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波前控制技术在激光照射皮肤组织中的应用

激光与红外 2014年第7期44卷 711-714页

作者：许莉莉刘磊首都医科大学生物医学工程学院北京100069 固体激光技术重点实验室北京100015

简述了激光光束波前校正计算过程,并介绍了激光光束波前控制技术在血管性皮肤损伤中应用的前景,建立了利用改变激光波前来提高透过皮肤组织光强的实验装置,详细报道了波前控制技术用于激光照射皮肤组织的实验结果。实验结果表明在照射... 详细信息

简述了激光光束波前校正计算过程,并介绍了激光光束波前控制技术在血管性皮肤损伤中应用的前景,建立了利用改变激光波前来提高透过皮肤组织光强的实验装置,详细报道了波前控制技术用于激光照射皮肤组织的实验结果。实验结果表明在照射激光剂量不变的情况下,通过波前控制可以大幅度提高穿透皮肤的激光局部能量密度。

关键词：波前控制激光光束波面皮肤

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非线性自适应光学激光波前控制技术

光学工程 1989年第5期 30-37页

作者：李斌成中国科学院光电技术研究所

本文综述了非线性自适应光学激光波前控制技术,主要叙述了受激喇曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)在强激光系统输出光束质量改善和高能激光束大气传输湍流补偿方面的应用。介绍了国外目前的发展水平,并对非线性自适应光学技术的发展方... 详细信息

本文综述了非线性自适应光学激光波前控制技术,主要叙述了受激喇曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)在强激光系统输出光束质量改善和高能激光束大气传输湍流补偿方面的应用。介绍了国外目前的发展水平,并对非线性自适应光学技术的发展方向作了分析。

关键词：激光波前控制非线性光学技术

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基于全介质超材料的波前控制器件

光学仪器 2020年第1期42卷 20-24页

作者：华亚南上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

通过调制电磁波的相位和振幅可以达到控制电磁波的目的,为了实现超材料器件对电磁波的不同响应,利用仿真软件CST,设计了一系列基于全介质超材料的波前控制器件,包括电磁波偏转器件和聚焦透镜。通过引入不同的梯度相位差,达到调制折射电... 详细信息

通过调制电磁波的相位和振幅可以达到控制电磁波的目的,为了实现超材料器件对电磁波的不同响应,利用仿真软件CST,设计了一系列基于全介质超材料的波前控制器件,包括电磁波偏转器件和聚焦透镜。通过引入不同的梯度相位差,达到调制折射电磁波偏转方向的目的,且当器件满足不同的相位分布时,透镜的焦点位置可以被定量调节。这些全介质超材料器件可通过3D打印技术快速制备,具备经济友好的特点,在微波成像系统和通信领域具有广泛的应用前景。

关键词：全介质超材料波前控制三维结构

波前曲率传感自适应光学两种闭环控制方法的对比

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光学学报 2016年第3期36卷 15-20页

作者：陈波杨靖李新阳李小阳杨旭华北理工大学电气工程学院河北唐山063009 华北理工大学图书馆河北唐山063009 中国科学院光电技术研究所自适应光学实验室四川成都610209

针对波前曲率传感自适应光学,对比分析了直接拟合法和拉普拉斯算子本征模式法两种闭环控制方法。简要分析了两种方法的基本原理,并建立了36单元曲率型自适应光学仿真模型,进行了大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真。结果表明,与直接拟合... 详细信息

针对波前曲率传感自适应光学,对比分析了直接拟合法和拉普拉斯算子本征模式法两种闭环控制方法。简要分析了两种方法的基本原理,并建立了36单元曲率型自适应光学仿真模型,进行了大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真。结果表明,与直接拟合法相比,存在最佳模式数量使得拉普拉斯算子本征模式法具有更高的稳定性和精度;尤其是当波前畸变较大时,直接拟合法的稳定性和校正精度明显变差。

关键词：自适应光学曲率传感波前控制拉普拉斯算子本征模式

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波前曲率传感自适应光学的模式型控制技术

光学学报 2016年第2期36卷 10-16页

针对波前曲率传感自适应光学,介绍了基于拉普拉斯算子本征模式的波前闭环校正原理,理论分析了波前校正误差。建立了61单元自适应光学数值仿真模型,进行了大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真。仿真结果与误差理论分析一致,当模式数量较少... 详细信息

针对波前曲率传感自适应光学,介绍了基于拉普拉斯算子本征模式的波前闭环校正原理,理论分析了波前校正误差。建立了61单元自适应光学数值仿真模型,进行了大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真。仿真结果与误差理论分析一致,当模式数量较少时闭环校正精度较低,而数量过多时产生的模式耦合误差也会导致校正误差增大。通过分析模式数量与复原矩阵的条件数之间的关系,给出了一种简便的最佳模式数量选择方法。

关键词：自适应光学波前曲率传感波前控制拉普拉斯算子本征模式

BICGSTAB算法在波前重构和控制中的应用

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光电工程 2004年第11期31卷 1-4页

作者：胡谋法陈曾平国防科学技术大学ATR重点实验室湖南长沙410073

自适应光学波前重构和控制对精度和实时性的要求很高。BICGSTAB算法可用于非正定对称的线性系统方程的求解,并且速度快、精度高,稳定性好。基于Fried网格,提出将BICGSTAB算法引入自适应光学波前重构和控制系统方程的求解,并与SVD以及几... 详细信息

自适应光学波前重构和控制对精度和实时性的要求很高。BICGSTAB算法可用于非正定对称的线性系统方程的求解,并且速度快、精度高,稳定性好。基于Fried网格,提出将BICGSTAB算法引入自适应光学波前重构和控制系统方程的求解,并与SVD以及几种常见的迭代算法(Jacobi,Seidel,SOR以及SSOR)作比较。仿真结果表明,对于121阶系统,BICGSTAB法达到0.01%精度仅仅需要不到70次的迭代;SVD法达到0.01%需要近300次;四种常见迭代方法即使104次也没有收敛。这说明BICGSTAB具有更高的速度和精度,能够更好地满足自适应光学系统实时性和精度的需要。

关键词：自适应光学波前重构波前控制 Fried网格 BICGSTAB法

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复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控

物理学报 2016年第21期65卷 290-297页

作者：汪肇坤杨振宇陶欢赵茗华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074 华中科技大学深圳研究院深圳518057

近年来,超材料和超表面因为一些不同于传统材料的新奇性质一直被广泛研究,而基于超材料或者是超表面的波前控制也是其中的一个热门研究领域.迄今为止,已经提出了很多不同的结构来对反射光和透射光的波前进行调控,在已知的结构中,反射光... 详细信息

近年来,超材料和超表面因为一些不同于传统材料的新奇性质一直被广泛研究,而基于超材料或者是超表面的波前控制也是其中的一个热门研究领域.迄今为止,已经提出了很多不同的结构来对反射光和透射光的波前进行调控,在已知的结构中,反射光的波前调控效率已经可以达到较高数值,但是很少有报道能够使用超材料简单高效地调制透射光的波前.本文提出了一种由相同几何结构的左旋和右旋结构复合而成的螺旋超材料.通过使用时域有限差分方法进行仿真,发现这种螺旋结构将会在入射光和透射光之间引入一个可控的相位变化,从而可直接对透射光波前进行调控.仿真结果还表明,该复合结构螺旋超材料在较宽的波长范围内可以达到近64%的透射率.最后通过将该螺旋材料沿着X轴排布成有着连续相位变化的阵列,可以在近红外区域(1.0—1.4μm)观察到反常折射现象,仿真结果与理论计算得出的反常折射角十分符合.

关键词：超材料螺旋结构波前控制圆偏光转换

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自适应光学系统最优模式增益的快速估计方法

物理学报 2023年第13期72卷 294-301页

作者：陈克乐周家辉韩文雨饶学军郭友明饶长辉中国科学院自适应光学重点实验室成都610209 中国科学院光电技术研究所成都610209 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 光场调控科学技术全国重点实验室成都610209

在自适应光学系统中,最优模式控制方法首先通过对波前像差进行模式分解,再分别施加不同带宽的比例积分控制以实现较统一带宽模式控制更优的闭环效果.最优模式增益通常需要基于自适应光学系统的传递函数模型、实测的扰动和噪声的功率谱... 详细信息

在自适应光学系统中,最优模式控制方法首先通过对波前像差进行模式分解,再分别施加不同带宽的比例积分控制以实现较统一带宽模式控制更优的闭环效果.最优模式增益通常需要基于自适应光学系统的传递函数模型、实测的扰动和噪声的功率谱密度进行遍历求解获取,这一过程通常需要较长的时间.由于大气湍流统计特性的时变性,所求解的最优模式增益的时效性难以保证.为此,本文提出了一种基于二次曲线拟合的最优模式增益快速估计方法,仅通过3个数据点的闭环残差计算来估计单项模式的最优增益.仿真和实验结果表明,所提方法可以较准确地求解最优模式增益,有效抑制高阶波前像差.同时,由于算法的时间复杂度降低,相比于基于参数遍历的方法,最优模式增益估计过程所花费的时间缩短了约95.3%,有利于保证最优模式增益的时效性.

关键词：自适应光学波前控制最优模式增益

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神光Ⅱ升级装置波前传输计算模型与验证

光学学报 2013年第2期33卷 105-111页

作者：郭爱林朱海东杨泽平李恩德谢兴龙朱健强林尊琪马伟新朱俭中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800

基于衍射理论和神光Ⅱ升级激光装置的光路结构及光学元件波前像差,建立了激光装置光束波前像差传输计算模型,用以获取在实验中难以取得,但对激光系统设计和安全运行非常重要的变形镜校正面型、放大器动态波前像差、空间滤波器波前像差... 详细信息

基于衍射理论和神光Ⅱ升级激光装置的光路结构及光学元件波前像差,建立了激光装置光束波前像差传输计算模型,用以获取在实验中难以取得,但对激光系统设计和安全运行非常重要的变形镜校正面型、放大器动态波前像差、空间滤波器波前像差和焦斑形态等过程数据。利用该模型对激光装置常规运行时的静态传输、变形镜加压静态传输和大能量发射3种状态下的波前传输进行理论分析,计算结果与实验测量相一致,并在此基础上对变形镜未加压大能量发射波前传输进行计算。计算模型可用于指导相关器件的设计,优化激光运行控制模式,有利于提高激光装置输出波前质量。

关键词：激光光学高功率激光传输计算波前控制聚焦能力