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中国科学院安徽光学精密机械研究所激光光谱学研究实验室简介

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物理 1986年第1期 64-65页

作者：吴存恺中国科学院安徽光学精密机械研究所

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面向低噪时钟的全集成克尔透镜锁模陶瓷激光器(特邀)

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光子学报 2025年第2期54卷 32-38页

作者：张彤史巧雅冯野王晨王屹山马彩文中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100094

基于耐辐照的Yb∶Y_(2)O_(3)陶瓷完成了面向低噪时钟的全集成克尔透镜锁模陶瓷激光器的探索。激光器的中心波长位于1076.5 nm,光谱宽度为8.58 nm,正常工作状态下,仅需约4 W的功耗即可维持稳定的锁模状态。泵浦结构的优化促使全部光学元... 详细信息

基于耐辐照的Yb∶Y_(2)O_(3)陶瓷完成了面向低噪时钟的全集成克尔透镜锁模陶瓷激光器的探索。激光器的中心波长位于1076.5 nm,光谱宽度为8.58 nm,正常工作状态下,仅需约4 W的功耗即可维持稳定的锁模状态。泵浦结构的优化促使全部光学元件集成于面积为34 mm×78 mm的氮化铝基板上。紧凑的光学结构便于激光器的温度控制,在温控模块的辅助下,激光器连续自由运行2 h的相对功率稳定性可以抑制在0.4%以内。小体积,低噪声,低功耗,使用寿命长的特性使集成化陶瓷激光器有望成为未来引力波探测的理想工具。

关键词：集成光学固态超快激光器克尔效应天文光学

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基于SVOM卫星VT望远镜的温度调焦方法

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光子学报 2025年第2期54卷 134-142页

作者：张健任国瑞邹刚毅祁宁中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室西安710119

SVOM卫星中的可见光望远镜(VT)遮光罩根部的热弹形变会拉扯次镜座,次镜座受力形变导致次镜座带动次镜在光轴方向移动,从而出现离焦。有限元仿真确认VT离焦量与遮光罩根部温度变化的关系为0.115 mm/℃。由于实际产品的非理想特性,试验测... 详细信息

SVOM卫星中的可见光望远镜(VT)遮光罩根部的热弹形变会拉扯次镜座,次镜座受力形变导致次镜座带动次镜在光轴方向移动,从而出现离焦。有限元仿真确认VT离焦量与遮光罩根部温度变化的关系为0.115 mm/℃。由于实际产品的非理想特性,试验测试离焦量与遮光罩根部温度变化的关系为0.050 mm/℃。试验数据表明,当遮光罩根部温度在5℃~20℃范围内时,VT离焦量与温度之间表现了较好的线性对应关系,离焦范围达到0.75 mm。同时,±2.0℃的温度控制精度能够满足±0.1 mm的景深要求。

关键词：可见光望远镜温度调焦遮光罩次镜座能量集中度

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一种基于差分进化算法的激光雷达波形分解算法

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光子学报 2025年第3期54卷 87-100页

作者：黄泽东朱少岚赵意意陶金有杨建峰中国科学院西安光学精密机械研究所月球与深空探测技术研究室中国科学院大学

全波形激光雷达的探测精度一定程度上依赖于波形分解精度，而目前常用的波形分解方法存在对初值敏感，分解稳定性不足等问题。针对这一现象，提出了差分进化Levenberg-Marquardt波形分解优化算法：以高斯函数为分解模型，经预处理获取... 详细信息

全波形激光雷达的探测精度一定程度上依赖于波形分解精度，而目前常用的波形分解方法存在对初值敏感，分解稳定性不足等问题。针对这一现象，提出了差分进化Levenberg-Marquardt波形分解优化算法：以高斯函数为分解模型，经预处理获取参数初值后，首先使用差分进化算法进行初步优化，其次使用Levenberg-Marquardt优化算法对优化结果进行改善。通过理论分析验证其分解精度高的特点，并采集实际激光雷达数据进行处理，结果证明，所提方法能在一定程度上改善波形分解对于初值敏感、分解精度不稳定等问题，有效提高激光雷达波形分解的精度和稳定性。

关键词：全波形激光雷达波形分解差分进化 Levenberg-Marquardt算法参数优化

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共轴偏光瞳主被动复合无焦光学成像系统设计(特邀)

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光子学报 2025年第2期54卷 58-70页

作者：张力李旭阳袁灏陆志贤许彤裕边立国中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室西安710119 中国科学院大学北京100049

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求,设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统,实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础,通过离轴优化设计了焦距为2500 mm,视场角0.12°×0.12°,F数为8.3... 详细信息

为更好满足空间远距离跟踪成像的要求,设计了一种可调焦的主被动复合光学成像系统,实现了高缩束比、高分辨成像的目的。前端光学系统以共轴三反系统为基础,通过离轴优化设计了焦距为2500 mm,视场角0.12°×0.12°,F数为8.33的共轴偏光瞳系统。后端光学系统采用共孔径分光结构,由分光镜分为两路。一路为被动可见光成像,工作谱段为450~850 nm,成像端采用5片透镜作为成像镜组,后两片透镜为补偿镜组可实现1 km~无穷远范围的连续调焦。另一路主动成像采用激光外差相干成像,工作波长为1550 nm,通过孔径分光完成收发一体的成像系统设计。设计结果表明,被动成像系统在100 lp/mm时各视场调制传递函数均大于0.34,接近衍射极限,主动成像系统波像差优于1/300λ,满足成像质量要求。

关键词：光学设计偏光瞳主被动复合连续调焦无焦系统

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小行星探测成像一体化光学设计及杂散光分析

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光子学报 2025年第2期54卷 112-122页

作者：边立国李旭阳陈钦芳许彤裕陆志贤张力中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室西安710119 中国科学院大学北京100049

针对小行星探测成像的任务需求,为降低系统复杂性并减小加工装调难度,设计了一种不进行分光路也能对点目标探测、对面目标成像的探测成像一体化折反式光学系统。该系统采用R-C加校正镜的系统构型,工作于可见光波段,焦距为1472 mm,F数5.... 详细信息

针对小行星探测成像的任务需求,为降低系统复杂性并减小加工装调难度,设计了一种不进行分光路也能对点目标探测、对面目标成像的探测成像一体化折反式光学系统。该系统采用R-C加校正镜的系统构型,工作于可见光波段,焦距为1472 mm,F数5.26,全视场角为0.895°,成像质量良好,结构紧凑,公差可以满足加工装配要求。考虑到暗弱目标探测的需求,采用近似计算的方式求解系统后向散射杂散光,并给出各光学表面粗糙度具体要求;此外,根据系统结构形式设计了相应的内外遮光罩来抑制视场外杂散光。分析结果表明,系统在给定面型粗糙度和遮光结构条件下可以满足使用要求。

关键词：探测成像杂散光后向散射小行星遮光罩

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基于卷积神经网络的太阳光谱辐照度超分辨率重建方法

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光子学报 2025年第3期54卷 228-237页

作者：张鹏翁建文康晴李健军中国科学技术大学物理学院中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室

针对现有天基参考太阳光谱辐照度数据分辨率不足，限制其应用范围的问题，提出一种基于卷积神经网络的太阳光谱辐照度超分辨率重建方法。该网络由一个基于物理模型的全连通层、一维卷积层、非线性层和一系列具有跳跃连接的残差网络组成... 详细信息

针对现有天基参考太阳光谱辐照度数据分辨率不足，限制其应用范围的问题，提出一种基于卷积神经网络的太阳光谱辐照度超分辨率重建方法。该网络由一个基于物理模型的全连通层、一维卷积层、非线性层和一系列具有跳跃连接的残差网络组成。同时考虑现有均方误差损失函数无法捕捉太阳光谱峰谷特征的问题，提出将光谱相对于波长的一阶、二阶导数加入损失函数，使残差的特征更集中于关键的光谱内容。将所提方法应用于TSIS-1 SIM测量太阳光谱辐照度可见光波段的超分辨率重建，结果表明该方法重建光谱与TSIS-1 HSRS产品的测量结果质量相当，且重建耗时仅需0.942 1 s，可有效提高天基观测太阳光谱辐照度数据的分辨率。

关键词：高分辨率太阳光谱辐照度卷积神经网络残差网络光谱超分辨率重建

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一批古代玻璃玦的化学成分和制作工艺科学研究

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光谱学与光谱分析 2025年第5期45卷 1403-1415页

作者：黄珏玮董俊卿刘松袁仪梦李青会中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

佩戴首饰是从古代社会流行至今的一种传统习俗。玦饰作为一种佩饰,是中国古代传统玉器器形之一,对东南亚影响颇深。玦饰材质和器型多样,具有显著的时代和区域特征,是技术和文化交流传播的重要载体之一。目前有关亚洲古代佩饰的研究主要... 详细信息

佩戴首饰是从古代社会流行至今的一种传统习俗。玦饰作为一种佩饰,是中国古代传统玉器器形之一,对东南亚影响颇深。玦饰材质和器型多样,具有显著的时代和区域特征,是技术和文化交流传播的重要载体之一。目前有关亚洲古代佩饰的研究主要涉及宝石和玻璃珠饰等,而玻璃玦饰鲜有报道。通过玻璃玦饰的化学成分体系和微量元素特征,有望对东南亚发现的玻璃玦饰的制作年代和海上丝绸之路文化交流提供科学参考。采用能量色散型X射线荧光光谱(EDXRF)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、光学相干层析成像(OCT)、超景深光学显微(OM)和共聚焦激光拉曼显微光谱技术对东南亚地区发现的44件玻璃玦进行了科学分析,获取其化学成分、物相组成、内部物理结构和表面微观形貌等信息。根据主要助熔剂含量,这批玻璃玦可分为钾玻璃、钠铝玻璃和钾铅玻璃三种体系,其中钾玻璃42件,钠铝玻璃和钾铅玻璃各1件。钾玻璃中有38件低钙高铝型钾玻璃和4件中等钙铝型钾玻璃。玻璃加工工艺包括拉制法、模铸法和冷加工法。多数蓝绿色、绿色、黄绿色玻璃玦样品以铁离子着色为主,部分由铁离子和铜离子共同着色;深蓝色、蓝色样品主要以钴离子着色;黑色样品SEAG-005主要由锰离子着色;钾铅玻璃SEAG-031使用了锡酸铅作为着色剂和乳浊剂。结合玦饰的玻璃体系、微量元素特征、外形和分布等信息,初步讨论了所分析玻璃玦样品的可能原料来源和生产中心。这批东南亚发现的玻璃玦饰见证了公元前500年至公元500年间,中华传统文化通过海上丝绸之路向东南亚传播及其与当地技术与文化的融合。研究结果为中国与海上丝绸之路沿线其他国家的合作研究提供了前期基础。

关键词：古代玻璃玦东南亚化学成分玻璃加工工艺海上丝绸之路

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基于球面光投影成像的直线位移测量系统

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光学精密工程 2025年第4期33卷 532-541页

作者：赵志财于海万秋华梁立辉张红鑫曾琪峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

基于图像识别算法的图像式位移测量具有较高的鲁棒性和容错性,是一种新型数字化位移测量技术。为了减小测量系统体积,同时实现高分辨率直线位移测量,设计基于球面光投影成像的直线位移测量系统。首先,采用球面光投影的放大作用,设计球... 详细信息

基于图像识别算法的图像式位移测量具有较高的鲁棒性和容错性,是一种新型数字化位移测量技术。为了减小测量系统体积,同时实现高分辨率直线位移测量,设计基于球面光投影成像的直线位移测量系统。首先,采用球面光投影的放大作用,设计球面光投影成像放大光路,并根据光波平面模型对图像传感器采集到的像素灰度值进行补偿。接着,为了在单码道上实现绝对位置测量与编码元素区分,设计伪随机序列的编码方式及基于宽度阈值的译码方法。然后,为实现亚像素级直线位移测量并提高系统精度,设计直线位移细分算法与多质心融合算法。最后,设计实验装置对所提出的方法进行实验验证。所设计的实验装置测量光路高度仅有5 mm。实验结果表明,所提出的方法能在250 mm的量程范围内,实现理论分辨力为5 nm,误差范围为-3.3~3.6μm,补偿后误差范围为-0.6~1μm的直线位移测量。所做的研究,可在减小系统体积的同时实现高分辨力直线位移测量,为开展高分辨力直线位移测量研究提供技术依据。

关键词：球面光投影成像图像式直线位移测量高鲁棒性高容错性高分辨力

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扫描干涉曝光系统中双频激光干涉测量误差建模与分析

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中国光学(中英文) 2025年第2期18卷 224-236页

作者：王新宇李文昊王玮刘兆武姜珊周文渊巴音贺希格中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京101408

扫描干涉场曝光技术(SBIL)是制作单体大面积高精度光栅的有效途径,采用双频激光干涉仪反馈工作台位置进行干涉条纹的精确拼接,会不可避免地引入光栅刻线误差,导致光栅衍射波前质量降低。针对工作台的位移测量误差,分析了激光干涉仪自身... 详细信息

扫描干涉场曝光技术(SBIL)是制作单体大面积高精度光栅的有效途径,采用双频激光干涉仪反馈工作台位置进行干涉条纹的精确拼接,会不可避免地引入光栅刻线误差,导致光栅衍射波前质量降低。针对工作台的位移测量误差,分析了激光干涉仪自身结构因素引起的本征误差,提出了复杂环境下激光干涉仪本征误差的指标评价方法。建立了实际工况与经验公式相结合的死程误差和测量光程变化误差理论模型。通过构建平移和旋转算子,推导了工作台任意点旋转和平移之间的耦合关系,模拟了不同工作台姿态滚转角下的测量误差。进行了位移误差实验和光栅扫描曝光实验。实验结果表明,位移误差与理论计算结果一致,制作200 mm×200 mm光栅的衍射波前为0.278λ@632.8 nm。本文分析方法贯通了光栅衍射波前与测量误差的传递链路,为制作米级尺寸纳米精度全息光栅奠定了理论和实验基础。

关键词：扫描干涉场曝光系统衍射波前工作台位移测量双频激光干涉仪误差分析

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