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多波长与横模可切换掺镱光纤激光器的研究

光子学报 2024年第8期53卷 140-147页

作者：彭剑傲陈伟侯超奇刘丹丹庞拂飞黄素娟王廷云上海大学特种光纤与光接入网重点实验室上海200444 上海大学特种光纤与先进通信国际合作联合实验室上海200444 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119

设计并制备了一种具有环形掺镱纤芯的光纤波导结构,并提出了一种基于该环芯掺镱光纤和少模光纤布拉格光栅的多波长与横模可切换光纤激光器。在这种光纤激光器中,只需简单调整腔内的偏振控制器,就可以实现单波长和双波长的激光稳定振荡... 详细信息

设计并制备了一种具有环形掺镱纤芯的光纤波导结构,并提出了一种基于该环芯掺镱光纤和少模光纤布拉格光栅的多波长与横模可切换光纤激光器。在这种光纤激光器中,只需简单调整腔内的偏振控制器,就可以实现单波长和双波长的激光稳定振荡。当激光器在单波长下工作时,可以切换两种横模输出,包括LP01模和LP11模,两种模式都获得了小于0.08 nm的3 dB窄线宽和大于45 dB的高边模抑制比,中心波长和光强的波动分别为±0.01 nm和±1 dB。试验表明:该环芯掺镱光纤有助于LP11模获得的增益高于LP01模,LP01模式激光的斜率效率为34.34%,而LP11模式激光的斜率效率高达49.09%。该光纤激光器可以在模分复用系统和激光加工等领域发挥重要的作用。

关键词：光纤激光器多波长横模可切换环芯掺镱光纤少模光纤光栅

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基于DMD调制的结构光照明超分辨和光切片显微技术研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 1-24页

作者：马旺千佳王思颖马睿李星党诗沛栗星柏晨但旦姚保利中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明,可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微(SIM)技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性,继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速... 详细信息

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明,可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微(SIM)技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性,继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速成像的优点。其高时空分辨率和三维光切片能力非常适合活体细胞或组织的观测,受到生物医学和光学界的持续关注。快速产生高对比度、高频率的结构光场并进行快速相移和旋转调控是SIM的核心技术。近年来基于数字微镜器件(DMD)调制的SIM(DMD-SIM)发展迅速,它利用DMD高刷新率、高光通量、偏振不敏感的优势,克服了传统器件如物理光栅和液晶空间光调制器在调控速度上的缺点。本综述首先介绍了SIM超分辨和光切片的基本原理,然后着重阐述了DMD-SIM通过光投影和光干涉产生结构光照明及调控光场的方法,对当前的DMD-SIM研究进展进行了归纳评述,总结了DMD-SIM的优缺点,最后对DMD-SIM面临的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：光学显微结构光照明显微超分辨光切片数字微镜器件

基于DMD调制的结构光照明超分辨和光切片显微技术研究进展（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 11-34页

作者：马旺千佳王思颖马睿李星党诗沛栗星柏晨但旦姚保利中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室中国科学院大学

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微（SIM）技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、... 详细信息

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微（SIM）技术与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速成像的优点。其高时空分辨率和三维光切片能力非常适合活体细胞或组织的观测，受到生物医学和光学界的持续关注。快速产生高对比度、高频率的结构光场并进行快速相移和旋转调控是SIM的核心技术。近年来基于数字微镜器件（DMD）调制的SIM(DMD-SIM)发展迅速，它利用DMD高刷新率、高光通量、偏振不敏感的优势，克服了传统器件如物理光栅和液晶空间光调制器在调控速度上的缺点。本综述首先介绍了SIM超分辨和光切片的基本原理，然后着重阐述了DMD-SIM通过光投影和光干涉产生结构光照明及调控光场的方法，对当前的DMD-SIM研究进展进行了归纳评述，总结了DMD-SIM的优缺点，最后对DMD-SIM面临的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：光学显微结构光照明显微超分辨光切片数字微镜器件

基于DMD调制的结构光照明超分辨和光切片显微技术研究进展

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激光与光电子学进展 2024年

作者：马旺千佳王思颖马睿李星党诗沛栗星柏晨但旦姚保利中国科学院大学中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微技术（SIM）与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、... 详细信息

将普通光学显微镜的均匀照明替换为光场具有空间结构分布的照明，可为显微镜增添超分辨和光切片的新功能。结构光照明显微技术（SIM）与传统宽场光学显微镜具有良好的结构兼容性，继承了传统光学显微镜非侵入、低光毒性、低荧光漂白、快速成像的优点。其高时空分辨率和三维光切片能力非常适合活体细胞或组织的观测，受到生物医学和光学界的持续关注。快速产生高对比度、高频率的结构光场并进行快速相移和旋转调控是SIM的核心技术。近年来基于数字微镜器件（DMD）调制的SIM（简称DMD-SIM）发展迅速，它利用DMD高刷新率、高光通量、偏振不敏感的优势，克服了传统器件如物理光栅和液晶空间光调制器在调控速度上的缺点。本综述首先介绍了SIM超分辨和光切片的基本原理，然后着重阐述了DMD-SIM通过光投影和光干涉产生结构光照明及调控光场的方法，对当前的DMD-SIM研究进展进行了归纳评述，总结了DMD-SIM的优缺点，最后对DMD-SIM面临的挑战和发展趋势进行了展望。

关键词：光学显微结构光照明显微超分辨光切片数字微镜器件(DMD)

大规模铌酸锂光子集成系统的超快激光光刻研究进展

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科学通报 2024年第12期69卷 1528-1539页

作者：黄金鑫陈锦明刘招祥宋吕斌王冠华孙超伍荣波林锦添方致伟张海粟王哲齐家汪旻程亚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 华东师范大学物理与电子科学学院极端光机电实验室上海200241 华东师范大学精密光谱国家重点实验室上海200062 上海科技大学物质科学与技术学院上海200135

飞秒光刻辅助化学机械刻蚀技术(photolithography assisted chemo-mechanical etching,PLACE)实现了在薄膜铌酸锂(thin-film lithium niobate,TFLN)上高品质大规模光子集成电路(photonic integrated circuit,PIC)的制造,并推动了光子集成电路重大应用领域的持续发展,产生了一系列高性能PIC应用,诸如高Q微谐振器、低损耗波导、波导放大器、阵列波导光栅(arrayed waveguide grating,AWG)和电光(electro-optic,EO)可调谐/可编程光子器件等.针对PIC器件和光刻系统的大规模生产,本文介绍了一种超高速高分辨率激光光刻制造系统,采用高重复频率飞秒激光器和高速多边形激光扫描仪,可实现200 nm分辨率下4.8 cm2/h的光刻制造效率,并且展示了基于TFLN光子器件的晶圆级制造、晶圆级微电极结构等的应用.

关键词：薄膜铌酸锂光子集成电路光刻飞秒激光微加工

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深空激光扩频通信测距一体化技术(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 133-141页

作者：李超洋孙建锋卢智勇周煜张龙坤姜玉鑫许玲玲潘含蕊贾弘辉袁浩铭陈卫标贺辉中国科学技术大学光学与光学工程系安徽合肥230026 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室上海201800 上海卫星互联网研究院有限公司上海200120 上海市卫星互联网重点实验室上海200120

在深空探测中,以微波为载体的通信、测距载荷面临链路损耗大、频谱资源紧张等问题。相比微波,激光光束发散角小,能量更为集中,可达更远的传输距离,以激光为载体的通信、测距载荷具有体积小、质量轻等优势。搭建了一套激光相干外差扩频... 详细信息

在深空探测中,以微波为载体的通信、测距载荷面临链路损耗大、频谱资源紧张等问题。相比微波,激光光束发散角小,能量更为集中,可达更远的传输距离,以激光为载体的通信、测距载荷具有体积小、质量轻等优势。搭建了一套激光相干外差扩频通信测距一体化深空探测系统,提出了一种基于曲线模型的插值重采样方法,并对该曲线模型进行了理论仿真和实验验证。该模型由系统先验信息构建,是伪随机码相位差的线性函数。实验结果表明,对于静态目标,测距偏差不超过0.55 mm,测距精度不超过0.42 mm。对于动态目标,测距偏差不超过0.59 mm。静态和动态目标测距中实现了零误码通信。此外,扩频通信测距一体化设计应用于深空导航和深空时频同步,可以提高实时性。

关键词：扩频通信插值重采样通信测距一体化深空探测

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神光Ⅱ综合实验平台

中国激光 2024年第11期51卷 3-21页

作者：朱健强李学春朱俭朱宝强马伟新周申蕾卢兴强范薇张攀政刘志刚王利杨琳刘代中唐顺兴孙明营杨朋千谢兴龙朱坪孙美智梁潇张国文欧阳小平张艳丽张秀平王冰艳林尊琪范滇元高功率激光物理联合室上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800

中国科学院上海光学精密机械研究所(简称“上海光机所”)是中国最早开展高功率激光系统及其应用研究的单位。在建所60周年之际,本文简要回顾了上海光机所建造的系列高功率激光装置和相关技术发展,重点介绍了现今运行的神光Ⅱ多功能综合... 详细信息

中国科学院上海光学精密机械研究所(简称“上海光机所”)是中国最早开展高功率激光系统及其应用研究的单位。在建所60周年之际,本文简要回顾了上海光机所建造的系列高功率激光装置和相关技术发展,重点介绍了现今运行的神光Ⅱ多功能综合实验平台的性能和技术进步,以及利用此平台取得的若干具有标志性的重要物理实验成果,最后展望了未来高峰值功率激光技术与工程发展的基本问题和趋势。

关键词：惯性约束聚变神光装置激光工程激光光学

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深空激光扩频通信测距一体化技术（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第7期 141-149页

作者：李超洋孙建锋卢智勇周煜张龙坤姜玉鑫许玲玲潘含蕊贾弘辉袁浩铭陈卫标贺辉中国科学技术大学光学与光学工程系中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海卫星互联网研究院有限公司上海市卫星互联网重点实验室

在深空探测中，以微波为载体的通信、测距载荷面临链路损耗大、频谱资源紧张等问题。相比微波，激光光束发散角小，能量更为集中，可达更远的传输距离，以激光为载体的通信、测距载荷具有体积小、质量轻等优势。搭建了一套激光相干外差... 详细信息

在深空探测中，以微波为载体的通信、测距载荷面临链路损耗大、频谱资源紧张等问题。相比微波，激光光束发散角小，能量更为集中，可达更远的传输距离，以激光为载体的通信、测距载荷具有体积小、质量轻等优势。搭建了一套激光相干外差扩频通信测距一体化深空探测系统，提出了一种基于曲线模型的插值重采样方法，并对该曲线模型进行了理论仿真和实验验证。该模型由系统先验信息构建，是伪随机码相位差的线性函数。实验结果表明，对于静态目标，测距偏差不超过0.55 mm，测距精度不超过0.42 mm。对于动态目标，测距偏差不超过0.59 mm。静态和动态目标测距中实现了零误码通信。此外，扩频通信测距一体化设计应用于深空导航和深空时频同步，可以提高实时性。

关键词：扩频通信插值重采样通信测距一体化深空探测

一种光机一体化平面反射镜结构设计及应用分析

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光学技术 2024年第2期50卷 228-234页

作者：李杭钮新华史成浡田军南勇张营陈帅帅雷松涛中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083 河南平原光电有限公司河南焦作454001

为满足空间光学系统高成像质量、高稳定性和高杂散光抑制效果的需求,文章从选材、选型及仿真设计等方面开展研究,提出了一种新型光机一体化反射镜无框结构优化方案。方案的光学镜面通过钛合金表面烧结玻璃技术实现16∶1的镜坯光学面本... 详细信息

为满足空间光学系统高成像质量、高稳定性和高杂散光抑制效果的需求,文章从选材、选型及仿真设计等方面开展研究,提出了一种新型光机一体化反射镜无框结构优化方案。方案的光学镜面通过钛合金表面烧结玻璃技术实现16∶1的镜坯光学面本体径厚比,加工难度与成本显著低于碳化硅与铍反射镜。经静应力与模态分析:反射镜结构稳定,重力及安装应力对镜面面形的影响可忽略不计,样件实测面形误差峰谷值光机分离设计的5~20%左右。设计方案已经成功在轨应用,为星载光学成像高光学稳定性与高杂散光抑制需求的实现提供了一种可借鉴的技术手段。

关键词：光机一体化反射镜杂散光