1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
3 湖南大学材料科学与工程学院，湖南 长沙 410082
玻璃结构基因模拟法可以实现在有限数据下对玻璃性质及玻璃成分的准确模拟及设计。针对碱金属（Li2O、Na2O）改性的磷酸盐钕玻璃，笔者采用玻璃结构基因模拟法，建立了玻璃红外结构基团（S）、玻璃成分（C）与多种性质（P）间的结构‐性质（S‐P）模型、成分‐结构（C‐S）模型及成分‐结构‐性质（C‐S‐P）模型。模拟结果显示，受激发射截面（σemi）、有效线宽（Δλeff）、荧光寿命（τf）及Judd‐Ofelt参量（Ω2、Ω4、Ω6）等关键性质的模拟精度皆较为理想。采用混合碱样品PLN对模型进行了实验验证，结果表明，样品各项性质的预测值与实测值匹配较好且二者之间的相对误差均小于0.6%。
光谱学 光谱性质 统计结构模拟 混合碱 中国激光
2023, 50(22): 2211002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，强激光材料重点实验室，中国 上海 201800
2 日本电气硝子株式会社(NEG)美国分公司，美国北卡罗来纳 28150
3 中国核电工程有限公司，中国 北京 100840
介绍了加和法、相图法、Priven法、拓扑束缚理论、分子动力学模拟、机器学习及数理统计模拟等7种玻璃成分性质模拟方法，总结了各模拟方法的主要理论依据、模拟过程及应用现状。加和法可进行多种玻璃物理性质的预测，相图法在二、三、四元硅酸盐、硼酸盐及硼硅酸盐玻璃体系上的运用较为成熟，Priven法结合了玻璃结构、热力学方程及计算机模拟，拓扑束缚理论目前应用于氧化物和硫化物体系个别性质的模拟，分子动力学模拟亦应用于多种玻璃体系中的分子结构分析和相关性质预测，机器学习能充分利用文献中提供的大量数据来模拟复杂玻璃性质。目前数理统计模拟法已用在建立复杂玻璃体系中的成分(C)-结构(S)-性质(P)的相关数学模型，包括硅酸盐，硼硅酸盐和磷酸盐玻璃。较传统的C-P统计模拟方法，C-S-P统计模拟法能对复杂玻璃体系提供更精准的性质评估，有助于新型玻璃开发。
加和法 相图法 Priven法 拓扑束缚理论 分子动力学模拟 机器学习 数理统计模拟 additive method phase diagram-based method priven method topological theory molecular dynamics simulations machine learning mathematical statistical modeling
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，高功率激光单元技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，材料科学与光电工程中心，北京 100049
统计结构模拟法具有高效、准确等优点，可以帮助建立配方设计模型以适应不同类型高放废液的固化需求。以模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体为例，以玻璃转变温度Tg、热膨胀系数α及Li、Na、B的元素浸出率为目标性质，研究了统计结构模拟法在核废料玻璃固化配方开发领域的应用。结果表明：利用样品的结构数据，可对硼硅酸盐玻璃固化体的Tg，α及化学稳定性进行较精确的模拟。模型验证结果显示，验证样品的预测值和实测值吻合较好，模拟意愿达0.94。统计结构模拟法可以辅助建立高放废液玻璃固化体配方数据库。
高放废液 玻璃固化 硼硅酸盐玻璃 热性能 化学稳定性 统计结构模拟 high-level liquid waste vitrification borosilicate glasses thermal properties chemical stability statistical structure modeling
南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
工业机械臂在多工位作业时通常需要具有远近视距的双目视觉系统,用于全局目标定位和局域精确测量。由于具有远近视距的两目相机缺乏公共视场,无法由传统双目立体视觉标定内外参数,提出了一种基于点阵编码元和多视图几何的标定技术。首先为具有远近视距的两目系统制作与之视场大小匹配的两种尺寸的点阵编码元标定板,提出了一种基于灰度梯度的亚像素边缘定位方法以提高椭圆中心定位精度,并改进了点阵编码元的解码算法用于图像特征的稳健匹配。再利用不同视角下编码元的高精度中心像素坐标和图像间编码元的对应关系,通过多视图几何解算出两目相机的内参数和相对各自标定板的转换矩阵。然后由转换矩阵构造AX=ZB手眼标定方程形式,求解方程式中的X即可得到两目相机间的外参数。最后分析了两类优化方法对标定误差的抑制情况。实验结果表明,经优化后标定精度得到提高,角度误差为0.05°,位置误差为0.36 mm。
机器视觉 内外参标定 多视图几何 亚像素边缘 编码元 手眼标定方程式 光学学报
2021, 41(24): 2415001
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
A novel four light ray path test method for measuring residual reflectance has been presented. Residual reflectance spatial distribution at a cladding interface was measured using the technique. Residual reflectance could be on the order of 10?5 by matching the refractive index of Nd:glass, polymer, and cladding glass and eliminating defects in the adhesive layer. Residual reflection spatial distribution appears to be similar to Newton rings due to the edge surface flatness. The relationship between the residual reflectance and the edge surface flatness was discussed, and the results revealed that the edge surface flatness is very important during the cladding process.
residual reflectance edge cladding Nd:glass amplifier Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 091402
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率单元技术实验室, 上海 201815
2 日本电器玻璃株式会社, 谢尔比 北卡罗莱纳州, 美国 28150
3 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了一种基于玻璃结构性质而建立的玻璃成分(C)-结构(S)-性能(P)的统计模拟方法。分析了常用的成分-性质(C-P)模拟法的局限性以及结构-性质(S-P)模拟法的特点, 并利用磷酸盐激光钕玻璃化学稳定性改良实验比较了C-P与S-P模型的差异, 表明对于组分微调设计, 结构模拟可以给出更好的模拟结果。叙述了C-S-P模型的建模步骤, 通过模拟案例演示了使用C-S与S-P模型反演玻璃成分的具体过程。除常规性质外, C-S-P模拟法还可以对玻璃的光谱激光性质及化学性质等C-P模型难以准确模拟的性质进行预测和模拟。目的是探索一种对玻璃设计普遍适用的, 可以为新型玻璃的研发和玻璃工业生产提供高效、准确设计的便捷模拟方法。
玻璃基因结构 统计分析建模 成分-结构-性质模型 glass structure gene statistical analysis modeling composition-structure-property model
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 School of Physical Science and Technology, Shanghai Tech University, Shanghai 200031, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The laser performance of a new Yb:germanophosphate (Yb:GP) glass is investigated. A maximum output power of 826 mW at 1063 nm is achieved with direct diode pumping at 976 nm. The wavelength is tuned from 1034.47 to 1070.83 nm, corresponding to a tuning range of 36.36 nm. Thermal lens effects are investigated to optimize the optical cavity.
140.3580 Lasers, solid-state 140.3615 Lasers, ytterbium 140.3600 Lasers, tunable Chinese Optics Letters
2017, 15(7): 071406
南京航空航天大学 机电学院, 江苏 南京 210016
针对在机激光扫描测量中激光测头安装位置和姿态引起的测量误差, 提出了一种适用于在机激光测量的测头标定方法。构造了在机激光扫描测量原型系统, 建立了激光测头随机床运动的测量模型; 通过多角度扫描标准球球面拟合球心, 给出了一种线性求解测头安装位姿参数的算法, 避免了非线性优化求解中的大量计算和不稳定问题。分析了测量过程中机床各个轴的运动误差对测量结果的影响, 建立了误差模型, 并给出补偿机床系统误差的方法。实验显示, 对直径已知的标准球进行测量时, 测头在不同摆角测得的标准球直径误差小于0.05 mm, 误差补偿后球心位置误差减小了83%。实验结果验证了该标定方法的可行性, 以及机床误差对测量精度影响的模型及补偿方法的正确性。
在机测量 激光扫描测量 测头标定 线性标定 误差补偿 on-machine measurement laser scanning measurement probe calibration linear calibration error compensation
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
We report an Er3+-doped fluorogallate glass with good thermal and chemical stability. The low maximum phonon energy and high mid-infrared (IR) transmittance of the glass are confirmed by Raman and IR spectra, respectively. Based on Judd–Ofelt theory, intensity parameters and radiative properties are determined from the absorption and emission spectra. The proposed glass possesses a large fluorescence branching ratio β (21.71%) and a maximum stimulated emission cross-section σem of Er3+:I11/24→I13/24 transition at 2.71 μm (1.04×10 20 cm2). The results indicate that it can be potentially applied in high-power 2.7 μm fiber lasers.
160.4760 Optical properties 160.0160 Materials 160.5690 Rare-earth-doped materials 260.3800 Luminescence 160.2290 Fiber materials 140.3500 Lasers, erbium Chinese Optics Letters
2015, 13(8): 081602
