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碟片再生放大器实现110 mJ、2.1 ps、1 kHz重复频率激光输出

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中国激光 2024年第13期 305-309页

作者：陈毅于晶华姚志焕张新张逸文黄晨孙俊杰陈飞中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室中国科学院大学

为实现高重复频率、百毫焦、高光束质量皮秒激光的输出，基于激光谐振腔设计方法，设计了Yb∶YAG双碟片再生放大器。采用啁啾脉冲放大技术路线，实现了重复频率为1 kHz、单脉冲能量为110 mJ、脉冲宽度为2.1 ps、光束质量因子M21 h的平... 详细信息

为实现高重复频率、百毫焦、高光束质量皮秒激光的输出，基于激光谐振腔设计方法，设计了Yb∶YAG双碟片再生放大器。采用啁啾脉冲放大技术路线，实现了重复频率为1 kHz、单脉冲能量为110 mJ、脉冲宽度为2.1 ps、光束质量因子M21 h的平均输出功率稳定性均方根值为0.56%@120 W。研究结果对于大能量高重复频率碟片激光器的发展有着重要意义。

关键词：碟片激光器再生放大器 Yb∶YAG 啁啾脉冲

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二维材料非线性光学及超快动力学研究进展

中国激光 2024年第11期51卷 425-453页

作者：王艳董宁宁王俊中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

二维材料因其在物理、化学、生物和能源等领域中的潜在应用受到了人们的广泛关注,二维材料的非线性光学效应已成为一个重要的研究内容。总结了几种二维材料的制备方法及其优缺点,阐述了二维材料非线性光学的基本原理,介绍了多种二维材... 详细信息

二维材料因其在物理、化学、生物和能源等领域中的潜在应用受到了人们的广泛关注,二维材料的非线性光学效应已成为一个重要的研究内容。总结了几种二维材料的制备方法及其优缺点,阐述了二维材料非线性光学的基本原理,介绍了多种二维材料的非线性光学特性的测试手段。重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在二维材料非线性光学特性方面的研究进展,总结了其在调Q/锁模、激光防护和光调制等方面的应用,分析了当前二维材料面临的挑战和机遇。

关键词：非线性光学二维材料超快非线性光学脉冲激光超快载流子动力学

双束延时飞秒激光调控制备二维亚波长周期阵列结构

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光子学报 2024年第3期53卷 62-73页

作者：赵波黄振芬杨建军长治学院物理系长治046011 中科潞安紫外光电科技有限公司长治046000 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室微纳光子学与材料国际实验室长春130033

利用偏振垂直的双束延时蓝色飞秒激光(400 nm)经柱透镜聚焦扫描钼表面,获得了二维矩形周期排列的方形和(椭)圆形阵列结构,以及六边形周期排列的三角形阵列结构。最小结构尺寸和周期达到100 nm和280 nm。研究发现双束飞秒激光的能量密度... 详细信息

利用偏振垂直的双束延时蓝色飞秒激光(400 nm)经柱透镜聚焦扫描钼表面,获得了二维矩形周期排列的方形和(椭)圆形阵列结构,以及六边形周期排列的三角形阵列结构。最小结构尺寸和周期达到100 nm和280 nm。研究发现双束飞秒激光的能量密度和能量比是不同类型结构形成及形貌转化的关键参数。通过优化激光参数,实现了圆形和三角形阵列结构的大面积均匀制备。两种周期排布的阵列结构的形成与双束延时飞秒激光与材料作用的超快动力学过程之间的瞬态关联作用以及作用过程中表面等离激元波的共线和非共线激发密切相关。该二维周期阵列结构加工方法及理论可拓展至其它硬质金属和半导体硅表面。

关键词：表面等离激元飞秒激光二维亚波长周期阵列结构非共线激发瞬态关联

基于外差相敏色散光谱技术的宽动态范围甲烷气体检测

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中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 789-800页

作者：周晨马柳昊王宇武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

为实现痕量甲烷气体的宽动态范围高灵敏度检测,本文开展了双边带拍频抑制模式的外差相敏色散光谱技术研发,研究了电光调制器工作特性以及偏置电压调控方法,对比了抑制与非抑制模式下的色散相位谱轮廓与信噪比,并对检测性能(如线性动态... 详细信息

为实现痕量甲烷气体的宽动态范围高灵敏度检测,本文开展了双边带拍频抑制模式的外差相敏色散光谱技术研发,研究了电光调制器工作特性以及偏置电压调控方法,对比了抑制与非抑制模式下的色散相位谱轮廓与信噪比,并对检测性能(如线性动态检测范围)进行了系统研究。基于近红外分布式反馈激光器和电光调制器,搭建了外差相敏色散甲烷气体检测系统,通过探索和分析电光调制器的最佳工作区间,实现了双边带拍频抑制进而得到了大幅值、高信噪比的色散相位信号。测量了典型高频(1.2 GHz)强度调制下甲烷/氮气标气的色散相位信号,获取了色散相位信号峰峰值随气体浓度的变化规律。同时开展了波长调制光谱技术实验,对两种技术的线性度、检测动态范围和对光功率波动的抗干扰性能进行对比研究。最后,通过测量不同浓度的标气验证了该系统在宽动态、快速时间响应下的性能。所开发的基于外差相敏色散光谱技术的甲烷检测系统具有线性度高(R^(2)=0.9999),动态检测范围宽(38.5 ppm~40%),且对光功率波动免疫性高的显著优势。本文研发的基于外差相敏色散光谱技术的气体检测技术在宽动态范围检测和实际现场检测应用领域具有广阔的前景。

关键词：相敏检测色散光谱双边带拍频抑制甲烷检测宽动态范围

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机器学习在晶体生长中的应用研究进展

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2412-2424页

作者：杨明亮王瑞仙孙贵花王小飞窦仁勤何異张庆礼中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 先进激光技术安徽省实验室合肥230037

制备大尺寸优质晶体是材料领域的重要课题,当前晶体生长仍十分依赖于技术人员的生长经验,耗时长,成本高,导致研制进度十分缓慢。随着计算机科学的发展,机器学习有望加快大尺寸晶体生长工艺的探索速度。本文概述了机器学习在晶体生长中... 详细信息

制备大尺寸优质晶体是材料领域的重要课题,当前晶体生长仍十分依赖于技术人员的生长经验,耗时长,成本高,导致研制进度十分缓慢。随着计算机科学的发展,机器学习有望加快大尺寸晶体生长工艺的探索速度。本文概述了机器学习在晶体生长中的应用,重点介绍了进化算法和神经网络算法,并概括了国内外相关领域的研究成果。在晶体结构预测方面,已成功开发出晶体结构预测软件,如Crystal Structure Prediction Network(CRYSPNet)、Universal Structure Predictor:Evolutionary Xtallography(USPEX)和Crystal structure AnaLYsis by Particle Swarm Optimization(CALYPSO)。在晶体生长条件优化方面,机器学习已成功用于铸锭炉热场优化、Si C、YAG、Si单晶温场以及生长工艺参数优化,取得了显著的效果。在晶体生长控制方法方面,机器学习已成功改进了激光晶体、Si单晶的直径控制,并在Si单晶晶体质量控制以及模型的自适应控制方法方面也取得了一定的进展。机器学习具有高精度、高效率的特点,可避开复杂的物理化学过程,通过从大量数据中挖掘信息和规律,实现晶体结构预测、晶体生长条件优化以及晶体生长精准控制。但机器学习在晶体生长中的应用也面临诸多挑战,包括大尺寸多元复杂体系的晶体结构预测、模型物理解释和数据处理、晶体生长过程的物理机制和控制规律以及多因素的耦合和复杂系统的模拟等。

关键词：计算机科学机器学习晶体生长结构预测

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无人机载光电平台隔振性能测试与分析

红外与激光工程 2024年第1期53卷 144-150页

作者：王子辰王东鹤朱纬上海市质量监督检验技术研究院上海200031 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

针对无人机载光电平台的安装特点,文中对平台及阻尼减振器特性进行了分析、建模与测试。首先,对光电平台阻尼减振器特性进行了介绍;其次,分析了安装阻尼减振器后的光电平台特性,并对阻尼减振器的运动特性进行建模,分析阻尼减振器安装布... 详细信息

针对无人机载光电平台的安装特点,文中对平台及阻尼减振器特性进行了分析、建模与测试。首先,对光电平台阻尼减振器特性进行了介绍;其次,分析了安装阻尼减振器后的光电平台特性,并对阻尼减振器的运动特性进行建模,分析阻尼减振器安装布局与平台性能之间的关系;最后,结合具体某型光电平台及其配套阻尼减振器,给出了仿真结果及相同外部扰动条件下减振器安装位置对平台性能的测试结果。结果表明:相关研究对优化无人机载光电平台阻尼减振器布局及提升载荷整体性能具有积极的意义。

关键词：无人机光电平台阻尼减振器运动建模性能测试

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基于双特征的短波红外星图识别算法

电光与控制 2024年第6期31卷 56-61页

作者：廖屹张磊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130000 中国科学院大学北京100000

在短波红外波段进行昼夜测星有望实现近地空间全天时自动导航,其中,星图识别算法是实现全天时导航的关键技术之一。传统的三角形算法在导航星数增多的情况下,由于其匹配特征维度低,在识别时容易出现冗余匹配、误匹配的情况。针对这一问... 详细信息

在短波红外波段进行昼夜测星有望实现近地空间全天时自动导航,其中,星图识别算法是实现全天时导航的关键技术之一。传统的三角形算法在导航星数增多的情况下,由于其匹配特征维度低,在识别时容易出现冗余匹配、误匹配的情况。针对这一问题,提出了一种基于双特征的短波红外星图识别算法,该算法选取三角形的面积与外切圆半径双高维特征作为匹配特征,通过构建面积特征的K矢量索引,应用K矢量查找法降低匹配识别的计算复杂度。此外,还提出一种优化的观测三角形的选择策略,减少了匹配过程中的计算量,提高算法的识别速度。实验表明,星点位置噪声低于2像素时,算法的平均识别率优于95%;伪星数未超过50%时,平均识别率可达87.6%;并通过实际观星试验验证了所提算法的可行性,与改进的三角形算法相比,该算法在识别速度、识别率以及抗噪声能力等方面都有明显优势。

关键词：短波红外星敏感器星图识别三角形算法 K矢量查找

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基于超像素分割的图注意力网络的高光谱图像分类

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吉林大学学报（理学版） 2024年第2期62卷 357-368页

作者：高路尧胡长虹肖树林中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049

针对卷积神经网络(CNN)仅能应用于欧氏数据,无法有效获取像素间的全局关系特征以及长距离上下文信息的问题,构建一个基于超像素分割的图注意力网络SSGAT.该网络将超像素分割后的超像素块视为图结构中的图节点,有效减少了图结构的复杂度... 详细信息

针对卷积神经网络(CNN)仅能应用于欧氏数据,无法有效获取像素间的全局关系特征以及长距离上下文信息的问题,构建一个基于超像素分割的图注意力网络SSGAT.该网络将超像素分割后的超像素块视为图结构中的图节点,有效减少了图结构的复杂度,并降低了分类图的噪声.在3个数据集上对SSGAT及对比算法的分类精度进行测试,分别获得了94.11%,95.22%,96.37%的总体分类精度.结果表明该方法性能优异,在处理大尺度区域的分类问题时优势明显.

关键词：高光谱图像图注意力网络残差机制超像素分割

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适应大范围星场密度变化的恒星辨识与抑制

光学精密工程 2024年第1期32卷 111-124页

作者：杨禹凯谷健王建立刘俊池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 吉林省智能波前传感与控制重点实验室吉林长春130033 中国人民解放军63768部队陕西西安710200

大视场光学望远镜是中高轨目标搜索的重要设备,在搜索图像中除中高轨目标外还存在恒星目标,对恒星目标进行辨识与抑制是中高轨目标检测的必要环节之一。考虑银道面附近天区、曝光时间差异以及多云遮挡等因素的影响,图像中的星场密度变... 详细信息

大视场光学望远镜是中高轨目标搜索的重要设备,在搜索图像中除中高轨目标外还存在恒星目标,对恒星目标进行辨识与抑制是中高轨目标检测的必要环节之一。考虑银道面附近天区、曝光时间差异以及多云遮挡等因素的影响,图像中的星场密度变化区间非常大,传统的恒星辨识方法在计算准确性与实时性方面均存在局限性,导致恒星虚警、计算超时等情况的发生。为解决该问题,提出了一种基于惯性坐标时域相对不变性的恒星辨识与抑制方法。推导了地平坐标系与惯性坐标系的数学转换关系,并由此构建了恒星辨识模型;在不同的静态系统误差条件下,量化分析了恒星目标的惯性坐标时域相对不变性;最后,开展了恒星辨识与抑制算法的仿真与实验验证。仿真与实验结果表明:在时间间隔为10 s、静态系统误差为10″的条件下,恒星的惯性坐标最大相对差异为0.51″(赤经),0.16″(赤纬),其时域相对不变性满足恒星辨识需求,辨识过程完全不依赖星场密度。经100圈次中高轨目标实测图像验证,本文方法未出现恒星虚警及中高轨目标检测缺失的现象。

关键词：目标检测恒星辨识与抑制中高轨目标搜索惯性坐标系