1 辽宁科技大学理学院, 辽宁 鞍山 114051
2 辽宁科技大学材料与冶金学院, 辽宁 鞍山 114051
激光熔覆是一种先进的表面改性技术, 具有对基体材料热影响区作用小、组织细密和基体的变形程度小等特点, 被广泛应用于再制造领域。稀土元素能够改善镍基合金涂层组织, 使熔覆层晶粒细小, 同时净化晶界。总结稀土氧化物在激光熔覆镍基合金涂层研究中的进展, 概述稀土氧化物的种类和性质, 结合稀土氧化物的作用机制研究其对镍基合金涂层的晶粒尺寸、稀释率、裂纹的影响, 分析涂层硬度、耐磨性、耐蚀性、抗氧化性等性能, 同时讨论其对涂层中硬质相的影响。最后对目前阶段稀土氧化物对激光熔覆镍基合金涂层研究中存在的问题和未来的发展方向进行了展望。
稀土氧化物 激光熔覆 镍基合金涂层 研究进展 rare earth oxide laser cladding nickel base alloy coating research progress
为了研究光学参量如何影响测风激光雷达相干效率的问题，结合理论推导与实验验证进行了研究。基于光场叠加理论，讨论了本振光束腰、光纤耦合器芯径、光学系统像差对系统相干效率的影响;开展大气湍流影响实验，测量了不同光学参量的系统在典型天气条件下的信噪比。结果表明，光瞳口径为100 mm、F数为2时，最优束腰半径为3.3 μm，最佳匹配接收光纤芯径为9 μm，光学系统波像差均方根值应不大于0.06λ; 在强湍流作用下，当能见度小于5 km时，雷达探测距离降低60%。此研究对光学参量的优化具有重要参考意义。
激光技术 相干效率 光学参量 仿真实验
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学重庆创新中心，重庆 401120
3 北方自动控制技术研究所军种指控系统研发部，山西 太原 030006
4 北京印刷学院印刷与包装工程学院，北京 102600
压缩感知高光谱计算成像技术是当前高光谱计算成像领域的研究热点之一，其能够在保持系统元器件物理特性不变的前提下，有效地提升成像质量。本文概述了高光谱计算成像的研究背景和基本概念，详细介绍了压缩感知高光谱计算成像系统的发展现状，重点阐述了本团队提出的基于空-谱编码的压缩感知高光谱计算成像技术，并对其系统组成、数理模型以及最新进展进行了说明。通过总结压缩感知高光谱计算成像的背景知识以及空-谱编码压缩感知高光谱计算成像的研究工作，力求为科研人员探索压缩感知高光谱计算成像新体制带来新的思路，促进高光谱计算成像技术的发展。
成像系统 高光谱成像 计算成像 压缩感知 编码技术 光学学报
2023, 43(15): 1511003
红外与激光工程
2023, 52(4): 20220567
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System of Ministry of Education of China, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Beijing Institute of Technology Chongqing Innovation Center, Chongqing 401151, China
3 Department of Engineering Science, Institute of Biomedical Engineering, University of Oxford, Oxford OX3 7DQ, UK
4 School of Printing & Packaging Engineering, Beijing Institute of Graphic Communication, Beijing 102600, China
Polarized hyperspectral imaging, which has been widely studied worldwide, can obtain four-dimensional data including polarization, spectral, and spatial domains. To simplify data acquisition, compressive sensing theory is utilized in each domain. The polarization information represented by the four Stokes parameters currently requires at least two compressions. This work achieves full-Stokes single compression by introducing deep learning reconstruction. The four Stokes parameters are modulated by a quarter-wave plate (QWP) and a liquid crystal tunable filter (LCTF) and then compressed into a single light intensity detected by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). Data processing involves model training and polarization reconstruction. The reconstruction model is trained by feeding the known Stokes parameters and their single compressions into a deep learning framework. Unknown Stokes parameters can be reconstructed from a single compression using the trained model. Benefiting from the acquisition simplicity and reconstruction efficiency, this work well facilitates the development and application of polarized hyperspectral imaging.
full-Stokes single compression deep learning reconstruction polarized hyperspectral imaging Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051101
1 天津大学材料科学与工程学院，天津 300350
2 天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津 300350
等离激元激发产生的热载流子可以有效驱动化学反应的发生，进而实现太阳能的高效利用。合理设计等离激元金属纳米结构是提高热载流子产生与注入效率，进而实现超宽光谱吸收和高效能量转换的有效途径。本课题组制备了具有高密度尖端的等离激元纳米海胆颗粒，并构建了金属半导体复合结构的光阳极，通过测试光阳极微反应区的光电流响应评估了热载流子的产生与注入效率。结果表明：纳米海胆结构具有优异的光电催化活性，其尖端处的大量热点促进了热载流子的产生，金属与半导体间丰富的界面接触增加了热载流子的注入机会。该设计为热载流子的高效激发与提取提供了参考。
材料 纳米海胆结构 热载流子 表面等离激元 等离激元光催化
针对一些光轴稳定性要求较高的高空使用战斗机挂载光电系统，分析了光学系统设计中提高光轴稳定性的几点要素，给出了消热差公式的条件，推导了景深公式，并给出了四种提高途径：采用较大温差范围的光学全被动补偿无热化设计、降低公差灵敏度、提高结构件的刚度和强度、使用景深调焦机构(满足较大作用距离的机载高低空使用要求)。介绍了一种小型机载近红外无热化变焦系统的设计思路。该系统采用光学补偿，有4个透镜组(最后一组为景深调焦机构)，在-55~70℃温度范围内均具有较好的像质、较宽松的公差特性和较好的光轴稳定性。
近红外光学系统 景深调焦 无热化 光轴稳定性 光学设计 near-infrared optical system focusing mechanism for depth of field athermalization optical axis stability optical design
为了提高光纤脉冲相干激光测风雷达性能, 采用数学建模的方法来分析光学天线特性。利用后向传播本振原理, 讨论光学天线口径对系统载噪比的影响, 以及光瞳截断比对天线效率的影响;提出光学接收耦合效率的定义, 研究不同大气折射率结构常数条件对耦合效率和测程的影响; 通过搭建实验平台, 测量不同距离门内的载噪比和频谱强度等参数, 验证了仿真结果。结果表明, 当远场探测距离在7km~10km范围内变化时, 天线最优口径为100mm, 光瞳截断比最优值为0.8;相较弱湍流情况, 强湍流会使同一系统测程下降近30%。此研究为光学天线的优化设计提供了理论依据。
激光技术 光学天线 实验分析 大气湍流 laser technique antenna experiment analysis atmospheric turbulence
北京市园林科学研究院, 园林绿地生态功能评价与调控技术北京市重点实验室, 北京 100102
北京持续推进增彩延绿科技示范工程, 彩叶植物在城市园林建设和人居环境改善方面发挥着越来越重要的作用。 如果能够利用高光谱技术实现快速、 无损地观测城市彩叶植物区域分布特点及其生长特征变化, 可为进一步优化城市彩叶植物布局, 加快城市彩叶植物系统建设提供重要理论依据和数据支撑。 高光谱遥感技术的快速发展, 不仅提供了大量地被植物光谱信息, 而且也提高了光谱分辨率及其响应范围。 植物光谱具有一系列特征吸收谱带, 能够指示不同树种间的差异, 是高光谱进行树种识别的基础。 以北京城市常见不同色系彩叶植物15种为研究对象, 运用SR-3501便携式地物光谱仪分析了不同色系植物叶片秋季高光谱反射曲线特征; 通过对原始光谱数据进行微分变换和特征参数提取, 进一步研究了不同色系植物反射特征波段及特征参数差异性和变化规律。 结果表明: 大叶黄杨具备典型绿色植被光谱曲线特征, 即呈“峰”和“谷”的变化特征, 紫色系植物表现为同绿色系植物近似的光谱反射特征, 红色系植物与黄色系植物光谱反射特征相似; 从光谱吸收特征参数角度分析, 不同色系植物绿峰/红峰位置表现为红色系植物>紫色系植物>黄色系植物>绿色系植物, 而绿峰/红峰反射率、 红谷位置和红谷反射率均表现为黄色系植物>红色系植物>紫色系植物>绿色系植物; 不同色系植物叶片光谱三边特征参数具有一定的规律性, 三边参数可以作为区分不同彩色叶植物与绿色系植物的特征参数, 其中红边幅值与红边面积、 黄边幅值与黄边面积、 蓝边幅值与蓝边面积可分别作为紫色系植物、 红色系植物与黄色系植物区别于其他色系植物的重要光谱特征参数。
彩叶植物 高光谱特征 一阶导数 吸收特征参数 三边特征参数 Colorful plants Hyperspectral characteristic First derivative Absorption characteristic parameters Trilateral characteristic parameters
1 青岛理工大学机械与汽车工程学院，山东 青岛 266520
2 山东省激光绿色高效智能制造工程技术研究中心，山东 青岛 266520
3 中国矿业大学机电工程学院，江苏 徐州 221116
4 山东能源重装集团恒图科技有限公司，山东 泰安 271222
5 青岛国骐光电科技有限公司，山东 青岛 266109
激光微纳连接技术是实现微纳米结构、电子元器件批量化生产的基础，是微纳制造领域的关键技术。在简要介绍微纳连接技术的应用需求和主要技术方法的基础上，重点对微纳尺度的激光连接技术进行了分析和论述。首先介绍了激光连接技术的尺寸范围，然后根据其工艺特性的不同选取三种典型的激光微纳连接技术，即激光微焊接，微纳尺度的激光软钎焊和激光植球，分别论述该三种技术的加工原理及特点、工艺参数和应用现状。通过对激光微纳连接技术工艺参数的研究和应用现状的总结，探讨激光微纳连接技术在航空航天、微电子封装、医疗器件等领域的重要应用，并对激光微纳连接技术的发展方向和未来研究工作进行了总结。
激光光学 激光微纳连接 激光微焊接 激光软钎焊 激光植球 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0300003
