1 哈尔滨工业大学（深圳）材料科学与工程学院，广东 深圳 518055
2 哈尔滨工业大学郑州研究院，河南 郑州 450046
3 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
激光清洗碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）表面涂层一直面临着形貌破坏与基体过热的风险。为了明晰工艺参数对激光清洗CFRP飞机蒙皮表面油漆的影响规律，探究CFRP表面油漆的激光清洗机理，进行了红外纳秒激光清洗CFRP表面油漆的实验。首先利用田口正交阵列开展了不同参数下的清洗实验。随后采用信噪比（S/N）与方差分析（ANOVA）探讨了激光功率、扫描速度、搭接率与重复频率等工艺参数对油漆清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的影响。最后借助红外热成像与高速摄像技术，对激光清洗过程中的温度响应、羽流形成与消逝及漆层动态行为进行了观测。研究结果表明：搭接率是影响清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的最主要参数，扫描速度与激光功率的影响同样显著，而重复频率的影响不显著。CFRP表面油漆的激光去除机制主要以激光热效应造成的热烧蚀、气化为主。
激光技术 激光清洗 碳纤维增强复合材料 除漆机理 清洗工艺 中国激光
2024, 51(12): 1202201
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
4 哈尔滨工业大学（深圳）材料科学与工程学院，广东 深圳 518055
5 哈尔滨工业大学激光制造研究中心，河南 郑州 450046
开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实，符合我国可持续发展战略，有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度，对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义。尽管国外发达国家在激光清洗的基础理论、工艺探索、工程应用方面开展了大量的工作，但仍普遍存在构件清洗效率低、耦合机制不清晰、评价标准和在线监测技术有待完善等问题。针对我国航天、高铁、海洋等领域对激光清洗的重大需求，以航天新一代固液冲压发动机的TA15 钛合金进气道、高铁车体特征件和转向架零部件、海洋船舶制造中的舱口盖等大型复杂构件为研究对象，介绍了激光清洗机制及工艺、清洗过程中多元参数的在线监测、清洗智能装备技术等方面的研究进展，以期为我国未来智能激光制造的可持续发展提供一定参考。
激光技术 激光清洗 清洗机制 智能选区 工程应用
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
近年来，制造业进入了新的发展时期，对表面抛光技术提出了新的要求，激光抛光技术的快速发展为表面抛光智能化高效化提供了新的途径。激光抛光技术具有无污染、应用广、抛光质量稳定和易实现自动化等优点，是一种极具发展前景的工业抛光技术。但是目前激光抛光技术还不够成熟，仍有一些技术难点亟待解决。从激光抛光机制、激光抛光工艺和激光抛光新技术等方面梳理了近年来激光抛光技术的发展现状，阐述了激光类型、材料特性、工艺参数、抛光机制和抛光质量等多个维度的相互关系，总结了激光抛光技术需要解决的问题，并浅析了激光抛光技术未来的发展趋势。
激光技术 激光抛光 抛光机制 纳秒脉冲激光 表面形貌 粗糙度 中国激光
2023, 50(16): 1602202
苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
针对在外部干扰或昏暗环境下利用图像光电容积描记(image Photoplethysmography, iPPG)技术进行心率测量时准确度较差, 提出了一种自适应心率提取算法, 并在嵌入式硬件平台上进行了验证。算法根据图像中人脸与背景区域的色度关系来识别不同的场景并启动合适的摄像头进行图像采集及自适应映射, 接着对提取出的信号进行滤波, 在信号质量评估后输出结果。上述方法在Zynq平台上进行了验证, 使用双摄像头实现实时心率测量, 并对结果进行可视化输出。实验结果表明: 优化后的算法在光照及运动的双重干扰下的测量误差从3.36BPM降至2.78BPM, 准确率提升了17.3%。另外, 所设计的系统能够实现在极端黑暗条件下的心率采集, 平均误差约为2.39BPM。
图像光电容积描记法 心率测量 抗干扰 信号处理 image Photoplethysmography (iPPG) heart rate measurement Zynq Zynq anti-interference signal processing
红外与激光工程
2023, 52(2): 20230073
1 西安电子科技大学人工智能学院, 陕西西安 710071
2 通信信息控制和安全技术重点实验室, 浙江嘉兴 314033
对于小样本电磁信号识别, 数据增强是一种最为直观的对策。利用生成对抗网络 (GAN)产生虚假信号样本, 设计粗粒度和细粒度筛选机制对生成信号进行筛选, 剔除质量较差的生成信号, 实现训练样本集的有效扩充。为验证所提数据增强算法的有效性, 在 RADIOML 2016.04C数据集上进行测试。实验结果表明, 本文所提方法对小样本电磁信号识别准确率有较好的提升效果。
电磁信号识别 小样本 生成对抗网络 数据增强 筛选机制 electromagnetic signal classification few-shot Generative Adversarial Network data augmentation screening mechanism 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1249
Author Affiliations
Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory of Advanced Laser Materials and Devices, School of Physics and Electronic Engineering, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116, China
2 School of Physics Science and Engineering, Institute for Advanced Study, Tongji University, Shanghai 200092, China
3 Department of Electronic Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China
4 Research & Development Center of Material and Equipment, 26th Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Chongqing 400060, China
5 School of Physics Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China
A good thermo-optic property of strontium dodeca-aluminum oxide (, SRA) host material is very advantageous to the development of high-performance lasers by doping rare-earth ions for gain medium. In this work, we report on diode-end-pumped high-performance continuous-wave and passively Q-switched Nd:SRA lasers. For continuous-wave operation, a maximum output power of 6.45 W is achieved at 1049 nm with a slope efficiency of about 41.6%. Using a (YAG) etalon, we have firstly achieved a 1066 nm laser with a maximum output power of 4.15 W and a slope efficiency of about 27%, to the best of our knowledge. For passively Q-switched operation, with as a saturable absorber, a maximum average output power of 1.82 W was achieved with the shortest pulse width of 18.2 ns at pulse repetition rate of 22.9 kHz. The single-pulse energy and pulse peak power were 79.4 μJ and 4.3 kW. This work has further verified that the Nd:SRA crystal is very promising for high-performance laser generation.
diode pump Nd:SRA crystal continuous-wave operation passively Q-switched operation Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031401
1 中国科学技术大学 生物医学工程学院(苏州), 生命科学与医学部, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州医学工程技术研究所 医用声学室, 江苏 苏州 215163
导管式超声在临床治疗上受到广泛关注。为实现方便、稳定的导管式超声激励系统, 该文基于直接数字频率合成(DDS)技术在现场可编程门阵列(FPGA)上, 设计了一款由上位机控制, 波形、频率、占空比和电压幅值可灵活调节的导管式超声治疗系统, 实现了脉冲激励信号的输出。测试表明, 该系统人机交互方便, 参数灵活, 输出波形稳定, 实现了对微型超声换能器的激励要求。用该系统对定制的超声换能器进行激励, 实验测试了超声作用下仿体的温升情况。结果表明, 该系统可有效激励超声换能器实现仿体内特定区域的热消融。
超声介入治疗 微型超声换能器 超声效应 ultrasound interventional therapy micro-ultrasound transducer ultrasound bioeffect
1 江苏师范大学物理与电子工程学院，徐州 221116
2 同济大学物理科学与工程学院，上海 200092
3 中国电子科技集团第二十六研究所，重庆 400060
采用微下拉法成功生长出Sm∶YAG和Sm∶Y3ScAl4O12单晶光纤。XRD结果表明晶体为立方晶系，晶胞参数分别为a=1.199 3 nm和a=1.200 0 nm。测试了室温下单晶光纤的拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。Sm∶Y3ScAl4O12最大声子能量为766 cm-1。Sm∶YAG和Sm∶Y3ScAl4O12 在可见波段的最强吸收位于405 nm附近，非常适合InGaN/GaN二极管泵浦。404 nm激发下，最强发射带位于618 nm处， 对应于Sm3+的4G5/2→ 6H7/2能级跃迁， 测得Sm∶YAG和Sm∶Y3ScAl4O12上能级4G5/2的荧光寿命分别为1.86 ms和1.83 ms。实验结果表明Sm∶YAG和Sm∶Y3ScAl4O12单晶光纤是有潜力的红橙光波段激光增益介质。
单晶光纤 微下拉法 晶体生长 可见激光 光谱性能 Sm∶YAG Sm∶YAG Sm∶Y3ScAl4O12 Sm∶Y3ScAl4O12 single crystal fiber micro-pulling-down method crystal growth visible laser spectral property
1 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
2 苏州苏大维格科技集团股份有限公司, 江苏 苏州 215026
3 苏州大学 光电科学与工程学院, 江苏 苏州 215006
为解决在激光直写系统中利用数字微镜器件(DMD)无法对纵向像素数大于768的灰度图像进行滚动显示的问题,文章在其控制电路的数据传输、存储及显示驱动技术方面开展了研究。利用FPGA中丰富的逻辑资源实现了图像数据传输方式的改进,通过移位寄存器对数据进行拆分和位宽转换。提出间隔存储方法实现大尺寸灰度图像数据的存储,基于此方法可实现灰度图像滚动显示时的数据读取。同时,省去在上位机中进行位平面拆分和图像分割的预处理步骤,简化了上位机操作流程并提高了系统数据传输效率。实验结果表明,该系统能够以419.6Hz的刷新率对大尺寸灰度图像进行滚动显示。
数字微镜器件 现场可编程门阵列 数据存储 激光直写 DMD FPGA data storage direct laser writing
