红外与激光工程
2023, 52(11): 20230133
1 苏州大学光电科学与工程学院教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
2 苏州大学光电科学与工程学院江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
为提高光谱共焦位移传感器的检测效率和稳定性，设计一种性能参数可调的宽视场轴向色散镜头。基于快照式光谱共焦测量原理，提出一种轴向色散倍增的宽视场色散镜头设计方案。将色散镜头关于中间光阑前后对称放置，建立轴向色差和剩余像差评价函数，得到库克结构初始参数，实现对称的半组镜头。在前组不变的情况下，采用复杂化库克结构设计不同数值孔径的后组，替换后组可实现具有不同轴向色散距离、分辨率和视场的轴向色散镜头。为了测试轴向色散镜头的性能，搭配成像光谱仪分光模块、针孔阵列板和白光LED，组成快照式光谱共焦测量实验装置，验证了研制的可调两种性能参数的轴向色散镜头具有良好性能。所提轴向色散镜头设计方案可用于构建快照式光谱共焦测量系统并实现高精度和高效率的3D形貌测量。
光学设计 光谱共焦 快照式 宽视场轴向色散 光学学报
2023, 43(20): 2022001
为探究灰铸铁表面激光熔覆镍基WC合金的最佳工艺参数，改善灰铸铁表面熔覆质量，避免因其选择不佳产生缺陷，利用高功率半导体光纤耦合激光器制备单道涂层，通过Leica光学显微镜对熔覆层几何特征进行测量，结合正交极差分析数据获取极差结果，并根据因素效应图分析工艺参数对几何特征的影响机制，通过稀释率和宽高比的等值线图及实际工程需求优化工艺参数范围进行优化选取，最后结合实际工程成本探究出最佳工艺参数。结果表明：三因素对熔覆层几何特征具有重大影响且激光功率为主要影响因素。最佳工艺参数为激光功率1 400 W，扫描速度5.8 mm/s，送粉速率15.5 g/min。最优工艺参数下熔覆层高度为1 540.5 μm，熔宽为4 680.5 μm，熔深为88.9 μm，稀释率为5.46%，宽高比为3.04，均满足实际需求。研究为工程实践提供了理论基础及参考依据。
灰铸铁 激光熔覆 稀释率 正交试验 宽高比 工艺优化 gray cast iron laser cladding dilution rate orthogonal experiment aspect ratio process optimization
1 安徽建筑大学 电子与信息工程学院，安徽合肥23060
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽合肥30009
原子力显微镜处于轻敲模式工作于大气环境时，由于悬臂和被测试样间的距离很小，悬臂的振动会产生相应的压膜阻尼，影响悬臂的动态特性。基于欧拉-伯努利梁方程对悬臂梁进行建模，结合雷诺方程建立悬臂阻尼作用的分析模型，研究悬臂压膜阻尼效应的主要影响因素，分析不同谐振模态下压膜阻尼效应对悬臂阻尼系数、动态原子力显微镜的测量特性的影响，并基于多模态原子力显微镜进行了实验和测试。理论及实验结果表明，空气压膜阻尼对于基础谐振模态原子力显微镜的测量特性有一定的影响，在悬臂试样20~2 μm逼近过程中，悬臂品质因数明显降低，两种悬臂振幅分别减少了7.8%和20.6%，悬臂宽度增大则受到的压膜阻尼影响也增加；相同实验条件下，二阶谐振模态下的悬臂品质因数和振幅均没有明显变化。在基础谐振模态下压膜阻尼效应会引起微悬臂品质因数的降低，从而导致原子力显微镜测量分辨率的减小和测量速度的降低；多模态原子力显微镜的高阶谐振模态可显著降低空气压膜阻尼效应对悬臂品质因数及测量特性的影响。
原子力显微镜 压膜阻尼 品质因数 高阶谐振 atomic force microscopy squeeze film damping quality factor higher-order resonant 光学 精密工程
2022, 30(19): 2362
光学 精密工程
2021, 29(12): 2964
1 海军航空大学 岸防兵学院,山东 烟台 264001
2 海军航空大学 航空基础学院,山东 烟台 264001
3 中国人民解放军92975部队, 上海 200000
针对在机载捷联惯导系统(SINS)自标定过程中, 量测噪声呈非高斯分布, 导致经典Kalman滤波性能降低的问题, 该文提出了基于最大熵Kalman滤波(MCKF)的机载SINS自标定技术。该方法采用最大相关熵准则(MCC)替代经典Kalman滤波的最小均方误差准则, 有效利用信号的高阶矩信息, 并将其应用于机载SINS自标定系统中。仿真结果表明, 在非高斯噪声条件下, 该方法能够估计出机载SINS待标定参数, 且算法的鲁棒性和误差项估计精度均优于经典Kalman滤波, 具有一定的工程应用价值。
机载捷联惯导系统(SINS) 自标定 最大相关熵准则 Kalman滤波 非高斯噪声 airborne SINS self-calibration maximum correntropy criterion Kalman filter non gaussian noise
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
为了研究深紫外光刻系统中多个熔石英镜片的使用寿命,基于激光束空间整形理论以及无焦变倍原理,设计一套满足实际工况的多镜片辐照加速材料老化系统。采用非球面柱透镜组对竖直方向的光强分布近似为高斯分布的光束进行整形,再通过变倍缩束系统缩小光斑尺寸进而提高能量密度。整形后的系统在竖直方向上的最大光束均匀度为96.8%,缩束率为0.2~0.5,波像差的最大方均根值为0.1778λ,均小于λ/4,能量密度提高4~25倍。该系统可以模拟实际的工况条件,满足多个镜片的辐照加速要求,从而解决目前测试存在的实验周期长且耗费成本高等问题。
光学设计 光束整形 无焦变倍 加速老化
Author Affiliations
Abstract
National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
An ultranarrow bandwidth Faraday atomic filter is realized based on cold atoms. The atomic filter operates at 780 nm on the , to , transition with a bandwidth of 7.1(8) MHz, which is approaching the natural linewidth of the transition. The peak transmission achieves 2.6(3)% by the multi-pass probe method. This atomic filter based on cold atoms may find potential applications in self-stabilizing lasers in the future.
Faraday effect atomic filter cold atoms Faraday laser Chinese Optics Letters
2021, 19(3): 030201
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光工程技术实验室, 上海 201800
荧光免疫层析定量检测技术已被广泛应用于临床检测领域,如新型冠状病毒肺炎的筛查和检测。为了提高检测精准度,提出了基于荧光显微镜数字图像处理的荧光免疫层析定量检测方法。首先构建了显微系统的光通量损失方程,然后根据面阵CCD输出的数字图像特征提取原始图像中的RGB分量并对其进行加权处理,之后拟合了面阵CCD的量子响应速率曲线,获得了荧光信号的相对强度。根据荧光信号强度即可反演出待测物的浓度。实验验证后可知,检测结果的变异系数为3.04%,线性拟合系数大于0.99。本检测方法可对最低质量浓度为0.1 ng/mL的待测物进行准确检测,适用于CCD成像型荧光显微镜系统,对荧光检测具有一定的参考意义。
生物光学 光通量损失 数字图像处理 面阵CCD 定量检测 荧光免疫层析 中国激光
2020, 47(11): 1107001
本文针对扣式电池的正负极片焊接, 设计专用激光焊接设备, 主要由上料机构、焊接夹具机构、翻转机构及取料小车等部分组成。设备能实现电池极片全自动上料, 焊接前自动抓取极片到指定位置, 自动压紧、自动焊接、夹具自动松开并取料。采用180°翻转机构, 电池负极和电池正极可一次性焊接完成, 无需用夹具进行二次装夹, 提高了生产效率。
正负极片 激光焊接 翻转机构 自动化 anode flake and negative flake laser welding turnover mechanism automation
