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高热稳定性测风Fabry-Perot干涉仪标准具的设计

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光学精密工程 2013年第5期21卷 1167-1173页

作者：孙剑冯玉涛白清兰王咏梅汶德胜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京100039

针对星载测风Fabry-Perot(F-P)干涉仪的核心部件F-P标准具的热稳定性对测风精度的影响,从标准具结构设计角度(材料、形状和固定方式)分析了标准具的热稳定性,并给出最优设计方案。通过对光学元件结构尺寸的优化设计,得出了F-P标准具光... 详细信息

针对星载测风Fabry-Perot(F-P)干涉仪的核心部件F-P标准具的热稳定性对测风精度的影响,从标准具结构设计角度(材料、形状和固定方式)分析了标准具的热稳定性,并给出最优设计方案。通过对光学元件结构尺寸的优化设计,得出了F-P标准具光学元件的最佳形状尺寸,即平板厚度为25mm,间隔元件的角度为40°。采用柔性结构固定方式,计算了F-P标准具机械结构的形状尺寸。最后基于有限元法,分析了光学组件和整个标准具的热变形。分析结果显示,当环境温度变化0.1℃时,光学组件平板中心间隔变化量为0.64nm,整个标准具平板中心间隔变化量为0.28nm,通光口径边缘处间隔变化量为0.2nm,相对于波长λ为630nm的气辉光谱线约为λ/2 250和λ/3 150,并且平板间隔变化量沿着径向向外逐渐减小。得到的结果显示,优化设计后的结构参数满足风速为5m/s时测量精度对热稳定性的要求,同时满足力学性能要求。

关键词： F-P干涉仪标准具测风热稳定性优化设计结构设计

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基于四象限探测器的互瞄技术研究

光电子．激光 2015年第11期26卷 2193-2199页

作者：胡亚斌王苗中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

空间位置传感中互瞄精度是影响全景立体相机和激光雷达联合标定的主要因素,针对目前通用的望远镜互瞄十字丝法精度瞄准过程繁琐及操作难度大等问题,提出了利用激光器和四象限光电探测器实现两台仪器间互瞄的新方法。在两台需要互瞄的仪... 详细信息

空间位置传感中互瞄精度是影响全景立体相机和激光雷达联合标定的主要因素,针对目前通用的望远镜互瞄十字丝法精度瞄准过程繁琐及操作难度大等问题,提出了利用激光器和四象限光电探测器实现两台仪器间互瞄的新方法。在两台需要互瞄的仪器设备上分别安装一个激光发射器、四象限探测器及粗瞄器,通过粗瞄使激光光束照射到四象限探测器光敏面上,根据四象限探测器4个象限电压输出得到光斑中心相对于光敏面中心的偏移量,通过适当调整仪器位置姿态实现互瞄对准。仿真分析和实验结果表明,四象限探测器的对准精度可满足仪器间互瞄的要求,相比于望远镜互瞄十字丝法操作简便,为联合标定提出了一种新思路。

关键词：激光器四象限探测器对准定位误差光斑偏移量

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声光可调谐滤波器成像光谱仪光学系统设计

光学学报 2010年第10期30卷 3021-3026页

作者：常凌颖赵葆常邱跃洪汶德胜马小龙中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室陕西西安710119 中国科学院研究生院北京100049

为了获得工作谱段范围在400～900 nm声光可调谐滤波器(AOTF)的成像光谱仪系统的二维空间信息、一维光谱及偏振信息,设计了一种应用于AOTF成像光谱仪的光学系统。介绍了AOTF的工作原理,根据AOTF光谱成像仪总体方案,对光学系统的物镜、准... 详细信息

为了获得工作谱段范围在400～900 nm声光可调谐滤波器(AOTF)的成像光谱仪系统的二维空间信息、一维光谱及偏振信息,设计了一种应用于AOTF成像光谱仪的光学系统。介绍了AOTF的工作原理,根据AOTF光谱成像仪总体方案,对光学系统的物镜、准直镜及成像镜进行了合理的光学参数分配。设计中采用CODE-V光学设计软件模拟AOTF的多级衍射,在晶体中心即孔径光阑共轭的位置处设置了一块透射式光栅来模拟晶体的偏转,成像镜同时收集由AOTF产生的正交偏振的正、负一级衍射图像,整个系统采用了3种光学玻璃,最终完成了一个设计质量在32 lp/mm的空间频率下,调制传递函数(MTF)均值为0.75的光学系统。

关键词：光学设计光谱成像仪声光可调谐滤波器(AOTF) 偏振

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气动驱动渐变厚度变曲率反射镜技术

光子学报 2017年第10期46卷 100-110页

作者：赵惠解晓蓬许亮丁蛟腾刘美莹樊学武王亚军中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学应用研究室西安710119 中国科学院大学北京100039

在完善基于有限元分析的跨平台综合优化流程的基础上,获得了反射镜最优结构参数,并通过21阶Zernike多项式面形拟合得到球差是导致反射镜形变过程中面形精度退化的主导像差模式.根据有限元优化得到的最优结构参数研制了第二块气动驱动渐... 详细信息

在完善基于有限元分析的跨平台综合优化流程的基础上,获得了反射镜最优结构参数,并通过21阶Zernike多项式面形拟合得到球差是导致反射镜形变过程中面形精度退化的主导像差模式.根据有限元优化得到的最优结构参数研制了第二块气动驱动渐变厚度变曲率反射镜样片(口径135mm,中心厚度8mm,初始曲率半径2 807mm)并进行了曲率变化能力及面形精度保持试验研究.研制工艺的改进使本文所研制的变厚铝合金反射镜初始面形精度优于λ/80(632.8nm),当驱动气压达到约0.07 MPa时,反射镜中心形变量接近37μm并且去掉球差影响后的面形精度可以优于λ/40(632.8nm).与前期所研制的第一块样片相比,第二块样片的中心形变能力以及面形精度保持能力均显著提升.

关键词：光学变焦无运动部件变焦变曲率反射镜气动驱动变厚薄板弹性理论

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气动驱动变厚变曲率反射镜技术

光子学报 2016年第11期45卷 54-61页

作者：赵惠解晓蓬许亮丁蛟腾刘美莹樊学武中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学应用研究室西安710119 中国科学院大学北京100039

以环形线负载驱动模型为基础,分析了环形线负载驱动变曲率反射镜难以兼顾大中心形变与高精度面形保持的原因;从薄板弹性理论出发,得到了一种气动驱动变厚变曲率反射镜物理模型.理论分析表明,将反射镜的厚度分布从等厚改为变厚,并采用气... 详细信息

以环形线负载驱动模型为基础,分析了环形线负载驱动变曲率反射镜难以兼顾大中心形变与高精度面形保持的原因;从薄板弹性理论出发,得到了一种气动驱动变厚变曲率反射镜物理模型.理论分析表明,将反射镜的厚度分布从等厚改为变厚,并采用气压均匀驱动替代推力环环形驱动,反射镜不仅能产生大的中心形变,而且在形变过程中的面形精度也远高于环形线负载驱动变曲率反射镜的.基于超硬铝反射镜样片的试验验证了对变厚变曲率反射镜的理论分析;试验中,反射镜初始面形精度接近λ/50(632.8nm),施加0.032 MPa驱动气压产生约22μm中心形变时,反射镜面形精度依然优于λ/20(632.8nm),证明该气动驱动结合变厚设计这一技术具有较大的应用潜力.

关键词：变曲率反射镜光学设计光学变焦无运动部件变焦气动驱动变厚薄板弹性理论

基于光纤中超短脉冲非线性传输机理与特定光谱选择技术的多波长飞秒激光的产生

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物理学报 2018年第18期67卷 126-133页

作者：吕志国杨直李峰李强龙王屹山杨小君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西安710119

高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源在超快光谱学、量子光学及生物成像等研究与应用领域具有重要价值.如在生物多光子显微成像中,具有适中能量的宽调谐飞秒激光源不仅可满足多种生物组织荧光激发所需的峰值功率与激发波长,而且也可以显... 详细信息

高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源在超快光谱学、量子光学及生物成像等研究与应用领域具有重要价值.如在生物多光子显微成像中,具有适中能量的宽调谐飞秒激光源不仅可满足多种生物组织荧光激发所需的峰值功率与激发波长,而且也可以显著提升非线性荧光产生效率、成像分辨率以及增大成像穿透深度.采用自主研发的高可靠性全保偏光纤飞秒激光器作为抽运源,基于低色散光纤中高峰值功率飞秒激光脉冲非线性传输引起的光谱加宽机制,本文开展了多波长全光纤飞秒激光产生技术研究.通过采用中心波长在980, 1000,1050, 1070与1100 nm的带通滤波片选择性地对单模光纤输出光谱中最左边与最右边光谱旁瓣进行滤波,在上述中心波长处分别可获得203, 195, 196, 187与194 fs的激光输出.本文提出的基于全光纤飞秒激光脉冲在单模光纤中非线性传输引起的光谱加宽机制与特定光谱选择技术的实验方案为高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源的实现提供了新的研究途径.

关键词：单模光纤非线性宽调谐飞秒激光

基于瞬态光栅频率分辨光学开关装置的阿秒延时相位控制

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物理学报 2018年第21期67卷 156-162页

作者：黄沛方少波黄杭东赵昆滕浩侯洵魏志义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西安710119 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

操控多路激光脉冲之间的相对延时(相对相位)对于亚周期相干合成技术意义重大.当周期量级脉冲之间的相对延时接近数十飞秒时,常见的飞秒脉冲测量手段已无法满足脉冲之间相对相位的精确调控需求.本文基于瞬态光栅频率分辨光学开关装置,精... 详细信息

操控多路激光脉冲之间的相对延时(相对相位)对于亚周期相干合成技术意义重大.当周期量级脉冲之间的相对延时接近数十飞秒时,常见的飞秒脉冲测量手段已无法满足脉冲之间相对相位的精确调控需求.本文基于瞬态光栅频率分辨光学开关装置,精确反演出脉冲之间的相对相位.此方案不仅有助于直接产生亚周期(亚飞秒)脉冲,还可应用于时间隐身学和二维相干光谱学等相关领域.

关键词：亚周期脉冲相干合成相对延时飞秒脉冲测量

基于平衡光学互相关方法的超短脉冲激光相干合成技术

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物理学报 2018年第24期67卷 146-152页

作者：黄沛方少波黄杭东侯洵魏志义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西安710119 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

相干合成技术是超快光学领域的重要研究方向之一.当单路脉冲激光的连续谱超过一个倍频程时,精确控制其光谱相位(色散管理)是获得亚周期超短脉冲激光的关键.由于常见的脉冲压缩系统存在光谱带宽限制,因此多通道相干合成技术受到了广泛的... 详细信息

相干合成技术是超快光学领域的重要研究方向之一.当单路脉冲激光的连续谱超过一个倍频程时,精确控制其光谱相位(色散管理)是获得亚周期超短脉冲激光的关键.由于常见的脉冲压缩系统存在光谱带宽限制,因此多通道相干合成技术受到了广泛的关注.本文将充气空心光纤展宽后的超倍频程连续光谱分波段独立压缩,并利用平衡光学互相关方法锁定子脉冲之间的相位延迟,获得了4.1 fs的合成脉冲.实验结果表明相干合成技术在高能量亚周期超快光场调控中存在优势.

关键词：相干合成平衡光学互相关延时锁定色散补偿

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高效、高峰值功率蓝光飞秒脉冲产生研究

物理学报 2000年第12期49卷 2378-2382页

作者：王屹山陈国夫于连君赵尚弘赵卫中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学技术国家重点实验室西安710068

分析计算了利用棱镜组引进频谱空间啁啾来补偿谐波倍频晶体的相位失配 .结果表明 ,光谱存在空间啁啾时 ,选择合适的透镜可在一定程度上补偿由于飞秒光脉冲的宽谱带引起的相位失配 .采用此方法在实验上用自制的飞秒自锁模钛宝石激光器和... 详细信息

分析计算了利用棱镜组引进频谱空间啁啾来补偿谐波倍频晶体的相位失配 .结果表明 ,光谱存在空间啁啾时 ,选择合适的透镜可在一定程度上补偿由于飞秒光脉冲的宽谱带引起的相位失配 .采用此方法在实验上用自制的飞秒自锁模钛宝石激光器和BBO倍频晶体进行了二次谐波倍频的研究 ,结果产生倍频蓝光的转换效率高达 6 3 % ,蓝光平均输出功率达 32 0mW ,中心波长为 42 0nm ,光谱带宽达 5 .5nm ,可支持 33.6fs的光脉冲 .利用钛宝石激光器中的棱镜对进行波长调谐 ,可使蓝光脉冲产生 40 4— 42 0nm的调谐范围 .

关键词：飞秒蓝光脉冲空间啁啾补偿二次谐波 SHG 激光