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SO_(2)紫外相机标准泡定标法的误差校正

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光学学报 2024年第6期44卷 92-104页

作者：张会亮李发泉李娟王后茂张子豪郭建军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中国科学院光谱成像技术重点实验室陕西西安710119 中国科学院国家空间科学中心北京100190

针对标准泡法在远距离SO_(2)监测定标不准确的实际问题,开展定标误差校正方法研究。首先,基于标准泡定标法原理以及大气辐射传输理论,提出消除光稀释效应影响的图像校正方法;然后,在充分分析窗片与滤光片反射以及气溶胶散射效应的基础上... 详细信息

针对标准泡法在远距离SO_(2)监测定标不准确的实际问题,开展定标误差校正方法研究。首先,基于标准泡定标法原理以及大气辐射传输理论,提出消除光稀释效应影响的图像校正方法;然后,在充分分析窗片与滤光片反射以及气溶胶散射效应的基础上,对反射效应及散射特性对定标结果的影响进行量化;最后,综合上述影响因素计算得到光稀释效应校正及散射特性修正的定标曲线,并比较误差校正的标准泡定标法与DOAS定标法在反演SO_(2)柱密度图像以及SO_(2)排放速率之间差异。结果表明,所提出的校正方法可将标准泡法与DOAS法的定标结果差异从59%降低至7%,验证了该误差校正方法的有效性和准确度。

关键词：大气光学 SO_(2)紫外相机标准泡法定标曲线光稀释效应误差校正排放速率

湿法制备的低维纳米材料作为激光介质的发展现状与展望（特邀）

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中国激光 2024年第18期 1-17页

作者：朱洪波赵志博张会丹林星辰宁永强王立军纪文宇薛旭兰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所特种发光科学与技术重点实验室中国科学院大学吉林大学物理学院

激光自问世以来发展迅速，为传统光学技术注入新的活力，并极大地推动自然科学的进步。相比于传统半导体材料，湿法制备的低维半导体材料因其独特的电子结构和可溶液处理特性，在低成本、高性能以及可调谐激光领域中展现出广阔的应用前... 详细信息

激光自问世以来发展迅速，为传统光学技术注入新的活力，并极大地推动自然科学的进步。相比于传统半导体材料，湿法制备的低维半导体材料因其独特的电子结构和可溶液处理特性，在低成本、高性能以及可调谐激光领域中展现出广阔的应用前景。目前，基于低维半导体材料的连续光泵浦激光已陆续被报道，并且在通往该类光增益介质应用于电泵浦激光的研究上也取得一定进展。基于此，以湿法制备的低维半导体材料作为增益介质制备的激光器为主题展开综述，重点介绍基于低维半导体材料的光泵浦和电泵浦激光器的研究进展以及存在的问题，涉及的增益介质主要包括传统III-V、II-VI族无机半导体和钙钛矿材料。最后，对湿法制备的低维纳米材料作为激光介质的未来前景进行展望。

关键词：低维材料半导体激光器激光阈值

碳纤维/环氧树脂编织结构激光辐照热传导效应仿真研究

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光学学报 2024年第11期44卷 133-143页

作者：卓越洋贺子安刘涛汪贺刘兆和熊小强陈晓龙何兵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王之江创新中心上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器及应用技术重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学技术大学光学与光学工程系安徽合肥230026

本文根据碳纤维/环氧树脂复合材料内部编织结构导致的径向和轴向导热系数差异,以及垂直纤维方向的环氧树脂层和碳纤维层的层叠结构建立了复合导热系数、密度和比热容的阶梯变化模型,并根据材料的物理性质理论给出碳纤维/环氧树脂复合材... 详细信息

本文根据碳纤维/环氧树脂复合材料内部编织结构导致的径向和轴向导热系数差异,以及垂直纤维方向的环氧树脂层和碳纤维层的层叠结构建立了复合导热系数、密度和比热容的阶梯变化模型,并根据材料的物理性质理论给出碳纤维/环氧树脂复合材料对激光的吸收率数值约为0.96。基于该模型利用COMSOL软件仿真计算了碳纤维/环氧树脂复合材料在高斯激光束平行/垂直材料内部纤维取向辐照的烧蚀行为,得到了激光功率、辐照时间对材料温度、烧蚀深度以及烧蚀热的影响规律。结果表明,激光平行纤维方向辐照材料时,材料向深度导热迅速,易形成较大的烧蚀坑,激光功率设置为400、600、800、1000 W辐照10 s时,分别形成0.642、1.721、2.846、3.990 mm的烧蚀深度;激光垂直纤维方向辐照材料时,材料的温升速率受环氧树脂和碳纤维层的叠加以及环氧树脂热解的热隔绝影响,难以向深度导热,烧蚀深度较浅,在光斑直径为10 mm、激光功率设置为800、1000 W辐照10 s时,分别形成0.567、1.243 mm的烧蚀深度。

关键词：碳纤维/环氧树脂复合材料导热系数阶梯变化模型温度场烧蚀深度烧蚀热

宽谱散斑定制及其在单次曝光多色荧光超分辨显微鬼成像的应用

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光学学报 2024年第14期44卷 299-308页

作者：陈丽万霄汉王鹏威刘震涛吴建荣韩申生中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 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王之江创新中心上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室上海201800 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室江苏苏州215006 中国科学院大学杭州高等研究院浙江杭州310024

针对现有的定制化散斑调制方法难以在特定宽谱波长范围、特定轴向距离范围内获得满足同一统计分布的散斑的不足,提出一种定制宽波段散斑调制的方法,并将其应用到单次曝光多色荧光超分辨显微鬼成像中。通过设计单次曝光多色荧光超分辨显... 详细信息

针对现有的定制化散斑调制方法难以在特定宽谱波长范围、特定轴向距离范围内获得满足同一统计分布的散斑的不足,提出一种定制宽波段散斑调制的方法,并将其应用到单次曝光多色荧光超分辨显微鬼成像中。通过设计单次曝光多色荧光超分辨显微鬼成像系统的相位调制器在多个波长实现定制超瑞利散斑调制,仿真结果表明,所提方法不仅能显著提高多色荧光显微成像的时间和空间分辨率,还能够实现极低信噪比下的多色信号重构,有望应用到生物学中观察活细胞的动态过程。

关键词：物理光学定制散斑宽波段多色荧光显微超瑞利散斑低信噪比

780nm宽区高效率半导体激光器温度特性研究

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中国激光 2024年

作者：郑显达刘亚楠佟存柱汪丽杰郭英俊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所特种发光科学与技术重点实验室中国科学院大学吉光半导体科技有限公司

7xx nm波段高功率半导体激光器是碱金属激光器和固体激光器的核心泵源,具有广泛的应用前景。然而,7xx nm半导体激光器由于光子能量高、损耗大,在实现高功率和高效率方面面临更大的挑战。本论文设计并制备了780 nm波长的高功率半导体外... 详细信息

7xx nm波段高功率半导体激光器是碱金属激光器和固体激光器的核心泵源,具有广泛的应用前景。然而,7xx nm半导体激光器由于光子能量高、损耗大,在实现高功率和高效率方面面临更大的挑战。本论文设计并制备了780 nm波长的高功率半导体外延结构,采用GaAsP无铝量子阱及高带隙的AlGaAs波导改善了载流子限制,并采用双非对称波导大光腔设计降低内部损耗和电阻。制备的200μm条宽激光器在25℃下连续和准连续输出功率分别可达13W和16.3W,相应电光转换效率分别为66%和69%。本文系统研究了激光器在不同温度下的功率、阈值电流、激射波长及侧向远场发散角等特性,并分析计算了器件的特征温度及热阻,结果表明器件外延结构具备较好的温度特性。

关键词：半导体激光芯片高功率转换效率特征温度

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

大口径光学望远镜抖动测量与抑制技术研究进展

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激光与光电子学进展 2024年第17期16卷 40-49页

作者：刘沅果杨飞霍银龙朱嘉康宋雪松中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学一汽大众汽车有限公司质保部

大口径光学望远镜在未来深空探测技术中具有重要发展意义，其性能提升将对光轴抖动的测量和抑制提出更高要求。本文对国内外有关抖动测量与抑制技术的研究文献进行了整理，涵盖了接触式和非接触式的测量方法，振源设备、传递途径和光学... 详细信息

大口径光学望远镜在未来深空探测技术中具有重要发展意义，其性能提升将对光轴抖动的测量和抑制提出更高要求。本文对国内外有关抖动测量与抑制技术的研究文献进行了整理，涵盖了接触式和非接触式的测量方法，振源设备、传递途径和光学载荷的抑制技术，以及系统集成分析技术。总结了抖动测量与抑制的研究现状，指出目前研究多集中在局部实验或模拟，缺乏整体系统的解决方案，并提出集成分析方法结合测量与抑制技术将成为未来的研究热点。

关键词：抖动指向测量抑制集成仿真

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高速垂直腔面发射激光器热管理研究进展

激光与光电子学进展 2024年第15期61卷 14-22页

作者：孙家辉田思聪 Ahamed Mansoor 王宇昊潘绍驰徐汉阳佟存柱王立军 Dieter Bimberg 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所Bimberg中德绿色光子学研究中心吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 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吉林长春130033 柏林工业大学固体物理研究所纳米光学中心德国柏林D-10623

垂直腔面发射激光器(VCSEL)与并行光传输、光互连等领域的数据传输需求相契合,能够应用于单通道和并行光互联网络,是宽带以太网、高速数据通信中关键的光电子器件。而热效应严重限制了VCSEL的带宽等高速调制性能并影响输出的稳定性,通... 详细信息

垂直腔面发射激光器(VCSEL)与并行光传输、光互连等领域的数据传输需求相契合,能够应用于单通道和并行光互联网络,是宽带以太网、高速数据通信中关键的光电子器件。而热效应严重限制了VCSEL的带宽等高速调制性能并影响输出的稳定性,通过优化电流分布、调整氧化孔径、减薄衬底、使用高热导率的材料、键合热沉等方式有助于VCSEL的热耗散。本文综述了VCSEL热管理等方面的研究进展,这对于提升其高速调制性能至关重要,最后介绍了本课题组最新设计的具有高效散热结构的高速多孔孔径VCSEL。

关键词：高速垂直腔面发射激光器多孔孔径垂直腔面发射激光器热效应调制带宽传输速率

基于Ghost改进的YOLOv5轻量化双目视觉无人机避障算法

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液晶与显示 2024年第1期39卷 111-119页

作者：贾一凡曹天一白越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 西南交通大学-利兹学院四川成都610097

为解决无人机在室外实际飞行时的自主避障问题,提出一种基于Ghost改进的YOLOv5轻量化双目视觉无人机避障算法。首先,引入Ghost模块改进YOLOv5中的CBL和CSP_X单元,使用CIOUloss作为回归损失函数,并将非极大值抑制CIOUnms修改为DIOUnms以... 详细信息

为解决无人机在室外实际飞行时的自主避障问题,提出一种基于Ghost改进的YOLOv5轻量化双目视觉无人机避障算法。首先,引入Ghost模块改进YOLOv5中的CBL和CSP_X单元,使用CIOUloss作为回归损失函数,并将非极大值抑制CIOUnms修改为DIOUnms以优化损失函数;其次,对双目相机进行标定和校正;使用ORB特征点提取和滑动窗口匹配算法得到检测目标的视差值,再根据视差值和相机内参求解出障碍物的距离信息;最后,根据障碍物的位置和距离实现无人机的自主避障。该避障算法在嵌入式系统中运行的平均FPS达到14.3,并用无人机避障飞行试验证实了该算法的可行性;改进后的网络检测平均准确率为76.88%,与YOLOv5相比,平均检测精度均值下降0.37%,但检测时间下降22%,参数量下降25%。该算法对无人机的自主避障具有重要的应用价值。

关键词：目标检测轻量化特征匹配无人机避障

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