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中国激光
中国激光

周炳琨

月刊

0258-7025

cjl@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号 上海800-211邮政信箱

中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
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    基于电磁诱导透明的双控多功能超表面

    刘海赵佳明陈聪高鹏...
    84-93页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于电磁诱导透明(EIT)的多功能偏振无关超表面，其基础结构由1个金属十字结构和4个方环结构组成，并引入了可调控材料硅(Si)以及二氧化钒(VO2)，以实现温光双控。利用模拟计算和理论模型分析得到了基础结构作为双明模间接耦合形成EIT透明窗口的结论。由于EIT以及可调控材料的特性，本设计可以在分子传感、可控慢光以及双通道温光双控开关等领域实现应用，并且具有优异的性能。该结构对蔗糖溶液的传感灵敏度为97。6 GHz/(kg/m3)，在分子检测领域展示出了巨大潜力。该结构实现了对慢光效应的可选择控制。依据EIT的作用机理，提出了利用可调控材料改变结构谐振进而控制电磁响应的设计思路，并实现了一种双通道温光双控开关，为今后的EIT超表面设计提供了参考。

    表面光学超表面可调控材料分子传感慢光效应温光双控开关

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    基于双焦透镜的双踪远场自动准直

    宗楠唐顺兴郭亚晶
    94-99页
    查看更多>>摘要：在光束传输控制中，反馈系统需要具有较高的角度分辨率，以达到自动准直的精度要求，此外还需要具备一定的角视场，以降低对初始安装和调试的精度要求。提出了一种基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案，在同一光学系统中实现了高精度和大视场两种角度分辨率的远场图像反馈系统。基于矩阵光学理论对远场图像反馈系统进行数值分析，给出了双焦透镜的等效传输矩阵，并分析了双焦透镜的角度分辨率和视场特性。设计并开展实验对基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案进行了性能演示，实验结果表明，高精度下的角度分辨率约为大视场下角度分辨率的6。9倍，与设计值(6。6倍)基本相符。

    光学设计高功率激光自动准直远场成像矩阵光学

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    望远镜光程稳定性测量方案设计与分析

    海宏文孙启程赵凯邹濡锐...
    100-108页
    查看更多>>摘要：空间激光干涉测距系统对望远镜的光程稳定性提出了皮米级的要求。为了测量望远镜光程稳定性，基于法布里-珀罗(F-P)干涉仪设计了望远镜光程稳定性测量方案。介绍了基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术将望远镜腔内的光程长度变化转为激光频率变化的测量原理。根据已有的实验数据分析了在光程稳定性测量公式中对稳定性测量结果有影响的物理量，并对测量方案中各部件引入的外部噪声进行测量和分析。实验结果表明:光程稳定性测量公式中绝对激光频率测量误差和望远镜腔自由光谱范围测量误差对望远镜皮米级光程稳定性测量的影响非常小，影响量分别为7。1×10-9pm/Hz1/2和5。0×10-3pm/Hz1/2。在1～100 mHz频段内，与测量方案中电子噪声、拍频测量噪声和剩余幅度调制噪声等效的光程噪声分别为0。14、0。01、3。57 pm/Hz1/2。为实现望远镜的皮米级光程稳定性测量，需要进一步开展抑制剩余幅度调制噪声方面的研究工作。

    测量望远镜光程稳定性谐振腔测量方案

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    基于邻域向量主成分分析图像增强的旁瓣弱光信号检测方法

    王拯洲王力段亚轩李刚...
    109-123页
    查看更多>>摘要：针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题，笔者提出了基于邻域向量主成分分析(NVPCA)图像增强的旁瓣弱光信号区域波峰参数检测方法。采取的主要优化措施为:首先，将旁瓣图像中的每个像素和它的8邻域像素看作一个列向量，构建一个9维数据立方体，选择主成分分析变换后的第1维数据为NVPCA图像;其次，通过角度变换转化检测对象，检测所有方向上一维旁瓣曲线的各个波峰参数，获得旁瓣弱光信号区域能量的量化分布;然后，搜索每个旁瓣波峰在所有方向上的极大值位置点，连接对应位置点生成每个旁瓣波峰的极大值圆环，计算各极大值圆环的灰度均值;最后，选择大于局域对比度方法(LCM)目标分离阈值且最小的极大值圆环的灰度均值作为整个旁瓣光束的最小可测信号。实验结果表明，采用基于NVPCA图像增强的旁瓣弱光信号检测方法能够从旁瓣图像的第5波峰环分离和提取最小可测信号，动态范围比值提升至原来的1。528倍，各旁瓣波峰参数满足精度要求，为未来大型激光装置强激光远场的精确测量奠定了基础。

    远场测量邻域向量主成分分析旁瓣光束衍射反演角度变换旁瓣波峰参数检测

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    基于高阶抑制达曼光栅的微透镜阵列焦距的快速测量

    郑奉禄余俊杰朱镕威马国庆...
    124-131页
    查看更多>>摘要：提出了一种用高阶抑制二维达曼光栅作为分光元件替代普通衍射光栅实现微透镜阵列焦距快速测量的方法。高阶抑制二维达曼光栅具有优良的分光效果，且高阶衍射级次能够得到有效抑制，通过信噪比的提高降低焦距测量误差。设计并制备了一分五的高阶抑制二维达曼光栅，分束后的光束经过微透镜，在其焦面附近形成高对比聚焦光斑阵列。相比常规一维光栅，所提方法通过测量每个微透镜焦面内光斑两两之间的距离，得到多个焦距值，从而有效减少测量的随机误差。实验结果表明，该方案对微透镜阵列焦距的单次测量误差小于3。5％，重复测量误差在4。5％之内。该方案对微透镜阵列的焦距分布快速评估具有实用价值。

    测量高阶抑制达曼光栅微透镜阵列焦距测量

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    基于注意力机制的自适应光学开环斜率预测

    王宁朱里程葛欣兰高泽宇...
    132-141页
    查看更多>>摘要：自适应光学(AO)技术是一种能够补偿大气湍流的有效手段，但由于存在系统固有时延，变形镜(DM)上的补偿波前滞后于实测畸变波前，导致AO技术对高时间频率大气湍流的校正效果明显下降。因此，开展大气湍流前向预测研究对于抵消AO系统固有时延、提升系统校正带宽具有重要的研究意义和应用价值。本文提出了一种基于注意力机制的AO波前时空预测网络，该网络同时考虑了大气湍流的时间与空间特征，可通过连续6帧先验波前斜率信息预测未来第2帧的波前斜率。在具有两帧延迟的AO系统仿真中，所提预测网络使得波前校正残差均方根(RMS)下降了约40％，并且在不同的大气湍流强度下均表现出稳定的预测精度，预测残差RMS仅为真实畸变波前RMS的5。00％。最后使用1 km激光大气传输系统采集的实验数据进行了测试，验证了开环斜率预测网络的有效性。

    自适应光学时延误差注意力机制波前预测

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    基于末位淘汰GSGA算法的平顶光束整形研究

    张昱冬赵秋烨方振张祖兴...
    142-148页
    查看更多>>摘要：激光技术发展迅速，在医疗、生物、军事和材料等领域应用广泛，但激光光强的高斯型分布限制了激光的进一步应用。平顶光束整形技术应运而生并受到广泛关注。针对该问题，提出了基于末位淘汰制(LPE)、Gerchberg-Saxton(GS)算法和遗传算法(GA)的LPE-GSGA算法，优化空间光调制器的相位分布函数，将高斯光束整形为平顶光束。仿真结果表明，LPE-GSGA算法输出光束指标优于GS、广义自适应加性(GAA)、加权GS(GSW)和GSGA算法。与GS算法比较，LPE-GSGA算法的误差平方和(SSE)指标降低10。1％、拟合系数η提升0。85％，对相位初值的依赖程度约降低1个数量级，输出光束顶部光强突变点更少、旁瓣减少且幅度更低 LPE-GSGA算法减少了对初值的依赖程度，使高能量利用率、高光束顶部均匀度的平顶光束整形成为可能。

    激光光学光束整形平顶光束LPE-GSGA算法

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    基于多尺度特征融合的φOTDR系统相似信号识别方法

    宋文强丁哲文毛邦宁徐贲...
    149-159页
    查看更多>>摘要：为解决分布式相位敏感光时域反射计系统现有事件识别方法对于相似振动信号识别困难这一问题，提出了一种基于多尺度特征融合的相似信号识别方法。在该方法中，原始信号首先通过经验模态分解和小波包分解被分解为不同频率范围内的子信号。随后，分别提取原始信号和子信号的时频特征和近似熵特征，并利用主成分分析法对所提取的特征进行融合。最后，通过构建一个6层轻量反向传播(BP)神经网络分类器，训练分类模型并利用测试集验证模型分类度。该方法对小车经过和行走等相似信号的识别准确率可分别达到98。5％和98。0％，对于敲击和摇晃差异性大的信号的识别准确率可达100％。相比于直接从原始信号中提取特征并结合时频图的卷积神经网络方式，所提方法的综合识别准确率分别提高了8。4％与9。0％，相似信号的识别准确率分别提高了13。5％与12。4％。结果表明，该方法在保证差异性大的信号的高识别准确率的基础上，显著提高了相似信号的识别准确率，对于拓展分布式光纤传感的应用范围有重要的价值。

    光通信相位敏感光时域反射计时频特征近似熵多尺度特征融合反向传播神经网络

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    多模光纤反馈半导体激光器产生无时延特征混沌

    蔺玉雪高慧王龙生李腾龙...
    160-170页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于多模光纤模间色散的无时延特征混沌产生方案。在多模光纤长度为4。4 km、芯径为62。5 μm、反馈强度为0。1的条件下，实验获得了无时延特征的混沌信号。进一步理论分析了多模光纤的纤芯直径、相对偏移、长度对混沌光模场的影响，结果显示:随着纤芯直径和相对偏移的增大，模式数量逐渐增多，模场分布变复杂;随着光纤长度的增加，模式分离程度(即模间色散)增大。最终探明了多模光纤相对偏移、反馈强度、长度对时延特征的抑制规律。结果表明，在与实验相同的纤芯直径和反馈强度下，消除时延特征的多模光纤的临界长度为1 km。

    光纤光学半导体激光器混沌激光时延特征多模光纤

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    基于级联非对称Y分支的紧凑宽带高效的LP01-LP11a模式转换器

    张豪邓佳瑶王梦柯马小霞...
    171-178页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于级联非对称Y分支的紧凑、宽带、高效的LP01-LP11a模式转换器。制作的聚合物波导模式转换器具有1。5 mm×14。0μm的紧凑尺寸，对于C+L波段的x偏振和y偏振光，其模式转换效率大于98％，串扰小于-17。5 dB，插入损耗低于5。8 dB。所提出的模式转换器可以应用在宽带模分复用传输系统中。

    光纤光学光学器件模式转换器模分复用聚合物波导集成光学非对称Y分支

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