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光子学报
光子学报

侯洵

月刊

1004-4213

photon@opt.ac.cn

029-88887564

710119

西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱

光子学报/Journal Acta Photonica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术月刊。宗旨是展示光子学的新理论、新概念、新思想、新技术和新进展，反映代表本学科前沿并具有国内外先进水平而为国际上关心的最新研究成果，促进国内外学术交流和讨论，加速科学技术进步。主要刊登本学科的学术论文、研究简报、研究快报。内容涉及光学，及其量子光学、瞬态光学、光电子学、光物理、光化学、光生物学、生物光子学、光医学、光通信、光传播、光传感、光计算、光神经网络、集成光学、信息光学、导波光学、非线性光学、高速摄影、智能光仪、微尺度光子技术、光装置中的电子学、力热声电磁核的光效应与光的力热声电磁核效应、光子功能材料、光子自身相互作用、光子的时空特性与结构、光子的经典与非经典效应等。本刊载文已被国内外多家数据库收录，并被国际检索刊物SA、EI、CA、PЖ作为源刊使用。
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    Zn杂质诱导GaInP/AlGaInP红光半导体激光器量子阱混杂的研究

    何天将刘素平李伟林楠...
    1-12页
    查看更多>>摘要：在GaAs基GaInP/AlGaInP单量子阱结构外延片上分别使用磁控溅射设备生长ZnO薄膜和等离子增强化学气相沉积设备生长SiO2 薄膜，以ZnO介质层作为Zn杂质诱导源，采用固态扩Zn的方式对激光器进行选择性区域诱导以制备非吸收窗口来提高器件的腔面光学灾变损伤阈值，从而提高半导体激光器的输出功率和长期可靠性。在 580～680℃、20～60 min退火条件下对Zn杂质诱导量子阱混杂展开研究，实验发现，ZnO/SiO2 或ZnO/Si3N4 复合介质层的采用比单一Zn介质层的杂质诱导蓝移量大，且在680℃、30 min的条件下获得了最大55 nm的蓝移量。分析结果表明，介质层所施加的压应变会将外延片表面GaAs层中Ga原子析出，促使Zn原子进入外延层中以诱导量子阱混杂。通过测量光致发光光谱发现发光强度并没有明显下降，可为后期器件制作提供借鉴。

    半导体激光器量子阱混杂复合介质层蓝移非吸收窗口

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    1 116 nm单频脉冲Nd∶YAG激光器

    董啸岳刘爽秘国江王克强...
    13-22页
    查看更多>>摘要：针对共振荧光测风雷达的探测需求，设计和研制了种子注入的Nd∶YAG电光调Q单频1 116 nm脉冲激光器，采用带偏置电压反馈的扫描-触发谐振探测技术，建立了1 116 nm单纵模振荡，并对中心频率稳定性进行分析。最终实现输出1 116 nm激光单脉冲能量6。48 mJ，重复频率60 Hz，输出线宽为33。2 MHZ，脉冲宽度为75。7 ns。通过波长计测量输出光波长，波长稳定在1 116。297 9 nm附近。利用外差拍频，测定120 min中心频率稳定性(均方根)为818。3 kHz。该激光器输出光通过三倍频可变换至372 nm，作为铁共振荧光多普勒测风激光雷达的发射光源，频率抖动量对应的风速测量误差小于1 m/s。

    固体激光器单频激光器种子注入频率稳定性多普勒雷达

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    高功率1 550 nm氧化限制型VCSEL设计与仿真

    王伟谭云飞
    23-32页
    查看更多>>摘要：1 550 nm垂直腔面发射激光器具有良好的人眼安全性和透射性，但实现其高效率和高功率输出一直是难以解决的问题。以1 550 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器为研究目标，对不同结构、不同氧化孔径与输出特性关系进行仿真分析。随着氧化孔径增加，垂直腔面发射激光器芯片的激射波长发生红移现象，但氧化孔径从14 μm继续增大时，激射波长几乎不红移。对两种不同氧化限制结构的芯片进行仿真，输出功率和转换效率对比结果表明单氧化层结构性能更好。在设计多结垂直腔面发射激光器时考虑有源区之间是否增加氧化层，最终发现两种氧化限制结构均在9 μm孔径时具有较高的输出功率，单层结构100 mA时的输出功率约为177。55 mW，同时斜率效率也高达1。79 W/A，最大功率转换效率为10 μm孔径时的37。7%，多层结构斜率效率更高达2。36 W/A。氧化限制型结构在多结垂直腔面发射激光器基础上进一步提升功率、效率等参数，可为高功率1 550 nm垂直腔面发射激光器的输出特性优化提供参考。

    垂直腔面发射激光器红移氧化限制型多结功率转换效率

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    同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案

    王玉平朱磊仲嘉琪王谨...
    33-41页
    查看更多>>摘要：提出一种基于同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案，并应用于原子干涉仪激光系统的小型化。该方案使用同位素原子吸收泡代替现有拉曼光方案中的移频或调制光学器件，以实现拉曼激光的稳频和失谐，使光路和电路同时简化。针对 85Rb原子干涉仪，87Rb原子D2线的饱和吸收谱被用于对拉曼激光进行稳频，稳频后的拉曼激光红失谐在GHz量级，线宽约为80 kHz。将该拉曼激光用于原子干涉仪获得了对比度为20%的干涉条纹，重力测量的灵敏度为345 μGal/Hz1/2。连续24 h重力测量数据的阿伦方差显示原子干涉仪的分辨率约为2×10-8 g@7 500 s。该拉曼激光的频率噪声引起的单次重力测量噪声优于1 μGal，完全可以满足μGal量级的重力测量需求。该拉曼激光方案有助于推动原子干涉仪激光系统的小型化、轻量化和实用化。

    原子干涉激光冷却拉曼激光饱和吸收谱电光调制器

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    面向激光测振应用的改进相位生成载波解调算法

    蒋翌超顾劭傑张刚许林广...
    42-56页
    查看更多>>摘要：为了解决相位生成载波解调方案应用于激光测振技术时，系统中存在的非线性失真问题，提出一种改进相位生成载波解调算法。该算法采用低频、大幅值的相位调制和迭代重加权椭圆特殊拟合对两路含有非线性误差的正交信号进行校正以抑制非线性失真。其中，低频相位调制由三角波信号驱动压电换能器生成，确保小信号情况下椭圆拟合结果的准确性。迭代重加权椭圆特殊拟合可以减小离群数据的影响并避免拟合结果退化为双曲线，具有精度高、鲁棒性好和计算效率高的优点。实验结果表明改进相位生成载波解调算法可以有效抑制激光测振实验系统的非线性失真，在不同相位调制深度(0。8～3。4 rad)下解调信号的信纳比和总谐波失真稳定，对应的标准差分别为0。55 dB和0。03%。系统的响应线性度优于 99。99%，动态范围可达 103。9 dB@500 Hz，总谐波失真为 1%且工作频宽为 20～8 000 Hz。与传统相位生成载波解调方案相比，该算法不仅显著抑制了非线性失真，还克服了椭圆拟合算法在小信号下无法工作的缺点。

    激光测振技术相位生成载波解调算法低频调制迭代重加权椭圆特殊拟合非线性失真

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    基于多波长干涉的瞬态轮廓检测Mirau显微镜

    龚玉婷吕鑫刘维孔明...
    57-65页
    查看更多>>摘要：针对单波长Mirau干涉显微镜存在测量范围小和2π模糊等问题，提出了多波长Mirau偏振干涉显微镜，以实现微观轮廓的大动态范围测量的和表面粗糙度等显微结构的瞬态检测。系统利用R、G、B三个单色LED光源实现多波长干涉;利用彩色偏振相机获取瞬态相移干涉条纹图，降低实时瞬态检测中复杂的环境扰动影响;利用线栅偏振片调节条纹对比度，满足不同被测对象的反射率检测要求。为验证系统方案的可行性，经过系统误差补偿校准后测量标称值为1。993 9 μm的标准微米台阶，结果与标称值的偏差约为5。4 nm。利用该方法与Wyko干涉仪对金刚石车削凸面反射镜表面微观轮廓和表面粗糙度进行测量，表面粗糙度测量结果均方根值偏差为3。7 nm，验证了该系统可实现高精度的大动态范围测量。

    多波长干涉瞬态检测偏振成像Mirau干涉显微镜误差校正

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    基于红外与激光雷达融合的鸟瞰图空间三维目标检测算法

    王五岳徐召飞曲春燕林颖...
    66-77页
    查看更多>>摘要：结合MEMS激光雷达和红外相机的优势，设计了一种简单轻量、易于扩展、易于部署的可分离融合感知系统实现三维目标检测任务，将激光雷达和红外相机分别设置成独立的分支，两者不仅能独立工作也能融合工作，提升了模型的部署能力。模型使用鸟瞰图空间作为两种不同模态的统一表示，相机分支和雷达分支分别将二维空间和三维空间统一到鸟瞰图空间下，融合分支使用门控注意力融合机制将来自不同分支的特征进行融合。通过实际场景测试验证了算法的有效性。

    多传感器融合激光雷达红外相机鸟瞰图三维目标检测

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    面向病理图像分割的边缘感知网络

    黄鸿杨沂川王龙郑福建...
    78-90页
    查看更多>>摘要：提出了一种针对病理切片图像的端到端语义分割方法--边缘感知网络(BPNet)，以提高病理图像分割精度。BPNet网络首先在解码器阶段增加边缘感知模块，改善网络对于病理图像边缘的特征信息提取能力。然后，采用自适应通道注意力模块弥补不同层次特征间的语义差距，进一步加强网络的特征聚合能力。在此基础上，设计了一种基于结构和边缘的联合损失函数，以实现最佳的病理图像分割结果。在GlaS和MoNuSeg两个公开病理数据集上的分割实验结果表明，所提方法的Dice系数得分在两个数据集上分别达到92。21%和81。18%，有效提升了病理图像的分割精度。

    病理图像自动分割深度学习边缘增强联合损失函数

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    基于卷积神经网络的水下湍流探测技术

    贺锋涛吴倩倩张建磊杨祎...
    91-102页
    查看更多>>摘要：针对水下湍流的复杂性和多变性对水下航行器性能和姿态控制产生的挑战，提出使用卷积神经网络来测量水下湍流的温差耗散率XT。首先，采用功率谱反演法和惠更斯-菲涅尔原理仿真生成了受水下湍流影响的散斑图像数据集。随后，利用卷积神经网络提取这些受湍流影响的散斑图像中的特征信息，并对温差耗散率XT进行估计。最后，通过现场实验数据集验证了所提出方法的可行性。实验结果表明，所提出的神经网络在实地实验数据集和模拟仿真数据集上表现出相似的分类精度和损失曲线，其测量准确率分别为98。8%和99。2%。这一研究为水下环境监测和资源勘探领域提供了重要的参考，对于光学图像处理和湍流研究等相关领域具有实际意义。

    图像处理激光散斑神经网络水下湍流温差耗散率

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    基于光闪烁法的油雾浓度在线检测方法研究

    林光耀胡飞姬忠礼刘震...
    103-117页
    查看更多>>摘要：针对压缩机出口除油器效率性能评价，提出一种基于光闪烁法的润滑油油雾液滴浓度在线检测方法。基于颗粒系层模型和Lambert-Beer定律，以层测量体透过率作为泊松分布随机变量，推导了光闪烁法在长光程平行光束下的颗粒浓度检测模型。闪烁频率根据测量体大小、颗粒直径和颗粒速度确定，并通过影响闪烁信号的拟合方差影响检测精度。对于某型压缩机润滑油，通过光谱扫描和主成分分析法确定了在可见光波段，400 nm波长光束具有最佳的检测灵敏度和正相关性。实验结果表明，相较于光透射法，在0～50 mg·m-3油雾浓度范围内基于光闪烁法检测标定结果误差小于10%，线性相关系数R2=0。989。

    光闪烁法润滑油油雾颗粒浓度测量光闪烁频率最佳检测波长

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