涡旋光束的几何坐标变换技术及应用研究进展(特邀)

涡旋光场因其具有光学轨道角动量(Orbital angular momentum,OAM)而倍受关注。OAM这一独特物理特征赋予了涡旋光场一个无限高维的空间自由度,同时也引发了光场奇特的干涉、衍射、传输等性质。OAM识别和探测技术的发展是涡旋光从基础研究走向应用的关键。文中聚焦于OAM探测领域的一个重点研究方向——涡旋光几何坐标变换技术。详细介绍了该技术的基本原理、优势特点、研究进展和应用情况。涡旋光几何坐标变换是指通过特殊的调制相位设计,使涡旋光束的空间几何结构发生特殊的变化,从而可通过简单透镜聚焦等方法实现OAM模式的识别、分选等。相较于传统的涡旋光识别和探测技术,涡旋光的几何坐标变换这一新兴技术具有器件无源、无能量损耗、结构紧凑、价格低廉等突出优势,成为涡旋光的空间分离和解复用的高效有力工具,为涡旋光束在经典/量子态密度测量、OAM乘除法器、经典光通信和量子纠缠等前沿应用提供了全新的研究平台,蕴含巨大的发展潜力,具有广阔的发展空间。

从随机散斑到“浑浊透镜”——基于波前整形的散射光聚焦技术(特邀)

散射介质会破坏光束的光波前分布和能量输送,限制了强散射环境下光镊、荧光成像、光通信等技术的应用。波前整形技术通过优化入射波前,重新规划散射介质内的光传输路径,实现了在散射介质内部或透过散射介质的光聚焦,从而克服了散射介质的限制,将散射光重新利用,使得散射介质成为一个类似透镜的光学元件,也被称为“浑浊透镜”。目前主要有依赖反馈调控的迭代优化方法、建立输入-输出联系的传输矩阵方法和利用光路可逆原理的相位共轭方法三类技术路线。本文从技术原理、应用背景以及重要进展等方面梳理了基于波前整形技术的散射介质聚焦的研究进展,并对比展望了三类技术在应用中的发展前景。

基于心脏泵血原理的机械式微泵

心脏作为动力源,其功能是驱动血液的单向流动,它具有结构简单、工作稳定可靠、异物处理能力强、无回流等优点。基于心脏泵血的原理,研制了一种新型的机械式微泵。该微泵由微型马达、硅胶软管、瓣膜阀及壳体组成,体积仅有0.6 cm^(3)。为了更深入地研究和测试微泵的性能,研制了基于高精度天平的流量测试系统和基于压力传感器的压强测试系统,并利用以上系统对微泵的体积流量、背压及待机状态下的反向截止压强进行了测试。实验结果表明:微泵的体积流量、背压与驱动电压呈正相关关系;在3 V直流电压驱动下,微泵的体积流量能够达到210μL/min,背压达到27.9 kPa,而功耗仅为180 mW;同时,在待机状态下微泵的反向截止压强可达55 111.7 Pa。该微泵在医疗仪器、生物医学、微流控、芯片冷却等领域具有广阔的应用前景。

高功率线偏振掺镱光纤激光器性能调控技术研究进展

线偏振光纤激光器相比于随机偏振光纤激光器,在相干探测、相干合成、偏振合成及非线性频率变换等方面有广泛的应用,因此近年来受到特别关注。本文先对近几年国内外的线偏振光纤激光器研究成果进行简要总结,再针对该类激光器的偏振控制技术、光谱控制技术及光束质量控制技术进行归纳和评述。

级联泵浦高功率掺镱光纤激光器:进展与展望

级联泵浦的高功率掺镱光纤激光器在近年快速发展,已经成为获取具有优异光谱特性、高亮度、高功率激光光束的重要技术途径。以高功率1018 nm光纤激光器为代表的高亮度级联泵浦激光源的研究和应用,给包括传统波长掺镱光纤激光、高功率随机光纤激光、拉曼光纤激光在内的众多高功率光纤激光领域带来突破性的性能提升。本文总结回顾了级联泵浦高功率掺镱光纤激光器的最新研究进展,介绍了当前实现高性能输出的级联泵浦高功率光纤激光所应用的主要关键技术,并展望了未来研究的方向和挑战。

掺铥光纤激光器及其碎石应用:进展与展望

激光自诞生以来就在众多领域中有着广泛应用,激光碎石技术就是其中之一。相比目前激光碎石技术的“金标准”钬激光器,掺铥碎石光纤激光器在近些年不断发展,而且逐步被证明可实现更快的碎石速率与粉末化碎石、产生较小的碎石反推力、允许更高的液体灌溉速率等手术优点,同时整机系统支持免水冷工作、高电光效率运转、全光纤高效耦合以及大幅度体积缩减,因此受到了越来越多的关注。本文从连续性、准连续型和纳秒短脉冲型掺铥光纤激光器三个角度出发,详细总结了掺铥光纤激光器的部分重要研究进展及其在碎石领域的研究,介绍了掺铥光纤激光器用于碎石的优势与原理,并展望了未来研究的方向和挑战。

光纤激光中光纤熔丝损伤研究进展

光纤熔丝损伤是一种发生在正在传光的光纤中的链式损伤效应,从1987年首次被发现至今,已在几乎所有类型的光纤中被观察到。它具有类似燃烧的导火索的外观,可以在条件合适时自发发生,并沿着光纤正在传光的反方向快速传播至整个系统,不可逆地毁坏其经过的光纤组件,因而对光纤系统,特别是高功率光纤激光器,构成严重威胁。本文结合作者团队对于光纤熔丝损伤效应十余年的观测和研究,全面回顾了有关光纤熔丝损伤效应的历史和最新研究进展,介绍了目前已知的光纤熔丝损伤关键物理过程、预防和阻断方法,以及光纤熔丝损伤本身的应用,并展望了未来相关研究的热点方向和重点问题。