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阿秒电子显微技术

中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 122-130页

作者：张曼玉赵立功惠丹丹付玉喜中国科学院西安光学精密机械研究所超快光科学与技术重点实验室中国科学院西安光学精密机械研究所阿秒科学与技术研究中心中国科学院大学

为了实现对物质内部微观粒子运动过程的直接可视化,研究人员不断探索具有更高时间与空间分辨率的新实验方法与技术.阿秒电子显微技术结合超短光脉冲与电子脉冲,基于泵浦-探测方案,旨在同时提供阿秒时间分辨率与原子级空间分辨率,从而为... 详细信息

为了实现对物质内部微观粒子运动过程的直接可视化,研究人员不断探索具有更高时间与空间分辨率的新实验方法与技术.阿秒电子显微技术结合超短光脉冲与电子脉冲,基于泵浦-探测方案,旨在同时提供阿秒时间分辨率与原子级空间分辨率,从而为深入理解物质微观机理和动力学规律提供关键实验参数和技术手段,进而实现物质宏观属性与微观底层运动的有效融合.阿秒电子显微技术自诞生之日起便成为国际上的研究热点,本文将简要介绍超快电子显微镜、阿秒电子脉冲的产生及阿秒电子显微技术的前沿研究进展.

关键词：光场选通阿秒电子脉冲超快电子显微镜阿秒电子显微镜

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基于固体介质的高次谐波和阿秒脉冲产生及应用

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中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 20-33页

作者：夏宇峰黄沛付玉喜中国科学院大学中国科学院西安光学精密机械研究所阿秒科学与技术研究中心

超短脉冲激光与物质的强场非微扰相互作用可以实现高次谐波产生(High-order Harmonic Generation,HHG),目前是阿秒脉冲产生的最有效途径,其研究范围已从气体扩展到固体材料. 2011年, Ghimire等人首次在Zn O固体中观察到非微扰区的透射... 详细信息

超短脉冲激光与物质的强场非微扰相互作用可以实现高次谐波产生(High-order Harmonic Generation,HHG),目前是阿秒脉冲产生的最有效途径,其研究范围已从气体扩展到固体材料. 2011年, Ghimire等人首次在Zn O固体中观察到非微扰区的透射高次谐波,为开发下一代集成化的极紫外阿秒光源提供了新的路径,也为探索凝聚态体系内部的超快动力学过程提供了新的研究手段.与气体介质相比,固体材料具有高密度、空间结构复杂等特点,其高次谐波的产生机制更为复杂.本文首先概述了固体高次谐波的独特性质,并展示了固体高次谐波与气体高次谐波的差异性.然后列举了固体高次谐波的应用场景,重点介绍了基于固体高次谐波产生阿秒脉冲的相关工作.最后分析了固体高次谐波现存的问题和未来的发展方向.

关键词：超快过程高次谐波超快光谱学阿秒科学

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eXTP聚焦镜电子偏转器仿真分析与设计

物理学报 2025年

作者：郑人洲强鹏飞杨彦佶闫永清李悦盛立志陈勇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高能物理研究所粒子天体物理重点实验室

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry ... 详细信息

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission，eXTP）聚焦镜电子偏转器研制工作，满足聚焦镜光学系统对于低能电子的偏转需求，兼顾轻量化、电子偏转能力以及电磁兼容性能等问题，采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了电子偏转器及聚焦镜镜片的全物理仿真模型，分析了磁感应强度分布、电子偏转轨迹以及磁场对聚焦镜镜片的影响，完成了电子偏转器电磁参数设计。模拟结果表明，电子偏转器周围空间中磁感应强度沿半径方向减小，两根辐条正中间磁感应强度最大值可达0.027 T。在磁感应强度平面及纵向分布中，当半径大于280 mm或纵向距离大于60 mm时，磁感应强度小于5×10-5T （0.5Gs），满足电磁兼容性能设计要求。当入射角≤10°时，电子偏转效率随电子能量和入射角增大而减小，50 keV能量以下电子偏转效率可达100%，满足电子偏转设计要求。聚焦镜镜片底端距离电子偏转器130 mm时，聚焦镜镜片在磁场的作用下，应力大小仅10-3N/m2量级，形变大小仅10-5nm量级，表明磁场不会对聚焦镜的光学性能产生影响。这些结果为eXTP聚焦镜电子偏转器的研制工作提供了重要参考。

关键词：聚焦镜电子偏转器磁场偏转效率形变

光稀释效应对O_(2)近红外气辉星载测风的影响

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 160-169页

作者：李昊天李发泉李娟王后茂武魁军何微微烟台大学物理与电子信息学院山东烟台264005 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北武汉430071 中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院国家空间科学中心北京100190

利用星载光谱成像干涉仪测量O_(2)(a^(1)Δ^(g))日辉的多普勒频移信息是目前实现全球临近空间大气风场探测的先进技术手段,观测谱线O 19 P 18(7772.030 cm^(-1))的多普勒频移,可以在40~80 km的空间区域进行高精度和高灵敏度的风速测量,... 详细信息

利用星载光谱成像干涉仪测量O_(2)(a^(1)Δ^(g))日辉的多普勒频移信息是目前实现全球临近空间大气风场探测的先进技术手段,观测谱线O 19 P 18(7772.030 cm^(-1))的多普勒频移,可以在40~80 km的空间区域进行高精度和高灵敏度的风速测量,然而其探测精度受大气散射的具体影响尚不明晰。文章旨在分析光稀释效应对临近空间大气风场探测的影响,并对其引起的测风误差进行定量评估。首先介绍了O_(2)(a^(1)Δ^(g))光谱和大气散射的光谱特性。采用最新的HITRAN光谱参数、光化学反应速率常数以及大气模型计算得到O_(2)(a^(1)Δ^(g))不同反应机制的贡献。结合光化学反应速率计算得到O_(2)(a^(1)Δ^(g))的体辐射率,并分析了太阳天顶角对体辐射率分布的影响,基于爱因斯坦系数和谱线强度分别计算得到O_(2)(a^(1)Δ^(g))在不同温度和自吸收效应条件下的光谱辐射模型,并分析了不同地理气象因素对大气散射光谱造成的影响。其次,介绍了临边观测多普勒非对称空间外差光谱仪(DASH)的测量技术原理,描述了如何去除大气散射分量以生成纯净的气辉干涉图,基于DASH仪器概念对获取干涉图像的正演过程进行了阐释。再次,针对反演问题引入了“剥洋葱算法”,在考虑自吸收效应和光稀释效应影响的情况下,消除了目标层上方大气层贡献,解决了干涉图像中目标层信息的提取问题。最后,通过误差分析得到了大气风场探测精度廓线及其随地理气象因素影响的变化规律,证明光稀释效应的存在降低了干涉图对比度并增加了测量噪声,这对临边观测权重和有效信噪比产生了不利影响。研究表明,在45~80 km的切线高度范围内,测风精度受大气散射的影响较小,其误差约为2~3 m·s^(-1);而在45 km以下,测风精度受光稀释效应的影响随海拔高度的降低而急剧增大,且受地表反照率、气溶胶和云量等因素的影响而显著升高,在同时考虑三种因素影响的情况下,其探测下限最低约为40 km。

关键词：临近空间光稀释效应测量精度大气风场光学仪器

基于KAN-Transformer的离轴三反装调仿真技术

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光学学报 2025年

作者：盛雷李丽娟付西红林雪竹郭丽丽长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室长春理工大学中山研究院中国科学院西安光学精密器械研究所中国科学院大学

在离轴三反系统装调过程中，针对小范围失调情况下，由于失调量耦合导致的像差之间相互影响、失调量计算精度低、装调效率低问题，构建了KAN-Transformer的离轴三反失调量预测模型。首先，以系统波前分解的多视场下1到9项Fringe Zernik... 详细信息

在离轴三反系统装调过程中，针对小范围失调情况下，由于失调量耦合导致的像差之间相互影响、失调量计算精度低、装调效率低问题，构建了KAN-Transformer的离轴三反失调量预测模型。首先，以系统波前分解的多视场下1到9项Fringe Zernike系数作为模型输入，然后通过KAN-Transformer训练模型预测系统失调量数值，最后根据系统失调量数值调整迭代完成装调。基于KAN-Transformer离轴三反失调量预测模型，通过1000次失调量计算得出平均误差，实验结果相对于基于BP、KAN、Transformer模型提升了0.0095mm、0.0065mm、0.0048mm，可以实现更高精度的失调量计算。KAN-Transformer神经网络模型可以有效避免陷入局部最优解找到全局最优解，具有较好的鲁棒性，且能够更好地捕捉复杂光学系统中镜组失调量与系统波像差之间的非线性关系，实现失调量的非解析计算方式。本文方法提高了小范围失调下失调量计算精度，计算精度约提升了0.00618mm。结果表明，KAN-Transformer模型训练的均方差误差和平均绝对误差均值相对于BP神经网络分别提高了44.6%、73.7%；相对于Transformer神经网络分别提高了25.3%、34.6%。

关键词：离轴三反系统计算机辅助装调神经网络失调量计算非线性误差

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中国科学院西安光学精密机械研究所

科技开发动态 2005年第12期 17-19页

作者：赵卫中国科学院西安光学精密机械研究所常务副所长

中国科学院西安光学精密机械研究所（简称西安光机所）位于古都西安，创建于1962年。是中国科学院在西北地区最大的研究所之一。西安光机所现有职工800余人，半数以上是高学历的研究人员，其中有院士1人、博士生导师19人、研究员40人、... 详细信息

中国科学院西安光学精密机械研究所（简称西安光机所）位于古都西安，创建于1962年。是中国科学院在西北地区最大的研究所之一。西安光机所现有职工800余人，半数以上是高学历的研究人员，其中有院士1人、博士生导师19人、研究员40人、副研及高级工程师126人。

关键词：中国科学院精密机械研究所西安光学博士生导师高级工程师西北地区研究人员研究员

中国科学院西安光学精密机械研究所机构知识库建设与实践

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知识管理论坛 2014年第6期 32-36页

作者：郭娟王爱玲王亚军中国科学院西安光学精密机械研究所网络信息中心西安710119

在分析中国科学院西安光学精密机械研究所(简称西安光机所)机构知识库(OPT-IR)建设需求的基础上,设计西安光机所机构知识库的建设方案,即在完成机构科研成果产出数据存缴的基础上,依据知识服务中OPT-IR数据组织需求,设计满足科研支撑服... 详细信息

在分析中国科学院西安光学精密机械研究所(简称西安光机所)机构知识库(OPT-IR)建设需求的基础上,设计西安光机所机构知识库的建设方案,即在完成机构科研成果产出数据存缴的基础上,依据知识服务中OPT-IR数据组织需求,设计满足科研支撑服务需求的数据整合、存储和知识服务策略,解决了长期以来人工统计科研成果产出问题,为实现面向西安光机所学术科研活动的科研支撑服务提供数据依据,以提高研究所科研成果的应用价值。

关键词：机构知识库科研支撑数据资源统计分析

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基于单晶体的可调谐参量超荧光的产生

物理学报 2007年第10期56卷 5872-5877页

作者：侯米娜刘红军赵卫王屹山中国科学院西安光学精密机械研究所

研究了一种基于单晶体的可调谐超荧光产生机理,在一个偏硼酸钡(BBO)晶体中实现了飞秒脉冲倍频过程和光参量产生过程.实验中采用kHz高功率钛宝石激光系统输出的飞秒脉冲光倍频后的蓝光作为抽运光,获得了可调谐范围为480—530nm参量超荧... 详细信息

研究了一种基于单晶体的可调谐超荧光产生机理,在一个偏硼酸钡(BBO)晶体中实现了飞秒脉冲倍频过程和光参量产生过程.实验中采用kHz高功率钛宝石激光系统输出的飞秒脉冲光倍频后的蓝光作为抽运光,获得了可调谐范围为480—530nm参量超荧光光谱输出.理论上分析了这种超荧光产生机理,并利用放大传递函数模拟出参量超荧光环的产生过程.结果表明,在一个BBO晶体中,当抽运光源输出光入射晶体角度同时满足倍频相位匹配角和非共线光参量产生相位匹配角时可产生参量超荧光环,通过微调相位匹配角可控制参量超荧光光谱调谐输出.该理论和实验研究为控制参量超荧光和量子纠缠态的产生提供了理论依据,对于量子成像和量子通讯等领域的发展具有重要意义.

关键词：光参量产生参量超荧光非共线相位匹配

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基于全相位谱分析的剪切光束成像目标重构

物理学报 2017年第2期66卷 141-146页

作者：陈明徕罗秀娟张羽兰富洋刘辉曹蓓夏爱利中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119

剪切光束成像技术是一种非传统散斑成像技术,能透过扰动介质对远距离目标进行高分辨率成像.本文提出了一种基于全相位谱分析的图像重构算法,利用全相位谱分析对回波信号数据进行预处理,可有效抑制频谱泄露,校正散斑频谱,消除多种因素引... 详细信息

剪切光束成像技术是一种非传统散斑成像技术,能透过扰动介质对远距离目标进行高分辨率成像.本文提出了一种基于全相位谱分析的图像重构算法,利用全相位谱分析对回波信号数据进行预处理,可有效抑制频谱泄露,校正散斑频谱,消除多种因素引起的频率漂移误差,得到准确的散斑强度和相位差,提高实际成像环境的系统成像能力.仿真结果表明:该图像重构算法有效抑制了频率漂移对成像质量的影响,当信号存在频率误差时,其成像效果大大优于基于传统傅里叶变换谱分析的重构算法.

关键词：剪切光束成像散斑全相位谱分析目标重构