单光子探测器暗计数在激光远距测距的重要性激光测距技术在民用、军事等方面均有广泛应用，远距离测距的需求也日益增加。下图中给出了超导纳米线单光子探测器应用于激光测距的基本原理图。激光器为1064 nm，回波经透镜、光纤耦合至单光子探测器，光路可调节耦合过程中存在的损耗。激光发射同时触发计时，单光子探测器响应回波光子以及噪声光子，结束计时，此周期为1ms。单脉冲回波光子数n0。可由式得到：为激光功率峰值，Δt为激光脉冲宽度，D为接收孔径，分别为反射/接收光学效率，p为目标物反射率。下图为单光子探测器不同条件下的暗计数对信噪比（SNR）的影响，横轴为脉冲积累次数, 纵轴为信噪比,可知，回波率较高时（近 ...

基于SPAD单光子相机的LiDAR技术革新单光子光探测和测距（激光雷达）是在复杂环境中进行深度成像的关键技术。尽管zui近取得了进展，一个开放的挑战是能够隔离激光雷达信号从其他假源，包括背景光和干扰信号。本文介绍了一种基于量子纠缠光子对的LiDAR（光探测与测距）技术，该技术通过利用时空纠缠光子对及SAPD单光子相机的特性，显著提高了在复杂环境中的探测精度和抗干扰能力。该技术使用SPAD单光子相机作为探测端，并通过内置的时间相关单光子步进偏移计数技术来提高测量时间精度。光源使用了一个基于β-钡硼酸盐（BBO）晶体的非线性光学晶体来产生纠缠光子对。通过精确控制光子对的发射和接收，以及利用SPAD ...

激光干涉仪是如何测量位移的？激光干涉仪是一种广泛应用于科学研究、工业制造和精密测量领域的仪器。在科学研究领域，激光干涉仪广泛应用于物理学、化学和生物学等多个学科，为研究人员提供了强大的工具。在工业制造中，激光干涉仪在精密加工、质量控制和自动化生产中发挥着关键作用。激光干涉仪的基本原理是利用激光的干涉效应进行测量和分析。在国际上，有多种常用的激光干涉仪技术，如迈克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪和雅各比干涉仪等。它们在不同领域展现出卓越的性能和应用潜力。法布里-珀罗干涉仪是一种常用的干涉仪，其为基于光学谐振腔原理的干涉仪器。核心是由两平行的反射镜构成的腔体，其中的激光通过多次反射形成谐振，从而形成 ...

位移测量1激光干涉仪激光干涉仪是采用干涉技术进行位移测量的仪器。它具有非接触、高速、高精度测量的优点，广泛应用在光刻、精密机械加工和坐标测量领域中。(1)单频激光干涉仪与外差激光干涉仪设入射到光电探测器的两束线偏振光为E1和E2,两者的偏振方向相同，光频分别为f1和f2这两束光可表示为:式中，V1和V2为振幅；φ1和φ2为初位相。两束光波进行干涉后的信号强度为：当为f1=f2时，干涉仪称为单频型干涉仪。位移通过干涉信号的位相变化来测量。干涉信号直流电平的波动影响了位相测量的准确性，原因是由于激光功率的变化。guo家物理实验室开发出的干涉仪，采用3个位相分别为0°,90°、180°的干涉信号的组 ...

用于太赫兹到光频率快速频谱分析的1GHz单腔双光梳激光器（本文译自（Gigahertz Single-cavity Dual-comb Laser for Rapid Time-domain Spectroscopy:from Few Terahertz to Optical Frequencies ）Benjamin Willenberg1,*,x, Christopher R. Phillips1,*, Justinas Pupeikis1 , Sandro L. Camenzind1 , LarsLiebermeister2 , Robert B. Kohlhass2 , Björn G ...

使用空间散射偏移拉曼光谱检测猪肉中β-激动剂的优势β-激动剂残留在家畜体内半衰期长、代谢慢、稳定性差，对人类健康存在潜在风险。如果给畜禽大量喂食沙丁胺醇，大部分会沉积在动物的肝、肾、肺、肌肉等组织和器官中，人类食用会对肝、肾等内脏器官产生毒副作用，严重影响健康。高效液相色谱(HPLC)、液相色谱-质谱(LC-MS)、气相色谱-质谱(GC-MS) 、酶联免疫吸附(酶联免疫吸附)和毛细管电泳(CE) 等色谱方法已广泛应用于动物饲料和组织中β-激动剂的测定。这些方法可能具有较高的敏感性和特异性。然而，它们通常耗时、劳动密集、具有破坏性，并且需要进行预处理，这使得实时监测肉类中β-激动剂的残留变得困难 ...

光束质量分析仪测量原理（一）光束质量分析仪（光束轮廓分析仪）是一种用于激光束测量的重要工具，它不仅可以测量激光束的整个光强分布，也可以测量激光束的具体形状及大小。在一些激光应用（例如激光切割、激光打孔）方面上，激光束的检测是非常重要的，它影响着切割的精度以及钻孔的质量。目前市面上使用较多光束测量方法有狭缝扫描法、刀口扫描法、面阵相机法。狭缝法和刀口法扫描时间较长、且为人工控制、测量精度难以把控。该测量方法操作复杂，容易出错，多为经验丰富的技术人员操作,但优势在于可以测量大功率激光。面阵相机操作简单、扫面速度快、测量精度高、光谱响应范围宽等诸多优点,成为现在最主流的光束测量方法。此外，相机前面加 ...

调制激光束的最好方法是什么——AOM还是EOM?快速激光调制的需求在激光发展的最早期，希望光束强度能够快速变化和调制的应用需求就已存在。对调制应用分类的一种方法是通过系统中调制发生的位置。具体来说，是发生在激光器内（腔内）或者在激光器外光学系统的某处（腔外）。腔内调制的例子包括Q开关、锁模和腔倒空。调制器打开和关闭光束，以允许存储的增益（功率）快速释放。内部调制的激光输出比外部调制的可以得到更高的峰值功率和更短的脉宽。利用这种方法，可以通过将脉冲宽度限制到几飞秒，使一个平均功率为几瓦的锁模激光器达到接近一太瓦的峰值脉冲功率。腔外调制本质上是光开关，可以打开和关闭光束，或者改变其强度，但这些不会 ...

激光位移传感技术的发展和创新！激光位移传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。通过激光位移传感器测量金属薄片（薄板）的厚度变化，可以帮助发现皱纹、小洞或者重叠，避免机器发生故障；而在微小零件的位置识别、传送带上有无零件的监测、机械手位置（工具中心位置）的控制等方面的应用，则可以确保设备、产线的高效运转；在灌装产品线上，可利用激光束反射表面的扩展程序来精确的识别灌装产品填充是否合格，在监测数量的同时也能保证灌装质量。此外，在绝对距离测量、相对位移测量、远程振动测量或振动频谱测量、轮廓检测、厚度测量、曲率测量、透明物体的厚度测量等方面，激光位移传感 ...

短波红外(SWIR)相机人眼的感光范围大致在380nm~750nm之间，此波段通常称为可见光。小于380nm被称为紫外光，大于750nm被称为红外光。红外光又分为近红外、短红外、中红外、远红外光。短红外在0.9~1.7μm之间，通常的硅传感器相机无法对此波段进行感光和进行光电转换。而InGaAs传感器则可以覆盖SWIR频带，并最低可扩展至550nm、最高可扩展至2.5μm。图1.SWIR波长范围短波红外相机的价值：1. 夜间成像：由于人眼只能辨识可光范围内的光，因此在夜间只凭借星光很难清晰分辨物体。而被称为夜间天空辐亮度的大气现象所发出的光照度比星光强5至7倍，这种光照几乎都处在短波红外波长区 ...

用于等效时间采样应用的空间多路单腔双光梳激光器1．介绍双光学频率梳(简称双光梳)[1]的概念在光频梳被提出后不久被引入[2-4]。在时域上，双光梳可以理解为两个相干光脉冲序列，它们的重复频率有轻微的偏移。自问世以来，双光梳光源及其应用一直一个重要研究课题[5]。双光梳光源与早期用于泵浦探测测量的激光系统有许多相似之处。特别是，利用两种不同重复频率对超快现象进行采样的想法，早在20世纪80年代就已经通过等效时间采样概念的演示进行了探索[6,7]。在这种情况下，通过frep/的因子，超快动态过程在时域中被缩小到更慢的等效时间。这里frep是采样频率，是采样频率与激发重频的差值。这个概念很快通过一对 ...

2018 Nature Photonics:单像素成像的原理和前景技术背景：（1）像素数对于成像用的相机是很重要的。你的相机有多少像素？真正应该问的问题是你的相机需要多少像素？用于数字图像采集的硅基电荷耦合器件 (CCD) 和互补金属氧化物半导体 (CMOS) 像素化传感器的发展是一个快速变化的领域。从手机到专业数码单反相机，构成传感器芯片的像素数量既是性能指标，也是营销必不可少的话题。（2）在不适合硅基阵列图像传感器应用的场景，使用单像素探测器二维光栅扫描（raster-scanned）的成像效率与图像像素数成反比。现代扫描技术通常采用一对振镜，用于将光引导到单像素探测器上。光栅扫描系统通常 ...

博览：2021 Photonics Research迭代自由曲面透镜设计用于光场控制技术背景：光束转换器(transformer)用于将给定的入射光束转换为具有特定辐照度和相位(或波前)分布的输出光束。它在光刻、材料加工、激光或 LED 投影仪、光通信以及光检测和测距（激光雷达）中得到广泛应用。折射、反射和衍射光学元件都可用于光束转换器。常用的折射或反射光束转换器，设计时通常基于射线光学理论。设计问题主要由三种类型的方程约束：光束的能量守恒、以向量形式的斯涅尔定律(Snell's law)支配的光线追踪方程以及描述在输入和输出波前之间等光程的Malus-Dupin定理 。此外，对于制造 ...

光时域反射（OTDR）技术在分布式传感中的应用一、OTDR原理光时域反射技术由Barnoski博士于1976年提出，用于检测光纤的损耗特性，是检测光纤衰减、断裂和进行空间故障定位的有效手段，也是后面我们着重介绍的全分布式光纤传感技术的基础。OTDR的工作原理如下图所示：首先将一束窄的脉冲光通过双向耦合器注入光纤中，这束脉冲光在光纤中向前传输时会不断产生背向瑞利散射光，回传的背向瑞利散射光带着使它产生散射的信号通过耦合器到光电检测器中。由于激光器发射的就是脉冲光，所以可以根据时间得到背向散射发生距光源的时间差，从而确定空间位置。OTDR得到的瑞利散射功率为一条指数衰减的曲线，该曲线表示出了光纤沿 ...

绝对距离测量方法研究大量程、高精度的绝对距离测量方法主要分为两类：一类是相干测量，另一类是非相干测量。相干测量主要包括多波长干涉测量、线性调频干涉测量以及基于光学频率梳的测量方法。非相干测量则主要包括飞行时间法和相位测距法，飞行时间法通过测量激光信号在测量端与目标端的飞行时间来计算被测的距离，测量距离大，可以达到几十千米；相位测量法通过对激光光强进行正弦调制，然后通过测量目标端与测量端的相位差来计算被测距离，本质上是将飞行时间转化为相位差进行测量，这种方法在大距离测量的时候由于环境因素的影响会导致回光能力的迅速衰减从而引起较大的测量误差，一般最高只能达到0.1mm 的测量精度；相干测量方法利用 ...

激光干涉中周期性非线性误差的思考位移是最基本的几何参量之一，因其容易检测、且相对检测准确度高，所以在许多情况下将被测对象的物理量转换为位移量是十分实用的解决方式。在涉及纳米/亚纳米级别的的微位移测量中，激光干涉法因具有可溯源性，非接触性，可分辨率高等特点。在纳米级别的精密测量中占有绝对地位，本文将针对常见的激光干涉方式进行介绍，并针对对应出现的误差做了简单的分析 非线性周期性误差是广泛存在于各类测量设备中，在纳米级别的测量中其导致的误差经常使得实验数据失效。形成误差的原因多种多样，最主要的原因一般为两类：一类是信号 ...

半导体激光器是以半导体材料作为激光工作物质的激光器，具有超小型、高效率、结构简单、价格便宜，以及可以高速工作等一系列优点在光盘驱动器、全息照相、激光准直、测距及医疗等许多方面得到重要运用。但单模半导体激光器的线宽可达到几十MHz，对于高分辨率光谱、激光冷却等对激光频率有严格要求的领域而言不适合使用。而通过引入衍射光栅等光学反馈元件，构成的外腔半导体激光器能对线宽压窄，产生高质量激光。1、可调谐外腔半导体激光器的基本模型图1 外腔半导体激光器基本结构示意图外腔半导体激光器是在原有半导体激光器的基础上，通过引入外部光学反馈元件，达到选频以及改善激光器性能的作用，简单的结构示意图如图1所示。其中半导 ...

常见的激光器按照工作物质的不同可以分为准分子激光器，气体激光器，固体激光器，半导体激光器，染料激光器，自由电子激光器和光纤激光器这几种。光纤激光器是使用稀土掺杂类的光纤作为工作物质的激光器，虽然本质上是固体激光器，但跟常见的固体激光器外形上区别很大，所以还是区分开来。常见的光纤激光器都是由泵浦光来泵浦稀土掺杂光纤产生新的波长的光，由于光纤的纤芯很细，在泵浦光的作用下，光纤内很容易形成高功率密度，使得激光工作物质的能级间形成粒子数反转，在加入适当的正反馈回路构成谐振腔之后就可以产生激光震荡。光纤激光器谐振腔的构成一般会有这么几种，第一种是常见的用F-P腔，即法布里-珀罗腔，如下图所示第二种是用激 ...

常见的激光器按照工作物质的不同可以分为准分子激光器，气体激光器，固体激光器，半导体激光器，染料激光器，自由电子激光器和光纤激光器这几种。单频激光器（single-frequency laser）它的特点是输出的激光模式既满足单横模又满足单纵模，其谐振器内只有单一纵模进行震荡，并且输出激光器光斑的能量分布呈高斯分布，除了激光器激光本身具有极好的单色性和方向性之外，单频激光器拥有普通激光器难以达到的相干长度和超窄的谱线宽度的特点。从光子的观点来看，腔的模式也就是腔内可以区分的光子状态，同一模式内的光子具有完全相同的状态，腔内电磁场的空间分布可分解为沿传播方向(腔轴线方向)的分布和在垂直于传播方向的 ...

人们最熟悉的3D成像莫过于3D电影和全息投影了。但是这有时是利用人眼的错觉，而非真正的3D成像。是“假三维”。与之相对的则有包含具体的方向和距离等信息的3D成像技术。根据成像原理的不同，主要有以下四类：1. 双目视觉（stereo vision）2. 激光三角法（laser triangulation）3. 结构光3D成像（structured light 3D imaging）4. 飞行时间法ToF（time of light）在进行进一步的介绍之前先对深度图和点云做简单介绍，其中深度图是指将图像采集器到场景中各点的距离（深度）值作为像素值的图像。点云是目标表面特性的海量点集合；根据激光原理 ...