紧凑型双波段无热化红外光学系统设计 被引量：6

1

作者 姜波 吴越豪 +3 位作者 戴世勋 聂秋华 木锐 张勤远 《红外技术》 CSCD 北大核心 2015年第12期999-1004,共6页

针对红外双波段量子阱探测器,设计了一个可同时工作在4.4~5.4mm（中波段红外）和7.8~8.8mm（长波段红外）波段的仅含3片透镜的紧凑型双波段无热化光学系统,有效焦距为30 mm,f/#为2.1。对比先前报道的双波段无热化红外光学系统,此设计仅... 针对红外双波段量子阱探测器,设计了一个可同时工作在4.4~5.4mm（中波段红外）和7.8~8.8mm（长波段红外）波段的仅含3片透镜的紧凑型双波段无热化光学系统,有效焦距为30 mm,f/#为2.1。对比先前报道的双波段无热化红外光学系统,此设计仅采用硫系玻璃材料Ge_（20）Sb_（15）Se_（65）制备的两片镜片和常规红外材料Zn S制备的一片镜片,通过合理分配各个镜片的光焦度达到系统在中波红外及长波红外两个波段的无热化设计效果,且不含衍射面,整体结构紧凑,制备难度低。利用硫系玻璃易于精密模压制备非光学球面的特点,仅在一片硫系玻璃镜片上设计一处非球面。设计结果显示,系统在两个红外波段,-40℃~60℃温度范围内像质良好,且光学调制函数（MTF）接近衍射极限。 展开更多

关键词 光学设计 红外系统 双波段 无热化

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大口径硫系玻璃内部缺陷检测物镜设计及实验验证 被引量：4

2

作者 姜波 吴越豪 +3 位作者 戴世勋 聂秋华 张勤远 木锐 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期172-178,共7页

大口径硫系玻璃在军事及民用高分辨率红外夜视成像领域有着重要的应用价值。现阶段缺少针对大口径硫系玻璃内部缺陷(包括条纹、杂质和裂纹等)进行量化评价的检测技术,因此硫系玻璃的品质控制成为了限制其大范围发展的瓶颈之一。针对课... 大口径硫系玻璃在军事及民用高分辨率红外夜视成像领域有着重要的应用价值。现阶段缺少针对大口径硫系玻璃内部缺陷(包括条纹、杂质和裂纹等)进行量化评价的检测技术,因此硫系玻璃的品质控制成为了限制其大范围发展的瓶颈之一。针对课题组大口径硫系玻璃的透射光谱特性以及现有的近红外照相机的光谱响应特性,提出了一种工作在近红外波段的大口径硫系玻璃内部缺陷检测技术并设计成像镜头,镜头包含了使用K9、F6玻璃的三片双胶合透镜,有效焦距为200 mm,在近红外波段0.95~1.05μm实现消色差,成像质量接近衍射极限。根据镜头特点搭建了大口径硫系玻璃内部缺陷测试装置,实验验证了镜头的分辨率与设计要求相符,并可针对大口径硫系玻璃的各种内部缺陷进行有效检测。 展开更多

关键词 大口径硫系玻璃 光学设计 内部缺陷 近红外成像

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硫系玻璃在长波红外无热化连续变焦广角镜头设计中的应用 被引量：10

3

作者 王静 吴越豪 +2 位作者 戴世勋 徐铁峰 木锐 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期156-162,共7页

针对市场上现有红外广角镜头大多采用定焦结构且缺乏无热化设计的现状,根据光学变焦系统的设计原理,设计了一种有效焦距范围为10~24 mm(变倍比为2.4:1)、视场角变化范围为34°~90°、工作波段为8~12μm、F/#为2.8的无热化连续... 针对市场上现有红外广角镜头大多采用定焦结构且缺乏无热化设计的现状,根据光学变焦系统的设计原理,设计了一种有效焦距范围为10~24 mm(变倍比为2.4:1)、视场角变化范围为34°~90°、工作波段为8~12μm、F/#为2.8的无热化连续变焦广角镜头。考虑到红外镜头多用在温度变化较大的使用环境中,系统设计选用了硫系玻璃NBU-IR2(Ge_(20)Sb_(15)Se_(65))以及常规红外材料锗(Ge)和硫化锌(ZnS)制备的六片镜片,通过合理分配各个镜片的光焦度及其空气间隔等参数,在连续变焦设计的基础上实现了无热化的光学设计效果。实验结果显示,系统在-40~60℃的温度范围内均可实现品质良好的红外热成像效果,调制传递函数全视场范围内均大于0.25。系统结构较为紧凑简单、质量较轻,仅在一片硫系玻璃镜片上设计了一处非球面,可有效控制光学系统的加工成本。整体设计适用于车载夜视等应用领域。 展开更多

关键词 光学设计 广角镜头 无热化 非球面

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碲掺杂钙-铝-锗酸盐玻璃宽带近红外发光及其调控机理 被引量：2

4

作者 周港杰 胡艺萱 +2 位作者 谭林玲 康世亮 林常规 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期51-57,共7页

可调宽带近红外发光材料作为红外光源和可调谐光纤激光器核心组件,在高容量光纤通信、成像和遥感等现代技术中发挥着至关重要的作用。本文研究了碲掺杂钙-铝-锗酸盐玻璃的宽带近红外发光性能调控方案及其机理。通过引入碳构建还原气氛,... 可调宽带近红外发光材料作为红外光源和可调谐光纤激光器核心组件,在高容量光纤通信、成像和遥感等现代技术中发挥着至关重要的作用。本文研究了碲掺杂钙-铝-锗酸盐玻璃的宽带近红外发光性能调控方案及其机理。通过引入碳构建还原气氛,还原TeO_(2)原料为碲原子;再优化CaO、Al_(2)O_(3)含量,调整碲掺杂钙-铝-锗酸盐玻璃中碲拓扑笼的结构和大小,稳定并调控碲团簇发光中心,实现高效且可调谐的宽带近红外发光。最后通过改变TeO_(2)掺杂含量,提供可形成团簇的合适含量碲源,进一步增强碲近红外发光,并揭示了碲近红外发光性能调控机理。本研究为未来宽带、高效、可调谐的近红外发光材料设计提供了重要指导,推进了其在宽带光放大器和可调谐激光器中的应用。 展开更多

关键词 碲团簇 近红外发光 宽带可调谐 调控机理

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Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔的激光性能及其温度传感研究

5

作者 邵欲欣 康世亮 +2 位作者 李赛辉 戴世勋 林常规 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期845-851,共7页

采用高温浮粉熔融法制备了组分为60TeO_(2)-10GeO_(2)-20BaF_(2)-9Y_(2)O_(3)-1Er_2O_(3)的Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球,并对其品质因子(Q)、近红外激光特性以及温度传感进行了细致研究。结果发现微球腔的Q值可高达~10~6。在980 nm激... 采用高温浮粉熔融法制备了组分为60TeO_(2)-10GeO_(2)-20BaF_(2)-9Y_(2)O_(3)-1Er_2O_(3)的Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球,并对其品质因子(Q)、近红外激光特性以及温度传感进行了细致研究。结果发现微球腔的Q值可高达~10~6。在980 nm激光泵浦下,在直径为44.58μm的微球中实现了阈值为54μW、光学转换效率为0.050%的1 607 nm激光输出。通过研究不同直径对微球腔激光性能的影响规律,可知随着微球腔直径的减小,激光阈值逐渐降低,光学转换效率逐渐提高,这主要归因于较小的微球腔具有更高的能量密度和更强的光与物质相互作用。此外,研究了微球腔的温度传感特性,其灵敏度为14 pm/℃。以上实验结果表明,所制备的Er^(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃微球腔在低阈值激光器和高灵敏度温度传感器领域具有潜在的应用。 展开更多

关键词 玻璃微球 Er^(3+)掺杂 氟碲酸盐 温度传感

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晶体温度对飞秒激光诱导铁电畴反转过程的影响研究

6

作者 徐天翔 王森 +3 位作者 林锦阳 赵如薇 徐铁峰 盛艳 《红外与毫米波学报》 2025年第1期97-102,共6页

近红外飞秒激光诱导铁电畴反转技术是三维非线性光子晶体制备领域的重要手段,基于其制备的样品已在光学频率变换和非线性波前整形领域取得了一系列重要研究成果。目前,已报道的激光诱导铁电畴反转过程均在常温下进行,然而铁电体在升温... 近红外飞秒激光诱导铁电畴反转技术是三维非线性光子晶体制备领域的重要手段,基于其制备的样品已在光学频率变换和非线性波前整形领域取得了一系列重要研究成果。目前,已报道的激光诱导铁电畴反转过程均在常温下进行,然而铁电体在升温时会逐步趋近居里点,其矫顽场等与铁电畴反转特性相关的物理性质均会随温度升高而发生改变,但目前关于温度对飞秒激光诱导铁电畴反转过程的影响规律尚不明确。本文选取居里温度约70~80℃的铌酸锶钡铁电晶体作为加工基质,在温度25~65℃下利用近红外飞秒激光诱导了反转铁电畴结构,通过观测结构的二次谐波光场分布推测铁电畴反转情况,获得了不同温度下畴反转所需的激光阈值功率,并对影响规律的产生原因进行了推测。 展开更多

关键词 飞秒激光加工 铁电畴反转 非线性光子晶体 准相位匹配

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自由空间泵浦玻璃微球的光学特性 被引量：1

7

作者 丁海珍 吴越豪 王训四 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1007-1013,共7页

现有的微球谐振腔大多利用微纳光纤锥的倏逝波场为微球提供泵浦能量,这是因为其具有较高的模式耦合效率,但在实际应用中这种耦合方法欠缺一定的灵活性,且需要配备精密的耦合装置。本文探究了使用未拉锥的截断光纤从不接触微球的自由空... 现有的微球谐振腔大多利用微纳光纤锥的倏逝波场为微球提供泵浦能量,这是因为其具有较高的模式耦合效率,但在实际应用中这种耦合方法欠缺一定的灵活性,且需要配备精密的耦合装置。本文探究了使用未拉锥的截断光纤从不接触微球的自由空间直接向微球导入泵浦光的可行性。在典型的Nd^(3+)掺杂碲酸盐玻璃微球/光纤锥耦合系统的基础上,用一根连接泵浦光源的截断光纤从自由空间直接照射微球的中心或边缘部位,可测出微球/光纤锥耦合系统的激光输出功率相对于原耦合系统明显提升;在关闭连接光纤锥的泵浦源而仅使用自由空间泵浦源的条件下,仍可获得明显的单纵模激光现象。本文利用时域有限差分法和几何光束追迹法的仿真模型还原了上述自由空间耦合法的全过程。仿真与实验结果表明,这种自由空间耦合法有潜力成为常规光纤锥耦合法的一种辅助泵浦方法,为需要更高泵浦功率或更多泵浦波长选择的实验场合提供解决方案。 展开更多

关键词 自由空间泵浦 微球激光器 稀土掺杂 回廊模

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As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压成型 被引量：9

8

作者 林常规 郭小勇 +5 位作者 王先锋 张培晴 刘雪云 刘永兴 王锦平 戴世勋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期129-135,共7页

硫系玻璃镜片是新型温度自适应红外光学系统的重要组件之一。随着红外热成像民用市场的日益成熟,对硫系玻璃镜片的产业化技术需求越来越迫切。文中进行了As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压实验,研究并优化出口径Φ21 mm硫系镜片的模... 硫系玻璃镜片是新型温度自适应红外光学系统的重要组件之一。随着红外热成像民用市场的日益成熟,对硫系玻璃镜片的产业化技术需求越来越迫切。文中进行了As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压实验,研究并优化出口径Φ21 mm硫系镜片的模压工艺参数。通过模具的补偿修正,获得了完全满足镜片设计要求(PV值小于0.7μm)的模压镜片。此外,研究了模压处理对As2Se3玻璃物理性质的影响,发现模压后As2Se3玻璃的密度、硬度和玻璃转变温度Tg降低,最大透过率提高。通过拉曼光谱测试,分析并讨论了造成这种反常现象的微观结构原因。为今后较大口径非球面硫系镜片的批量制造提供了科学数据和参考。 展开更多

关键词 硫系玻璃 精密模压 非球面 拉曼光谱 面型精度

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Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺含BaF_(2)纳米晶氟硅酸盐玻璃陶瓷2μm发光性能 被引量：5

9

作者 傅燕青 康世亮 +5 位作者 关尚升 郭跃琪 陈旦 刘雪云 徐铁峰 林常规 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期37-43,共7页

由于在人眼安全、光电探测、中红外超连续谱产生等方面的应用,2.0μm波段中红外激光器引起了人们越来越广泛的关注。本文采用熔融-淬冷法制备了含BaF_(2)纳米晶、Tm^(3+)离子单掺及Ho^(3+)/Tm^(3+)共掺的85SiO_(2)-7.5KF-7.5BaF_(2)(SKB... 由于在人眼安全、光电探测、中红外超连续谱产生等方面的应用,2.0μm波段中红外激光器引起了人们越来越广泛的关注。本文采用熔融-淬冷法制备了含BaF_(2)纳米晶、Tm^(3+)离子单掺及Ho^(3+)/Tm^(3+)共掺的85SiO_(2)-7.5KF-7.5BaF_(2)(SKB)玻璃陶瓷,表征了样品的拉曼光谱、吸收光谱、808 nm泵浦下在2.0μm处的发光性能,得到了实验过程中Ho^(3+)/Tm^(3+)的最佳掺杂浓度。结果发现,Ho_(2)O_(3)、Tm_(2)O_(3)掺杂浓度均为1.0%时,2.0μm处Ho^(3+):5I7→5I8发射峰强度达到最大,并对Ho^(3+)和Tm^(3+)之间的能量转移机制进行了详细分析和讨论。研究表明,Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺的BaF_(2)纳米晶SiO_(2)-KF-BaF_(2)玻璃陶瓷有望成为2.0μm波段中红外固体激光器的增益基质。 展开更多

关键词 硅酸盐玻璃 稀土离子掺杂 2.0μm发光 BaF_(2) 中红外发光

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啁啾光纤光栅在硫系光纤激光器中的色散补偿 被引量：4

10

作者 曾江辉 张培晴 +4 位作者 张倩 李杏 许银生 王训四 戴世勋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期79-85,共7页

中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区,基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性,脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲... 中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区,基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性,脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题,设计线性啁啾光纤光栅,用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明:光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现,通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化,可以显著改善色散补偿的效果,以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。 展开更多

关键词 啁啾光纤布拉格光栅 色散补偿 中红外 脉冲展宽 光纤激光器

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双波长泵浦含有Er^(3+)∶NaYF_(4)纳米晶氟氧化物微晶玻璃的上转换发光性能 被引量：1

11

作者 李赛辉 康世亮 +2 位作者 陈智 邵欲欣 林常规 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1390-1397,共8页

高效的光调制能够显著提高光转换效率和调节光响应速率,在光电子学领域中表现出巨大的应用潜力。然而,光子之间的弱相互作用对操纵光子‐光子相互作用造成了巨大的障碍。本文采用850 nm和1550 nm激光同时激发含有Er^(3+)∶NaYF_(4)纳米... 高效的光调制能够显著提高光转换效率和调节光响应速率,在光电子学领域中表现出巨大的应用潜力。然而,光子之间的弱相互作用对操纵光子‐光子相互作用造成了巨大的障碍。本文采用850 nm和1550 nm激光同时激发含有Er^(3+)∶NaYF_(4)纳米晶体的氧氟化物微晶玻璃,可以实现绿色上转换荧光的快‐慢光调制。与两束单波长激发的发光强度之和相比,双波长同时激发的绿色上转换发光强度明显提高了一个数量级。值得注意的是,绿色上转换发光快‐慢响应速率依赖于双波长激发的泵浦策略,显示出高达4倍的快‐慢响应差异。研究表明,双波长激发绿色上转换发光的快‐慢光调制在新型的全光开关中具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 微晶玻璃 NaYF_(4)纳米晶 双波长泵浦 上转换荧光

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