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摘要

设计了一种介质加载石墨烯等离子体波导,研究了不同结构尺寸的波导模场分布及传输特性。仿真结果表明,当石墨烯的化学势为0.7 eV、波导脊宽度和脊高度均为1000 nm时,介质加载石墨烯等离子体波导的模式宽度达到最小值1.55 μm,传播长度达到43.47 mm。该介质加载石墨烯等离子体波导不仅可以满足波导设计的要求,也为纳米器件的长距离传输提供了可能。

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079807

摘要

基于0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板进行了脉冲激光填丝焊接实验,研究了激光单脉冲能量和离焦量对焊缝成形的影响规律。研究结果表明,单脉冲能量和离焦量主要影响脉冲激光焊接热输入量、光斑大小和激光空间分布,并且对焊缝成形的宏观形貌影响较大;随着热输入量的增大,焊缝上下熔宽增大,焊缝下余高和下接触角也增大;在一定离焦量范围内,激光光斑直径越大,焊缝熔宽越大;受激光空间分布的影响,负离焦时,焊缝上熔宽总是略大于下熔宽;在一定工艺条件下,可获得正余高可控的焊接接头及熔宽、余高和接触角均匀而熔宽较小的焊缝形貌;焊缝上下表面光滑、均匀,表现出半圆波浪条纹特征。

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012653

摘要

根据红外测温原理、薄膜等厚干涉模型及相关光学参数,在Al2O3、SiC、Si三种衬底上用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术制备10 μm GaN外延层的过程中,对940 nm单色测温、1550 nm单色测温、940 nm/1550 nm比色测温的发射率引起表观温度误差、真实温度与表观温度偏差进行理论比较。利用Si(111)衬底上制备InGaN/GaN多量子阱(MQW)蓝光发光二极管(LED)外延片过程的940 nm单色测温及940 nm/1550 nm比色测温结果,验证该建模及计算的正确性。研究结果表明:在500~1300 ℃,相同测温法在不同衬底间表观温度误差系数区别不大。相同衬底下,误差系数由小到大依次为:比色测温、940 nm单色测温、1550 nm单色测温。相同测温法在不同衬底间真实温度与表观温度偏差较大。相同衬底下,偏差结果由小到大依次为:比色测温、1550 nm单色测温、940 nm单色测温。该计算方法与结论可为红外测温设备的研发、不同衬底GaN基外延测温方法的选择提供借鉴与参考。

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06566

摘要

可见光红外图像融合技术对于提升成像区域的信息丰富程度具有重要意义。提出了一种基于多尺度分解和显著性区域提取的可见光红外图像融合算法。利用边缘保持的图像平滑算法,构建了多尺度图像分解框架,将图像分解为不同尺度的基础层图像和若干细节层图像,同时结合导向滤波器,在每个分解图层实施显著性区域提取。通过加权重建进行融合信息的视觉增强,得到最终的融合结果。针对不同融合算法和图像库开展了主客观评价对比实验,结果表明:所提出的算法具有较好的主客观评价结果,算法融合效果表现优异,适用性较好。

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024433

摘要

追踪了由远场光电探测器采样宽度限制引入的量化噪声在算法实现过程中的传递,分析了其对算法在波前像差校正中的效果和收敛速度产生影响的原因。根据斯特列尔比值(SR)的变化,提出了一种基于动态区域提取的模式复原算法,并利用18阶和33阶Zernike多项式模拟得到的符合Kolmogrove大气湍流功率谱的波前对该算法进行数值计算。计算结果表明:采用动态区域提取的复原算法校正波前像差,在12位相机采样宽度和33阶初始像差情况下,算法经31次迭代后收敛,波前复原残差均方根为0.058λ(λ为波长),SR达0.9以上。该算法减小了量化噪声的影响,无波前传感自适应光学系统的收敛速度和校正效果得到显著提高。

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016388

摘要

包层光剥离器(CLS)是保证高功率全光纤激光器稳定性与光束质量的核心器件,有效剥除包层光是光纤激光器全光纤化、工程化的重要步骤。详细阐述了CLS制备技术的研究现状,并将其分为基于折射效应、吸收效应、散射效应3种CLS制备技术,分析了各种CLS制备技术的特点。该研究为未来可实现低温升系数、高衰减系数的高功率CLS制备技术提供了参考。

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041237

摘要

研究了高压缩度压缩态光场制备中高斯光束的空间模式匹配问题。研究结果表明, 对于较小的目标腰斑, 注入光的腰斑位置和大小的允许偏移范围较小, 且模式匹配效率受腰斑位置偏离度的影响大, 而对于大腰斑, 情况则相反。此外, 激光光斑的椭圆率和像散、非线性晶体的热效应均会导致模式匹配效率下降。非对称结构的腔型可以扩大与光学参量腔匹配的激光束腰斑位置所允许的偏移范围, 更易实现高的模式匹配效率。

PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1112001
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029221

摘要

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)对土壤中的营养元素进行了定量检测。采用输出波长为1064 nm、脉宽为5.82 ns的Nd∶YAG脉冲激光器作为光源, 将激光聚焦在土壤表面产生激光诱导等离子体, 使用三光栅光谱仪和门宽控制的增强电荷耦合器件(ICCD)测量等离子体发射光谱。基于传统LIBS系统, 新增了扩束镜系统和实时监测系统, 研制了笼式结构LIBS系统, 优化了笼式结构中扩束镜系统的激光聚焦位置, 获得了最佳的激光聚焦位置0.2 cm。测试了Mg II 279.56 nm、Mg II 280.26 nm和Mg I 285.21 nm谱线的信号强度。结果表明, 笼式结构LIBS系统在信号稳定性上优于传统LIBS系统。定量分析了土壤中营养元素Cu、Mn、Mg、K的质量分数, 它们的检出限分别为0.42×10-6、13.2×10-6、38.5×10-6、62×10-6, 优于传统LIBS系统得到的检出限。基于定标模型预测了土壤中Cu、Mn、Mg、K元素的质量分数, 它们预测值的平均相对误差分别为9.2%、9.6%、8.5%、10.9%。

PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1111002
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039197

摘要

碘值是评价脂肪酸品质的重要指标, 为探究拉曼光谱技术结合化学计量学方法对完整脂肪样本中脂肪酸不饱和程度测定的可行性, 以猪肉皮下脂肪为研究对象, 利用实验室自主搭建的拉曼光谱检测系统, 获取其300~2000 cm-1波段的光谱, 进而利用该光谱进行预处理方法的优化研究和碘值相关变量的优选研究, 并以传统韦氏滴定法测定得到的碘值为参考值, 采用偏最小二乘法建立了完整脂肪样本中碘值的校正模型。结果表明: 8次多项式拟合基线校正为最优预处理方法; 经区间偏最小二乘法筛选得到的优选变量为1106~1470 cm-1; 结合最优预处理方法和优选变量建立碘值预测模型, 其预测集相关系数Rp和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.9463和2.5391×10-2。研究结果证明, 优选的拉曼光谱变量可用于完整脂肪中碘值的快速无损测定, 为基于拉曼光谱的猪胴体脂肪酸不饱和程度的在线、快速、无损检测提供了理论依据。

PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1111001
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020149

摘要

针对环形抛光中抛光盘的面形难以精确控制的问题, 以Preston方程和Winkler假定为基础, 建立光学元件抛光的基本模型, 通过理论分析和计算机模拟与实验, 深入研究环形抛光的系统特性。结果表明, 系统存在一个保持盘面面形不变的状态, 此时的状态为系统的平衡状态, 在平衡状态下抛光工件时无需调整校正板位置即可连续获得高精度平面; 在不同的工况下, 系统平衡状态对应的校正板位置不相同, 应用建立的模型定量研究平衡状态下校正板位置与工件尺寸的关系。实验证明在平衡状态下抛光工件时工件的面形精度和加工效率都得到了提高。

PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1102001
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026143

摘要

基于光学外差法, 设计并搭建了一套脉冲激光中心频率实时监测系统。频率特性已知的连续光经移频后与待测的单频纳秒脉冲光发生拍频, 用光电探测器和数据采集卡记录合成光强信号, 分析拍频信号的频谱, 即可获取待测光的中心频率信息。实验用一台连续单频输出1.57 μm激光器作为参考光源, 采用移频、斩波、自拍频的方法对测试系统的测试速率和测试精度进行了评估, 得出该系统的响应时间为6 ms。对于脉宽为30 ns左右的激光脉冲, 采样率为2 GSa·s-1时, 测试系统的均方根误差不超过0.07 MHz。

PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1101003
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033158

摘要

基于谐振腔内的非均匀介质对激光横模的耦合作用, 提出了一种用于计算谐振腔内稳定振荡模式的矩阵算法。激光横模在谐振腔内往返传播时, 其能量在非均匀介质的作用下发生耦合, 原本不相干的模式逐渐变得相干。经多次往返传播后, 各横模将按一定的能量比例线性叠加, 形成稳定振荡的模式。给出了非均匀介质耦合效应的耦合矩阵, 并将往返传播的激光场表示成向量形式, 用矩阵计算的方法对介质前后的光场变化进行计算。建立了一个稳定平凹腔模型, 对谐振腔内激光场的传播进行了矩阵计算, 在不同条件下计算得到了多个稳定振荡模式, 计算结果与理想模式符合得很好。该研究在一定程度上证明了非均匀介质耦合效应的存在, 并提供了一种新的快速计算谐振腔内稳定振荡模式的方法。

PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1101001
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013139

摘要

三维激光雷达外参数标定是智能车通过激光雷达感知环境的基础, 针对常见标定方法实施繁琐、精度低, 以及依赖其他传感器的问题, 提出了一种分步自动标定算法。第1步对地面点云进行拟合得到地面方程, 构造水平度函数, 通过粒子群优化(PSO)算法优化水平度函数完成对激光雷达俯仰角、横滚角和纵向位移的标定; 第2步标定以第1步标定的完成为基础, 在车辆沿直线行驶过程中采集多帧含有同一标定杆的激光点云, 通过聚类得到标定杆聚类中心, 然后在二维平面内对多帧同一标定杆的聚类中心进行直线拟合, 根据直线斜率计算航向角。结果表明, 所提算法的精度可达10-5数量级, 耗时0.5 s, 极大地提高了标定精度和效率, 能满足实际工程的使用需求。上述两步自动标定算法由程序自动完成, 并且不依赖于其他传感器即可得到高精度的标定结果。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(10):1010004
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068980

摘要

分析了由光相干域偏振计测得的光纤陀螺保偏光纤环(PMFC)分布偏振耦合测试数据, 建立了测量点偏振耦合幅度模型。结果表明, 测试数据是实际偏振幅度耦合被宽谱光源相干函数调制的结果, 且存在伪偏振耦合测试数据。在此基础上, 提出并实现了分布偏振耦合数据处理算法。绕制PMFC, 进行了不同温度条件下分布偏振耦合测试, 并提取了真耦合位置和强度信息。通过建立PMFC二次偏振耦合误差预估模型, 对不同温度下光纤环分布偏振耦合引起的光纤陀螺零漂误差进行了计算预估。利用高精度保偏光纤环分析测试仪对该环进行了对应温度的光纤陀螺零漂测试, 零漂预估值与实测结果一致。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(10):1006004
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028747

摘要

研制了用于液体零场核磁共振探测的无自旋交换弛豫(SERF)铷原子磁力仪。通过实验测量原子的磁共振曲线, 验证了磁力仪工作在SERF状态, 且结果与理论相符。采用增加光强的方法提高磁力仪带宽, 满足了液体零场核磁共振的带宽需求, 磁力仪在20~300 Hz 频率范围内的灵敏度低于18 fT/Hz1/2。用基于磁力仪研制的液体零场核磁共振装置对甲酸样品进行测量, 得到了13C标记的甲酸的零场核磁共振谱, 验证了磁力仪的可用性。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(10):1004001
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026667

摘要

针对非啁啾激光脉冲, 提出了一种基于枚举思想的高功率激光装置非线性相移测试方法。结合脉冲波形和能流变化, 得到不同非线性相移假设值下脉冲放大后展宽光谱的理论分布。然后将展宽光谱的理论分布与实测结果进行比较, 两者残差最小时理论展宽光谱对应的非线性相移假设值即为测量结果。测试技术和方法不受脉冲时间波形的限制, 有效提高了测量结果的置信度。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(10):1001006
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018409

摘要

采用长焦距透镜与连续介质气体靶是目前高亮度高次谐波产生实验中谐波产率较高的方案, 在长焦距透镜方案中进一步探索使用准相位匹配技术, 有望在连续介质靶的基础上进一步提高高次谐波信号的强度。根据准相位匹配技术, 设计了一种多喷嘴阵列气体靶, 通过模拟计算的方法, 对比传统连续介质气体靶与多喷嘴气体靶这两种方案, 从理论上证实多喷嘴气体靶可以实现谐波信号强度的进一步提升。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(10):1001002
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016340

摘要

以历史为引线, 综述了体全息存储技术的研究历史、现状和未来的发展趋势。列举了体全息存储原理、特点以及国内外体全息存储的发展历程。分别介绍了体全息存储驱动器结构、存储材料、信道处理的关键技术的现状, 并对相位型及偏振型体全息存储的最新进展进行了展望。对阻碍体全息存储实用化的技术问题进行了分析, 认为页间串扰噪声、材料散射噪声、材料收缩是限制存储密度的3个瓶颈问题, 是后续研究需要重点解决的问题。

PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(10):1000001
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074474

摘要

为了提高合成孔径成像算法在医学超声内镜系统中的计算效率, 提出一种在图形处理器(GPU)上并行实现的合成孔径成像方法。首先介绍了合成孔径算法的基本原理和图像重构过程; 然后对该算法进行并行化处理分析; 最后采用CUDA编程模式单指令多线程(SIMT)的灵活架构, 实现了基于GPU的内镜超声合成孔径成像算法。对多组散射点仿真成像实验进行对比分析, 并采用自行搭建的超声内镜实验系统对铁丝、肿囊假体及猪皮组织进行成像实验验证。实验结果表明, 所提方法在保证成像结果和成像质量不变的前提下, 大幅度提高了计算效率, 在计算数据规模为1.47 GB(5305×581×64×8 byte)时, 获得了50.93倍的最大加速比。

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039591

摘要

针对基于特征相似性的图像质量评价方法(FSIM)在检测图像阶跃边缘时存在的局限性, 提出一种将FSIM与对阶跃边缘敏感的对称相位一致性(SPC)相结合, 并利用各向同性Sobel算子计算梯度幅值的新方法--对称特征相似度(SFSIM)。该方法利用SPC通过相位相邻像素响应的符号确定对称相位的特性和更加准确的各向同性Sobel算子加权系数, 能够很好地检测和定位尖锐的图像边缘特征。对不同失真类型的图像进行仿真实验, 结果表明, 在保留原始方法优良性能的基础上, SFSIM对比较尖锐的图像边缘特征和高斯模糊图像具有更高的敏感性。

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044537

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摘要

为了通过视觉测量的方法实现小型空间机器人协同位姿的求解, 设计了基于单目视觉的协同位姿测量系统。针对复杂的太空工作条件, 设计了作用范围广、精度高且稳健性强的合作靶标; 设计了利用图像梯度法提取单像素边缘的算法, 并通过中心匹配等约束完成了靶标识别; 推导了特征点距离与位姿测量精度的关系, 在此基础上提出了基于分区处理的特征点提取策略, 实现了复杂条件下特征点的分区提取和准确编号, 并扩展了工作距离, 改善了位姿求解精度。实验结果表明, 针对640 pixel×480 pixel图片, 在Matlab环境下处理速度约为84.3 ms/frame, 在2.2 m距离范围内位姿测量误差在5 mm、1°以内。设计的单目视觉位姿测量系统满足小型空间机器人协同工作的任务需求。

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002

摘要

针对机器人随机箱体抓取过程中场景分割困难的问题, 提出一种基于改进欧氏聚类的散乱工件点云分割方法。采用直通滤波法和迭代半径滤波法进行预处理, 得到去除干扰点后的散乱工件点云; 通过基于法线夹角的边缘检测去除点云中的边缘点, 并使相互碰撞的工件在空间上产生分离; 采用改进的搜索半径自适应欧氏聚类进行点云分割, 得到多个工件点云子集, 基于距离约束将去除的边缘点补齐到点云子集之中, 从而完成点云分割。此外, 线下模板点云注册为分割参数的选取提供依据, 从而保证了分割结果的准确性, 提高了分割速度。结果表明:基于改进欧氏聚类的散乱工件点云分割方法能够准确地分割出感兴趣的工件, 分割时间约为696 ms, 满足了工业机器人抓取的实时性要求。

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002

摘要

提出了一种快速反应(QR)码结合双随机相位加密系统及频分复用的多重水印方法。为了扩大水印容量, 首先将QR码的有效编码区域组合为新图像, 再将两幅组合后的图像分别作为实部与虚部, 构成双QR码复信号。在空间域和空间频率域用随机相位模板将复信号编码为复噪声形式的加密水印信号。对各组双QR码加密水印信号进行预处理及频分复用, 以产生多重水印。水印信号以冗余方式嵌入宿主图像经拉普拉斯分解后残差分量的中高频区域, 水印信号的恢复无需原始宿主图像, 可实现盲提取。仿真结果表明, 所提方法在缩放、滤波和旋转等方面表现出较好的稳健性, 对JPEG压缩、剪切、高斯噪声等也具有一定的稳健性。分析了复用容量及作为密钥的随机相位模板对重建水印质量的影响。

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002

摘要

《制造用紫外激光器》国家重点研发计划(项目编号:2017YFB1104500)旨在针对增材制造和激光制造需求, 以制造用紫外激光器的核心关键技术突破、产品研发及产业化为主线, 针对高功率、高重复频率355/266 nm紫外激光的产生(图1)、紫外非线性光学三硼酸锂(LBO)和偏硼酸钡(BBO)晶体性能的提升、高功率紫外激光的产业化以及制造用紫外激光器的应用示范等开展研究, 突破制造用紫外激光理论、设计、产业化以及应用的技术瓶颈, 实现工业用紫外激光器产品化并建立生产线, 对促进我国激光高端精细加工并实现“中国芯”具有重要意义。

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    002

    摘要

    利用光纤激光器在超硬刀具表面开展了微沟槽加工试验, 研究了激光工艺参数对微沟槽表面形貌的影响。研究结果表明, 通过激光工艺参数的优化, 能够获得尺寸均匀、形貌良好的微沟槽阵列, 实现了对超硬刀具表面微沟槽形貌的有效控制。

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    002

    摘要

    以Nd∶YAG透明陶瓷为增益介质, 搭建了一套激光性能评估系统, 研究了Nd∶YAG透明陶瓷的尺寸对激光性能的影响。实验结果表明, 当Nd∶YAG透明陶瓷的尺寸较小时, 在相同抽运功率下, 激光输出功率随着尺寸的增加而增大, 但增幅有所下降; 当Nd∶YAG透明陶瓷的尺寸为3 mm×3 mm×9 mm时, 获得了功率为4.94 W的连续激光输出, 相应的斜率效率为37.7%; 当抽运功率为17 W时, 激光输出功率随Nd∶YAG透明陶瓷尺寸变化的数值模拟结果与实验结果相吻合; 与Nd∶YAG单晶相比, Nd∶YAG透明陶瓷可通过提高掺杂浓度来提升激光性能。

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    002

    摘要

    减光式烟雾报警系统中的准直系统收集大角度红外光线获得平行光, 保证光线长距离传输不发散, 逐点计算并优化减光式烟雾报警准直系统。针对理想点光源, 依据等光程原理及折射定律, 求解烟雾报警准直系统初始结构的离散数据点, 将离散数据点拟合成自由曲线。利用光学仿真软件建模并优化准直系统的初始结构, 得到较好的LED自由曲面准直系统。自由曲面准直系统的厚度为20 mm, 口径为28 mm, 准直角度为±1.5°, 光能效率高达89.82%。

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    002

    摘要

    搭建了辐射定标系统, 使用高精度的面源黑体作为标准辐射源, 对长波红外相机进行辐射定标实验。利用实测数据分析了面阵探测器的响应值与入射辐射、积分时间的关系, 确定了辐射定标模型, 并在此基础上提出了快速辐射定标方法, 即选择2个温度对应2个积分时间组合下的3幅图像, 通过数据处理可实现对辐射定标模型中的参数求解。最后, 使用420组实测数据中的398组有效数据对该简化辐射定标模型进行了可靠性验证, 结果显示, 各温度下模型计算值与实测值相对误差均小于1%, 拟合度均大于0.999。实验表明, 该辐射定标方法在实现对不同积分时间快速定标的同时保证了辐射定标的精度。

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    002

    摘要

    基于菲涅耳非相干相关全息光路的望远系统, 可以在较远距离下, 得到目标物体的数字全息图。基于菲涅耳衍射理论, 计算了成像过程的点扩展函数(PSF), 理论上分析了菲涅耳非相干数字全息望远系统的成像原理、系统的横向放大率以及再现过程中的重建距离; 搭建了基于菲涅耳非相干相关同轴光路的数字全息望远系统, 在白光照明的条件下, 利用探测器(CCD)记录物体的全息图, 使用相移法消除了同轴光路下的零级像和共轭像, 通过角谱算法得到清晰的重建像。孔径光阑的引入, 解决了照明不均匀的问题,提高了成像质量。从实验上验证了系统的分辨率、景深以及三维成像特性。结果表明, 当望远系统角放大率为2.0倍、望远距离为900 mm时, 分辨率可达到16.00 lp/mm。

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    002

    摘要

    分布反馈式(DFB)半导体激光器具有优良的稳定性和单模性, 广泛应用于激光器抽运和光通信等领域。光栅作为DFB激光器的关键部件, 对激光器性能有重要的影响。针对976 nm波段设计制备了DFB激光器的光栅。基于耦合模理论优化设计光栅的结构参数, 采用激光干涉光刻和反应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术制备光栅。通过引入表面镀膜SiO2的方法提高了光栅图形由光刻胶向衬底转移的保真度, 显著地改善了光栅的图形质量。探究了曝光时间、ICP刻蚀时间对光栅表面形貌的影响。实验结果表明, 所制备的光栅条纹分布均匀, 有较好的表面形貌, 满足预期设计目标。

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    002

    摘要

    为了改善滤波效果, 提出了一种新的阈值选择方法。基于相位频谱系数的理论分析, 综合考虑条纹自身振幅对频谱幅度的放缩影响, 利用频谱系数最大值得到条纹振幅, 进而计算得到适用于散斑干涉条纹图的窗口傅里叶变换滤波阈值。经过模拟散斑干涉条纹图和实验所得真实条纹图验证可知, 该阈值选择方法能有效滤除高频噪声, 滤波效果较好。

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    003

    摘要

    提出了一种基于预报相干光子对(HPCS)的测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)协议的改进方案, 降低了长距离量子密钥分发中由暗计数引起的误码率。仿真结果表明, 与弱相干光源相比, HPCS能降低空脉冲数量比例从而增加安全传输距离; 与预报单光子源相比, HPCS能提高单光子脉冲数量比例从而提高安全密钥生成率。分析了有限密钥长度对基于HPCS的三诱骗态MDI-QKD的影响。

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    002

    摘要

    综述了焊丝成分、焊丝熔入行为以及与焊丝相关的工艺参数对激光填丝焊接过程的影响。在适当的工艺参数下, 确保焊丝连续平稳过渡, 能够实现稳定的焊接过程, 避免焊接缺陷的产生, 大幅提高激光焊接质量和焊缝性能。要实现激光填丝智能、高效、高质量的焊接, 还需进一步研究相互关联的工艺参数的多目标优化、焊丝成分的精确控制、加热焊丝的能量和焊丝温度的优化和精确控制等。

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    002

    摘要

    以桥梁健康监测为目的, 利用自制标距的光纤布拉格光栅(FBG)宏应变传感器测量平均切应变, 识别斜裂缝的出现。以长标距光纤布拉格光栅(FBG)传感器为测量元件, 设计5组交叉拓扑, 利用交叉拓扑理论对混凝土T型梁的不同部位进行了测量, 分析了交叉拓扑覆盖范围内结构的平均切应变与荷载比例关系。结果表明, 长标距FBG交叉拓扑的测量方法能够有效识别斜裂缝的出现与发展, 在工程实际中具有较好的应用价值。

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    002

    摘要

    研究了具有优秀安全性的PBC00协议。为了便于制备偏振态与实现协议, 将PBC00协议的偏振态改为|1〉、|0〉和|+〉。为了分析协议的安全性, 假设窃听者使用截获重发的方式对量子密钥分发(QKD)过程进行窃听, 分析了窃听者可能使用的测量基矢, 计算得出由窃听者引起的密钥错误率。介绍了以BKM07协议为基础的改动后的三量子态QKD方案, 分析了其安全性。研究结果表明, 改动后的PBC00协议具有更好的发现窃听者的能力, 且易于实现, 具有实际应用的潜力。

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    002

    摘要

    激光扫描系统广泛应用于激光加工和激光成像等高精度系统中, 其光学质量是制造过程最终的评价指标。在批量生产中, 需要对光学系统进行公差分析, 以满足使用需求, 同时降低加工成本。以激光扫描系统为例, 采用统一场光学分析对该光学系统进行仿真, 结合激光扫描系统的光学性能, 对系统各个元件间的位置误差和旋转误差进行公差分析。通过对每个元件进行公差约束, 使整体系统满足设计和使用需求。搭建激光扫描系统的测量平台, 验证了测量结果与统一场分析的一致性。

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    002

    摘要

    针对地面三维激光扫描强度纠正局限于单站点云强度纠正的问题, 提出基于高斯混合模型的直方图匹配方法, 对多站点云强度进行纠正。该方法通过拟合距离-强度模型与入射角-强度模型, 对单站点云强度值进行纠正。利用高斯混合模型拟合纠正后的单站点云强度直方图, 并对直方图进行分割。通过子直方图匹配对多站点云强度进行归一化。实验结果表明, 本文提出的方法不仅可以有效纠正单站点云强度值的差异, 也可以改善多站点云强度值的差异。

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    002

    摘要

    基于三棱镜折射率的测量原理, 采用最小偏向角法、掠入射法和垂直底边入射法对折射率相对不确定度进行理论研究。结果表明, 折射率相对不确定度随三棱镜顶角的增大而减小, 不同波长的光对折射率相对不确定度的影响较小, 折射率的相对不确定度随角度测量不确定度的增加而变大。而且在使用最小偏向角法时, 最小偏向角位置附近偏向角随入射角的改变变化不明显, 但偏向角不明显变化的范围随三棱镜顶角的增大而减小。最后, 给出了可获得折射率最小相对不确定度的最优方案, 为三棱镜折射率的精确测量提供了理论依据。

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    002

    摘要

    利用Nd∶YAG固体激光器对50CrNiMoVA弹簧钢进行了扫描实验, 并与W2Mo9Cr4VCo8高速钢进行了对接焊。分析讨论了激光工艺参数对焊缝成形的影响, 观察了焊接接头显微组织, 进行了焊接接头性能实验, 并讨论了焊后热处理对焊接接头组织和性能的影响。实验结果表明, 在功率为1000~1100 W、焊接速度为3 m/min、氩气保护气体流速为15 L/min的条件下, 得到的焊缝平滑、无明显缺陷、深宽比大, 且表面成形好, 焊缝强度高, 齿部材料与背部材料结合牢固。焊后经过热处理, 接头的抗弯性能和抗拉伸能力得到明显改善, 弯曲角超过90°, 焊缝沿纵向和横向均未发生开裂。锯切寿命测试结果表明, 接头符合锯带生产要求。

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    002

    摘要

    设计了一种非对称臂马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型硅基二氧化硅偏振分束器(PBS), 在1535~1565 nm波长范围内, 其偏振消光比大于20 dB, 插入损耗大于-0.5 dB。采用有限差分-束传播法(FD-BPM)进行误差分析, 分别计算了多模波导的宽度和长度以及非对称臂的宽度和长度误差对偏振分束器性能的影响。仿真结果表明, 多模波导长度和非对称臂长度误差分别小于±2 μm和±4 μm时, 偏振分束器的消光比和插入损耗仍能保持较好的结果; 而要保持20 dB以上的偏振消光比, 多模波导宽度误差应小于±500 nm, 非对称臂宽度误差应小于±4 nm(宽臂)和±2.5 nm(窄臂)。非对称臂宽度对工艺的要求比较高, 拟利用热光效应改变波导折射率来补偿波导尺寸变化引起的相位误差, 以便下一步制备出高性能的硅基二氧化硅偏振分束器。

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    001

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    摘要

    结合光散射法和激光共焦层析扫描技术,本文提出了一种能够检测亚表面损伤层质量的非破坏性方法,以散射光的强度信息来描述亚表面损伤缺陷的深度和分布情况。同时,为了检验该方法的准确性和有效性,制备了三块经过不同研磨和抛光工艺的熔融石英样品,测量结果表明,亚表面损伤层深度分别为55μm, 15μm和4μm。通过该方法能够对亚表面缺陷进行实时、在线的观察和检测,微米量级的裂纹和划痕能够很容易被区分。

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    07723470

    摘要

    激光微加工具有超快、超精密的特性, 在医疗器械加工中有着独特的优势, 尤其是针对具有良好生物相容性材料的微加工有着不可替代的作用。系统总结了激光微加工制备技术在生物医学领域的若干最新应用, 重点讨论了生物材料表面微加工、医学元件和血管支架微结构制备以及三维生物支架快速成型等技术, 并进一步指出现有激光微加工制备生物医用材料的局限和发展趋势。

    PDF全文HTML全文 中国激光 | 2017,44(01):0102005
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    04981056

    摘要

    光学显微成像技术在生命科学、生物医学、临床医学诊断和材料科学等领域有着非常广泛的应用。但由于光学衍射极限的存在, 传统光学显微镜无法观察到纳米尺度的物质及生命活动, 极大地限制科学研究和医学的发展。近年来, 随着突破光学衍射极限的超分辨成像技术的不断发展, 显微成像分辨率得到不同程度的提高。目前在基于不同原理的各种超高分辨率显微镜中, 随机光学重构显微镜 (STORM) 分辨率最高, 可达几十纳米, 真正实现了单分子水平检测。着重介绍了STORM超分辨显微成像技术的原理、实验方法及其应用。

    PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318005
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    04891371

    摘要

    基于球散射偏振贝塞尔光束散射场的解析解,得到了非偏振贝塞尔光束的无量纲散射函数,该函数对于在贝塞尔光束光轴上及其附近的任意大小的球散射体都是适用的。数值模拟证明,当球散射体在光轴上时,在贝塞尔光束锥角方向或其临近方向上,极点的有无取决于球散射体跟贝塞尔光束中心光斑的半径比。这一现象可以用光量子理论给出很好的解释。

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    04492084

    摘要

    超分辨定位成像技术凭借对数千甚至数万张采集的原始图像进行单分子定位及重建, 可以获得几十纳米的超高分辨率, 观察到之前看不到的细胞结构以及生物现象。然而, 在实际的成像过程中, 采集到的图像会受到像差(来源于光学系统的不完美或样品本身的不均匀性)的影响而导致分辨率下降, 甚至会造成错误结果。为此, 定量表征了几种典型像差对超分辨定位成像的影响, 并提出了一种基于样品图像本身的像差校正方法。仿真和实验结果表明, 像差会造成系统点扩展函数的变形以及成像分辨率的下降, 使用基于图像本身的像差校正方法可以恢复图像的成像质量。

    PDF全文光学学报 | 2017,37(03):0318004
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    0279960

    摘要

    工业光纤激光器在近几年来已成为激光行业内关注的最大焦点,由于它在钣金切割和打标应用上的突破,已经引起了激光行业内的领袖和专家,系统集成商和终端用户,投资者和政府部门的高度关注。过去的一年,国产的光纤激光器发展势头迅猛,在中低功率(10~500 W)领域取得了长足的进展,在高功率(千瓦级)上取得了历史性的突破。本文将回顾过去一年来国产光纤激光器的进展,并试图展望未来和提 出一些期望。

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      0194776

      摘要

      光子晶体光纤(PCF)具有许多不同于普通光纤的特性,将PCF应用于传感领域是近年来的研究热点。介绍了PCF的基本结构、导光原理及制备方法,概述了干涉型、吸收型、荧光型、表面等离子体共振型、拉曼散射型及光栅型PCF传感器的原理及国内外研究进展,分析了其应用领域和优缺点,展望了PCF传感器的发展趋势。

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      0136560

      摘要

      We demonstrate that the filamentation process is strongly influenced by the polarization state of the driver laser. When the laser polarization changes from linear to circular, the critical power for the self-focusing of a Ti:Sapphire laser (800 nm, 40 fs) in air increases from about 9.6±1.0 to ?14.9±1.5?GW, while the second nonlinear refractive index n2 of air decreases from ?9.9?×?10?20? to ?6.4?×?10?20 ?cm2/W. We also demonstrate that the luminescence from the neutral nitrogen molecules at 337 nm is dependent on both the laser intensity and plasma density inside the filament.

        PDF全文Chinese Optics Letters | 2017,15(12):120201
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        098224

        摘要

        设计了一种介质加载石墨烯等离子体波导,研究了不同结构尺寸的波导模场分布及传输特性。仿真结果表明,当石墨烯的化学势为0.7 eV、波导脊宽度和脊高度均为1000 nm时,介质加载石墨烯等离子体波导的模式宽度达到最小值1.55 μm,传播长度达到43.47 mm。该介质加载石墨烯等离子体波导不仅可以满足波导设计的要求,也为纳米器件的长距离传输提供了可能。

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        079807

        摘要

        现有单幅图像去雾算法大多基于局部先验,去雾结果存在块效应。在处理浓雾区域时,如果没有特殊处理,会导致图像中的一些伪影被增大,比如在原始的有雾图像中几乎不可见的噪声、色彩重叠等,在去雾后的图像中被增强,进而影响图像质量。针对以上存在的问题,提出了一种改进算法。首先采用非局部先验,估算初始的透射率,然后采用正则化的方法优化透射率,并且将原始图像和去雾后图像的梯度差L1/2范数作为正则化项,达到抑制噪声干扰的目的。结果表明,该算法能够很好地恢复出图像的细节信息和色彩;与局部先验方法相比,具有更好的稳健性。

        PDF全文光学学报 | 2017,37(11):1110001
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        066206

        摘要

        光纤激光器的输出功率达到一定阈值后, 激光器中会出现模式不稳定效应, 该效应会对激光器的输出功率和光束质量造成严重影响, 限制了大功率激光器的进一步应用。研究大功率光纤激光器中的模式不稳定机理及抑制方法, 这对光纤激光器输出功率的进一步提高具有重要意义。系统介绍了模式不稳定机理, 并总结了一些模式不稳定的抑制方法。

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        059327

        摘要

        为了消除激光吸收光谱信号中噪声对分析结果的影响, 提出了基于小波变换的阈值去噪方法。利用气体分子的直接吸收光谱信号,结合MATLAB软件进行仿真实验, 深入对比分析了阈值方法、分解层数和小波基函数类型对降噪效果的影响,最后将获得的最佳滤波参数用于人体呼出气体的光谱信号分析中。结果表明, 小波变换去噪算法模型对呼出气体吸收光谱信号的去噪效果良好。通过选择其他波段的可调谐激光光源,即可实现对其他呼出气体成分的实时分析;量子级联激光光谱系统可广泛应用于呼出气体诊断等领域。

        PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1111003
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        05496

        摘要

        利用光纤产生涡旋光对提高轨道角动量通信系统的性能、降低轨道角动量通信系统的成本等方面有重要的应用价值。少模光纤是一种只存在基模和低阶模式的光纤, 结合光纤中的耦合模理论和涡旋光的产生原理, 仿真分析了入射角度对少模光纤中一阶模式激发效率的影响, 实验在少模光纤中产生了一阶模式TM01、TE01和HEeven21, 并将一阶矢量光束HEeven21与HEodd21模式叠加产生涡旋光。偏振检测和三角形衍射实验表明, 少模光纤产生的涡旋光是圆偏振光, 拓扑荷数l=1。利用少模光纤可为实验中涡旋光的产生提供一种简单、低成本的方法。

        PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1106004
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        053116

        摘要

        为解决现有线结构光大尺度测量标定复杂、精度不高的问题, 提出了一种基于多视觉线结构光传感器的大尺度、高精度测量方法。多视觉线结构光传感器含1个激光器和多个等间距并排的相机(一主多从), 相互间有1/3左右重叠视场(OFOV), 光束覆盖所有相机视宽。传感器标定只需简易的棋盘格靶标, 按张氏标定法采集靶标图像、标定传统参数; 此外, 考虑相机视角的不变性, 利用OFOV内标定图像的已知特征角点, 经图像配准可预标定相邻相机图像拼接的变换矩阵。变换矩阵的逐步连乘得到任意从相机图像转换到主相机成像平面的透视变换模型(PTM)。该方法通过各相机同步采集大尺度物体的局部光条图像, 再利用PTM将所有局部光条快速拼接成完整的光条图像, 最终经光条坐标提取、换算得到光条位置的三维坐标。实验结果表明: 与已有方法相比, 该方法使用简便、精度更高, 重构模型平均构造深度与真实模型仅差8.3%。

        PDF全文中国激光 | 2017,44(11):1104003
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        052169

        摘要

        The photoionization by two elliptically polarized, time delayed attosecond pulses is investigated to display a momentum distribution having the helical vortex or ring structures. The results are obtained by the strong field approximation method and analyzed by the pulse decomposition. The ellipticities and time delay of the two attosecond pulses are found to determine the rotational symmetry and the number of vortex arms. For observing these vortex patterns, the energy bandwidth and temporal duration of the attosecond pulses are ideal.

          PDF全文Chinese Optics Letters | 2017,15(12):120202
          分享:
          04693

          摘要

          基于引导滤波和非下采样方向滤波器,提出了一种多尺度方向引导滤波图像融合方法,该方法兼具边缘保持特性和方向信息提取能力,能够有效提取源图像的有用信息。所提方法对源图像进行多尺度方向引导滤波,得到了包含低频近似部分和强边缘部分的低频分量,而后通过高斯低通滤波将其进行有效分离,分别应用基于卷积稀疏表示和区域能量自适应加权平均的融合规则;对高频细节方向分量应用显著性与引导滤波相结合的融合规则,以保持空间一致性,得到了相应的高频细节融合分量。结果表明,所提方法能更好地提取源图像的目标特征信息,保留丰富的背景信息,客观评价指标优于现有方法,融合结果具有更好的主观视觉效果。

          PDF全文光学学报 | 2017,37(11):1110004
          分享:
          045220

          摘要

          针对单晶镍基高温合金DD4在激光直接成形过程中熔覆层开裂的问题,利用不同工艺在定向凝固DZ125L基体上成形DD4零件,研究了DD4零件熔覆层的裂纹种类和裂纹特征以及基本工艺参数对DD4零件裂纹率的影响。提出了利用感应加热辅助激光直接成形的方法来消除DD4零件熔覆层裂纹。结果表明,DD4零件熔覆层裂纹分为凝固裂纹和液化裂纹两种,其中绝大多数裂纹为液化裂纹;降低激光功率,增大扫描速度,选取合适的搭接间距和提升量都有利于降低DD4零件熔覆层的裂纹率。试验中通过优化工艺参数,可将DD4零件裂纹率降低至0.230 mm/mm2。裂纹率会随着感应加热温度的升高而下降,感应加热温度为1200 ℃时裂纹率可降低至0.017 mm/mm2。

          PDF全文中国激光 | 2017,44(02):0202003
          分享:
          045293

          摘要

          充分利用红外图像信息建立有效的观测模型是实现稳健红外目标跟踪的基础。影响红外目标跟踪结果的因素除可见光目标跟踪也会面临的干扰因素之外,还有诸如边缘和纹理信息缺失、信噪比低和背景噪声影响等特有因素。提出基于稀疏编码直方图(HSC)特征和扰动感知模型(DAM)的红外目标跟踪方法,使用K-奇异值分解算法得到过完备字典,利用该字典计算得到每个像素点的稀疏编码,并组成HSC对目标进行表达,同时通过引入DAM增强算法抗背景干扰能力。该方法充分利用了红外图像中运动目标的结构特性,能够有效去除背景干扰。与其他跟踪器相比,在VOT-TIR2015数据集上,该方法的精确度和成功率指标分别获得3.8%和4.4%的提升,具有较高的研究价值和实用价值。

          PDF全文光学学报 | 2017,37(11):1115002
          分享:
          031222

          摘要

          目的: 探讨 Nd: YAG激光治疗后发障的疗效和方法。方法: 应用 Nd:YAG激光对 131例后发障患者行后囊膜切开术, 术后平均随访时间 2.5月。结果: 激光截囊前后视力明显提高, 差异有显著性(P<0.01), 无人工晶体损伤等并发症。结论: Nd:YAG激光治疗后发障是安全的、有效的。

          PDF全文应用激光 | 2011,31(02):188-189
          分享:
          0281956

          摘要

          Optical microcavities have attracted tremendous interest in both fundamental and applied research in the past few decades, thanks to their small footprint, easy integrability, and high quality factors. Using total internal reflection from a dielectric interface or a photonic band gap in a periodic system, these photonic structures do not rely on conventional metal-coated mirrors to confine light in small volumes, which have brought forth new developments in both classical and quantum optics. This focus issue showcases several such developments and related findings, which may pave the way for the next generation of on-chip photonic devices based on microcavities.

            分享:
            02550

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            摘要

            通过单个自由曲面反射器的反射, 令光源发出的能量重新分布, 在特定照明面上实现所需照明, 从而简化了投影设备中的照明系统, 使设备的进一步小型化成为可能。根据给出的光源辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布, 可得到一组偏微分方程, 数值差分求解直接得到自由曲面反射器。光源采用发光面积1 mm×1 mm朗伯体发光的LED, 视角为120°, 照明面为4∶3的均匀矩形光斑。设计了两种自由曲面反射器, 并用软件对得到的曲面进行了照明模拟, 模拟得到的照明均匀性接近90%。两种反射器在光轴方向上的投影尺寸均小于25 mm, 垂直光轴方向上投影长度均小于22 mm, 照明系统总长均小于40 mm, 结构紧凑, 适用于小型LED投影设备。

            PDF全文光学学报 | 2007,27(03):540-544
            分享:
            035517523

            摘要

            光子晶体光纤(PCF),又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MF),是一种单一介质,并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,从1996年世界上制造出第一根光子晶体光纤以来,它便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点。介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况,重点评述了光子晶体光纤非线性光学方面的研究及其潜在的应用。

            PDF全文中国激光 | 2006,33(01):57-66
            分享:
            1235630479

            摘要

            飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。

            PDF全文中国激光 | 2007,34(05):595-622
            分享:
            0151818812

            摘要

            高分辨力空间相机的光学系统决定相机的外形尺寸和布局,为了相机的小型化、轻量化和结构稳定,针对某一种光学设计指标要求,分析比较多种光学系统结构是有必要的。本文针对在太阳同步轨道上用TDI CCD 推扫方式成像的高分辨力可见光相机,在设轨道高度为500 km,地面像元分辨力达到 0.5 m的情况下,用CODE V软件分析研究了6种可能的相机光学系统结构,得到了不同相对孔径和不同视场角的光学设计结果,并给出了可供参考的6种光学系统设计数据。指出在实际工程应用时,应根据不同的地面覆盖宽度的需求确定光学系统视场角,然后根据不同的视场角选定能满足这个视场角要求且尺寸最小的光学系统结构形式。

            PDF全文光学 精密工程 | 2008,16(11):2164-2172
            分享:
            0965855

            摘要

            综述了近年来棒状、盘片、光纤和热容等高平均功率全固态激光器的进展和国内近期的工作。围绕限制激光器输出平均功率提高和激光光束质量下降的热效应问题, 比较了各类激光器的优缺点。总结了减小或补偿无用热不利影响的现有技术手段, 指出减小激光器热效应可能的技术途径。

            PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1605-1618
            分享:
            0134222245

            摘要

            以GaN基功率型发光二极管(LED)为代表的半导体照明光源, 具有其他传统光源无法比拟的诸多优点, 被公认为21世纪最有价值的新型光源。充分发挥功率型LED的优势, 利用非成像光学进行面向实际应用的功率型LED封装光学系统设计, 以高端半导体照明光源的制造为突破点, 带动整个半导体照明产业的快速进步, 已成为半导体照明技术发展的战略选择。回顾了非成像光学的历史、研究进展以及在半导体照明中的应用, 并通过设计实例, 介绍了面向功率型LED光线耦合、二维给定光分布以及三维给定光分布问题的非成像光学系统设计原理与解决方案。

            PDF全文中国激光 | 2008,35(07):963-971
            分享:
            036217901

            摘要

            将相位检测面形术(PMP)用于大尺度、 高精度三维面形测量中。 采用文中提出的双向高度坐标校正法, 可以得到精确的物面三维坐标。 提出了一种新的基于洪水算法的图像拼接法, 采用此方法可以按最佳的途径将各子区域的高度分布合成整个物面的高度分布。

            PDF全文光学学报 | 2000,20(06):792-796
            分享:
            0022873

            摘要

            综述了用于下一代移动通信的光纤毫米波副载波通信技术(ROF)的研究进展。介绍了系统的基本构想和涉及的关键技术。着重介绍几种毫米波副载波光发射器以及有关光学技术的新进展,包括外调制器方法、射频上转换法、光学外差法、毫米波调制光脉冲发生器等;简要介绍了ROF接收技术、系统技术和有关应用的研究动向。

            PDF全文中国激光 | 2006,33(04):481-488
            分享:
            020721382

            摘要

            采用两个中心波长约976 nm准直输出的高功率半导体激光模块为抽运源,通过空间滤波和非球面透镜耦合技术,双端抽运长度为21 m的大模场面积国产掺镱双包层光纤,获得了714.5 W的高功率连续激光输出。采用反向抽运,当入纤抽运功率为760 W时,激光输出功率达到501 W;采用双端抽运,当入纤抽运功率为1137 W时,获得了714.5 W的高功率连续输出,光光转换效率为62.8%,斜率效率为67%。

            PDF全文光学学报 | 2006,26(07):1119-1120
            分享:
            024127019

            摘要

            综述了现有的3类激光光束质量评价方法, 即近场质量、远场质量和传输质量。主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数β因子、斯特列尔比、环围能量比以及M2因子等。讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。提出了采用M2因子矩阵以表述光束的像散特性, 给出了M2因子的不变量。

            PDF全文中国激光 | 2009,36(07):1643-1653
            分享:
            03709083

            摘要

            提出一种在数字加权滤波和调制度分析基础上形成可靠性控制模板,并按可靠度排序进行位相展开的新方法。该法用于傅里叶变换轮廓术中,可以兼顾所求位相精度和位相展开的可靠度,适合复杂物体面形的测量。给出了傅里叶变换轮廓术对复杂物体面形测量的应用实例。

            PDF全文光学学报 | 1998,18(09):1228-1233
            分享:
            084826370

            摘要

            讨论了由无窗硅光电二极管构成的反射式陷阱探测器的设计方案和工作原理,通过实验测试证明它具有良好的线性、空间响应均匀性、偏振非敏感性和稳定性。在可见波段的7个激光波长上(488nm~786nm),通过低温辐射计标定了陷阱探测器的绝对光谱响应率,不确定度小于0.035%,比现有的标准辐射源的精度提高了约2个量级,证明其可以作为高精度的绝对光谱响应率标准探测器。

            PDF全文光学学报 | 2001,21(06):749-752
            分享:
            07017683

            摘要

            研究了光在一维周期性介电材料中的传播特性, 指出传统的高反膜只是光子晶体的一个特例, 从而从光子晶体的角度对多层膜系的设计提出了一条新的思路, 同时研究了材料的介电常数以及结构与高反带带宽之间的关系。 最后通过在多层膜中引入掺杂(中间一层被另一种介质所代替), 得到第一能隙中掺杂模式的频率与掺杂材料的介电常数之间的对应关系, 由此提出一种精确测量介质介电常数的方法。

            PDF全文光学学报 | 2000,20(06):728-734
            分享:
            0025021

            摘要

            光电跟踪和测量设备用于测量飞行器在空中的飞行轨迹,作为飞行器飞行性能的评价.随着现代技术的发展,对飞行器性能提出愈来愈高的要求,从而也对跟踪和测量飞行器飞行轨迹的光电跟踪和测量设备提出了相应的技术进步要求,特别是对其测量精度指标.如何做好和完善误差分析、误差分配和误差综合,成为研制更高性能的光电跟踪测量设备总体设计中的一个重要问题,贯穿从可行性论证、方案论证、方案设计、设计、制造、装调、直到试验等整个研制过程.就这一类设备中最为复杂的机载光电跟踪测量设备的目标定位误差(即3轴上的测量误差),通过建立从被测目标到地面中心测量站9个坐标系,进行31次线性变换,构造35个变量的统一测量方程;进行测量误差因素的分析和分配,以及用蒙特卡洛法来分析和计算系统的目标定位误差.

            PDF全文光学 精密工程 | 2005,13(02):105-116
            分享:
            007186

            摘要

            可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析,这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经被用于大气痕量气体监测以及工业控制。在对空气中的痕量气体进行检测中,由于气体浓度较低,需要和长吸收光程技术相结合。将可调谐二极管激光吸收光谱与经过108次反射后达到27 m光程的多次反射池相结合研制了用于地面环境空气中甲烷含量监测的便携式吸收光谱仪,并结合了用于微弱信号检测的二次谐波检测技术,从而达到了体积分数低于1×10-7的检测限,并利用不同体积分数的甲烷气体对系统进行了测试,得到了很好的测试结果。

            PDF全文光学学报 | 2006,26(01):67-70
            分享:
            012017614

            摘要

            激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术.检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度,传统的检测算法如重心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足.基于圆拟合的激光光斑中心检测算法是根据最小二乘原理用圆来逼近激光光斑轮廓,该算法除了可以检测光斑中心外,还可以检测光斑半径,达到亚像素级的定位精度,具有很快的计算速度,可适用于实时的光学测量.

            PDF全文红外与激光工程 | 2002,31(03):275-279
            分享:
            01169589

            摘要

            调制传递函数(MTF)是描述光学成像系统信息传递频率特性的一个关键指标。在成像系统满足线性和空间不变性的条件下,对于含有点、狭缝和边缘等不同特征的图像,可以使用相应的方法计算得到成像系统的MTF。采用了倾斜刃边法来计算得到成像系统的MTF,分析了成像器件和算法步骤对计算结果产生的影响,进行了相应的校正,提高了计算结果的准确性。运用MTF补偿(MTFC)技术,分别使用了镜头MTF的设计值、测量值和计算值对实际拍摄得到的图像进行了复原。通过对以上3种复原图进行对比,实验结果证明了MTF计算值的可靠性和用于降质图像复原时的有效性。

            PDF全文光学学报 | 2010,30(10):2891-2897
            分享:
            01625950

            摘要

            随机并行梯度下降算法能不依赖波前传感器直接对系统性能进行优化。以32单元变形镜为校正器,采用随机并行梯度下降算法建立了自适应光学系统仿真模型。通过分析该系统对静态波前畸变的校正能力,验证了随机并行梯度下降算法的收敛性;讨论了算法增益系数、随机扰动幅度与收敛速度的关系,并指出通过算法增益系数的自适应调整可以改进算法的收敛速度。

            PDF全文光学学报 | 2007,27(08):1355-1360
            分享:
            0786832

            摘要

            对几台国内外典型的星载高光谱成像仪所采用的光学系统结构进行了分析,阐述了棱镜色散、光栅色散、傅里叶变换3种主流高光谱成像仪分光方式的结构原理和优缺点。根据宽波段、小型化的研究目标,设计了一个全反射式高光谱成像仪光学系统。该系统由离轴非球面三反射镜望远成像系统和两个Offner凸光栅光谱成像系统组成,通过改变两个光谱成像系统的变倍比来实现两种探测器的匹配。给出的该系统的详细设计结果显示,光学系统128个谱段的调制传递函数均达到0.6以上,畸变<0.44%,谱线弯曲<0.03%。实验结果表明,选定的全反射式光学系统满足小型化星载高光谱成像仪的技术要求,有效降低了仪器的体积和质量,通过加大光学系统的相对孔径弥补了光栅衍射效率低的缺点。

            PDF全文光学 精密工程 | 2009,17(11):2629-2637
            分享:
            0514422

            摘要

            卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值, 国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端, 全文的第一部分即“链路和终端技术”综述了卫星激光通信的国外进展, 介绍了终端的关键技术, 讨论了终端设计思想。第二部分(另文)将讨论和介绍卫星激光通信终端地面检测和验证技术。

            PDF全文中国激光 | 2007,34(01):3-20
            分享:
            0117527356

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            摘要

            易损斑块是引起心肌梗塞的主要原因。准确诊断易损斑块可以帮助医护人员优化心血管疾病治疗方案,减小心肌梗塞致死率。血管内多模态成像技术通过结合两种或两种以上成像模态的优势,可以对动脉粥样硬化斑块进行定性定量分析,提高识别易损斑块的准确性。综述了目前国际上最先进的五种多模态血管内成像技术,详细介绍了血管内超声-光学相干层析、光学相干层析-荧光、光学相干层析-光谱仪、血管内光声-超声和光学相干层析-弹性多模态成像技术的发展过程和技术难点,并展望了未来研究趋势。

            PDF全文中国激光 | 2016,43(12):1200001
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            01611096

            摘要

            设计了一种介质加载石墨烯等离子体波导,研究了不同结构尺寸的波导模场分布及传输特性。仿真结果表明,当石墨烯的化学势为0.7 eV、波导脊宽度和脊高度均为1000 nm时,介质加载石墨烯等离子体波导的模式宽度达到最小值1.55 μm,传播长度达到43.47 mm。该介质加载石墨烯等离子体波导不仅可以满足波导设计的要求,也为纳米器件的长距离传输提供了可能。

            分享:
            079807

            摘要

            基于0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板进行了脉冲激光填丝焊接实验,研究了激光单脉冲能量和离焦量对焊缝成形的影响规律。研究结果表明,单脉冲能量和离焦量主要影响脉冲激光焊接热输入量、光斑大小和激光空间分布,并且对焊缝成形的宏观形貌影响较大;随着热输入量的增大,焊缝上下熔宽增大,焊缝下余高和下接触角也增大;在一定离焦量范围内,激光光斑直径越大,焊缝熔宽越大;受激光空间分布的影响,负离焦时,焊缝上熔宽总是略大于下熔宽;在一定工艺条件下,可获得正余高可控的焊接接头及熔宽、余高和接触角均匀而熔宽较小的焊缝形貌;焊缝上下表面光滑、均匀,表现出半圆波浪条纹特征。

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            012653

            摘要

            根据红外测温原理、薄膜等厚干涉模型及相关光学参数,在Al2O3、SiC、Si三种衬底上用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术制备10 μm GaN外延层的过程中,对940 nm单色测温、1550 nm单色测温、940 nm/1550 nm比色测温的发射率引起表观温度误差、真实温度与表观温度偏差进行理论比较。利用Si(111)衬底上制备InGaN/GaN多量子阱(MQW)蓝光发光二极管(LED)外延片过程的940 nm单色测温及940 nm/1550 nm比色测温结果,验证该建模及计算的正确性。研究结果表明:在500~1300 ℃,相同测温法在不同衬底间表观温度误差系数区别不大。相同衬底下,误差系数由小到大依次为:比色测温、940 nm单色测温、1550 nm单色测温。相同测温法在不同衬底间真实温度与表观温度偏差较大。相同衬底下,偏差结果由小到大依次为:比色测温、1550 nm单色测温、940 nm单色测温。该计算方法与结论可为红外测温设备的研发、不同衬底GaN基外延测温方法的选择提供借鉴与参考。

            分享:
            06566

            摘要

            针对多光电跟踪设备组网后出现的异步测量问题, 提出了一种异步分布式序贯目标跟踪算法。该算法由局部滤波器和融合滤波器构成, 先利用状态转换方法, 将多光电跟踪设备节点及其邻节点的异步测量对齐到融合时刻, 得到拟测量方程。随后, 利用射影原理对拟测量方程和目标运动状态方程构成的目标跟踪系统, 提出异步序贯局部滤波器来计算较为精确的局部滤波值。再以协方差交叉算法为基础, 提出基于扩散策略的融合滤波器, 对局部估计值进行融合计算, 来提高目标跟踪精度, 并降低组网后各光电跟踪设备节点融合估计值的差异程度。最后对所提出的算法进行了仿真实验, 以验证其有效性。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(09):0926002
            分享:
            00552

            摘要

            针对实际工程中的复杂光电平台对控制精度要求越来越高的需求, 提出一种依据系统精确模型辨识方法的自抗扰控制器设计方法。考虑机械谐振和摩擦因素, 建立光电载荷控制系统精确数学模型, 并根据系统输入输出特性辨识系统的数学模型参数, 在所辨识模型的基础上设计自抗扰控制器。以某型光电跟踪平台为例, 设计了4阶跟踪微分器, 5阶扩张状态观测器和非线性状态偏差反馈控制律组合的自抗扰控制器。在Matlab/simulink中建立系统仿真平台, 对PID控制器和自抗扰控制器进行仿真对比, 结果表明, 采用自抗扰控制器的系统超调由1.8%减小到0.9%, 系统最大跟踪误差由0.03 (°)/s减小到0.013 (°)/s, 超调更小, 响应时间更快, 抗扰动能力更强。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(09):0926001
            分享:
            00537

            摘要

            关联成像是一种新体制成像方法, 能够解决一些传统成像技术无法解决的问题,近年来颇受关注。其中, 又以基于数字微镜器件(DMD)和空间光调制器(SLM)的计算关联成像发展最快。将DMD应用于计算关联成像, 利用其调制速度快、反射波段宽的优势, 结合压缩感知方法, 可在多个波长上获取高质量图像, 实现多波长关联成像。多波长关联成像在实现过程中存在几个关键问题, 包括赝热光场的有效产生、光场调制中衍射效应和调制噪声的影响, 以及高质量图像重建算法等。对上述关键问题进行数值仿真, 确定系统最佳工作参数; 在此基础上构建多波长关联成像实验系统以验证效果, 为关联成像技术的实用化提供了参考。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(09):0924001
            分享:
            00535

            摘要

            开展了强度关联阶数对于运动目标关联成像影响的研究, 通过改变信号光束和参考光束的阶数, 分别讨论了切向和轴向运动目标在不同强度关联阶数下的关联成像质量。在运动目标关联成像系统原理光路的基础上, 从理论上重点分析了不同强度关联阶数对关联成像计算模型的影响, 并且利用计算机进行了仿真实验。结果表明: 强度关联阶数的改变不能消除运动模糊, 增加信号光束的阶数可以改善关联成像质量, 但是在去除背景项的情况下, 反而是最低阶的关联成像质量最好, 并且轴向运动目标的关联成像质量下降地更为严重。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(08):0824002
            分享:
            00503

            摘要

            SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中, 通过测量薄膜的椭偏参数, 使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO2薄膜, 在拟合过程中, 基于L8(22)正交表设计了8组反演计算实验, 以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明: 对IBS SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型, 对EB SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序, 按照确定的模型选择次序拟合, 两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%, 表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径, 对于薄膜光学常数分析具有指导意义。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(09):0921003
            分享:
            03501

            摘要

            近年来目标跟踪技术的研究已经有了很大的进展, 但目标的遮挡和形变仍然是目标跟踪算法面临的重大挑战。针对这些问题提出了一种基于可变形模型的目标跟踪算法。首先, 利用可变形模型对跟踪目标进行表达, 该模型将目标分为若干子块, 目标的特征由局部子块特征和全局特征共同构成。将目标的特征和子块之间的空间关系结合起来, 给出了对目标的一个统一的相似度度量函数。然后, 在线训练一个结构化输出支持向量机作为分类器, 该分类器的输出是可变形模型中目标的结构化描述。利用该分类器可以在视频及图像序列中准确地检测到目标, 完成跟踪。通过实验比较, 该算法的跟踪性能优于其他主流跟踪算法, 尤其在目标发生遮挡和形变的时候仍能准确跟踪。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(09):0928001
            分享:
            00499

            摘要

            根据广义Huygens-Fresnel原理和修正von Karman谱模型, 推导出了径向分布高斯阵列光束经非相干合成后在大气湍流中传输时的光强分布解析表达式, 并对阵列光束自耦合特性随传输距离和径向分布半径的变化情况进行了数值分析, 最后对径向分布半径不同的阵列光束自耦合特性随传输距离的变化进行了测量。实验结果表明: 高斯阵列光束在大气湍流中水平传输时, 随着传输距离的增加阵列光束会从某一距离处耦合成一束, 且合成光束的平均光强呈类高斯分布; 相同传输条件下, 径向分布半径越小, 阵列光束的自耦合特性越好。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(08):0822003
            分享:
            00497

            摘要

            光纤陀螺方波调制信号引起的调制串扰会导致陀螺输出信号的不稳定, 恶化阈值、标度非线性等指标。过调制技术是采用增大调制相位来抑制噪声的一种方法, 根据过调制串扰的相关解调原理和模型, 推导出含过调制串扰的陀螺输出表达式, 指出过调制相位是影响串扰量的重要因素。针对增大过调制相位引起串扰量增加的问题, 提出一种抑制过调制串扰的多态方波调制方法, 利用响应余弦函数的周期性和调制波形的重复性, 产生统计上相关性很小的调制信号和解调信号, 在一定的延迟时间下, 调制信号及串扰信号与解调信号的相关结果为0, 在相关解调过程中减小串扰量。仿真和实验结果表明, 该调制方法对串扰信号的抑制作用相比方波过调制提高一个数量级, 陀螺的零偏稳定性和阈值指标相比方波过调制改善约40%。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(08):0822004
            分享:
            00496

            摘要

            针对傅里叶变换光谱仪探测器引起的非线性进行研究, 阐述了非线性的产生、分析了非线性对光谱的影响以及介绍了两种校正二次项非线性的方法: 卷积法和迭代法。并采用这两种方法对干涉图进行二次非线性校正, 然后在卷积法与迭代法的基础上提出一种更适用于实际数据的新方法。最后采用这三种方法对模拟数据以及实际采集数据分别进行非线性校正, 实验数据说明校正后非线性能得到抑制。并且通过对比发现, 新的校正方法有较好的精度及更快的速度。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(10):1023001
            分享:
            00495

            摘要

            在生物医学和临床医学领域, 许多疾病的诊断和治疗依赖于细胞形态的识别。不同细胞具有不同的形态, 这些形态的不同将导致生物组织中光传播特征的变化, 更重要的是这将影响细胞的光散射特性。目前, 动态光散射理论是动态识别细胞尺寸和形状的最佳方式。细胞主要由细胞质、细胞核和线粒体组成, 因此, 分析它们的光散射特性对于光学诊断和治疗具有非常重要的意义。设计实验获取了癌细胞和聚苯乙烯球的光散射特性, 并利用时域有限差分法建立细胞质模型进行细胞光散射特性仿真。从肺癌细胞的光散射结果可以看出, 线粒体对前向散射(0°~20°)和后向散射(160°~180°)贡献最大, 细胞核对侧向散射(80° ~100°)贡献最大, 细胞质对各个角度贡献均等。仿真结果和实验结果基本一致。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(10):1033001
            分享:
            00494

            摘要

            研究了QPSK副载波调制下乘性噪声与加性噪声对接收端星座图影响。基于Gamma-Gamma信道模型, 分析了乘性噪声和加性噪声影响下系统的接收星座图。通过仿真实验计算了混合噪声情况下的星座图分布以及接收端功率谱密度。讨论了混合噪声条件下, 不同能见度、传输距离对系统误码率的影响。结果表明: 随着湍流强度的增强, 接收端功率谱存在明显的展宽迹象; 不同加性噪声条件下, 当能见度小于传输距离时, 气溶胶粒子散射为影响通信的主要因素。不同乘性噪声条件下, 当能见度处于0.5~1.5 km时, 乘性噪声会影响接收光强, 进一步增大系统误码率。文中工作对真实环境下降低无线激光通信的误码率和提高通信质量有重要意义。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(10):1022005
            分享:
            01493

            摘要

            对于N单元变形镜, 模型式无波前探测自适应光学系统只需N+1次远场光斑测量, 收敛速度快。使用88单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统仿真平台, 分别从理论分析和仿真实验出发探讨模型式无波前探测自适应光学系统在噪声情况下的波前校正性能。结果表明: 噪声条件下, 基于模型的无波前探测自适应光学系统收敛速度保持不变; 相同湍流条件时, 不同噪声水平下的校正效果接近。与噪声水平50 dB时的结果相比, 按照给定湍流条件从弱到强, 噪声水平为30 dB时校正后平均RMS相对误差分别为4.75%、4.04%和2.58%。上述结果验证了基于模型的无波前探测自适应光学系统具有较强的抗噪能力。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(08):0817002
            分享:
            01491

            摘要

            甲烷气体是一种对人体和环境有严重危害的气体, 特别在煤矿、天然气罐、气站和石油化工等安全生产领域, 对甲烷气体的泄漏监测至关重要。利用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS), 选择1 653.72 nm波长作为甲烷气体直接吸收检测的中心波长, 使用微透镜设计了14 cm光程吸收池建立了一套浓度范围为0~100%全量程甲烷在线监测系统, 利用分束器分成多路对不同位置进行监测, 通过小波变换对吸收信号进行降噪处理, 提高信噪比, 使系统的最低测量极限达到335 ppm(1 ppm=10-6), 并将自行研制的多点全量程激光甲烷传感器与商用红外甲烷气体探测器进行对比实验, 结果表明: 该系统具有测量稳定性好、测量范围大、响应速度快、免调校、测量探头本征安全、低成本等优点, 完全有能力满足各行业的使用需求。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(09):0917009
            分享:
            02490

            摘要

            针对目标跟踪处理系统中的视线角速率提取问题, 提出一种利用单成像探测器所得序列图像求导视线角速率的方法。利用序列图像中的运动目标图像坐标解算得到体视线角, 通过图像匹配得到弹体姿态角, 进而求解得到视线角速率。实验结果表明: 结合图像跟踪算法可实时得到体视线角, 使用图像匹配可以较好地解算得到弹体姿态角, 解算结果误差小于±5%; 在体视线角和弹体姿态角均包含噪声的前提下, 使用卡尔曼滤波可以较好地还原视线角速率。该方法适用于微小型飞行器制导探测, 可以省去陀螺仪等惯性元件, 实现探测装置的轻量化、小型化, 具有实际的应用价值。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(08):0828001
            分享:
            00487

            摘要

            建立一种简便快速、灵敏准确、无损的检验橡胶鞋底物证的分析方法, 为侦查破案提供线索、指明方向, 为证实犯罪提供科学的依据。利用能量色散型X射线荧光光谱仪, 电压为45 kV, 电流为40 μA, 功率为1.8 kW, 样品量为1.5 cm×1.5 cm, 测试时间60 s。对不同品牌、不同种类的40个橡胶鞋底样品中的无机元素进行定性和半定量分析, 并考查了该方法的重现性。依据样品中所含元素的种类及含量的不同, 可以对不同品牌、同一品牌不同种类的橡胶鞋底样品进行区分。同时, 利用SPSS聚类分析-重心法作为类间定义距离, 对橡胶鞋底样品进行分类, 样品的聚类效果很好。试验结果表明: 利用该方法检验橡胶鞋底样品简便快速、结果准确可靠、重现性好、无需制样且无损检材, 可用于公安机关实际办案。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(10):1023002
            分享:
            00487

            摘要

            为了在现有条件下对无人机遂行对地光通信任务的调制传输速率有一个准确的衡量, 需要建立合适的机载光通信大气信道模型。首先划分空域范围, 将影响要素限定在对流层内; 之后基于对流层典型大气效应建立了综合影响模型, 又进一步建立了无人机对地光通信的信道传输模型。在现有条件下进行无人机参数设置, 并对不同高度条件下无人机对地光通信的有效信息总量进行仿真, 得到了遂行光通信任务的最佳通信高度为2 660 m; 在此高度条件下, 通过选取合适调制速率点对信道传输模型进行仿真。结合临界有效信息总量的设置及仿真结果, 在满足光通信系统反馈检验需求的基础上, 将无人机光通信临界调制速率需求锁定在1.12 Gbps。为现有条件下光通信调制系统的设计提供了评估标准, 具有较强的指导意义。

            PDF全文红外与激光工程 | 2017,46(10):1022004
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            00487

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            摘要

            利用Kolmogorov谱、修正Hill谱和Rytov改进模型等三种大气湍流功率谱模型,得到了光强闪烁激光雷达探测路径上闪烁指数与大气折射率结构常数之间的关系,分析了不同内尺度下大气湍流强度的变化情况,并与不考虑内尺度的情况进行了比较,结合实验数据对比分析了内尺度对光强闪烁激光雷达在探测大气湍流时的影响程度,得到在内尺度的取值变化范围内,采用修正Hill谱时理论上有限内尺度的折射率结构常数测量结果与

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(05):050101
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            摘要

            针对井下近钻头随钻测斜仪内径受限、井下环境温度梯度大等特殊恶劣环境,设计了一种新的供石油井眼轨迹惯性测量用的椭圆柱形光纤陀螺。由于光纤环存在热致非互易相移问题,以光纤环的Shupe误差为基础,采用四极对称绕法,建立了椭圆柱形光纤环的三维温度瞬态响应数学模型和有限元模型。结合光纤陀螺实际工作环境,对椭圆柱形光纤环进行了数值仿真,定量分析工作温度梯度下光纤环的Shupe误差,并进行了温度实验

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(05):050601
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            摘要

            为提高相关滤波(Correlation Filter, CF)跟踪算法鲁棒性,并克服传统CF方法无法处理目标尺度变化以及未利用图像颜色特征等问题,提出了一种基于融合颜色特征的尺度自适应相关滤波改进跟踪算法。首先,将目标搜索区域从三原色(RGB)颜色空间转换到Lab颜色空间,提取搜索区域的Lab三通道颜色特征;然后,融合Lab颜色特征与方向梯度直方图(HOG)特征得到多通道特征,利用核相关滤波(KCF)计算输出响应图并寻找

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(05):051501
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            摘要

            空间窄线宽激光器作为空间锶光钟的本地振荡源,决定着空间锶原子光钟的中短期稳定度。由于空间站的载荷资源有限,空间窄线宽激光器光学系统既要满足空间光钟参考跃迁的功能要求,也要考虑体积、重量等因素。此外,由于空间窄线宽激光器系统对功耗、热耗有严格的要求,在激光源输出光功率一定的条件下,提高系统光功率利用率成为保证后续光路光功率需求的关键所在。为减小体积,减轻系统重量,采用小型化光学组

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):041403
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            摘要

            摘要 本文提出了一种用于平板玻璃中部应力检测的偏振移相干涉测量法,并进行了实验研究。该方法基于平面偏振干涉测量原理,通过旋转检偏器实现偏振移相,通过CMOS相机采集一系列光强图像,根据建立的数学模型,进行图像处理并解算出应力双折射数值及分布曲线,由玻璃的应力光学系数最终可得到中部应力值。针对浮法平板玻璃样品,进行了实验研究和分析,实验结果表明,该方法测量误差可控制在3%以内,测量重复

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):042601
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            摘要

            基于非成像光学理论,提出了一种基于准直系统的自由曲面设计方法。以几何光学为理论基础,设计了一种关于中心轴旋转对称的新型LED准直系统。准直系统的集光角约为236°,出射光半发光角度小于1°。基于几何光学和能量守恒定律,在准直系统的出射平面上设计了自由曲面,并给出了“多对一”的能量拓扑关系和均匀矩形光斑的照明设计方法。借助MATLAB软件,进行自由曲面的面型数据的求解,并在NURBS曲面的理论基础上

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):042202
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            摘要

            本文设计了一种可支持22个轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式传输的新型微结构光纤,该光纤具有低平坦色散,低损耗等优点,光纤中可支持的各个矢量模式之间有效折射率差值均大于10-4,因此对应的22个OAM模式都能够在纤芯中稳定传输。在1500nm-1600nm波段范围内,通过优化包层最内圈两层空气孔的物理参数,该光纤中可支持传输的模式色散均能控制在0-50ps.nm-1.km-1范围内,HE71和EH51模式的色散变

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):040606
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            0 0 6

            摘要

            近海、内河场景中水陆分界情况复杂,船只检测易受小岛、水上漂浮物和云雾等干扰准确性低,针对这一问题,提出一种应用短波红外遥感影像实现水体分割和船只自动检测的方法。首先利用水体在短波红波段反射率低的特点,采取阈值分割和形态学处理的方法快速准确地提取水体区域;使用视觉显著模型搜索水面目标,提取候选目标图像切片;对可能存在的伪目标,提出使用灰度分布直方图来描述目标切片的灰度分布特征,并

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(05):052801
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            摘要

            基于CST对二维金属光栅阵列结构在0.1-10 THz波段的偏振特性进行了数值分析,利用光刻和金属薄膜工艺在500μm厚的高阻硅衬底上沉积了厚度为20 nm的不同结构周期的金属铜光栅阵列,利用Bruker公司VERTEx80v型傅里叶变换光谱仪测量了光栅阵列结构的透射及反射特性。结果表明,光栅阵列结构在THz波段宽谱范围内其透射和反射光都具有良好偏振特性,其偏振范围可通过调整结构周期进行调整。该研究对THz偏振器的进一

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(05):051301
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            0 0 6

            摘要

            针对在多聚焦图像融合中目标物体的边缘处产生虚影的问题,提出了一种基于引导滤波与改进PCNN的多聚焦图像融合算法。首先用引导滤波器对源图像进行多尺度边缘保持分解,对分解得到的基本图像和细节图像采用不同的引导滤波加权融合策略进行初步融合,得到初步融合图;然后将这个初步融合图作为外部输入激励去刺激改进的PCNN模型,得到融合权重图;最后根据这个融合权重图对多幅源图像进行融合,获得最终的融合图

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(05):051001
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            摘要

            基于电荷耦合装置(CCD)的侧向散射激光雷达没有几何因子的影响,是探测近地面气溶胶的有力工具。夜晚的探测技术已成熟,由于背景光中夜晚的月光和星光远弱于白天的太阳光,故利用夜晚技术探测白天气溶胶信噪比很低。本文选用窄带滤光片和小张角镜头,通过校正窄带滤光片透过率、缩短单次曝光时间、多次曝光平均等技术有效提高白天探测气溶胶的信噪比。白天个例表明,侧向散射激光雷达与后向散射激光雷达反演

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):040105
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            摘要

            为了改善低剂量CT图像的视觉质量,提出一种基于卷积神经网络的图像去噪方法。首先,网络引入了批量归一化,并且学习的是低剂量CT图像到其噪声图像之间的映射。其次,网络使用了空洞卷积在不提高复杂度的情况下增大了感受野。此外,网络还将前后层的特征图进行连接,使得后方的卷积层能够利用前方各层的特征图作为输入,鼓励了网络中特征图的重用。实验结果表明,与目前较先进的方法相比,提出的网络结构在实现

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):041003
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            摘要

            应大口径望远镜选址需求,研制一台红外辐射测量设备,对丽江天文观测站及澄江M'波段(4.605-4.755微米)大气红外辐射与消光进行了实测。用Allan方差法和大气辐射传输方程分别对设备时间序列采集和天顶角扫描模式所得数据处理及分析,结果表明:在低频区,辐射涨落较大,丽江Allan方差比澄江小,Allan方差随时间呈指数增加,丽江和澄江幂指数为0.794和1.238。丽江正天顶辐射亮度2.385*10^-6 W Sr^-1 cm^-2

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):040104
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            摘要

            为了分析银纳米颗粒修饰碳纳米管(AgNPs/CNTs)复合结构的表面增强拉曼散射电磁增强特性,采用时域有限差分(FDTD)方法,用FDTD Solutions软件建立了AgNPs/CNTs复合结构仿真模型,通过改变银纳米颗粒(AgNPs)尺寸、颗粒之间的间距及激励光源等参数对AgNPs/CNTs进行了电场分布情况的仿真计算。仿真结果表明:对于AgNPs/CNTs复合结构,存在两种“热点”,一是碳纳米管(CNTs)和银纳米颗粒之间,二是碳纳米管上两个银

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):043004
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            摘要

            光谱成像技术可同步测量目标的空间信息和光谱成分,在天文物理研究、大气成分的探测和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。信噪比是衡量系统成像质量的一项重要技术指标,也是衡量光谱探测性能的重要指标。本文提出一种基于双通道剪切干涉的高光谱成像方法并对其进行信噪比分析。首先介绍了干涉光谱成像系统的光谱复原信噪比;其次对双矩形剪切干涉原理以及双通道差分探测信噪比进行论述,并进行理论仿真。搭建

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(05):051101
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            摘要

            摘要:本文将3×3光纤耦合器相位解调和数字全息中的双波长相位测量方法相结合,提出了一种适合于相位型光纤传感器并能进行大范围相位测量的相位解卷绕方法。通过利用合成波长的解卷绕相位对单一波长的卷绕相位进行补偿,得到大范围、无差错的相位变化信息。建立了基于1310 nm和1550 nm的双波长光纤Michelson干涉系统,对由压电位移台产生的大范围振动进行了测量,验证了该方法的可行性和有效性。与1310 nm单一

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):041204
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            摘要

            为了解决传统Chan-Vese(CV)模型难以快速且精确地提取金相晶粒的问题,本文提出一种基于改进区域项CV模型的金相图像分割方法。利用倒数交叉熵阈值选取准则函数,替代传统CV模型中能量函数的区域项,进而构造新的水平集模型,以完成金相图像的分割。传统CV模型使分割前后图像的类内方差达到最小,而本文模型使得分割前后图像的倒数交叉熵达到最小,对于噪声影响较为严重且局部灰度变化较大的金相图像而言,本文

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):041109
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            摘要

            针对多字典学习的图像超分辨率重建过程中常见的K均值聚类、高斯混合模型聚类等方法会导致图像的重建质量欠佳且不稳定等问题,提出了一种新的基于层次聚类的图像超分辨率重建算法。首先通过对样本图像块提取特征并进行层次聚类,训练得到K个字典;其次对测试图像裁切成若干图像块并分别自适应匹配最合适的字典进行图像块重建;最后对整幅图像进行优化实现全局重建。通过对图像的超分辨率重建实验证明,本文所提

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):041004
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            摘要

            针对近红外光谱物质含量检测过程中噪声对模型精度和稳定性造成影响的问题,将广义S变换与奇异值分解(singular value decomposition,SVD)滤波结合引入到近红外光谱去噪中来。首先利用广义S变换得到光谱数据的时频谱,并将二维时频谱系数矩阵作为SVD的 Hankel 矩阵求解奇异值,再采用K-means聚类算法对奇异值序列进行分类计算,确定重构奇异值个数,最后对消噪后的数据矩阵进行广义S逆变换得到去噪后的光谱数据

            PDF全文 光学学报 | 2018,38(04):043005
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            摘要

            轨道角动量(OAM)是具有螺旋相位的光束的自然属性,且不同拓扑荷的轨道角动量之间相互正交。利用轨道角动量的这种特性,可以把光的轨道角动量作为一种新的信息载体应用到复用技术之中。OAM复用技术可以在不需要额外带宽的情况下大大提升信道容量和频谱效率。近年来,人们对OAM复用技术进行了大量研究,在光的空间传输及光纤传输中均取得了较大进展。由于光纤作为一种优良的传输介质是现代通信网络中的不二之

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