1 北方民族大学电气信息工程学院，宁夏 银川 750021
2 合肥工业大学机械工程学院，安徽 合肥 230009
尽可能地增大出射光强，提高光通量利用率，是准直照明系统二次光学设计的研究目标。分别针对纯折射型和全内反射型的准直照明系统，研究了光源参数对其照明性能的影响，从理论上推导了系统出射光强、光通量利用率与光源出射度和配光曲线指数之间关系的表达式，并进行了实验验证。研究结果表明，系统出射光强与光源出射度成正比。光源配光曲线指数较小时，相比纯折射型准直照明系统，全内反射型准直照明系统的光通量利用率更高、出射光强更大、照明范围更广；但当光源配光曲线指数较大时，纯折射型准直照明系统具有更大的出射光强和更优的光斑陡边性。该结论可为准直照明系统二次光学设计中光源参数与配光元件结构的匹配优化提供理论依据。
准直照明 二次光学设计 光源参数 出射光强 光通量利用率 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2122001
1 湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
3 武汉滨湖电子有限责任公司, 湖北 武汉 430068
使用波长为1 030 nm飞秒脉冲激光在M35高速钢表面加工微凹坑阵列, 运用光学显微镜、白光干涉仪和接触角测量仪分别测量样品表面的三维形貌和接触角, 探究不同参数对样品表面形貌和接触角的影响规律。结果表明, 随能量密度和扫描次数增加, 微凹坑的半径和深度均增大, M35高速钢表面接触角减小, 样品表面亲水性增大, 微凹坑间距减小可提高M35高速钢表面的亲液性。试验结果可为高速钢表面润湿性的研究提供参考。
激光加工 表面微织构 M35高速钢 润湿性 laser processing surface texture M35 high-speed steel wettability
时刻鉴别电路是激光雷达的重要组成部分。它被用于检测回波脉冲信号到达接收机的终止时刻，并通知处理器进行数据处理。为满足激光雷达系统对时刻鉴别电路的精确鉴时的需求，采用经过差分放大后的回波脉冲信号进行差分电平平移，将平移后的差分信号送入高速比较器进行时刻鉴别，实现了时刻鉴别功能。通过验证，该设计有效改善了前沿时刻鉴别法产生的行走误差，提高了激光雷达系统测距精度，与恒比定时时刻鉴别电路相比又简化了电路。
激光雷达 时刻鉴别电路 差分电平 接收机 lidar time discrimination circuit differential level receiver
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 材料与光电研究中心, 北京 100049
3 上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
扩散冷却、射频激励的板条结构CO2激光器具有效率高、体积小和光束质量好的优势, 在激光精密退火、工业加工等应用领域越来越被重视。高功率射频激励、扩散冷却板条CO2激光器在千瓦级及以上的CO2激光精密加工及微电子装备中占有重要地位, 已成为高功率、高光束质量连续CO2激光器的主流发展方向。就CO2激光器技术发展, 重点围绕射频驱动板条结构高功率CO2激光器技术的国内外研究动态进行了调研, 梳理了技术发展阶段及应用情况, 并对技术发展趋势进行了展望。
板条CO2激光器 射频激励 扩散冷却 高功率 slab CO2 laser RF excitation diffusion cooling high power
安徽大学 农业生态大数据分析与应用技术国家地方联合工程研究中心，安徽 合肥 230601
基于强度传输方程的非干涉相位恢复方法是通过对强度图像求解方程来获取相位的一种途径。在图像采集过程中，对聚焦图像的选择是很重要的。但该过程通常是由主观方法来确定，从而导致聚焦定位不准确，进而影响相位恢复结果的精度。首先，提出了一种基于强度传输方程的自适应聚焦相位恢复方法；其次，使用边缘占空比对采集图像进行定位，在求解相位之后进行循环角谱传播，直到边缘占空比定位位置不变，即被认为是定位到了最佳聚焦位置；最后，再使用强度传输方程求解样本的相位。结果证明：该方法不仅提高了相位恢复的准确性而且减少了获取大量图像的次数。在模拟实验中，恢复相位与原始相位的相关系数达到0.9866，均方根误差为0.3050。在实际的微透镜阵列实验中，用所提出的相位恢复方法恢复出的微透镜高度与真实高度误差仅为5.7%，证明了在显微成像领域，所提算法可以定位到最优聚焦位置，有利于自动聚焦技术的发展，进而提高相位恢复的精度。
相位恢复 强度传输方程 自适应聚焦 边缘占空比 phase retrieval transport of intensity equation adaptive focus edge duty ratio 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210231
介绍了一种LVTTL电平输出的恒比定时电路。该电路通过信号放大、比较、电平转换, 最终接入FPGA芯片, 在FPGA芯片内部用延迟链方式直接实现测时功能。电路采用LVTTL电平输出, FPGA端可以直接识别该电平, 与传统的设计相比, 该设计省去了专用测时芯片, 节约了成本, 兼顾了体积要求。同时, 该电路有望解决激光雷达系统功耗大、定时精度不高的问题。
恒比定时 LVTTL电平 比较器 现场可编程逻辑门阵列(FPGA) constant fraction discrimination LVTTL level comparator field programmable gate array(FPGA)
上海市激光技术研究所，上海市激光束精细加工重点实验室，上海 200233
采用振镜进行加工的激光切割设备，为了提高切割精度，首先需要对振镜进行标定，通行的标定方法是使用振镜在金属片或其他刚性材料上切割出一组具有固定图案（通常被称作mark点）的阵列，然后用相机逐一读取该阵列中每个图案的具体位置，据此计算校正网格并实施校正。圆形和十字形是两种最常使用的mark点形状。对这两种mark点对振镜标定精度的影响进行了对比试验，结果表明，圆形mark点标定的精度更好。在平台重复定位标准差约为1 μm的情况下，圆形mark点标定后的振镜平均误差为1.99 μm，标准差为1.09 μm；十字形mark点标定后的振镜平均误差为2.95 μm，标准差为1.60 μm。
振镜 mark点形状 误差 精度 galvanometer mark point shape error accuracy
激光器驱动电路是激光雷达的重要组成部分,其技术指标将直接影响到激光雷达整体性能。根据激光器的特点,激光光脉冲有两个主要参数：脉冲能量和宽度。这两个因素对距离和距离分辨率分别有很大的影响。常见的驱动电路大都利用DC-DC升压电路,大电感充放电来实现,能量不稳定,并且电路纹波较大。在过去的十年中,具有成本效益的Si MOSFET器件商业化程度很高,但是其寄生电感以及开关品质因数会明显影响激光驱动电路,当脉冲宽度窄到一定程度时,激光脉冲峰值功率也会急剧下降。为解决以上问题,设计了一款窄脉宽、体积小、功耗低、噪声小、能量稳定性强的驱动电路,并指出了驱动电路设计时应当注意的问题。激光器的输出可以通过CPU产生的信号直接控制,实现高重频,输出上升沿约为2.5 ns、脉冲宽度为6 ns的脉冲,电路板尺寸为3.2 cm×2.8 cm,单板功耗约为0.65 W,这些特性可以用于激光雷达工程化当中。
激光雷达 驱动电路 激光脉冲 低功耗 lidar drive circuit laser pulse low power consumption
基于时间飞行原理的机械式激光雷达,采用高频短时序多脉冲测量值的平均值作为目标距离值的方法,会造成目标物之间的点云数据中存在虚点的现象。为剔除虚点,分析了虚点深度与邻点距离之间的关系,提出了轻量级虚点识别公式,并在SICK Tim561激光雷达上完成了试验。试验结果表明：所提出方法能有效去除虚点,提高点云质量。
点云滤波 虚点识别 轻量级 单线激光雷达 point cloud filtering virtual point recognition lightweight single line lidar
1 南京医科大学附属江宁医院呼吸与危重症医学科, 南京 211100
2 南京医科大学生物医学工程与信息学院, 南京 211100
癌症治疗依然是现代医学难题, 这使得“非常规”治疗手段——细菌治疗肿瘤再次成为21世纪的研究热点。细菌治疗肿瘤主要基于刺激机体产生的免疫反应以及部分细菌能够靶向性进入实体肿瘤内部生长繁殖的特性。通过展示肿瘤靶向分子或者敲除部分基因可以增加细菌的肿瘤靶向性和生物相容性; 表达细胞毒性蛋白和免疫因子等可以有效抑制肿瘤的生长。借助于纳米材料的发展, 细菌联合纳米技术以及其自身产物的纳米属性治疗肿瘤的研究也得到了快速发展。除此之外, 细菌联合化疗、放疗和免疫治疗等方式对肿瘤进行综合治疗, 显示出较高的抗肿瘤效果和低毒副作用。因此, 探究细菌的肿瘤靶向性、免疫抗肿瘤特性以及辅助临床治疗, 将为人类最终攻克癌症提供新的思路和途径。
肿瘤 细菌 靶向治疗 免疫治疗 肿瘤靶向分子 tumor bacterium targeted therapy immunotherapy tumor targeting molecule
