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期刊信息/Journal information
红外与激光工程
红外与激光工程

崔玉平

月刊

1007-2276

irla@vip.sina.com

022-23666400 58625208

300308

天津市空港经济区中环西路58号

红外与激光工程/Journal Infrared and Laser EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《红外与激光工程》系中国宇航学会光电技术专业委员会会刊，由中国航天科工集团公司主管，创刊于1972年，是国家科委和国家新闻出版署批准的国内外公开发行的国家级学术刊物。30年来期刊不断发展，现已是中国科技论文统计源期刊，中文核心期刊，被美国“工程索引（EI）compendex”，英国 “科学文摘（SA）”，美国“剑桥科学文摘（CSA）”，俄罗斯“文摘杂志（AJ）”收录，被美国际媒体指南，乌里希期刊指南，中国科学引文数据库（CSCD）收录，并入编清华大学主办的中国学术期刊光盘版。 本刊是中国航天界光电子技术领域内学术性与工程应用性集于一体的综合性刊物，主要刊登国内红外与激光技术方面的学术论文和工程研究报告，集中反映了中国光电技术在宇航、卫星及导弹武器系统中的工程应用水平。 期刊的编委会由70余人组成，其中包括王大珩、母国光、张履谦、周立伟、姚建铨院士，及其他国内光电领域著名的专家、学者，他们来自航天、航空、兵器、电子、机械系统及中科院，国内著名大学，有他们审稿把关，期刊质量得到提高。
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    锋芒光束抑制大气湍流的研究进展与展望(封面文章·特邀)

    刘超王熔兰斌李学莹...
    1-11页
    查看更多>>摘要：大气的随机起伏会引起光束的畸变、扩展、漂移和闪烁等湍流效应.常用的抑制方法主要有自适应光学技术、信号处理技术和无衍射光束传输技术等,这些技术存在系统复杂或者效果不理想等问题.近年来,一种名叫锋芒光束的特殊光束被提出并用于抑制大气湍流,受到学术界广泛关注.锋芒光束在传输过程中具有自聚焦的特点,经过焦点后退化为类贝塞尔光束继续向前传输.随着对锋芒光束的深入研究,为了适应多种复杂的应用环境,其衍生的锋芒涡旋光束和稳定光束也被发现具有极高的研究价值.经过同等强度的湍流传输,锋芒涡旋光束比起LG涡旋光束在质心偏移和抖动量改善了 50%以上.稳定光束在 20 mm的传输距离范围内,其参数积仅为高斯光束参数积的 49.40%.锋芒光束被证明可以有效抑制大气湍流,并实现长距离稳定传输.使用锋芒光束进行大气传输,系统结构简单、成本低,抑制湍流实时性高、效果好.文中综述了锋芒光束的产生、传输特性和应用研究,并对其发展趋势和应用前景进行了展望.

    锋芒光束大气湍流抑制传输特性

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    自适应光学在超分辨显微成像技术中的应用(内封面文章·特邀)

    王韵澎燕静郝翔
    12-27页
    查看更多>>摘要：荧光显微镜是研究细胞结构和动态过程的最有力的工具之一,近年来发展的超分辨显微成像技术更是突破了传统衍射极限,能够在观测活体生物样本中达到纳米级的分辨率.但由于生物样品内部折射率变化的复杂性,进行超分辨观测时成像性能往往会因样品引起的像差而降低.自适应光学是一种矫正波前误差的技术,在超分辨显微成像技术中引入自适应光学技术可以显著提高超分辨系统的成像分辨率、成像深度、成像速度.为了进一步提高超分辨显微成像系统的成像性能,研究者不断创新自适应光学在超分辨技术的应用方法.介绍了自适应光学技术,阐述了其在显微成像中的应用;详细分析了近年来自适应光学在超分辨显微成像技术的应用,最终进行了总结,并对未来技术发展方向进行了展望.

    超分辨显微成像自适应光学机器学习波前探测

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    1 μm/1.5 μm基于非互易性相移器的高重频飞秒光纤激光器

    刘扬眉侯月彰罗婷周渊珠...
    28-37页
    查看更多>>摘要：高重频的飞秒脉冲激光器在工业加工、医疗、精密测量等各个领域都有着重要应用.为了分析"9"字腔锁模激光器的自启动性能,利用琼斯矩阵建立了非线性放大环形镜的传输函数,分析了环形镜中不同波片角度对腔内往返传输函数的影响.搭建了基于非线性放大环形镜的光纤激光器,分别使用了掺镱光纤、掺铒光纤作为增益介质,在 1 µm和 1.5 µm波段分别实现了重复频率为600 MHz和 280 MHz的基频锁模.所设计的激光器具有脉宽窄、光谱宽、稳定性好、自启动成功率高的特点,激光器完成了集成化封装,能够满足微纳加工、激光医疗、光频率梳等领域对飞秒激光的应用需求.

    飞秒脉冲激光宽光谱高重频非互易性相移器

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    大功率脉冲量子级联激光器锥形波导光学与热学仿真设计

    张程程张东亮王锐罗明馨...
    38-49页
    查看更多>>摘要：针对脊形波导结构的大功率脉冲量子级联激光器面临的光束质量差和热积累严重的问题,研究了一种新型锥形波导量子级联激光器结构设计方法.通过COMSOL软件仿真优化脉冲功率 60 W,重复频率 10 kHz输出的锥形量子级联激光器光学和热学特性,分析了不同几何参数对波导光场模式分布、传输特性和最大内部温度的影响以及不同热沉材料、热沉温度和脉冲宽度对核心层内部温度分布的影响.结果表明,在 4.6 μm的波长下,直波导宽度为 5 μm,在锥度角为 1.9°,直波导/锥形波导长度比为 1∶3,可以保证直波导产生TM基模输出,整个端口的透射率、反射率、损耗、光限制因子达到最好效果.在同脊宽条件下,对于 3mm腔长,该锥形波导结构激光器核心区的面积对比条形的脊波导结构大 10倍左右,更有利于大功率输出.此外,基于该结构进行了不同脉冲模式下的热学仿真分析,为器件工作模式和封装方式的选择提供有益参考.文中研究相关结论可为后续工艺设计和实验验证提供数据支持.

    量子级联激光器脉冲锥形波导COMSOL光学仿真热学仿真

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    中红外量子级联激光器1×16锁相阵列设计

    王锐张东亮张程程林青华...
    50-61页
    查看更多>>摘要：针对中红外波段单管量子级联激光器存在输出功率有限的问题,提出相干阵列通过光放大后合束提升激光器功率的方法,研究波长为 4.6 μm的 1×16 量子级联激光器锁相阵列的结构设计与优化.通过设计低传输损耗、高光限制因子的单模波导确定器件各层材料外延厚度;通过设计由100%反射率和 50%反射率的布拉格反射镜组成的种子激光器实现 4.6 μm单波长激光输出;通过设计由 1×2 多模干涉耦合器(MMI)和弯曲波导组成的 1×16 分束器实现低损耗均匀分束并锁相;通过设计输出端口的Al2O3 增透膜厚度并利用电注入放大的方式实现激光器阵列的大功率输出.最终确定波导上GaInAs层厚度为 0.25 μm,下GaInAs层厚度为 0.1 μm,上包层InP厚度为 3 μm,下包层InP厚度为 1 μm.当单模波导宽度为 5μm时,波导损耗为 0.055 dB·cm-1,光限制因子为 0.733.100%反射镜刻蚀深度为 0.2 μm,周期为 728 nm,占空比为 0.5,周期数为 1000;50%反射镜刻蚀深度为 0.2 μm,周期为 727 nm,占空比为 0.1,周期数为 690;当阵列间距为 35 μm时,分束器尺寸为 3080 μm×605 μm,损耗为 0.254 dB,其中MMI尺寸为 19 μm×126 μm;出射端口采用 0.7 μm的Al2O3 增透膜,透射率达到 0.975.最后比较了不同放大器阵列间距的温度与远场分布,相关研究结论可为量子级联激光器锁相阵列的研制提供设计参考.

    量子级联激光器锁相阵列分束布拉格反射镜多模干涉耦合器

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    冷光学用大口径2k×2k红外探测器组件封装技术

    朱海勇曾智江孙闻赵振力...
    62-72页
    查看更多>>摘要：大面阵和长线列红外探测器已成为下一代红外探测器的发展方向之一,针对于大面阵探测器低温封装的难点,提出了一种大面阵探测器组件封装结构.对组件低形变窗口支撑结构、低噪声冷平台结构以及低漏热兼高可靠性的引线键合工艺等方面进行了研究,以中波红外 2k×2k探测器组件为研究对象,通过 200 K窗口低温光学设计和低形变窗口帽支撑方式实现组件低背景杂散光抑制设计和窗口形变控制.采用SiC基板实现探测器工作温度波动控制和噪声抑制,5 min内探测器温度波动小于 0.1 K,噪声等效温差(NETD)小于 20 mK.为了降低引线漏热和增强引线可靠性,采用铂铱丝键合工艺,引线漏热相较于金丝和硅铝丝下降至 1/10,制冷机功率由 72W降至 39 W.引线随组件通过随机和正弦力学试验考核.解决了大面阵探测器封装中杂散光、大口径窗口形变、探测器噪声、引线漏热和强度等一系列问题,该组件已成功运用于某项目2k×2k探测器封装中.

    红外探测器2k×2k铂铱丝杜瓦组件

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    KTiOPO4晶体和光参量振荡技术产生900 nm波段激光

    周权赵鑫强孔辉卞进田...
    73-80页
    查看更多>>摘要：利用KTiOPO4(简称KTP)晶体和光参量振荡技术(Optical Parametric Oscillator,OPO),产生900 nm波段激光.利用成熟的 1064 nm激光,通过LiB3O5(LBO)晶体倍频产生 532 nm激光,再用532 nm激光泵浦KTP OPO产生调谐范围为 898～911 nm,调谐分辨率优于 1 nm,输出能量达 1.85 mJ,重频 1～10 Hz的近红外激光.利用该方案产生的 900 nm波段激光,具有全固化、小型化、宽调谐、高调谐分辨率、高光束质量等优势,在光电对抗领域有着广泛的应用前景.

    KTiOPO4光参量振荡900nm波段激光高可调谐分辨率

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    基于分子准直效应的超快脉冲Serrodyne非线性展宽与移频

    刘大伟杨光罗代均达娜·加山尔...
    81-90页
    查看更多>>摘要：超快光学的发展推动了光-物质相互作用研究进入了强场、高能的极端光学条件.然而,许多创新和应用需要专用的激光参数,包括波长、强度、脉冲长度、重复频率等.尤其是波长,这是一个非常重要但调控不太灵活的参数.报告了分子准直效应导致的超快脉冲的Serrodyne非线性展宽与频率转换,实现了对光波长的精确移频.通过研究脉冲形状与瞬态频率的关系,解析了Serrodyne效应在引发非线性动力学过程中的作用机制.与克尔非线性不同,在分子准直体系下,光谱移频的大小受分子响应时间和脉宽的共同影响,为在超快光源调控中引入新的自由度提供了可能性.

    Serrodyne效应自相位调制分子准直瞬态频率

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    消除CDS折叠效应的增益自适应红外焦平面读出电路

    吴双张健怡陈洪雷丁瑞军...
    91-103页
    查看更多>>摘要：高动态范围是红外焦平面探测技术的先进发展方向之一.高集成度像元读出电路的动态范围受到小电荷存储容量和噪声的限制.所设计的增益自适应像元读出电路,小信号下为电容反馈跨阻放大器(CTIA),大信号下自动转换为变阻抗电阻反馈跨阻放大器(RTIA),实现小信号大增益、大信号小增益的自动切换,将集成 3.86 fF积分电容的CTIA电荷容量拓展到 1.63 Me-.在 15µm像元中心距的像元内集成相关双采样(CDS)结构,大幅减小噪声.对CDS大信号注入产生的折叠效应进行理论分析,并设计抗折叠结构.采用 180 nm 3.3V CMOS工艺,完成 640×512 规模的读出电路的设计、仿真、流片、测试.测试结果显示,该电路可消除CDS折叠效应,噪声电子数 17 e-,动态范围拓展到99.66 dB.

    红外焦平面读出电路增益自适应抗折叠CDSCTIA高动态范围低噪声

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    高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法

    李凌张家福陶鑫于宗伟...
    104-114页
    查看更多>>摘要：为了实现应用于高能激光等领域对表面洁净度有着极高要求的超光滑非球面检测,排除检测人员带来的洁净度与空气扰动的影响,研究了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法.通过建立补偿干涉法非球面失调量与波前像差之间的灵敏度矩阵,实现利用波前像差求解被测非球面失调量.以理想干涉系统的离焦、彗差与像散为优化目标,进行反馈控制,实现被测非球面的自动化调整,进而实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测.实验结果表明,在干涉图可测范围内,利用灵敏度矩阵通过几步迭代即可实现非球面失调量的收敛.结合Stewart六自由度调整台,分别实现 2μm精度的平移误差调整、2"精度的光轴自动化对准,最终完成被测非球面的精密调整,实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测.采用灵敏度矩阵与六自由度调整的非球面自动化干涉检测方法可实现被测非球面失调量的快速求解与自动调整,降低人员和环境带来的扰动影响,提高了非球面的检测速度,并实现了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测.

    干涉检测补偿法灵敏度矩阵非球面Stewart平台六自由度调整

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