中国科学院上海光学精密机械研究所鬼成像理论研究的若干进展(特邀)

相比利用光场的一阶关联实现物空间与像空间一一对应的传统成像,鬼成像基于光场的二阶关联实现物空间与像空间的一一对应,从而获取物体图像信息。通过引入光场涨落调制和计算重构,鬼成像不仅可以具有更高的信息获取效率,而且提升了图像信息获取方式的灵活性,能够具备传统成像所不具备的成像能力。随着鬼成像在系统优化及技术应用方面的进一步发展,对鬼成像理论也提出了新的要求和挑战。文中分别从鬼成像的物理本质、图像信息获取理论及理论分辨率研究三方面介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所近期在鬼成像理论上的若干研究工作,并对今后鬼成像的理论研究工作进行了展望。

中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光驱动等离子体结构靶研究取得进展

日常生活中人们把光作为指示、照明、探测、通讯的手段,高功率激光也经常被应用在热烧蚀和热加工上。以上这些是利用光的电磁特性或热学性质,而很少有人考虑到光的力学效应。史蒂芬·霍金曾经设想用光来推动航空器做太空航行,这种看似科幻的想象有个形象的名字——"光帆"。如今,科学家用超强超快激光具有的极高动量推动电子层运动,从而拉动整个固体靶前进,这种粒子加速机制叫做光压加速。如果,当激光同时还具有极高的角动量呢?

上海超强超短激光实验装置研制进展——专访中国科学院上海光学精密机械研究所李儒新院士

超强超短激光的发展与应用是国际激光科技的最新前沿与竞争重点领域。当前,超强超短激光正处于取得重大科技突破和开拓重大应用的关键阶段。而中国科学家可望在此领域取得重大突破并在世界上占有一席之地。这既是重大挑战,更是难得的机遇。上海超强超短激光实验装置(SULF)作为我国正在建设的大科学装置之一,是上海建设具有全球影响力的科创中心、打造世界级重大科技基础设施集群的首批重大项目之一。

中国科学院上海光学精密机械研究所

中国科学院上海光学精密机械研究所（简称中科院上海光机所）是我国为开拓激光科学技术而最早建立的、规模最大的专业研究所，成立于1964年；现已发展成为以现代光学为主导方向，以探索重大基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点，以高技术创新与应用基础研究为主的综合性科研基地型研究所。

溶胶-凝胶SiO_(2)减反膜的制备与光学性能研究

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基础,通过提拉法在其表层涂覆致密的SiO_(2)薄层后得到机械强度提升的双层SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-MTES),并与常用的单层氨固化SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明,涂覆SiO_(2)-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率大于99.6%,运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层SiO_(2)减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm^(2)(1064 nm,9.1 ns),与涂覆SiO_(2)-HMDS的性能相当。同时,SiO_(2)-MTES膜层与水的接触角达到117.3°,且在相对湿度大于90%的高湿环境中膜层的透过率较稳定。多次擦拭实验结果表明SiO_(2)-MTES的耐摩擦机械强度明显优于SiO_(2)-HMDS,有效提升了膜层与光学元件之间的结合强度。

利用CAXA电子图板辅助设计光学精密机械零件

介绍了使用VC++6对CAXA电子图板进行二次开发,利用CAXA电子图板辅助设计光学精密机械零件的方法。

基于衍射光学元件的激光相干合成研究进展

从衍射光学元件的基本原理出发,围绕连续波和脉冲波两大应用领域,综述了国内外基于衍射光学元件实现共孔径相干合成的研究进展。在国内,上海光学精密机械研究所分别实现了连续光和脉冲光的合成,连续光实现了206 W的输出功率,光束质量1.38,合束效率29.6%;脉冲光实现了峰值功率1.02 kW,重复频率2.2 MHz的ns级脉冲相干合成光束,合束效率61%。在国外,连续光方面实现了5 kW量级的合成光输出,合束效率82%;脉冲光方面实现了平均功率150 mW,重复频率100 MHz的fs级脉冲相干合成光束,合束效率83.4%。最后对基于衍射光学元件的激光相干合成技术的未来发展做出了展望,相信在不久的将来,基于衍射光学元件的相干合成技术会不断发展,逐渐突破技术瓶颈,从而为更多的应用领域奠定坚实基础。

上海光机所非线性光学频率转换技术研究获进展

近期,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室研究员朱健强、刘德安研究团队在非线性光学频率转换相关技术方面取得研究进展。提出并实验验证了新一类相位匹配方法——电压调谐相位匹配。相关研究成果发表在1月27日出版的《物理评论快报》[Phys.Rev.Lett.118,043901,（2017）]上。

乌兹别克斯坦拜松市拉巴特墓地出土珠饰的分析研究

2017年—2018年度,中乌联合考古队在乌兹别克斯坦共和国拜松市拉巴特墓地进行了考古发掘,发掘墓葬94座,出土了丰富的遗迹遗物。考古学初步研究表明,该墓地为公元前2世纪末到公元2世纪的一处月氏文化墓地,文化因素丰富,为古代月氏文化面貌研究及北巴克特里亚地区公元前2世纪至公元2世纪的古代文化研究提供了重要的考古新资料。拉巴特墓地发掘中出土各类材质珠饰1 500余件,选取了其中典型人造硅酸盐质珠饰残样13件,采用超景深三维显微系统(OM)、能量色散型X射线荧光光谱(EDXRF)、扫描电子显微镜能谱分析(SEM-EDS)、激光拉曼光谱(Raman)等方法对其进行了科技分析,确定了这些人造硅酸盐质珠饰的材质属性和部分制作工艺相关信息,结合材质和工艺特点探讨了拉巴特墓地人造硅酸盐质珠饰可能的产地。结果表明,该遗址人造硅酸盐质珠饰包括富钠费昂斯、泡碱型钠钙玻璃、植物灰型钠钙玻璃、高镁钠钙玻璃、矿物碱型钠铝玻璃、植物灰型钠铝玻璃和钾玻璃等多种材质。其中,富钠费昂斯的产地与西亚有关;已分析出的六类玻璃产地涉及西亚、地中海周边、印度、巴基斯坦、中亚等多个地区。研究表明拉巴特墓地所处区域在公元前2世纪末期到公元2世纪文化面貌丰富,与西亚、地中海、南亚等地的经济贸易往来频繁、人群间文化互动丰富。

全球代表性光学期刊研究热点与趋势分析

以WOS数据库的6 641篇文献为研究样本,运用DDA和Cite Space文献计量软件,对全球代表性光学7种期刊的文献特征、研究热点和趋势、国家、机构和作者分布与共现特征展开分析。结果表明:整体上无论从发文量还是被引用次数均呈现稳步增长的态势,其中,美国和中国最为突出,但中国篇均被引频次明显偏低。从主题词来看,“超表面”“非线性光学”“表面等离子体光学”“集成光子学”“纳米光学”“神经光子学”以及“硅光子”等关键词是本领域研究比较关注的热点主题和前沿趋势。

推动激光聚变点火实验研究和关键技术

2021年8月8日,国家点火装置(National Ignition Facility,NIF)上获得1.3 MJ能量产出,首次达到MJ量级。这一进展使激光聚变研究接近美国国家科学院和国家核安全管理局定义的点火门槛,极大地鼓舞了激光聚变领域的研究人员。此次实验取得的成果取决于过去几年整个NIF研究团队的努力,包括理论和数值模拟、诊断技术、制靶技术、黑腔、靶壳以及填充管相关技术。调研了NIF上聚变点火的发展进程,梳理了美国过去十年为推动惯性聚变研究发展在实验和相关技术方面所作的努力,以期对中国激光聚变研究提供参考。

低损耗薄膜铌酸锂光集成器件的研究进展

近年来得益于薄膜铌酸锂晶圆离子切片技术和低损耗微纳刻蚀工艺的飞速发展,薄膜铌酸锂光集成结构提供了光场紧束缚、快速电光调谐、高效频率转换和声光转换的空前能力,各种高性能的薄膜铌酸锂光集成器件不断涌现,且朝着大规模光集成芯片的方向迅猛发展,为高速信息处理、精密测量、量子信息、人工智能等重要应用提供了全新的发展动力。本文主要围绕铌酸锂晶体发展历史、薄膜铌酸锂离子切片技术发展历程、极低损耗微纳刻蚀技术演化进程,以及高性能的薄膜铌酸锂光集成器件进展进行总结,并展望了未来的发展趋势。

广西越州故城遗址玻璃珠饰的科学研究

本研究利用能量色散型X射线荧光光谱分析、共聚焦激光拉曼光谱分析、光学相干层析成像、超景深光学显微观测等多种方法对广西越州故城遗址出土的印度-太平洋玻璃珠饰进行科技分析,获取了玻璃珠的化学成分、物相结构、内部物理结构、表面显微形貌等综合物理化学信息,确定了玻璃珠的玻璃体系、制作工艺(着色工艺、成形工艺)和产地来源,探讨了以丝绸之路为主线的国内发现魏晋南北朝时期印度-太平洋玻璃珠可能的输入路线。广西越州故城遗址发现的印度-太平洋玻璃珠为中外文明交流提供了新实物证据,对深入研究我国南北朝时期中外文明交流具有十分重要的学术价值和研究意义。

光学薄膜膜厚自动控制系统的研究

介绍了一种利用光电极值法同时控制规整膜系和非规整膜系的方法,利用VC++编写程序实现对光学监控信号的采集、处理及停镀点的自动判断,实现了规整膜系和非规整膜系膜层厚度的自动控制.并利用该膜厚自动控制系统实验制备了规整膜系和非规整膜系多层膜,实验结果表明:利用该系统镀制的薄膜重复性良好,且光谱曲线和理论光谱曲线吻合较好.该系统解决了非规整膜系的监控问题,由计算机控制膜层的停镀点,排除了人的主观因素对薄膜的性能及其制备的重复性产生的影响,提高了薄膜镀制的重复性和成品率.

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

利用暗场成像原理,研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置,并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测,并可对损伤点的图像进行分析处理,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进该装置的检测效果。

蓝宝石衬底的化学机械抛光技术的研究

介绍了蓝宝石衬底的化学机械抛光工艺 ,概述了化学机械抛光原理和设备 ,讨论分析了影响蓝宝石衬底化学机械抛光的因素 ,阐述了CMP的主要发展趋势 :能定量确定最佳CMP工艺 ,系统地研究CMP工艺过程参数 ,建立完善的CMP理论模型 ,满足不同的工艺要求和应用领域 ,有效降低成本 。

惯性约束聚变激光驱动装置用光学元器件的研究进展

介绍了为提高惯性约束聚变(ICF)激光驱动装置的光束质量和输出功率,我国在神光系列激光装置的建设、运行和性能提升方面开展的工作。综述了我国近年来ICF激光装置用光学元器件的重要研究进展。文中涉及了高纯金属铪和磷酸二氢钾(KDP)等原材料的制备和四大主材(钕玻璃、高纯度KDP、熔石英和KDP/高掺氘KDP(KDP/DKDP晶体)的熔炼、加工和生长。描述了元器件的冷加工(针对钕玻璃、白玻璃、KDP晶体)技术和镀膜技术(针对介质膜和化学膜)。最后,给出了针对大口径光学元件工序检及终检开展的多项关键检测技术。文中介绍的关键技术与工艺满足了绝大部分光学元器件的需求,显著提升了光学元器件的研发和生产能力。

光学薄膜中节瘤缺陷研究进展

结合本实验室及国内外同行的工作进展,概括性地介绍了光学薄膜中节瘤缺陷的生长特性、结构特征和损伤特性,以及激光预处理和破坏修复技术的研究进展。节瘤种子的尺寸、形状和表面特性决定了节瘤缺陷的尺寸、边界结构的连续性和表面形貌特征。节瘤种子的来源主要有基底加工和清洗过程的残留物,镀膜过程中真空室的污染和蒸发材料的喷溅,并给出了相应的抑制方法。节瘤的电场增强效应是导致节瘤缺陷易损伤的另一个重要原因。节瘤缺陷的激光预处理和破坏坑的修复技术可以提高光学薄膜的抗激光损伤能力。

新型非线性光学晶体硼酸铯锂的研究

本文用顶部籽晶泡生法生长了新型非线性晶体———硼酸铯锂（ＣＬＢＯ）。获得了４０ｍｍ的透明晶体，用非定向的ＣＬＢＯ晶体，初步获得二倍频转换效率η＝３７％，获得３３５ｎｍ的激光输出１．３ｍＪ。