简述了临近空间大气探测的意义，介绍了临近空间大气探测的激光雷达的类型，并探讨了激光雷达在临近空间大气探测中可以开展的应用研究：(1)临近空间大气热结构和风场结构观测研究；临近空间大气波动特征研究；(3)临近空间大气成分垂直输送研究；(4)突发钠层及其与电离层的祸合研究。
  • 摘要：结合构建平安社会的国家战略目标和军民两用的科技发展目标,未来需要加强研究先进光电子技术在大气安全侦测中的新型应用能力.报告对新一代光电技术在该领域的应用需求、技术发展、基本原理、工作模式和未来前景等进行了分析.rn 基于不同化学物质的激光光谱特性进行侦测识别的相关技术,作为大气安全侦察领域的新型前沿技术,自二十世纪90年代以来,一直是国内外研究关注的热点.目前的激光侦毒技术是利用多个固定频率激光探测化学毒剂在特定光波段的单一吸收谱线,其探测灵敏度和抗干扰性均有限.rn 基于宽谱激光和大气“指纹”侦测技术发展新一代广谱、高灵敏、抗干扰性强和无虚漏警的大气安全侦测技术，未来可广泛应用于战场化学侦察、大气环境安全监测等领域，对于解决日益严重的大气微量多组份异常、混合化学毒气和未知毒气威胁，提高中国在常规、生化、反恐环境中人员的生存能力、防御能力和战场环境掌控能力具有重要意义。该技术方向已被美军列为新一代化学侦察能力和反恐手段的重要发展方向。
  • 摘要：本文重点研究了星上微波光子系统的非线性效应以及链路的传输性能。首先，根据马赫一曾德尔调制器传输函数，建立了多路射频信号输入下星上微波光子系统的非线性模型，利用贝塞尔函数展开、傅里叶变换和Graf加法定理，推导出了调制器非线性失真的严格通用解析解，从理论上分析了调制系数对系统非线性的影响，并对比了双边带调制和单边带调制的非线性性能。其次，考虑到星间微波光子链路中信号经远距离传输损耗大，利用前置光放大来提高链路的信噪比。建立了带前置光放大的星间微波光子链路模型，综合考虑非线性失真分量以及各种噪声(包括热噪声、散粒噪声、相对强度噪声以及由放大器引入的自发辐射噪声、信号与自发辐射拍频噪声)的影响，推导出了射频增益、噪声系数、动态范围和信号噪声失真比(SNDR)的解析表达式。从理论上分析了激光器输出功率、射频输入功率、调制器直流偏置点等参数对链路性能的影响，在给定射频输入功率条件下，通过优化直流偏置相移，使得信号噪声失真比最大。最后，进一步分析了前置放大器增益和噪声系数对信号噪声失真比的影响。
  • 摘要：本文简述了激光通信链路的建立，分析了基于GPS定位的瞄准捕获与跟踪(PAT)系统的工作原理，并探讨了GPS辅助快速跟瞄激光通信实验系统使用的4个不同功能的模块：GPS定位传感器、水平基准角传感模块、正北基准角传感模块、无线传输模块。
  • 摘要：本文主要分析了影响相干激光通信的关键技术，包括:单频、稳频、窄线宽、大功率激光发射技术，窄线宽、可调谐、无跳模本阵激光器技术，高效率、稳定可靠的2X490度自由空间桥接器技术。文章还对空间相干激光通信的三项主要检验技术大口径激光波前检验技术、自由空间远距离传输模拟和通信性能检验技术、光学动态PAT下性能检验技术进行了介绍。
  • 摘要：近年来移动通信技术飞速发展并加快推进了全球信息化进程,但其面临着系统容量瓶颈和覆盖盲区两大难题.挖掘新的频谱资源和开发新一代通信技术已成当务之急.绿色无污染能源和节能已成为热门话题.基于未来广泛布设的LED照明或显示设施实现短距离无线光通信将成为解决上述难题的途径之一.基于LED的可见光通信可广泛应用于移动终端的网络高速接入,定位导航/导购,智能家居,智能交通网等.另外在各色光谱内小型化紫外光发射和检测器件不断成熟.独特的太阳盲和大气散射特性导致的系统高信噪比和极宽松的非可视距通信使得紫外光通信突破了传统的光通信需精密对准的瓶颈,因此具有很高的理论价值和广阔的室外应用前景,包括水下、地面、大气、深空.本文将侧重于可见光和紫外光波段频谱资源的开发,围绕短距离无线光通信的显著特点、现状及应用远景展开讨论,重点介绍世界范围相关器件、信号在复杂场景下的传输检测、通信理论与方法、通信性能综合评估、通信协议和网络技术等方面的进展,以及清华无线光信息系统实验室在相关领域所做的理论和实验工作.
  • 摘要：本文介绍了气动光学效应仿真的概念特点、技术需求、研究现状和应用前景，提出开展高速飞行器气动光学效应仿真技术研究的关键问题。同时，对气动光学效应仿真的研究内容进行了描述和说明，通过分析新型飞行器对气动光学效应研究的需求，探讨气动光学效应机理及规律的研究途径，探讨气动光学效应建模与仿真的技术方法，以及气动光学效应仿真的技术途径。鉴于气动光学效应涵盖的现象和成因复杂，报告重点分析飞行器受到的气动光学传输效应与头罩气动热效应的影响，分析和讨论气动光学效应对红外探测系统产生的影响，以及在红外探测系统仿真中的实现方法。

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