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基于声光锁模全固态660 nm激光器

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 238-244页

作者：王禹凝郑权苏鑫柏中树张秀齐刘超智刘薇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 长春新产业光电技术有限公司吉林长春130103

脉冲宽度为皮秒的红光激光器,具有脉冲宽度窄,峰值功率高的优点,使其在工业、医疗、科研和信息存储等方面具有广泛的应用。本文采用声光锁模(AOML)的方式设计了一款具有窄线宽、高转换效率,输出波长为660 nm的全固态皮秒激光器。该激光... 详细信息

脉冲宽度为皮秒的红光激光器,具有脉冲宽度窄,峰值功率高的优点,使其在工业、医疗、科研和信息存储等方面具有广泛的应用。本文采用声光锁模(AOML)的方式设计了一款具有窄线宽、高转换效率,输出波长为660 nm的全固态皮秒激光器。该激光器采用半导体侧面泵浦的方式,通过优化谐振腔型,并使用两块LiB3O5(LBO)晶体进行腔外倍频,最终获得最大输出功率为8.6 W的660 nm激光输出。激光器采用脉冲侧面泵浦的模式,获得的锁模脉冲频率为100 MHz,脉冲宽度为887 ps。1319 nm至660 nm激光的倍频转换效率可达41%。

关键词：声光锁模非临界相位匹配宏微脉冲

快速城镇化地区土地利用景观格局演化及影响因素——以苏州市为例

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东北师大学报（自然科学版） 2024年第1期56卷 143-153页

作者：任浩洋刘艳军王肖惠孙宏日付慧东北师范大学地理科学学院吉林长春130024 长春市规划编制研究中心长春市城乡规划设计研究院吉林长春130033 鲁东大学资源与环境工程学院山东烟台264025

以快速城镇化地区的代表城市——苏州市为研究对象,根据2000及2015年苏州市域土地利用数据,采用土地利用转移矩阵以及景观生态学方法,对研究区土地利用及景观格局演化特点与其空间异质性影响因素进行了探讨.结果表明:(1)苏州市城镇化进... 详细信息

以快速城镇化地区的代表城市——苏州市为研究对象,根据2000及2015年苏州市域土地利用数据,采用土地利用转移矩阵以及景观生态学方法,对研究区土地利用及景观格局演化特点与其空间异质性影响因素进行了探讨.结果表明:(1)苏州市城镇化进程中土地利用变化特点明显,耕地保有量大幅度减少,退居第二大优势地类,水域、耕地及城乡工矿居民用地面积趋于均衡化.(2)各地类景观斑块特点各异,呈现复杂化的演变趋势;景观格局空间差异显著,城市核心区与边缘区分别呈现单一性集聚与多样化破碎的景观特点,其中市辖区较县级市具有更大的差异性.(3)不同强度的人类活动影响下景观格局特点不同,随着人类活动影响加剧,景观破碎程度呈现“倒U”式的景观破碎化特点.

关键词：土地利用景观格局景观指数移动窗口法苏州市

紧凑型折反式制冷型中波红外成像光学系统设计

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光学学报 2024年第9期44卷 219-230页

作者：胡晨霞刘英王成龙周广鹏于晨党博石中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为解决长焦距大口径红外成像光学系统长筒长、大体积、高成本的问题,设计了基于卡塞格林结构(卡式结构)的折反式制冷型中波红外成像光学系统。鉴于该类系统初始结构的确定缺乏充分的理论指导,推导了由拦光系数α、副镜放大率β_(sec)和... 详细信息

为解决长焦距大口径红外成像光学系统长筒长、大体积、高成本的问题,设计了基于卡塞格林结构(卡式结构)的折反式制冷型中波红外成像光学系统。鉴于该类系统初始结构的确定缺乏充分的理论指导,推导了由拦光系数α、副镜放大率β_(sec)和中继镜组垂轴放大率β_(relay)三个关键参数表示的计算公式,包括光学系统初始结构参数、系统长度T值、卡式结构初级球差和初级彗差计算公式,分析了系统像差校正难度和紧凑性随α、β_(sec)、β_(relay)的变化规律。基于像差校正难度与结构紧凑性之间的相互矛盾关系,提出了关键参数的最佳取值方法,为确定系统初始结构提供了重要的理论指导。使用ZEMAX软件对初始结构进行设计优化,完成了一款焦距为-600 mm、F数为2的紧凑型折反式制冷型中波红外成像光学系统,系统实现了100%冷光阑效率,总长为428 mm,各视场调制传递函数(MTF)值在奈奎斯特频率处均大于0.4,并对系统进行了公差分析,验证了理论的正确性和系统可加工性。

关键词：折反式光学系统二次成像中波红外像差理论光学系统设计

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基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

光学精密工程 2024年第7期32卷 987-997页

作者：邵亚楠李博文高世博邓永波中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X(8~12 GHz)和Ku(12~18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形... 详细信息

在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X(8~12 GHz)和Ku(12~18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点。该超表面能够实现从7.595 GHz到17.712 GHz超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为1.6 mm时,在相对带宽为79.9%的7.595~17.712 GHz频带上,超表面极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为0.3 mm时,在相对带宽为12.30%的10.864~12.288 GHz频带上,超表面具有线极化向圆极化转换的功能;在相对带宽为3.54%的7.328~7.592 GHz频带上,超表面的极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。样品制备及其极化转换特性测试结果表明:实验结果与仿真结果的相对误差为4.20%,理论设计与实验验证结果一致,进而验证了的跨X和Ku波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性。

关键词：超表面液态金属极化转换超宽带

双波段LED照明的基因测序荧光显微系统设计

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光学精密工程 2024年第16期32卷 2455-2463页

作者：刘美辰孟庆宇张洪文王克军李云辉王思琦王江南中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

荧光显微成像系统是基因测序仪的关键模块之一,为了确保基因测序的准确性,荧光成像系统要能够实现高分辨率,高质量成像。为满足对基因测序仪小型化,低成本,高分辨率的需求,本文设计了一种基于窄带LED照明的双波段基因测序荧光显微成像... 详细信息

荧光显微成像系统是基因测序仪的关键模块之一,为了确保基因测序的准确性,荧光成像系统要能够实现高分辨率,高质量成像。为满足对基因测序仪小型化,低成本,高分辨率的需求,本文设计了一种基于窄带LED照明的双波段基因测序荧光显微成像系统。首先,根据荧光显微成像的基本原理,利用临界照明原理设计基于LED的照明系统,通过仿真分析优化照明均匀性,并利用分束镜完成高分辨率、高成像质量的成像系统设计。通过设计方案完成了样机研制,并验证了成像性能。根据测试结果显示,所设计的显微系统XY方向分辨率为0.8μm,照明均匀性优于80%,满足高分辨率成像要求。相较其他系统而言,该系统整机具有小型化,低成本的特点,满足基因测序需求,在发展小型化基因测序仪领域具有重要应用前景。

关键词：基因测序 LED照明荧光成像光学系统

痕量气体掩星探测高光谱成像光谱仪光学系统设计

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中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 661-673页

作者：孔相金李博李寒霜王晓旭顾国超蒋雪中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

痕量气体作为大气的重要成份,对地球的生态起着重要作用。为了实现宽波段、高光谱全天时连续测量,本文设计了一款在掩星探测模式下工作的高光谱成像光谱仪。该系统为共狭缝的双通道结构,紫外-可见光通道采用单凹面光栅结构、红外通道采... 详细信息

痕量气体作为大气的重要成份,对地球的生态起着重要作用。为了实现宽波段、高光谱全天时连续测量,本文设计了一款在掩星探测模式下工作的高光谱成像光谱仪。该系统为共狭缝的双通道结构,紫外-可见光通道采用单凹面光栅结构、红外通道采用利特罗与浸没光栅结合结构,有效地减小了体积。利用软件对光学结构进行优化,优化结果表明:光谱仪在250~952 nm波段范围内工作,其中紫外-可见光通道工作波段为250~675 nm、光谱分辨率优于1 nm、MTF在奈奎斯特频率为20 lp/mm处均高于0.58、全视场各波长处RMS值均小于21μm;红外通道工作波段为756~952 nm、光谱分辨率优于0.2 nm、MTF在奈奎斯特频率为20 lp/mm处均高于0.76、全视场各波长处RMS值均小于6μm,均满足设计要求。结果表明该高光谱成像光谱仪系统可以实现对痕量气体的掩星探测。

关键词：光学系统设计掩星探测痕量气体高光谱成像光谱仪

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空间望远镜中快摆镜摆动引起的投影畸变效应

光学学报 2024年第11期44卷 58-65页

作者：李龙王维曹智睿孟庆宇李成浩中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为了提高大口径大视场空间望远镜中精密稳像系统在稳像过程中的稳像精度,本文对精密稳像系统中快摆镜(FSM)摆动引起的投影畸变效应进行了理论分析。从几何光学角度,采用光线追迹法建立了FSM摆动引起的像移计算模型,并从不同视场像点的... 详细信息

为了提高大口径大视场空间望远镜中精密稳像系统在稳像过程中的稳像精度,本文对精密稳像系统中快摆镜(FSM)摆动引起的投影畸变效应进行了理论分析。从几何光学角度,采用光线追迹法建立了FSM摆动引起的像移计算模型,并从不同视场像点的位移中解析出投影畸变效应;以我国正在建设中的巡天空间望远镜为例,采用CODE V中的光线追迹结果进行交叉验证;根据这一模型,分析了对投影畸变效应可能产生影响的视场大小、FSM行程、FSM到焦面视场中心的距离等因素。结果表明:像移模型的计算精度很高,其计算结果与光线追迹计算结果误差不超过0.01μm;视场大小、FSM行程和中心视场主光线的入射角是影响投影畸变大小的主要因素。本文建立的像移计算模型能够满足实际应用需求,对投影畸变影响因素的分析结果可以为精密稳像系统的设计提供参考依据。

关键词：望远镜投影畸变光线追迹法齐次坐标变换法快摆镜精密稳像

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离轴超构透镜设计与特性分析

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 52-60页

作者：胡金高娃赵尚男王灵杰叶昊坤张建萍张新中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

本文提出了一种离轴超构透镜的设计方法,并分析了不同数值孔径、离轴角度等参数对于离轴超构透镜的光谱分辨率、聚焦效率以及仿真结果的影响。利用Lumerical软件分别仿真了参数为NA=0.408、α=13°;NA=0.180、α=13°及NA=0.408α=20°... 详细信息

本文提出了一种离轴超构透镜的设计方法,并分析了不同数值孔径、离轴角度等参数对于离轴超构透镜的光谱分辨率、聚焦效率以及仿真结果的影响。利用Lumerical软件分别仿真了参数为NA=0.408、α=13°;NA=0.180、α=13°及NA=0.408α=20°等多个离轴超构透镜。仿真结果表明:离轴角度与光谱分辨率大小成正相关,离轴角度越大,光谱分辨能力越强,但聚焦效率越低;数值孔径越小,相位分布的覆盖范围越小,会导致仿真聚焦位置与理论值偏差变大。设计者需要根据需求合理平衡数值孔径、离轴角度等参数,最终实现理想效果。本文得出的结论对离轴超构透镜的理论分析和实际应用中的参数设计具有重要参考价值。

关键词：超构透镜离轴超构透镜仿真分析

准低温条件下不同含水量玉米储存品质和微观结构变化

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粮油食品科技 2024年第1期32卷 129-138页

作者：谭晓雨丁玉琴丁明军张忠杰尹君中南林业科技大学食品科学与工程学院湖南长沙410000 保定市粮油质量检测中心河北保定071000 国家粮食和物资储备局科学研究院粮食储运研究所北京100037 粮食储运国家工程研究中心北京100037

玉米因富含营养物质、自身胚部大,易受到虫霉等侵染,造成其品质劣变,因此玉米保质保鲜储存具有一定的挑战,为此需要明晰玉米的储存品质规律与变化。以初始含水量分别为13.04%、14.03%、14.99%玉米为研究对象,以常温储藏环境(25℃)为对... 详细信息

玉米因富含营养物质、自身胚部大,易受到虫霉等侵染,造成其品质劣变,因此玉米保质保鲜储存具有一定的挑战,为此需要明晰玉米的储存品质规律与变化。以初始含水量分别为13.04%、14.03%、14.99%玉米为研究对象,以常温储藏环境(25℃)为对照研究在温度20℃准低温储存期间玉米的容重、脂肪酸值、发芽率、霉菌活动等品质与安全指标变化规律及玉米籽粒微观结构变化。实验结果表明:在20℃下,三个不同初始含水量的玉米的发芽率、脂肪酸值、容重较25℃储存环境下变化均较慢,均处于宜存范围。真菌孢子数随储存时间延长而急剧上升,且与玉米初始水分含量具有显著性相关,即14.99%的玉米储存至120d,真菌孢子数量级别已达到严重危害程度,13.04%、14.03%、14.99%玉米的安全储存期分别为180d、180d和100d。储存期间的玉米微观结构发生了渐变,即表面由平滑整齐变为凹凸褶皱,淀粉颗粒排列由结构紧密逐渐变为稀疏无序。由此可知,玉米在(准)低温储存条件下,储存时间和初始含水量是影响玉米储存品质和微观结构变化的主要因素。研究结果为实现玉米产后保质减损提供新的视角。

关键词：玉米准低温储藏品质储存微观结构