中国科学院上海光学精密机械研究所

本发明公开了一种飞秒激光成丝超连续谱定向增强方法及装置。装置包括飞秒激光器、反射镜、可变形镜、聚焦透镜、散射板、收集透镜、光纤、光谱仪和计算机。激光脉冲经可变形镜相位调制后聚焦至气体介质中产生光丝，辐射出超连续谱；超连续谱经散射板散射后，由收集透镜耦合进入光纤并传输至光谱仪。方法包括：光谱仪实时采集超连续谱，计算机提取预设目标波段内光谱强度特征信息作为适应度函数，利用反馈寻优算法迭代优化可变形镜的波前相位分布，使预设目标波段内的光谱强度趋于最大值，从而实现定向增强。本发明采用可变形镜，具有高损伤阈值和连续调制能力，通过实时反馈闭环控制，无需复杂建模，能按需实现精准光谱能量重分布，实用价值高。

本发明提出一种基于闭环双通道扰动注入的鉴频灵敏度原位标定方法。该方法在系统闭环锁定状态下，在误差电压路径上注入单频干扰信号，并同步测量误差电压与输出激光频率的响应幅度。理论分析表明，误差电压响应幅度与输出激光频率响应幅度的比值可直接、精确地获得鉴频灵敏度，且该结果与伺服环路内部复杂的动态特性无关。该方法测得的鉴频灵敏度结果与理论模型预期高度自洽，且多次重复测量展现出优异的稳定性，充分验证了该原位标定方法的准确性与可靠性。本发明具有原理清晰、操作简便、无需中断系统运行等优点，为高精度稳频系统的性能评估提供了关键技术支撑。

本发明公开了一种基于纳秒时间分辨等离子体连续谱测温方法与装置。本发明旨在解决超短脉冲激光烧蚀材料过程中等离子体演化早期（1‑10 ns）缺乏可靠测温方法的问题。本发明通过搭建的纳秒级时间分辨的光谱采集平台（最小门宽为2 ns），获取不同延迟时刻的等离子体连续谱，采用普朗克辐射定律进行非线性最小二乘拟合，反推得到各时刻的瞬态等离子体温度。本发明将早期连续谱从干扰信号转化为测温优势，首次实现了激光烧蚀后1‑10 ns窗口内等离子体温度的可靠测量，具有非接触、无侵入、时间分辨率高的优点。

一种物理驱动复数递归网络的单帧超快编码衍射成像装置及方法，包括照明模块，波前调制模块，光强探测模块以及计算重建模块。一系列具有不同时间延迟以及不同角度的激光脉冲依次照明动态物体，经过相位板调制后到达探测器平面，记录下多个模态非相干叠加形成的单帧衍射光斑。通过基于物理驱动的复数神经网络算法，可以从单帧衍射光斑中重建出待测物体在不同时刻的复振幅分布。该方法利用成像的物理模型驱动神经网络参数更新，使用复数网络提高重建精度，采用递归策略提升算法收敛和抗噪性能，可以实现收敛性好，精度高，抗噪性能强的重建。本发明可有效应用在超快成像及超快探测等领域，有较好的实用性。

本发明公开了一种同时测量大气二氧化碳、甲烷浓度和风场的全光纤激光雷达系统，系统包括二氧化碳和甲烷两个探测光源单元、双波段多波长脉冲激光器、环形器、光学收发望远镜、光电探测模块及数据采集处理模块；每个光源单元含两个种子激光器、稳频模块、光开关、分束器和移频模块。两单元输出经移频放大后由望远镜发射，回波经环形器进入光电探测模块，分光后分别与本振光相干混频探测，最后由数据采集处理模块同步反演二氧化碳和甲烷浓度廓线及三维风场。本发明采用差分吸收与相干探测协同，实现两种温室气体浓度与风场同步测量，具有距离分辨能力，可用于碳排放通量评估，全光纤结构提升稳定性。

本发明提出一种通过提取和计算轻量化二维结构来高速优化超表面体积三维结构的方法。利用函数相关性对所应用的超透镜结构进行数学描述，以确定其形状和空间拓扑排列，沿径向函数提取截面，将所有3D几何结构转换为扁平的2D横截面并保留坐标绑定。在保留原始坐标绑定的前提下，将2D几何结构置于仿真单元中，并根据已知的伴随仿真方法执行形状参数优化的闭环过程，并更新原始3D几何结构的形状参数。该方法保持与初始形状函数的数学关联，具有结构依赖性与可预测周期性，显著减少超表面再现数据量与仿真计算资源。解决了现有形状与拓扑优化中计算力不足及设计数据体积庞大的问题，尤其适用于传播相位调制扩展透射/折射超表面在电磁波调制领域的应用。

本发明涉及一种基于非线性长度匹配的高平坦度纳秒/亚纳秒脉冲光纤激光器，属光纤激光技术领域。旨在解决现有超连续谱光源光谱起伏大、1微米波段残余泵浦峰过高的问题。技术方案：提出“非线性光谱均化长度”设计准则，将纳秒/亚纳秒脉冲种子源、功率放大单元与特定长度的渐变折射率多模光纤协同设计，光纤长度优选30～150米，该长度与脉冲长走离长度匹配，以增强级联拉曼散射与几何参量不稳定性的协同效应，将泵浦光能量高效转移至更宽光谱范围，使泵浦峰被抑制至与连续背景相当，直接产生高平坦超连续谱。无需复杂多波长泵浦或反馈，全光纤化，简单可靠，同时利用光束自清洁效应保持近高斯分布的光束质量，适用于精密光谱学和成像领域。