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基于泵浦空间复振幅调控的目标边缘增强上转换探测

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光学学报 2024年第3期44卷 191-197页

作者：姜嘉琪姚秀李春宇赵波史保森朱智涵哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院大珩量子调控协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026

目标边缘增强上转换探测是一种通过非线性光学手段将红外(或太赫兹等)长波目标图像“上转换”到可见光波段的同时,强化目标图像几何边缘特征的新型上转换探测技术。基于准相位匹配的近红外上转换系统,理论结合实验进一步深入研究了泵浦... 详细信息

目标边缘增强上转换探测是一种通过非线性光学手段将红外(或太赫兹等)长波目标图像“上转换”到可见光波段的同时,强化目标图像几何边缘特征的新型上转换探测技术。基于准相位匹配的近红外上转换系统,理论结合实验进一步深入研究了泵浦空间复振幅结构对上转换目标图像特征的影响。通过比对研究定量分析了振幅带通滤波与螺旋相衬对目标图像边缘特征的增强效果,以及各自量子效率的差异。基于研究结论,针对几种典型场景给出了若干可实施的应用建议。

关键词：非线性光学边缘增强空间复振幅调制上转换探测傅里叶光学平顶涡旋光束

同时测距和测速的注入锁定调频连续波激光雷达

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光学学报 2020年第15期40卷 176-183页

作者：张洪英田晓宁雷艳阳朱宗达董永康哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

将结合外调制技术与主从式注入锁定技术的方法用于获得宽带线性调频光源,并基于该光源实现了同时测距和测速的调频连续波激光雷达系统。主从式注入锁定系统包含作为主激光器的窄线宽光纤激光器和作为从激光器的分布反馈式半导体激光器,... 详细信息

将结合外调制技术与主从式注入锁定技术的方法用于获得宽带线性调频光源,并基于该光源实现了同时测距和测速的调频连续波激光雷达系统。主从式注入锁定系统包含作为主激光器的窄线宽光纤激光器和作为从激光器的分布反馈式半导体激光器,它们的输出波长均约为1550 nm;使用频率范围为8~14 GHz的三角波线性调频微波对主激光器进行调制,调制后的光注入到从激光器,获得了6 GHz带宽、超过20 dB边模抑制比的宽带线性调频光源。基于该光源搭建了调频连续波激光雷达系统,采用该系统实现了对静态物体距离、运动物体瞬时距离与瞬时速度的测量,运动物体的距离和速度测量结果由不同的公式获得并可以相互验证,实现的距离和速度分辨率分别为2.5 cm和7.8 mm/s。

关键词：遥感激光雷达注入锁定调频连续波测距测速

基于BOTDR的海上风力发电机桩基水平荷载性能研究

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光学学报 2021年第13期41卷 127-133页

作者：张洪英杨志远崔荣鹏关鹏董永康哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室黑龙江哈尔滨150080 睿科光电技术有限公司辽宁鞍山114000 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

随着海上风力发电技术的发展,风力发电机的功率不断增大,对其桩基的承载力要求也不断提高,因此需要测试桩基的荷载性能来验证工程设计的安全可靠性。首先搭建了1 m空间分辨率的布里渊光时域反射(BOTDR)系统,在杭州湾嘉兴市海域的风电项... 详细信息

随着海上风力发电技术的发展,风力发电机的功率不断增大,对其桩基的承载力要求也不断提高,因此需要测试桩基的荷载性能来验证工程设计的安全可靠性。首先搭建了1 m空间分辨率的布里渊光时域反射(BOTDR)系统,在杭州湾嘉兴市海域的风电项目中,利用该系统对海上风力发电机桩基进行了水平推力加载试验。通过测量和分析不同水平荷载下桩基的应变分布和最大应变位置,得到了其形变情况和位移分布。结果表明,该桩基的水平承载力达到了预期设计的最大荷载700 kN,验证了BOTDR分布式光纤传感技术在海上风力发电机桩基检测中的有效性。

关键词：光纤光学光纤传感器布里渊光时域反射海上风力发电机桩基检测应变

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前向受激布里渊散射光纤传感研究进展

光电工程 2022年第9期49卷 4-24页

作者：李天夫巴德欣周登望任玉丽陈超张洪英董永康哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室测控技术与通信工程学院哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室哈尔滨工业大学光学工程流动站和空间光学工程研究中心

前向受激布里渊散射(F-SBS)是光纤中重要的三阶非线性效应，是进行外界物质识别和分析研究光纤物理特性的有力手段，成为近年研究的热点。本文通过对光纤中前向受激布里渊散射研究进展的调研和分析，整合了F-SBS的主要理论和传感原理，... 详细信息

前向受激布里渊散射(F-SBS)是光纤中重要的三阶非线性效应，是进行外界物质识别和分析研究光纤物理特性的有力手段，成为近年研究的热点。本文通过对光纤中前向受激布里渊散射研究进展的调研和分析，整合了F-SBS的主要理论和传感原理，回顾了基于相位解调和能量转移探测的F-SBS测量手段，并重点介绍了本地光相位追溯技术、光力时域反射技术和光力时域分析技术等分布式传感技术。随着F-SBS传感器的逐渐实用化，对于F-SBS的高精度、高空间分辨力分布式测量的需求愈发显著，这将是未来光纤中前向受激布里渊散射的主要研究方向。

关键词：前向受激布里渊散射光纤传感光力时域分析非线性光学

来源：博看期刊

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基于矢量光束空间偏振层析的相位精密测量

激光与光电子学进展 2023年第11期60卷 281-285页

作者：李春宇吴海俊姜嘉琪 Carmelo Rosales-Guzmán 赵波朱智涵哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080

矢量光场独特的空间模式及偏振分布使其成为目前研究的热点问题,模间相位的变化直接影响矢量光场的偏振分布,使其在测量及传感领域具有巨大的应用潜力。提出并实验论证了一种由矢量光场注入的单频激光干涉仪技术:首先将臂间微小位移映... 详细信息

矢量光场独特的空间模式及偏振分布使其成为目前研究的热点问题,模间相位的变化直接影响矢量光场的偏振分布,使其在测量及传感领域具有巨大的应用潜力。提出并实验论证了一种由矢量光场注入的单频激光干涉仪技术:首先将臂间微小位移映射为矢量传感光场的模间相位变化,然后通过空间偏振层析实时监测、解算光场矢量模态,进而可在任意相位变化区间(含相位不敏感区域)实现标准量子或海森堡(注入N00N态时)极限的相位测量精度。

关键词：矢量光束空间斯托克斯层析相位精密测量

液晶几何相位技术实现光场空间结构全维度调控

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红外与激光工程 2023年第8期52卷 298-300页

作者：李春宇于丙石赵波 Carmelo Rosales-Guzman 白振旭朱智涵哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401

几何相位平面光学元件由于高效、紧凑及易集成等优点已被广泛用于光场空间结构调控。但以q-plate为代表的此类元件只提供自旋相关的波前控制能力,振幅调控能力的缺失导致无法利用光场的全部空间维度,严重阻碍了相关领域研究的进一步深... 详细信息

几何相位平面光学元件由于高效、紧凑及易集成等优点已被广泛用于光场空间结构调控。但以q-plate为代表的此类元件只提供自旋相关的波前控制能力,振幅调控能力的缺失导致无法利用光场的全部空间维度,严重阻碍了相关领域研究的进一步深化。笔者团队在国家自然科学基金等项目资助下,以液晶人工微结构中的几何相位为物理基础设计并论证一系列新型几何相位元件,解锁了平面光学技术对近轴结构光场的全维度调控能力,为高维经典及量子信息等需要依托光场调控技术的实验研究提供了重要工具。

关键词：几何位相液晶平面光学光场调控

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光场空间结构全维度非线性调控理论及应用

红外与激光工程 2023年第8期52卷 305-309页

作者：吴海俊于丙石姜嘉琪赵波 Carmelo Rosales-Guzmán 白振旭朱智涵史保森哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026

得益于数字全息与几何相位平面光学技术的逐渐成熟,空间结构光场调控及应用研究已在线性光学领域取得蓬勃发展。与之相比,以非线性光学为物理途径的相关研究虽能实现许多关键功能(如光场间信息交互)却仍处于起步阶段。笔者课题组在国家... 详细信息

得益于数字全息与几何相位平面光学技术的逐渐成熟,空间结构光场调控及应用研究已在线性光学领域取得蓬勃发展。与之相比,以非线性光学为物理途径的相关研究虽能实现许多关键功能(如光场间信息交互)却仍处于起步阶段。笔者课题组在国家自然科学基金等项目的支持下,近期聚焦光场调控与非线性光学领域前沿问题“空间多模态经典及量子光场的非线性产生、变换及接口技术”,重点突破了空间全维度参量变换理论与相关技术瓶颈,取得了一系列理论及应用创新成果,为高维量子光学相关实验研究的开展打下坚实基础。

关键词：结构光场非线性光学光场调控

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完美平顶涡旋光束

量子电子学报 2022年第1期39卷 136-141页

作者：姜嘉琪 Carmelo Rosales-Guzmán 朱智涵哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080

由于能够提供独特的光-物质交互界面,携带净轨道角动量的各类涡旋光束成为光场调控研究的热点问题。随着相关研究的不断深入,光镊以及非线性光学领域都特别需要一种具有均一空间强度分布且无曲率相位梯度的"完美平顶涡旋"光束。针对这... 详细信息

由于能够提供独特的光-物质交互界面,携带净轨道角动量的各类涡旋光束成为光场调控研究的热点问题。随着相关研究的不断深入,光镊以及非线性光学领域都特别需要一种具有均一空间强度分布且无曲率相位梯度的"完美平顶涡旋"光束。针对这一问题,从理论出发基于超高斯模型提出"完美平顶涡旋"的复振幅计算全息产生技术,并利用相位型空间光调制器构成的数字傅里叶变换系统实验论证了"完美平顶涡旋"在焦场区域的可控产生与调控,重点阐述了在给定孔径限制条件下获取光滑涡旋奇点的强度控制原理及方法。

关键词：傅里叶光学轨道角动量涡旋光束平顶光束计算全息

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非线性光场调控实现12倍相位超分辨实时干涉测量

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红外与激光工程 2023年第8期52卷 310-314页

作者：张鑫宇吴海俊 Carmelo Rosales-Guzmán 白振旭朱智涵胡小鹏祝世宁哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093 河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401

光学干涉仪是现代精密测量技术的核心支撑,但其分辨率受到光源波长的限制,无法通过无限减小波长提高分辨率,而“相位超分辨”即是指设法解决光源波长限制的技术手段。目前“相位超分辨”研究主要通过调控N光子纠缠态的途径实现,但是由于... 详细信息

光学干涉仪是现代精密测量技术的核心支撑,但其分辨率受到光源波长的限制,无法通过无限减小波长提高分辨率,而“相位超分辨”即是指设法解决光源波长限制的技术手段。目前“相位超分辨”研究主要通过调控N光子纠缠态的途径实现,但是由于N光子纠缠态制备与调控的极高难度和符合计数的极低效率使得该途径无法用于实际测量。针对这一瓶颈,笔者联合团队利用轨道角动量(OAM)相干态在光学超晶格中的级联参量上转换过程高效构造、提取多光子复振幅信号。实现了N=12倍的相位超分辨干涉信号的实时测量,为发展可实际应用的高倍率相位超分辨干涉测量技术提供了一条全新的物理途径。

关键词：相位超分辨非线性光学光场调控