东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318
微粒运输和定向操纵在生物领域和医学新技术方面有着广阔的应用前景。设计了一种鳍豚形光纤光镊结构，其结合高阶LP21模式实现了光纤传送带功能。通过将650 nm光源输入155 nm单模光纤中激发高能量比的LP21模式，增强了光纤侧边缘的光场强度。在较低光功率的情况下，将聚苯乙烯微粒（5 μm）捕获在光纤周围侧边缘处，并且沿光纤边缘将其运输至尖端处，最终以粒子枪形式将微粒弹射出去。应用有限元法仿真了鳍豚形光纤探针的光场强度分布，分析了微粒在光纤上的受力情况，并在不同光功率下与普通锥形光纤进行了对比实验，验证了该结构的优越性。该方法设备简单，为光纤操纵提供了新的可能。
光纤光学 微粒运输 定向操纵 鳍豚形光纤 LP21模式
东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318
提出了一种用于生物细胞多路捕获与操纵的单光纤光镊。基于两种不同模式的光纤错位拼接，实现了LP01和LP11模式共存。该光镊的输出光场具有多个聚焦光斑，能够在多个支路上同时捕获和操纵多个生物细胞。仿真和实验结果表明，该光镊能够在三个支路上同时捕获和操纵多个小球藻细胞，在光镊移动速度约为14 μm/s时仍能保持捕获稳定。该光镊结构简单，为生物传感和直接检测生物信号提供了更多可能。
光纤光学 光纤光镊 LP01模式和LP11模式 多路捕获和操纵 生物传感
山东大学机械工程学院, 高效洁净机械制造教育部重点实验室, 机械工程国家级实验教学示范中心, 济南 250061
采用微波烧结技术制备 Sialon陶瓷刀具材料, 主要研究烧结温度和保温时间对 Sialon陶瓷刀具材料力学性能的影响规律, 并结合微观形貌对其影响规律进行分析, 旨在制备性能优异的陶瓷刀具材料。结果表明: 在烧结温度为 1 600℃、保温时间为 15 min时, 刀具材料具有最优的力学性能, 其致密度、Viekers硬度、断裂韧性分别为 98.9%、17.8 GPa和 5.9 MPa·m1/2。在此烧结工艺下, 样品的微观组织均匀, 内部气孔较少, 有利于材料力学性能的提高。采用微波烧结技术可以在较短的保温时间内得到性能优异的陶瓷刀具材料, 提高了生产效率。
微波烧结 温度 保温时间 力学性能 Sialon陶瓷刀具材料 microwave sintering temperature holding time mechanical properties Sialon ceramic tool materials
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electrical and Information Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China
2 The Third Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co., Daqing 163113, China
We present and demonstrate a multifunctional single-fiber optical tweezer for particle trapping and transport. The fiber probe of fiber optical tweezers is constructed as a planar structure. Laser sources with wavelengths of 650 nm and 980 nm in a single-mode fiber excite the linearly polarized mode and mode beams, respectively. These two laser beams can achieve non-contact trapping and long-distance transport of particles after passing through a flat-facet fiber probe, respectively. This structure makes it possible to perform non-contact trapping and transport of particles by combining multiple wavelengths and multiple modes.
fiber optical tweezers particles optical trapping optical transportation Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 121201
光学 精密工程
2022, 30(13): 1555
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electrical and Information Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China
2 School of Physics Science and Technology, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China
3 School of Instrumentation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
An improved self-mixing grating interferometer based on the Littrow structure has been proposed in this Letter to measure displacement. The grating is integrated inside the interferometer to reduce the impact on the vibration parameters of the object caused by the grating attached to the vibrating object. The st diffracted light returns to the laser cavity after being reflected by the target object, and self-mixing interference occurs. The displacement can be reconstructed by processing the self-mixing signals. The feasibility of the proposed interferometer is demonstrated by experimental measurements, and results show that it can achieve micro displacement measurement with the maximum absolute errors of less than 50 nm.
displacement sensor self-mixing interferometer diffraction grating Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 101402
1 浙江工业大学 计算机科学与技术学院，杭州 310023
2 浙江工业大学 信息工程学院，杭州 310023
针对现有的短弧脉冲氙灯电源存在明显的阻尼振荡等现象，提出了一种基于反激拓扑方法与RC隔离触发网络的短弧脉冲氙灯驱动电源设计。驱动电源采用24 V输入，主电压通过反激拓扑结构产生700～1000 V连续可调输出，脉冲触发电压电路采用二级级联升压电路产生5～7 kV脉冲输出，主电压和脉冲触发电压经过RC隔离触发网络后对脉冲氙灯进行驱动点亮。对驱动电源各个模块进行了设计与实现，将RC隔离触发网络仿真与实际触发波形对比，并比较分析了主电压在不同电压下的充放电波形。实验结果表明，所设计的驱动电源点亮短弧脉冲氙灯的成功率达100%，验证了所设计驱动电源的可行性；所设计的驱动电源充放电总时间最大值为5.63 ms，为短弧脉冲氙灯提供了较高的闪烁频率；所设计的驱动电源与文献对比将阻尼振荡范围从32.24%降低到4.7%，有效抑制了放电产生的阻尼振荡，避免对储能电容造成二次充电，有效提高了储能电容及短弧脉冲氙灯的放电次数及寿命。
脉冲氙灯 反激拓扑 RC隔离触发网络 阻尼振荡 xenon flash lamp flyback topology RC isolation trigger network damped oscillation 强激光与粒子束
2021, 33(3): 035002
1 浙江工业大学计算机科学与技术学院，浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学信息工程学院，浙江 杭州 310023
3 中国科学院深海科学与工程研究所，海南 三亚 572000
侧扫声纳(SSS)是一种利用声波的水下传播特性完成水下探测的电子设备。因为侧扫声纳利用回波强度成像，所以不可避免地引入散斑噪声。本文针对散斑噪声，提出了基于自适应三维块匹配滤波 (BM3D)的侧扫声纳图像散斑降噪方法。该算法首先对 SSS图像进行幂变换和对数变换，采用小波变换估计整体图像噪声，同时用局部噪声估计结果更新 BM3D算法的参数。然后本文算法比较全局估计和局部估计的结果，选择最合适的参数解决噪声分布不均匀的问题。实验结果表明，本文改进的 BM3D算法能有效地降低 SSS图像中的散斑噪声，获得良好的视觉效果。本文算法的等效视数至少提高了 6.83%，散斑抑制指数低于传统方法，散斑抑制和平均保存指数至少减少了 3.30%。该方法主要用于声纳图像降噪，对于超声、雷达或 OCT图像等受散斑噪声污染的信号也有一定的实用价值。
侧扫声纳 散斑噪声 图像降噪 side scan sonar speckle noise image denoising BM3D BM3D
