皮秒激光泵浦的亚10fs钛宝石激光器

研制了高稳定Nd∶YVO_4皮秒激光振荡器,并在15 W、808nm激光泵浦下得到6 W的连续锁模皮秒激光输出,光-光效率为40%.对该皮秒激光进行单通放大后得到14 W的基频光输出,倍频后可以得到7 W的532nm皮秒激光,用作钛宝石振荡器的泵浦源.在4.5 W的皮秒532nm激光泵浦下,结合腔外压缩,得到了脉宽为9.4fs、平均功率为150mW的脉冲序列输出.调节钛宝石振荡器的腔长使其与皮秒振荡器的腔长一致时,可实现自触发克尔透镜锁模.实验结果表明皮秒激光泵浦可以有效地触发钛宝石激光器的自动锁模,输出飞秒脉冲序列.     

复杂天空背景下的红外弱小目标跟踪

为解决传统跟踪算法不能有效区分复杂天空云层背景边缘和红外弱小目标,从而在跟踪过程中产生“偏移”的问题。在时空上下文原理基础上分析跟踪“偏移”的原因,引入高斯曲率滤波,提出一种改进的时空上下文红外弱小目标跟踪算法。该算法首先采用高斯曲率滤波对上下文区域进行预处理,在保留上下文区域背景边缘的同时剔除高频的红外弱小目标和噪声,从而获得准确的红外弱小目标置信图,利用红外弱小目标置信图估计出红外弱小目标位置。采用四组复杂天空背景下的红外弱小目标图像序列进行实验,并与经典的模板匹配算法、基于粒子滤波的均值漂移算法和快速压缩跟踪算法三种跟踪算法作比较。实验结果表明,算法在主观视觉和客观评价指标方面均优于其他三种算法,具有更高的目标跟踪精度与较好的实时性,可以实现对复杂天空背景下红外弱小目标的有效跟踪。     

镜面瑕疵对激光光束质量的影响

在激光系统中,镜面平整度很大程度上影响了输出激光的光束质量。为了定量地评价镜面瑕疵对激光光束质量的影响程度,提出描述镜面瑕疵与空间光束相关程度的参数τ和镜面瑕疵对远端光场的影响参数δ。经仿真计算,研究了不同镜面瑕疵对激光光束质量的影响程度,得出影响参数δ和相关度τ的变化规律,即影响参数δ和相关度τ的内在线性关系。对于任意TEM₀₀模、TEM₀₁模和TEM₀₂模,此线性关系近似一致,具有普遍性。例如当瑕疵透过率为0时,对于3种模式的光场,δ随τ变化的线性曲线的斜率都近似等于1.8。     

激光辐照TDI-CCD相机饱和串扰效应及侧斑建模仿真分析

根据推扫式线阵TDI-CCD成像系统的信号存储、传输与转换原理,分析了其在激光作用下产生不同饱和串扰现象的机理,建立了激光辐照TDI-CCD红外相机饱和串扰效应模型;考虑了视场外激光干扰过程中出现的侧斑现象,同时借助光学追迹模型,实现了连续激光干扰星载红外相机的成像仿真过程;通过图像质量评估因子定量分析了不同入射条件下激光辐射对相机输出图像质量的影响。结果表明:入射角不同,激光成像结果不同.选用1.064μm视场外激光在一定入射条件下,当改变激光入射角从2.86°到2.89°时,激光将出现侧斑;当激光功率密度提高1~4倍,光斑干扰面积百分比将不同程度的扩大.     

油膜覆盖的非线性海面电磁散射多普勒谱特性研究

当海面上方漂浮油膜时,海面的毛细波成分将因油膜的阻尼作用而被破坏.本文采用PM谱,基于Marangoni阻尼效应,建立油膜覆盖的一维Creamer非线性海面模型,并简单分析了油膜的阻尼作用对海面轮廓的影响.在此基础上,利用迭代物理光学方法研究了L波段下该模型的后向散射回波的多普勒谱特性,通过与基于线性模型的海面散射回波多普勒谱对比发现,在大中入射角下,非线性海面散射回波与线性海面多普勒谱的差异不可忽略,说明采用Creamer非线性理论建立海面几何模型的必要性.研究发现,油膜覆盖海面的散射回波的多普勒频移及展宽与干净海面雷达回波的多普勒特性具有明显差异,这表明海面上漂浮的油膜对雷达散射回波的多普勒特性具有显著的影响.数值结果重点分析了入射角、油膜参数以及风速对油膜覆盖海面散射回波多普勒谱展宽和频移的影响规律.     

基于光场偏振特性的目标表面漫反射分量获取技术

针对三维成像、图像匹配及模式识别等领域中目标表面镜面反射光成分影响所导致成像效果受限、特征识别准确度低等问题,提出一种基于光场偏振特性的目标表面漫反射光分量获取技术.该技术通过对反射光场中镜面反射与漫反射分量的偏振特性进行深入挖掘,充分利用各分量之间的偏振差异性及彼此独立性的特点,建立线性约束模型;此外,通过确定线性约束模型的最佳混合系数矩阵,实现复杂反射光场中对漫反射分量的精确获取和解译.仿真与真实场景数据处理结果表明,该技术能够有效地分离复杂光场中的漫反射光分量,解决了目前三维成像及模式识别技术中对纯漫反射条件的依赖,为被动式远距离三维成像技术在复杂反射光场中的应用奠定基础.     

LD泵浦Nd-La共掺和Nd-Sc共掺CaF_2无序晶体的激光性能

对790nm激光二极管泵浦Nd-La共掺和Nd-Sc共掺CaF_2无序晶体激光器的特性进行了研究,比较了掺杂不同浓度La~(3+)和Sc~(3+)的Nd∶CaF_2晶体的吸收光谱和输出激光特性.在5 W泵浦功率下,将0.5at.%Nd~(3+)与5at.%La~(3+)∶CaF_2,0.5at.%Nd~(3+)与3at.%Sc~(3+)∶CaF_2掺杂,分别获得1.10W和0.64 W的连续激光输出,斜效率分别为23.0%和12.8%,阈值泵浦功率仅为10mW.实验结果表明,Nd-La共掺和Nd-Sc共掺的CaF_2晶体是一种可用于二极管泵浦且可获得高功率高效率激光输出的激光介质.     

椭圆波束对非均匀手征分层粒子的俘获特性研究

非均匀手征分层粒子的俘获特性研究在化学工程、生物医药、光镊、微纳米加工等领域都有着重要的应用.为了有效地俘获及操控手征分层球形粒子,本文对椭圆高斯波束照射下手征分层球形粒子的辐射俘获力展开研究.从广义米理论出发,将入射椭圆高斯波束用矢量球谐函数展开,根据波束散射理论及电磁场动量守恒定理,得出椭圆高斯波束对手征分层球形粒子辐射俘获力的级数表达式,并对椭圆高斯波束入射分层手征细胞时的轴向及横向俘获力进行了数值模拟,讨论了手征参数、极化状态、束腰宽度、损耗以及最外层厚度对俘获情况的影响.研究表明:手征参数的引入会降低非均匀手征粒子的轴向俘获特性,但是选择合适的极化态入射时,可以有效地实现对非均匀手征粒子的稳定俘获.对于内层损耗小的手征多层球形粒子,当内层折射率大于最外层时,最外层厚度大的非均匀手征粒子在光轴上更容易俘获;反之内层折射率小于最外层时,最外层厚度小的粒子在光轴上有更强的束缚;同时与传统圆高斯波束相比,椭圆高斯波束的强会聚性更容易实现对非均匀手征分层细胞的三维俘获,具有良好的应用前景.     

葡萄酒的评价

针对目前评酒员对葡萄酒评价存在较大的主观性和不稳定性的问题,该文先通过主成分分析法对酿酒葡萄和葡萄酒的理化指标进行降维,得到几组能分别代表一类理化指标的主成分.然后,分别讨论是否引入芳香物质指标两种情况,将各主成分与葡萄酒质量进行了两次多元线性拟合.结果发现,引入芳香物质能显著优化对白葡萄酒的拟合效果,但对红葡萄酒的优化不明显.故红葡萄酒的质量可用理化指标来评价;而白葡萄酒的质量则需用理化指标和芳香物质来评价.     

浅谈计算成像在光电探测中的应用(特邀)

为了解决以物像共轭为核心的传统成像技术信息获取方式受限、解译能力不足等造成的成像探测距离近、大视场与高分辨率实时成像难以及重建图像质量差等问题,以信息驱动为核心的计算成像技术应运而生,且在光电探测中表现出巨大潜力。本文从传统成像的瓶颈难点出发,阐述了计算成像的概念与内涵,着重分析了计算成像链路中计算介质、计算光学系统及计算处理在成像、探测中的作用与优缺点,并对计算成像在光电探测中的未来发展做了展望。