光学成像技术用于弹性性能测量研究进展(特邀) 被引量：1

1

作者 刘硕 董宇航 +2 位作者 韩旭 王月宇 俎群 《光电技术应用》 2024年第1期11-21,共11页

弹性是一种描述物质物理意义的重要参数,在医学上,弹性的变化往往和病变联系在一起。因此弹性成像被广泛用来表征生物组织机械性能的变化。传统的弹性成像存在分辨率低,穿透深度低或者侵入式测量等问题。而光学成像技术以其无损,非接触... 弹性是一种描述物质物理意义的重要参数,在医学上,弹性的变化往往和病变联系在一起。因此弹性成像被广泛用来表征生物组织机械性能的变化。传统的弹性成像存在分辨率低,穿透深度低或者侵入式测量等问题。而光学成像技术以其无损,非接触,非侵入性和高分辨率、高穿透深度等优势越来越受到研究人员的青睐。主要介绍了几种可用于弹性性能测量的光学成像技术、光学相干层析技术、光学相干弹性成像技术以及光声成像技术,分别介绍了它们的成像原理、研究进展以及应用场景。 展开更多

关键词 弹性成像 光学相干层析成像 光学相干弹性成像 光声成像

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布里渊显微技术发展研究(特邀) 被引量：1

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作者 刘照虹 杨中伟 +5 位作者 李森森 余龙 白振旭 夏元钦 王雨雷 吕志伟 《光电技术应用》 2023年第4期1-9,74,共10页

布里渊显微镜因为其无标签、非接触的特性在活体成像方面展现出巨大的潜力。自诞生至今,已在细胞、组织、角膜等生物样品的力学测量中展现出独特的优势。回顾了布里渊显微镜技术的发展历程,对目前几种主要的布里渊显微镜进行原理分析和... 布里渊显微镜因为其无标签、非接触的特性在活体成像方面展现出巨大的潜力。自诞生至今,已在细胞、组织、角膜等生物样品的力学测量中展现出独特的优势。回顾了布里渊显微镜技术的发展历程,对目前几种主要的布里渊显微镜进行原理分析和发展综述,并对其未来发展做出了展望。 展开更多

关键词 布里渊显微镜 受激布里渊散射 力学特性 生物医学

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激光超声波的检测方法研究进展(特邀) 被引量：1

3

作者 廉玉东 韩世伟 +6 位作者 虞洋 齐萱 王雨雷 吕志伟 白振旭 王禹贺 栾楠楠 《光电技术应用》 2023年第2期22-30,36,共10页

超声波检测方法是激光超声无损技术的重要环节。首先,基于激光超声缺陷检测技术,对超声信号的接收方案进行综合阐述,介绍了压电换能器、电容微机械换能器、电磁换能器、空气耦合器检测超声的优劣点和研究难点,同时指出了它们的发展方向... 超声波检测方法是激光超声无损技术的重要环节。首先,基于激光超声缺陷检测技术,对超声信号的接收方案进行综合阐述,介绍了压电换能器、电容微机械换能器、电磁换能器、空气耦合器检测超声的优劣点和研究难点,同时指出了它们的发展方向。其次,分析了利用纯光学手段进行激光超声检测的方法,其分为以外差干涉、F-P干涉、双波混合干涉、激光多普勒测振为代表的干涉检测法和包括刀片法、气体耦合激光声学、泵浦-探针在内的非干涉检测法。最后展望了激光超声检测技术可视化和智能化研究前景。 展开更多

关键词 激光超声 无损检测 超声换能器 光学检测 进展

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传输2μm波段激光的多芯空芯光子带隙光纤的研究 被引量：1

4

作者 刘硕 张亚奇 +1 位作者 赵霖晚 白振旭 《光电技术应用》 2023年第1期21-27,82,共8页

2μm波段属于人眼波段,并且具有大气通信窗口,对该波段的研究是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,以配合2μm波段光通信系统。设计了一种多芯空芯光子带隙光纤,针对... 2μm波段属于人眼波段,并且具有大气通信窗口,对该波段的研究是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,以配合2μm波段光通信系统。设计了一种多芯空芯光子带隙光纤,针对不同模式的模场面积、限制损耗和弯曲损耗等特性进行仿真分析。综合分析给出了2μm波段单个和多个模式激光传输的最优波长。 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 2μm波段 低损耗 弯曲损耗

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基于PDH注入锁频的单频连续1064nm环形激光器(特邀)

5

作者 秦子涵 范文强 +3 位作者 郭文博 王雨雷 吕志伟 白振旭 《光电技术应用》 2024年第4期1-5,15,共6页

单频连续激光器在光纤通信、激光雷达和光谱分析等领域有广泛应用,为了实现理想的单频连续输出,研究了一种基于PDH(Pound-Drever-Hall)注入锁频技术的单频连续1 064 nm的Nd:YVO_(4)环形激光器。实验采用线宽10 k Hz的单频光纤激光器作... 单频连续激光器在光纤通信、激光雷达和光谱分析等领域有广泛应用,为了实现理想的单频连续输出,研究了一种基于PDH(Pound-Drever-Hall)注入锁频技术的单频连续1 064 nm的Nd:YVO_(4)环形激光器。实验采用线宽10 k Hz的单频光纤激光器作为种子源,从功率腔采用“8”字环形腔,通过PDH技术实现种子光的注入锁定。实验结果显示,在1.04 W的种子光注入条件下,当泵浦功率为38.12 W时,可实现13.46 W的稳定输出,对应线宽为37.26 kHz,功率稳定度为±0.55%。 展开更多

关键词 PDH技术 单频 连续波 1064nm

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Cr^(4+):YAG被动调Q晶体热效应对光束质量与纵模特性影响

6

作者 陈义夫 白振旭 +3 位作者 张亚凯 金舵 王雨雷 吕志伟 《光电技术应用》 2025年第1期1-6,共6页

被动调Q激光器广泛应用于工业制造、医疗、国防等科学研究领域,目前针对高功率泵浦条件下Cr^(4+):YAG可饱和吸收体热致光束质量劣化机制还缺乏系统性探究。文中基于侧面准连续泵浦驻波激光振荡器实验平台,定量揭示了Cr^(4+):YAG晶体热... 被动调Q激光器广泛应用于工业制造、医疗、国防等科学研究领域,目前针对高功率泵浦条件下Cr^(4+):YAG可饱和吸收体热致光束质量劣化机制还缺乏系统性探究。文中基于侧面准连续泵浦驻波激光振荡器实验平台,定量揭示了Cr^(4+):YAG晶体热致折射率梯度分布与输出光斑畸变的时空耦合规律。实验结果表明,光斑椭圆形变对应Cr^(4+):YAG晶体热效应的温度分布,且时域波形下降沿出现多峰调制现象,同时伴随谐振腔从单一纵模到多纵模谐振。此外,提高Cr^(4+):YAG晶体的初始透过率能够有效抑制热效应,通过多个高透过率晶体的串联方式可提升被动调Q激光器的重复频率负载能力。研究完善了可饱和吸收体热动力学模型,为高功率被动调Q激光器设计提供了新的热管理范式,对被动调Q技术在高功率、高光束质量激光系统中的应用具有重要指导意义。 展开更多

关键词 激光技术 被动调Q 热效应 光束质量 高重复频率

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小鼠大脑飞秒双光子荧光三维显微成像研究 被引量：1

7

作者 张泽 侯国忠 +6 位作者 邓岩岩 章媛 张德林 李兢兢 王雨雷 吕志伟 夏元钦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期269-279,共11页

双光子荧光(two-photon fluorescence,TPF)显微成像技术借助荧光探针实现样品中被标记成分的特异性成像,具有天然的三维层析能力、高成像深度与空间分辨率、以及更小的光漂白与光损伤,已经发展成为化学、医药学和生命科学领域的一项重... 双光子荧光(two-photon fluorescence,TPF)显微成像技术借助荧光探针实现样品中被标记成分的特异性成像,具有天然的三维层析能力、高成像深度与空间分辨率、以及更小的光漂白与光损伤,已经发展成为化学、医药学和生命科学领域的一项重要研究工具。文中通过分析高斯光束复振幅在空间中的分布,推导出TPF信号的纵向与径向分布公式,以此估算出文中的TPF显微成像系统的横向分辨率为453 nm,纵向分辨率为2.087μm。使用飞秒激光器作为激发光源,搭建了TPF显微成像系统。在800 nm波长的飞秒脉冲激发下,测量了罗丹明B溶液的TPF光谱,从而选择636~703 nm作为显微成像的荧光探测窗口。随后开展了对罗丹明B染色的小鼠大脑切片的TPF显微成像实验研究,利用断层扫描成像的方式获得了小鼠大脑切片在0~14μm深度内的荧光强度分布。通过三维重构完成了对生物样品的三维立体成像,获得了小鼠大脑中灰质与白质在不同深度的分布情况,实验结果证明了搭建的显微成像系统具有优异的成像深度与空间分辨能力。 展开更多

关键词 小鼠大脑切片 飞秒激光 双光子荧光 三维成像

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基于几何特征的点云分割算法研究进展 被引量：11

8

作者 巩育江 庞亚军 +1 位作者 王汞 白振旭 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期326-336,共11页

点云是3维图像的一种特殊数据形式,正逐渐成为3维图像信息处理的研究热点;点云分割是点云数据处理的重要步骤,对算法的结果有直接影响;基于3维图像几何特征的点云分割算法结构简洁、运算结果稳定性强,且易于调整,在实际应用中占有主要... 点云是3维图像的一种特殊数据形式,正逐渐成为3维图像信息处理的研究热点;点云分割是点云数据处理的重要步骤,对算法的结果有直接影响;基于3维图像几何特征的点云分割算法结构简洁、运算结果稳定性强,且易于调整,在实际应用中占有主要地位。对最近几年涌现出来的基于几何特征的点云分割方法进行了梳理,根据每种方法的理论基础和应用特点将算法归纳为基于边缘检测、表面特征和模型拟合的点云分割方法,分析了各类算法的特点和存在的主要问题,并进行了算法性能比较,分析了影响点云分割算法效率的主要因素,最后对未来的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 激光技术 3维图像 激光雷达 点云分割 几何特征

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2μm波段7-cell空芯光子带隙光纤的特性研究 被引量：4

9

作者 张亚奇 刘硕 白振旭 《光电技术应用》 2021年第1期34-38,63,共6页

扩大传输容量已然成为现代光通信技术发展的首要任务。2μm波段属于人眼波段,并具有大气通信窗口,是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,恰好配合2μm波段光通信系统... 扩大传输容量已然成为现代光通信技术发展的首要任务。2μm波段属于人眼波段,并具有大气通信窗口,是未来光通信系统亟待开发的领域。软玻璃材料相比于石英玻璃,具有更宽的透光范围,并且可扩展到中红外波段,恰好配合2μm波段光通信系统。空芯光子带隙光纤(hollow core photonic bandgap fiber,HC-PBGF)由于光纤带隙的存在,提供了独一无二的导光模式。HC-PBGF具备灵活的光纤结构、较低的损耗,可控的色散特性,是非常适合光通信的传输媒介。设计了一种7-cell HC-PBGF,对该光纤的色散、模场面积、限制损耗和弯曲损耗等特性进行仿真分析。 展开更多

关键词 空芯光子带隙光纤 零色散点 低损耗 弯曲损耗

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基于SBS的百皮秒激光在光电对抗中的应用前景(特邀) 被引量：2

10

作者 刘照虹 樊榕 +3 位作者 李宁 张庆磊 王雨雷 吕志伟 《光电技术应用》 2021年第5期15-22,共8页

在军事对抗中,侦察探测系统与制导武器通常由图像传感器成像实现精准控制。近年来,如何利用高能激光武器对敌方传感系统实施精准打击成为了研究热点。文中从具有高峰值功率的短脉冲激光器对CCD/CMOS传感器的损伤效果着手,提出将SBS脉宽... 在军事对抗中,侦察探测系统与制导武器通常由图像传感器成像实现精准控制。近年来,如何利用高能激光武器对敌方传感系统实施精准打击成为了研究热点。文中从具有高峰值功率的短脉冲激光器对CCD/CMOS传感器的损伤效果着手,提出将SBS脉宽压缩技术获得的百皮秒激光作为光电对抗武器。介绍了SBS脉宽压缩的原理及研究进展,并分析了百皮秒激光器在光电对抗中的应用前景。 展开更多

关键词 光电对抗 受激布里渊散射 脉宽压缩 百皮秒激光

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光纤中基于电场线及电场强度的模式识别研究(特邀) 被引量：1

11

作者 虞洋 廉玉东 +3 位作者 白振旭 栾楠楠 王雨雷 吕志伟 《光电技术应用》 2022年第1期33-39,共7页

光纤在信息通信领域的研究越来越广泛,而光纤中的模式识别技术为光纤模式分类提供了一种简洁的方法。通过阶跃光纤中波动方程的标量解,对横电波(TE)模式,横磁波(TM)模式,混合波(HE,EH)模式进行分类,在此基础上对特种光纤如多包层Bragg光... 光纤在信息通信领域的研究越来越广泛,而光纤中的模式识别技术为光纤模式分类提供了一种简洁的方法。通过阶跃光纤中波动方程的标量解,对横电波(TE)模式,横磁波(TM)模式,混合波(HE,EH)模式进行分类,在此基础上对特种光纤如多包层Bragg光纤,光子晶体光纤等具有代表性的光纤进行了仿真研究。以先前研究者提出的模式分类方法为依据,结合模式的电场线分布图和Ez方向的电场强度分布图,提出了一种具有普适性的模式分类方法,有助于研究者对光纤做进一步的探究。 展开更多

关键词 光纤 多包层Bragg光纤 光子晶体光纤 模式识别

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非共线多光束布里渊放大横场数值计算方法研究(特邀)

12

作者 崔璨 王月 +3 位作者 吕志伟 王雨雷 白振旭 李森森 《光电技术应用》 2023年第2期15-21,61,共8页

提出了一种非共线多光束布里渊放大横场分布的数值计算方法,采用“微元法”对泵浦光和斯托克斯光场进行单元分割,实现SBS耦合波方程在三维空间上的近似计算。通过理论模拟与实验结果对比,在非共线角度不大于10°的条件下,放大后斯... 提出了一种非共线多光束布里渊放大横场分布的数值计算方法,采用“微元法”对泵浦光和斯托克斯光场进行单元分割,实现SBS耦合波方程在三维空间上的近似计算。通过理论模拟与实验结果对比,在非共线角度不大于10°的条件下,放大后斯托克斯光斑尺寸和横场强度分布的理论计算结果与实验结果相符。利用该运算模型模拟了斯托克斯光经四束泵浦光边缘放大,实现了圆形向方形光斑、高斯分布向超高斯分布的转化。该计算方法为非共线多光束布里渊放大的光束横场强度分布优化提供了有力的理论研究工具。 展开更多

关键词 布里渊放大 横场分布 非共线多光束

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太赫兹波段反谐振光纤偏振分束器设计 被引量：2

13

作者 马锐 刘硕 +1 位作者 陈昊东 白振旭 《光电技术应用》 2021年第1期28-33,共6页

偏振分束器是在光传感和集成光学等领域中非常重要的光学元器件,太赫兹波段被认为是未来大容量无线通信的载体。而双芯空芯反谐振光纤结构设计更加多变,对包层结构没有严格要求,能实现较高的性能以满足人们更多样化的需求,以双芯空芯反... 偏振分束器是在光传感和集成光学等领域中非常重要的光学元器件,太赫兹波段被认为是未来大容量无线通信的载体。而双芯空芯反谐振光纤结构设计更加多变,对包层结构没有严格要求,能实现较高的性能以满足人们更多样化的需求,以双芯空芯反谐振光纤为基础设计适用于太赫兹波段的偏振分束器越来越值得深入研究。提出一种以环烯烃聚合物为基底材料的双芯空芯反谐振光纤,通过改变光纤结构参数进一步分析调整,并在此基础上进行了偏振分束器的设计和优化,其结构参数为:内包层管壁厚为90μm,内包层管外半径为335μm,外管内半径为2 000μm,外管外半径为2 500μm。最后得到长度为119 cm,消光比为-24.831 3 dB,带宽约为2.2μm的太赫兹波段偏振分束器。 展开更多

关键词 太赫兹波段 反谐振光纤 双芯光纤 偏振分束器

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单层二硫化钼在空位缺陷下的可饱和吸收性 被引量：1

14

作者 杨健 刘硕 +1 位作者 白振旭 俎群 《光电技术应用》 2020年第6期36-42,共7页

单层二硫化钼是禁带宽度为1.8 e V的二维直接带隙半导体材料,可以用来发展新型的纳米电子器件和光电功能器件。由于半导体里的空位能够捕获电荷载流子和局域激子,形成散射中心,极大的影响其主材料的输运和光学性质,文中主要利用第一性... 单层二硫化钼是禁带宽度为1.8 e V的二维直接带隙半导体材料,可以用来发展新型的纳米电子器件和光电功能器件。由于半导体里的空位能够捕获电荷载流子和局域激子,形成散射中心,极大的影响其主材料的输运和光学性质,文中主要利用第一性原理方法的相关理论基础和数值计算算法,研究原子空位对单层二硫化钼光学性质与饱和吸收性的影响,计算揭示硫空位的出现在带隙中产生局域的中间态,导致光学吸收峰的位置显著红移并且在可见光有较强的光吸收。通过数形结合,很好地理解了这个缺陷调制的吸收机制,为二维材料的光电子器件制备提供了深入指导。 展开更多

关键词 二硫化钼 空位缺陷 光学性质 可饱和吸收性

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基于银-丝蛋白-银结构的柚子型三芯光纤痕量水传感器

15

作者 谢永鹏 刘硕 +1 位作者 赵霖晚 俎群 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期208-218,共11页

有机溶剂中的水杂质强烈影响化学反应的进程。然而,目前检测痕量水的方法仍存在操作复杂、实验试剂毒性高、检测灵敏度低、无法实时监测等不足。为了克服这些缺点,提出了一种在可见光波长范围内银和丝蛋白结合的D型光纤传感器。该传感... 有机溶剂中的水杂质强烈影响化学反应的进程。然而,目前检测痕量水的方法仍存在操作复杂、实验试剂毒性高、检测灵敏度低、无法实时监测等不足。为了克服这些缺点,提出了一种在可见光波长范围内银和丝蛋白结合的D型光纤传感器。该传感器利用金属银和丝蛋白作为主要材料,利用二者出色的传感特性,设计了一种可见光波长的光纤传感器,用于高灵敏度有机化合物中的痕量水检测。研究结果总结如下:首先,提出了在可见光波长范围内银和丝蛋白结合的三明治结构,银被用作外部夹层来诱导表面等离子体共振效应。通过理论分析,观察到所提出的D型光纤传感器表面的双层银结构与单层银结构相比,可以诱导强光局部化。在接下来的尺寸选择过程中,对丝蛋白初始厚度、空气孔大小、银光栅的高度、数量、间距和下层银厚度进行了优化,得到了最佳传感结构,对有机物中痕量水的检测灵敏度高达1.39 nm/ppt (1 ppt=10-12),与同类型的痕量水传感器相比具有较大的优势。另外,拟合线的R^(2)大于0.999,达到了预期的效果。 展开更多

关键词 双层金属银膜 丝蛋白 痕量水传感器 表面等离子体共振

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基于改进小波阈值的生命雷达去噪方法

16

作者 刘际松 郎利影 +1 位作者 庞亚军 白振旭 《光电技术应用》 2023年第2期55-61,共7页

雷达生命体征探测是一种新型的无接触生命体征探测方式。鉴于接收到的雷达回波信号易受到周边环境噪声干扰,影响监测准确性,利用正切函数的特性,提出一种基于正切函数的小波阈值去噪方法,优化了传统阈值函数不连续和过度降噪的问题;对... 雷达生命体征探测是一种新型的无接触生命体征探测方式。鉴于接收到的雷达回波信号易受到周边环境噪声干扰,影响监测准确性,利用正切函数的特性,提出一种基于正切函数的小波阈值去噪方法,优化了传统阈值函数不连续和过度降噪的问题;对于阈值选取,根据小波分解噪声水平选取最佳阈值,增强了阈值的自适应性。使用该方法分别对仿真信号和雷达实测信号进行去噪处理,并与传统的硬阈值和软阈值函数进行对比,从两个去噪指标进行定量分析,结果表明,基于正切函数的小波阈值去噪法优于传统小波阈值降噪,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 毫米波雷达 生命体征 改进小波阈值函数 小波阈值去噪

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