1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
3 西北大学化学与材料科学学院, 合成与天然功能分子教育部重点实验室, 陕西 西安 710127
激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种快速、 实时的元素分析技术, 由于其在痕量元素探测、 地质环境监测等领域有着广阔的应用前景, 而受到人们极大的关注。 在实际应用中, 样品表面是影响等离子体产生及其特性的关键环境因素之一。 在大气环境下, 利用脉宽为8 ns、 波长为1 064 nm的纳秒脉冲激光产生等离子体, 对比研究了天然岩石样品在非平坦和平坦表面条件下等离子体的发射光谱。 基于激光辅助辐射波模型, 阐释了非平坦样品表面对其光谱特性的影响。 通过对比等离子体时间积分光谱, 发现非平坦样品的谱线强度相比于平坦样品的谱线强度减弱了近70%, 该结果说明非平坦样品表面对LIBS真实测量数据的负面影响不可忽视。 针对褐铁矿样品中的谱线Fe Ⅰ 404.58 nm和Fe Ⅰ 438.35 nm, 研究了在平坦和非平坦样品表面下的峰值强度以及其衰减因子随激光能量的变化规律, 结果表明非平坦样品表面条件下采集的光谱强度始终低于平坦样品表面的光谱强度。 光谱强度的衰减因子先随激光能量增大而逐渐降低, 并在激光能量33 mJ达到最小值, 后随激光能量的进一步增大而增大。 实验结果进一步表明在非平坦样品表面条件下产生了密度较低的等离子体, 并且非平坦与平坦样品的电子密度的比值在激光能量33 mJ时达到最小, 此结果与光谱强度的衰减因子随激光能量的变化趋势一致, 这是源于非平坦样品表面会形成较大激光入射角度, 使得激光等离子体能量吸收区厚度变薄, 产生等离子体屏蔽效应所对应的激光能量阈值升高。 此外, 样品表面状态和激光能量对等离子体温度的影响甚微。 阐述了非正入射时等离子体特征参数与正入射时等离子体特征参数的联系和差异, 揭示了非平坦样品激光等离子体特征参量变化的内在物理机制, 为室外LIBS探测技术在元素定性和定量分析中光谱强度的校正提供参考。
激光诱导击穿光谱 非平坦样品 原子光谱 等离子体温度 电子密度 Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) Non-flat sample Atomic lines Plasma temperature Electron density 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3024
1 河南科技大学物理工程学院, 河南 洛阳 471023
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
3 河南科技大学化工与制药学院, 河南 洛阳 471023
多平面波干涉(MPWI)是产生光学涡旋晶格(OVL)的一种经典方式。通过定义波矢空间坐标系,提出了一种基于MPWI的OVL调控方法,模拟生成了四个平面波和五个平面波干涉产生的OVL,计算了其梯度力和能流分布,分析了其在微粒操纵领域中的应用。然后,通过调控其部分波矢大小和旋转波矢角度,得到了更加丰富灵活的光场分布。最终,通过分析其梯度力和能流分布,发现该调控方法可以定制适合粒子操纵的特殊光场。该研究丰富了基于MPWI的OVL的空间模式,为OVL的应用提供了新思路。
物理光学 多平面波干涉 光学涡旋晶格 微粒操纵 光学学报
2021, 41(21): 2126001
北京工业大学 材料与制造学部 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心，北京100124
To address the data processing problem of double-flank gear rolling tests in a cloud platform， in this study， the evaluation of radial composite deviations， deployment of cloud data processing systems， and design of cloud data processing software are investigated. The cloud platform for a cloud data processing system of a double-flank gear rolling test adopts the architecture of “Linux+Tomcat+MySQL+Java” and employs Java Web technology. Herein， the method of deploying a web application in a cloud platform is presented， the cloud data processing system of the double-flank gear rolling test is designed， and the data interaction between the client and cloud， and that between the instrument and cloud are realized. The key aspects of the software design include the network IP address， front-end access interface of the data processing software for the double-flank gear rolling test， database， and evaluation of radial composite deviations. Furthermore， the cloud processing system interface is presented， and evaluation experiments of radial composite deviations are conducted. Radial composite deviations can be obtained through the evaluation of the measurement data from the instrument end. For the sample of the measured product gear， the radial composite deviation was 32.7 and tooth-to-tooth radial composite deviation was 9.5 μm， with a grade 8 accuracy in accordance with the standard GB/T 38192-2019. Therefore， this study is expected to serve as a reference for the development of cloud data processing technology for precision instruments.
齿轮测量 双面啮合测量 云平台 云处理 Javaweb Gear metrology double flank gear rolling test cloud platform cloud data processing Javaweb
1 河南科技大学物理工程学院, 河南 洛阳 471023
2 河南省光电储能材料与应用重点实验室, 河南 洛阳 471023
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
4 广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
5 大恒新纪元科技股份有限公司北京光电研究所, 北京 100085
基于特定参数下的因斯高斯Ince-Gaussian(IG)光束的奇偶模式线性叠加,提出了一种每个光瓣均为“V”字形的光束模式(VIG模式)。通过实验与数值模拟对所提VIG模式进行分析研究,结果发现VIG模式的“V”字形光瓣个数为其阶数的两倍。通过给奇偶模式施加一个初始相位差可以自由调控“V”字形光瓣连续分离为一大一小两个光瓣,并且可以对调两个光瓣的空间位置。通过力场分析发现,VIG模式有望应用于细胞分选。通过两个偶模一个奇模阶数比为1∶3∶2进行叠加,可以生成三个分支的VIG模式。
物理光学 因斯高斯模式 空间模式分布 力场分析
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 河南科技大学物理工程学院, 河南 洛阳 471023
3 广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
完美涡旋光场具有亮环半径不随拓扑荷值改变而改变的优点, 在微粒操纵及量子通信等领域具有重要的应用价值, 已成为近年来光场调控领域的研究热点。介绍了产生完美涡旋光场的三种典型方法, 综述了完美涡旋光场的调控技术及表征方法, 并对其应用进行了总结。
物理光学 光场调控 完美涡旋 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 090007
1 河南科技大学物理工程学院, 河南 洛阳 471023
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
3 广东工业大学物理与光电工程学院, 广东 广州 510006
提出了一种基于奇偶模初始相位差因子调控的新型Ince-Gaussian(IG)光束, 即PIG(Ince-Gaussian beam with phase difference)光束。对传统IG光束偶模施加具有初始相位差φ的e指数相位因子, 将偶模与奇模进行线性叠加后得到了PIG光束。在其他参数相同的条件下, 重点研究了初始相位差调控因子对PIG光束空间模式的调控特性。数值模拟和实验结果表明: 当参数φ在0到π区间上连续取值时, 可实现正负涡旋PIG光束的连续变换; 当φ=π/2时, 中间状态涡旋消失; 调节φ使其为π的整数倍, 可以实现正负涡旋模式的跳变切换; 当调节φ为π的半整数倍时, 该光束可实现光瓣在椭圆轨迹上的精确位移控制。PIG光束为微粒操纵及光束微雕刻等领域提供了额外的调控自由度。
物理光学 光学涡旋 因斯-高斯模式 自由调控技术 微粒操纵
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
基于改进的二维光电流模型，研究了双色激光偏振夹角对太赫兹辐射产生的影响.通过改变基频光以及其对应的倍频光的偏振夹角发现，在激光等离子体中辐射的太赫兹波的强度与双色激光的偏振夹角呈周期性变化，并且最佳偏振夹角和不同激光强度也有关系.在相对较低的激光强度下（≤2×1014W/cm2），当两束激光具备相同的偏振方向，即偏振夹角为0°时，太赫兹幅值达到最大；然而，当激光强度足够高(>2×1014W/cm2)时，最佳的偏振夹角会随着激光强度的增加而变大.从电子密度的角度来分析产生这种现象的原因，并用剩余漂移电流来揭示其潜在的物理机制.研究表明，剩余漂移电流是激光诱导等离子体产生太赫兹波的本质根源，对太赫兹波的产量起着决定性作用.
太赫兹 激光 等离子体 偏振角 强度 Terahertz Laser Plasma Polarization angle Intensity 光子学报
2016, 45(10): 1030002
北京工业大学 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心， 北京 100124
由于在齿轮副的最佳啮合位置处测量齿轮副的单面啮合可精确得到锥齿轮副的传动误差，本文研究了锥齿轮副最佳安装距的调整方法，并开发了相应的传动误差测控软件。介绍了在最佳安装距位置对锥齿轮副进行单面啮合测量的原理，描述了通过传动误差分析、频谱分析和精度等级评定对传动误差进行评定的方法。利用统计过程控制(SPC)法对锥齿轮副的切向综合总偏差和一齿切向综合偏差进行了工艺评定和过程监控。然后，设计了基于最佳安装距的锥齿轮副传动误差测控软件，完成了对传动误差的实时采集、数据处理和曲线显示，最佳安装距的寻优调整以及测量结果的SPC统计分析。给出了测控软件的类图、顺序图、测试用例和软件界面。最后，实验测量了一对齿轮副在安装距寻优调整前后的传动误差。结果显示，提出的方法和传动误差测控软件可应用于锥齿轮副或面齿轮副的测量。
锥齿轮副 传动误差 单面啮合 安装距 统计过程控制(SPC) 测控软件 Bevel gear pair Transmission Error single flank engagement Mounting Distance Statistical Process Control (SPC) Measurement and Control Software
