通信波段稀土离子掺杂固态量子存储进展

量子互联网是实现多方量子通信、分布式量子计算等量子信息技术的重要基础,量子存储器作为实现互联网的重要部件,对量子信息技术的发展、应用具有举足轻重的作用。如今遍布全球的光纤网络已经是信息传输的有力载体,通信波段的量子存储器因容易嵌入到当前的光纤网络中而备受重视。聚焦于稀土离子掺杂固态体系的通信波段光量子存储,首先介绍稀土离子掺杂固态量子存储的基本原理,包括稀土掺杂材料特性以及存储协议等,然后介绍目前的研究现状,最后简要分析其未来的发展趋势,并对量子互联网的构建做出展望。     

基于二次相关法的非视域物体定位研究

非视域成像技术是对无法直接观测到的物体进行间接观测的一种技术,本文使用激光光源照射中间介质,光经过中间介质进行多次反射,再使用APD(Avalanche Photon Diode)阵列接收回波信号,最后使用二次相关法进行时间延迟估计,计算回波信号的返回时间,完成对非视域物体的定位。实验表明,该方法可以快速定位非视域物体的位置,在噪声比较大的环境下,比直接使用互相关法定位更加准确。     

硅基微波光子波束形成器研究进展

微波波束形成器是相控阵雷达、5G通信基站等射频发射系统中的核心器件。近年来硅基微波光子波束形成器以其带宽大、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优势成为微波光子学中的研究热点之一。文章从微波光子波束形成的基本原理和性能指标出发,总结了近年来应用于微波光子波束形成器的多种集成可调光学真延迟线结构和波束形成网络架构,并介绍了微波光子波束形成系统集成芯片和自动化控制的最新进展,最后对硅基微波光子波束形成器的未来发展进行了展望。     

基于周期性极化钽酸锂晶体的连续激光倍频技术研究

针对连续激光倍频的需求,对比分析了周期性极化钽酸锂晶体和铌酸锂晶体的非线性光学特性,从技术研究角度确定了周期性极化钽酸锂晶体更适合用于连续激光倍频。依据非线性转换效率和晶体结构安装尺寸,确定了基频激光压缩及倍频激光准直的参数,从保证工程应用的角度选择了81μm极化周期的钽酸锂晶体,设计并实现了双光路倍频,获得了超过5W的540nm连续倍频激光输出。     

近红外空间碎片激光测距光束准直性标校方法

将1064nm波长激光应用于漫反射空间碎片激光测距,具有大气透过率高、回波光子数多、白天天空背景噪声低的优势。由于近红外激光束后向散射图像的信噪比与对比度较低,导致图像中光束边界模糊,光尖坐标提取困难,无法精确控制发射准直性和望远镜收发光轴平行性,不利于回波获取。为此,提出了一种基于图像处理的光束准直性标校方法,实现光束闭环控制,修正激光束出射准直性,提高望远镜收发光轴平行性。实验结果表明,所提方法能够显著改善1064nm波长激光束出射准直性,实现了望远镜收发光轴平行性的闭环控制。     

热障涂层脱粘缺陷脉冲压缩激光红外热成像检测

针对热障涂层热导率低,激光红外热成像检测效果不佳等问题,本文提出了一种基于脉冲压缩的增强型激光红外热成像方法用于热障涂层系统脱粘缺陷的检测。该方法利用频率或周期调制脉冲串激光热源,再通过信号处理将接收到的时域信号压缩成有效峰值高的窄脉冲信号,从而有效增强检测信号的信噪比。首先,建立热障涂层多层结构脉冲压缩激光红外检测有限元数值计算模型,模拟了周期调制脉冲串激光激励下结构内部热流的传播过程以及内部缺陷对温度场分布的影响,研究了不同激励参数对于温度场分布的影响。模拟结果表明,单调递减型且热激励时间为2s左右的脉冲激励形式能获得最佳的检测效果。其次,通过脉冲压缩技术对数据信号进行后处理,得到了更能反映缺陷信息的温度场分布图。最后,通过实验验证了基于脉冲压缩的增强型激光红外热成像方法对热障涂层脱粘缺陷检测的有效性,实验结果表明,该方法在一定程度上提高了缺陷检测的灵敏度与信噪比。     

圆筒网涂层激光清除的扫描覆盖模型研究

为了提高圆网聚合物覆膜激光清除中扫描覆盖率及光强分布均匀性,提出了一种线式扫描轨迹光强叠覆优化模型。通过分析圆筒转速与激光单点光斑轨迹,分析了清洗区域光斑在圆筒表面的覆盖域规律,建立激光线式扫描轨迹运动函数;由此建构了激光扫描覆盖模型,探究了圆筒转速、激光扫描线速度以及激光平移速度的关联关系,分析了联合运动的激光光斑分布规律;最后,通过与光斑高斯光强进行拟合分析,得到了圆筒转速与光强均度优化参数,实现激光在圆筒网的能量均匀覆盖。对镍金属圆网表面聚合物涂层进行激光辐照实验,并利用红外光谱测试仪检测样本,实验表明:圆网清洗区域涂层特征峰吸光度近似一致,验证了优化参数下光强分布的均匀性。     

不同光照下的绝缘子串劣化灰度图像识别方法

作为故障多发元件的绝缘子串,其劣化严重影响输电线路安全,为此提出基于无人机搭载红外传感器下的绝缘子串劣化灰度图像识别方法,提升不同光照条件下的绝缘子串劣化图像识别效果。采用无人机搭载红外传感器采集绝缘子串图像,通过灰度级线性变换对图像进行增强,提高图像中绝缘子串与背景之间对比度,利用开闭运算去除增强后图像中非必要存在区域。根据图像二值化变换特征,利用连通区域标记法提取完整绝缘子串图像,采用Hough变换求取绝缘子串倾斜角度,经水平校正及定位后完成绝缘子串劣化灰度图像识别。经实验验证:该方法在不同光照条件下,绝缘子串劣化灰度图像识别效果较好,具有实用性。     

Er3+/Yb3+/Tm3+/Pr3+共掺碲酸盐玻璃超宽带近红外发光性能研究

采用熔融淬火技术制备了0.2 mol% Er₂O₃、1 mo l% Yb₂O₃、0.1 mol% Tm₂O₃和x mol% Pr₆O₁₁( x=0.25、 0.3、0.35和0.4)掺杂的65TeO₂-15ZnO-10Na₂O-10WO₃系碲酸盐玻璃,通过X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、差热扫描曲线(differential scanning calorimetry,DSC)对玻璃样 品的抗析晶性和热稳定性 进行了表征。结果表明,玻璃样品具备良好的抗析晶性,析晶温度和转变温度差值为140 ℃,具有较好 的热稳定性。吸收光谱结果显示,Er³⁺/Yb³⁺/Tm³⁺/Pr³⁺共掺碲 酸盐玻璃在980 nm处有较强的吸收峰,故可 以采用980 nm泵浦源对该玻璃样品进行激发。在1 200—2 000 nm近 红外波段范围,玻璃样品存在峰值中 心为1.35 μm、1.53 μm和1.8 μm 3个波段发射峰,且3个发射峰的荧光半高宽(full width at half maxima, FWHM)均大于100 nm,其覆盖了光信号传输的E、S、C和C+L 4个波段,大幅度地提高了掺铒 光纤放大器(erbium doped fiber amplifier,EDFA)的放大带宽。