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高速波前整形系统的研究进展

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 48-58页

作者：罗嘉伟伍代轩梁家俊沈乐成中山大学电子与信息工程学院广东广州510006 华南师范大学信息光电子科技学院广东广州510631 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200241

生物组织折射率在微观上的不均匀分布造成了光学散射,进而导致了光在组织深处聚焦能力的丧失。波前整形技术通过补偿不同散射通道间的相位延迟,能够实现散射光的重新聚焦。该技术的有效实施依赖于散射过程的确定性,一旦散射过程在调控... 详细信息

生物组织折射率在微观上的不均匀分布造成了光学散射,进而导致了光在组织深处聚焦能力的丧失。波前整形技术通过补偿不同散射通道间的相位延迟,能够实现散射光的重新聚焦。该技术的有效实施依赖于散射过程的确定性,一旦散射过程在调控完成前发生变化,预补偿的相位将无法抵消散射带来的影响,最终会造成焦点强度的下降甚至是完全消失。然而在实际应用中,散射过程通常处于一个不断变化的动态状态,例如在生物活体内,血液的流动、心跳,以及呼吸等动态生理活动均会引起散射过程的动态变化。因此,为了保障波前整形技术在生物活体中的应用开展,提升波前整形系统的调控速度显得尤为关键。针对该问题,本综述主要对高速波前整形的发展现状进行了回顾,概述了调控速度的未来优化方向,分析并展望了其在生命科学中的潜在应用和前景。

关键词：波前整形高速调控散射介质光学相位共轭引导星超声调制

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激光粉末床增材制造模具钢抗热疲劳性能研究

热加工工艺 2024年

作者：汪佳黄玉山佟鑫王小健暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院华南师范大学信息光电子科技学院广州鑫研锦增材科技有限公司

针对增材制造的随形水路压铸模具镶件热疲劳开裂漏水失效问题，采用自约束热疲劳试验对比研究了3种典型增材制造模具钢材料18Ni300、12Cr9Ni和1Cr13的抗热疲劳性能。结果表明：热疲劳裂纹容易在水路内壁凹陷等应力集中部位萌生，向垂直... 详细信息

针对增材制造的随形水路压铸模具镶件热疲劳开裂漏水失效问题，采用自约束热疲劳试验对比研究了3种典型增材制造模具钢材料18Ni300、12Cr9Ni和1Cr13的抗热疲劳性能。结果表明：热疲劳裂纹容易在水路内壁凹陷等应力集中部位萌生，向垂直于热应力方向扩展。主裂纹和热疲劳损伤因子评价结果显示：1Cr13试样抗热疲劳性能最好，18Ni300试样次之，12Cr9Ni试样抗热疲劳性能最差。对比了3种材料的抗热疲劳性能和力学性能，发现二者之间没有直接的对应规律关系。试样在热循环过程中不断发生氧化腐蚀，这一现象加速了热疲劳裂纹的扩展，其中1Cr13试样生成的Cr2O3膜，能够起到延缓裂纹尖端扩展的作用。因此，Cr元素是影响材料中抗热疲劳性能的主要因素。该研究结果为增材制造压铸模具镶件工程化应用提供了重要的实验依据。

关键词：压铸模具随形水路热疲劳增材制造激光粉末床熔融(L-PBF)

基于主动光场调控的超快光纤激光器研究进展（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第1期 290-306页

作者：刘嘉豪罗智超张泽贤杨奕涛伍代轩刘萌罗爱平徐文成华南师范大学信息光电子科技学院

综述了近期基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器的研究进展，总结了目前基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器所能实现的基本功能和输出特性，同时介绍了本课题组基于腔内空间光调制器的研究成果，最后对腔内空间光调制器驱动的超快... 详细信息

综述了近期基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器的研究进展，总结了目前基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器所能实现的基本功能和输出特性，同时介绍了本课题组基于腔内空间光调制器的研究成果，最后对腔内空间光调制器驱动的超快光纤激光器的发展趋势和应用前景进行了展望。

关键词：激光器超快光纤激光器空间光调制器光场调控脉冲整形色散管理

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基于聚类和自适应滤波的成像式心率检测方法

光学学报 2024年第9期44卷 200-210页

作者：黄漫萍彭力韩鹏骆开庆刘冬梅陈淼邱健华南师范大学电子与信息工程学院广东佛山528225 广东省光电检测工程技术研究中心广东佛山528225

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景... 详细信息

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下存在的测量结果准确度低和波动性大等问题。首先,利用凹透镜变形算法将面部肤色区域进行图像扭曲和膨胀。其次,通过K-means++聚类方法进行皮肤区域像素选取。然后,应用CHROM算法对BVP信号进行预降噪处理。上述处理方法构成了ROI动态选取方法,可解决头部运动带来的影响。最后,采用提出的自适应NLMS算法对BVP信号进行光照变化干扰的自适应滤波后,完成心率的计算。实验结果表明,所提出的心率检测方法在运动场景下的平均绝对误差(MAE)达到0.92次/min,即使在光照剧烈变化的条件下MAE也能达到2.20次/min。该方法能够有效解决IPPG技术中ROI定位不准、选取困难以及受光照变化影响严重等不足。

关键词：生物技术成像式光电容积描记凹透镜变形 K-means++聚类归一化最小均方误差算法

基于二次谐波产生光谱与显微成像的CdS纳米线空间取向研究

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物理学报 2024年第16期73卷 102-109页

作者：任立庆杨强姬超燃池娇胡云魏迎春许金友榆林学院能源工程学院榆林市高分辨太赫兹振动成像重点实验室榆林719000 华南师范大学华南先进光电子研究院广州510006

作为一种非线性光学效应,二次谐波产生(second harmonic generation,SHG)因其良好的偏振敏感性在获得物质成分、结构、特性等信息方面具有广泛应用.尽管前人利用SHG光谱或SHG显微成像方法探索研究了纳米线的精密定位或追踪问题,但是结... 详细信息

作为一种非线性光学效应,二次谐波产生(second harmonic generation,SHG)因其良好的偏振敏感性在获得物质成分、结构、特性等信息方面具有广泛应用.尽管前人利用SHG光谱或SHG显微成像方法探索研究了纳米线的精密定位或追踪问题,但是结合使用SHG光谱与SHG显微成像方法实现纳米材料结构与晶轴空间取向方面的研究鲜见报道.本研究分别使用SHG光谱与SHG显微成像方法研究了CdS纳米线空间取向问题.首先,基于全光学分析方法从实验上和理论上研究了硫化镉(CdS)纳米线SHG光谱强度随入射光偏振方向变化的规律,并详细分析了晶轴方位角γ,ω,φ对CdS纳米线SHG花型图的影响.其次,通过理论计算与实验测量结果相互验证,成功确定了单根CdS纳米线的3个晶轴取向.最后,利用偏振相关的SHG显微成像方法研究了单根CdS纳米线的空间取向,发现单根CdS纳米线不同部位具有不同的SHG响应.研究结果为SHG光谱与显微成像在纳米材料空间高精度定位研究提供了新的思路与重要参考,并为纳米材料在生物医学方面的潜在应用提供了重要启示.

关键词：二次谐波产生硫化镉纳米线偏振晶体取向

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多芯光纤光栅形状重构中的扭转校准技术研究

光纤与电缆及其应用技术 2024年第1期 16-21,31页

作者：黄泽超张俊高侃罗爱平华南师范大学信息光电子科技学院广州510631 中国电子科技集团公司第二十三研究所上海201900

由于多芯光纤光栅制备工艺中的几何缺陷以及封装位置摆放不正确,可能导致不同离散测量点的光纤截面中的纤芯之间产生相对角度偏移,进而产生光纤截面扭转问题。随着三维形状重构距离的增加,该扭转问题会带来形状重构坐标的误差累积,并最... 详细信息

由于多芯光纤光栅制备工艺中的几何缺陷以及封装位置摆放不正确,可能导致不同离散测量点的光纤截面中的纤芯之间产生相对角度偏移,进而产生光纤截面扭转问题。随着三维形状重构距离的增加,该扭转问题会带来形状重构坐标的误差累积,并最终影响三维形状重构的准确性。为此,设计并搭建了相应的形状重构扭转校准实验,以解决该固有扭转问题。实验结果表明,该扭转校准方法拓展了三维形状重构模型的适用范围,提高了重构结果的准确性。

关键词：多芯光纤光栅 Frenet标架曲线重构扭转角度校准

基于相干反馈的相敏放大器强度差压缩增强研究

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物理学报 2024年第13期73卷 135-141页

作者：刘婷婷杨晓华韩亚帅王军民山西科技学院通识教育学院晋城048000 安徽师范大学物理与电子信息学院芜湖241000 安徽师范大学光电信息材料功能调控与应用安徽省重点实验室芜湖241000 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

基于原子四波混频的光参量放大器是实现强度差压缩态光场的最有效手段之一.然而,受限于原子蒸气对光场的吸收损耗,其输出的压缩度仍有待提升.光参量放大器输出的非经典光场部分反馈回输入端口,可实现其输出光场量子特性的增强.本文对相... 详细信息

基于原子四波混频的光参量放大器是实现强度差压缩态光场的最有效手段之一.然而,受限于原子蒸气对光场的吸收损耗,其输出的压缩度仍有待提升.光参量放大器输出的非经典光场部分反馈回输入端口,可实现其输出光场量子特性的增强.本文对相干反馈的相敏放大器开展理论分析,研究了其输出光场的强度差压缩与反馈强度、强度增益和损耗的依赖关系.研究结果表明,在无损耗的理想情况下,通过调控反馈强度和位相可实现无穷大的压缩输出.在考虑实际的实验参数条件下,此方案也可在一定的反馈强度范围内和特定的位相条件下,实现显著的压缩增强.本研究结果可为实验实现高质量非经典光场提供有益的参考.

关键词：光参量放大器压缩态光场相干反馈压缩增强

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碳化硅陶瓷超快激光双光束精密抛光技术研究

激光技术 2024年第2期48卷 180-187页

作者：肖海兵张庆茂谭小军周泳全张卫罗博伟深圳信息职业技术学院智能制造与装备学院深圳518172 华南师范大学信息光电子科技学院、广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广州510006

为了有效提高碳化硅陶瓷材料抛光精度,采用了一种红外脉冲和超快紫外皮秒激光双光束抛光碳化硅陶瓷技术。通过红外纳秒激光与超快紫外皮秒激光抛光碳化硅陶瓷材料激光双光束抛光方法,实验研究了激光功率、重复频率、扫描速率、离焦量等... 详细信息

为了有效提高碳化硅陶瓷材料抛光精度,采用了一种红外脉冲和超快紫外皮秒激光双光束抛光碳化硅陶瓷技术。通过红外纳秒激光与超快紫外皮秒激光抛光碳化硅陶瓷材料激光双光束抛光方法,实验研究了激光功率、重复频率、扫描速率、离焦量等抛光工艺参数对抛光SiC表面质量的影响。结果表明,在激光功率24 W、扫描速率200 mm/s、激光重复频率500 kHz、离焦1 mm时,陶瓷表面粗糙度达到最优,激光双光束抛光和单光束抛光原始粗糙度碳化硅2.87μm分别下降至0.42μm和0.53μm;激光双光束抛光SiC陶瓷致密化,陶瓷表面呈现有规律的整齐排列,且碳化硅抛光表面的晶粒平均大小为1.48μm,表面力学性能得到改善。该研究为陶瓷等硬脆材料激光精密抛光提供了参考。

关键词：激光技术激光抛光超快光学激光双光束碳化硅陶瓷表面形貌