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激光与红外
激光与红外

耿林

月刊

1001-5078

jgyhw@ncrieo.com.cn

010-84321137

100044

北京399信箱

激光与红外/Journal Laser & InfraredCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中国光学光电子行业协会、电子部激光与红外专业情报网、中国电子学会量子与光电子学分会的联合刊物，报道光电子技术领域的科技进展、新技术成果等。设有综述与评论、激光技术、红外技术、光电器件、光电材料、市场动态和文献信息等栏目。
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    中国电科11所碲镉汞薄膜材料制备技术进展

    折伟林邢晓帅邢伟荣刘江高...
    483-494页
    查看更多>>摘要：碲镉汞材料具有响应速度快、量子效率高、带隙连续可调等优点,广泛应用于红外探测领域,本文报道了近年来中国电科11所在碲镉汞薄膜材料制备方面的技术进展.在碲锌镉衬底材料制备方面,已突破φ135 mm碲锌镉晶体生长技术,碲锌镉衬底平均位错腐蚀坑密度(EPD)＜1×104cm-2,具备了 80 mm×80 mm规格碲锌镉衬底的批量生产能力.在液相外延碲镉汞薄膜制备方面,富碲水平液相外延碲镉汞薄膜平均位错腐蚀坑密度EPD＜4×104cm-2,具备80 mm×80 mm规格碲镉汞薄膜的制备能力;富汞垂直液相外延实现高质量双层异质结碲镉汞薄膜材料批量化制备,该种材料的半峰宽(FWHM)控制在(20～40)arcsec范围内,碲镉汞薄膜厚度极差≤±0.6 μm.在分子束外延碲镉汞薄膜方面,实现了 6 in硅基碲镉汞材料制备,组分标准偏差≤0.0015,表面宏观缺陷密度≤100 cm-2;碲锌镉基碲镉汞材料已具备50 mm ×50 mm制备能力,组分标准偏差为0.002,厚度标准偏差为0.047 μm.从探测器验证结果来看,基于富碲水平液相外延碲镉汞薄膜实现了 1 k×1 k、2 k×2 k等规格红外焦平面探测器的工程化制备;采用双层异质结碲镉汞薄膜实现了高温工作、长波及甚长波探测器的制备;使用分子束外延制备的碲镉汞薄膜实现了 2.7 k×2.7 k、5.4 k×5.4 k、8 k×8 k等规格红外焦平面探测器研制,在宇航领域有巨大的应用潜力.

    碲锌镉碲镉汞双层异质结红外探测液相外延分子束外延

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    环境对大型激光陀螺仪的影响研究综述

    张旭郭文阁王飞胡天籁...
    495-502页
    查看更多>>摘要：基于萨格纳克效应的大型激光陀螺仪被认为是精确监测地球自转的合适传感器,可用于潜在的地面科学研究和重大工程应用,如世界时UT1精密测量,地球固体潮观测、旋转地震波探测、广义相对论预言引力磁效应等领域.激光陀螺的灵敏度随环形腔尺寸增大而提高,其运行的长期稳定性受环境变化的影响.本文从激光陀螺仪工作原理出发,梳理了温度、倾斜、气压和风等环境变化对大型激光陀螺仪灵敏度和稳定度的影响,分析说明监测环境因素变化对其输出的萨格纳克频差修正和处置方法,为提高大型激光陀螺仪应用性能提供相关指导.

    大型激光陀螺仪环境影响温度倾斜气压风

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    宽温区Yb∶YAG板条激光模块热畸变仿真研究

    朱铎宋艳洁陈中正许元斋...
    503-507页
    查看更多>>摘要：本文对不同冷却温度下的Yb∶YAG晶体板条激光模块高功率运转时的温度场、应力场及对应的热畸变进行了仿真分析研究.结果显示,随着冷却温度从300 K降低至77K,板条的温度梯度热应力与应变都明显降低.当冷却温度为77 K时,最大主应力为4.14 MPa,仅为常温时的15.6％,最大主应变为3.82×10-5,仅为常温时的6％.为了分析Yb∶YAG晶体板条激光模块不同冷却温度下输出激光的光束质量,以确定其最佳运转温度,我们采用光线追迹的方法,对单程通过板条的1030 nm探测光进行仿真.可以看到,当冷却温度为77 K时,远场光斑能量更为集中,且探测光光程差的PV值为0.7941 μm,仅为300 K时的59.6％.模拟结果表明低温运转有利于Yb∶YAG晶体板条激光模块产生高功率高光束质量激光输出,这为高功率高光束质量Yb∶YAG晶体板条激光的设计工作奠定了基础.

    板条激光器Yb∶YAG热效应仿真模拟

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    高功率VCSEL激光器光束发散角的测量方法

    崔辰好李正权
    508-515页
    查看更多>>摘要：垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,简称VCSEL)由于其能发射出垂直于腔面光束的特性使得多个VCSEL激光器可以在同一片芯片上紧密集成,而不需要大量的空间;且VCSEL激光器使用共振腔的反射镜来增强光并放大,从而实现高效的光发射;通常情况下,VCSEL激光器的发光效率可以达到40％至60％之间,与传统的激光器相比,VCSEL激光器更容易实现高效率.由于VCSEL激光器的可集成性好、效率高等特点,使其广泛应用于3D感知、自动驾驶、光通信等领域.因此,VCSEL激光器的质量检测工作也显得越来越重要.随着VCSEL激光器进军高功率领域,其发光束的模式也经历了从基模变为高阶模的过程,光束已经从类高斯光束变为了类拉盖尔-高斯空心圆环光束.虽然传统的1/e2、D86等算法在测量基模下的类高斯光束的发散角较为精确,但对于高阶模式下的类拉盖尔-高斯空心圆环光束,这些方法则出现了明显的误差.考虑到VCSEL激光器在自动驾驶等重要领域的广泛应用,其光束精确度的要求也随之提高.因此,本文采用了 D4σ算法,针对类拉盖尔-高斯空心圆环光束进行发散角测量,与1/e2、D86等传统算法进行了比较.结果显示,新方法在发散角测量准确度上最高提升了2.30％.

    D4σ算法光束质量光束发散角垂直腔面发射激光器类拉盖尔-高斯空心圆环光束

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    激光微织构表面水滴撞击动力学行为特性研究

    石博王一凡白娟杨广峰...
    516-521页
    查看更多>>摘要：为了探究低韦伯条件下,微织构超疏水表面的液滴撞击动力学行为特性,利用激光微织构技术在航空用材Ti-6Al-4V试样表面用不同扫描速度的纳秒激光制备出三角纹理微纳织构,借助高速摄像实验平台研究水滴撞击水平表面和倾斜表面动力学行为特性.实验结果表明,水滴冲击平表面高度越高,空气越不容易进入片层,使最大铺展系数增加;与平表面相比,相同高度的斜表面滑移时更多空气进入片层,最大铺展系数最小;其中在扫描速度为100 mm/s的工况下,表面凸起占比达到64.611％,表面纳米颗粒最大,微米颗粒最多,表面的静态接触特性与动态接触特性最优.受表面结构和表面能协同作用共同影响水滴弹离表面的状态.本实验可为航空领域制备超疏水、主动防除冰表面提供一定参考.

    TC4(Ti6Al4V)钛合金激光刻蚀液滴撞击平表面倾斜表面

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    基于TDLAS甲烷检测系统的长光程池研究与设计

    秦雨婷陈红岩
    522-528页
    查看更多>>摘要：采用Herriott型长光程池结构原理,通过理论研究和仿真分析得到一定条件下Herriott池反射次数最优解,利用镀膜凹面镜作为反射镜,在池体上集成光学元件,进行了长光程、低成本、小体积光程池的设计.经过实验验证,所设计的物理长23 cm,体积243 mL的光程池,能达到11 m有效光程长,并搭建在TDLAS甲烷检测系统中,结果表明检测下限最低浓度为47.6 ppb.这为低浓度、高精度、微型化的TDLAS甲烷检测系统的推广应用提供了一种有效的途径.

    赫里奥特气室光学仿真可调谐激光吸收光谱甲烷检测

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    新型激光多波束系统供能无人机集群方案研究

    高会翔曹阳李金展
    529-535页
    查看更多>>摘要：由于单无人机执行任务量有限、整体效率低,故而无人机集群运动以其稳定性好,执行任务多样性,易操作,易控制等特点受到越来越多的关注.在激光供能无人机集群中,针对无人机的机载能量限制了任务的范围和时长、传统供能方式仅能完成一对一供能导致供能效率较低等问题,本文提出了一种基于光学相控阵技术的新型激光多波束供能系统,包括整体的激光无线能量传输方案、系统工作的整体流程、基于领航跟随法的无人机集群编队控制等,此方案可完成一对多的自调节供能,满足整个无人机集群的能量需求,提高传能距离及传输效率,并通过对无人机集群进行算法控制精准到达预设供能区域.对未来激光无线能量传输应用的领域和方式具有参考价值.

    激光无线能量传输激光相控阵无人机集群控制领航跟随法

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    基于单光子线性APD的信息提取算法研究

    陶洪宇贾青松逄浩君吴建东...
    536-541页
    查看更多>>摘要：针对新型单光子线性APD器件获得信息维度多、灵敏度高的特点,提出了一种基于单光子线性APD的微弱回波信号距离信息提取算法.首先利用微弱信号的泊松分布特性对回波信号进行建模,随后对每纳秒内的回波光子数进行统计,利用与脉宽等宽的距离窗进行滑窗求和,将最大值位置作为信号脉冲接收时刻,进而反算距离信息.设计了跟踪前的目标搜索策略和稳定跟踪后的距离门匹配算法,有效降低了背景光干扰和计算资源消耗,在回波光子数分别为200、10、5个时分别获得了 100％、99.93％、96.58％的计算正确率.对单光子量级信号设计了脉冲积累算法,单个光子信号回波的计算正确率为99.5％.同时对静止目标通过算法迭代实现了信噪比为0 dB甚至负dB的信息提取,对0.03个光子信号回波探测的计算正确率为96.1％.仿真结果表明该算法可以综合应用单光子线性APD的强度信息以及单光子灵敏度,实现了在极限灵敏域下的距离信息提取.

    激光雷达探测系统单光子线性APD弱信号探测信息提取算法蒙特卡洛实验

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    基于双激光视觉成像与BP算法的微小位移测量

    李世雯路恩会郭耀村朱兴龙...
    542-549页
    查看更多>>摘要：针对现有单激光视觉微位移测量方法中利用的图像特征信息不丰富,导致测量结果不精确的问题,本文提出了 一种直射与斜射结合的双激光微小位移测量方法,配合BP(Back Propagation)神经网络实现位移的高精度测量.论文采用透镜成像和小孔成像的原理对双激光模型进行理论分析,使用ZEMAX对测距模型进行数值模拟,以验证所提方法的理论可行性与优越性;其次,根据数值模拟结果设计并搭建实验平台进行图像采集实验,提取一系列图像特征作为BP网络的输入,以位移参数为输出,构建位移预测模型.实验结果表明,相比单激光模型,本文提出的双激光位移模型有更高的测量精度,引入BP神经网络后,测量准确度达到99％以上.本文为微小位移高精度测量提供了新方法与新思路.

    双激光测距位移测量ZEMAX仿真BP神经网络

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    激光测距机在线能量监测系统设计

    赵宇昊陈硕徐广平韩隆...
    550-555页
    查看更多>>摘要：本文基于无人值守条件下对激光测距机发射能量进行直接人工测量较为困难,为了防止激光器能量下降影响激光测距机性能,需要对测距机工作状态进行实时监控这一需求设计了激光测距机在线能量监测系统.对能量探头的结构与检测位置进行了研究,并设计硬件电路实现能量测量.本文设计的在线能量监测系统可以在不影响测距机测距能力的情况下实现kHz量级重频激光测距机的宽量程实时能量监测,并满足小型化、集成化设计要求.

    激光能量监测激光测距机激光能量检测探头能量信号处理电路

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