1 北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京 100191
2 中国科学院高能物理研究所北京同步辐射装置，北京 100049
3 中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心，北京 100095
4 天目山实验室（航空浙江省实验室），浙江 杭州 311115
近年来，基于激光增材制造技术的先进结构材料和构件制备及应用取得了重要进展，并由此带动了该技术在金属功能材料制备与调控方面的发展。作为金属功能材料典型代表的形状记忆合金兼具形状记忆、超弹性和弹热效应等新奇特性，这些特性与合金的微观组织、微结构演化高度相关，但难以通过传统制备和表征手段实现精细化调控和实时相变测量，因而通过激光增材制造技术调控微结构并进行原位同步辐射观测成为形状记忆合金性能提升的重要手段。本文综述了基于激光增材制造的形状记忆合金设计、微结构调控、工艺-结构-性能关系以及国内外研究现状，并从技术原理、材料特性、工艺优化、结构调控和原位表征等方面对形状记忆合金激光增材制造研究进展进行了介绍，归纳整理了现阶段激光增材制造形状记忆合金的主要性能。另外，本文介绍了激光增材制造过程的原位X射线衍射表征方法以及该表征方法的典型应用，对增材制造过程中合金的相变动力学测量及单晶原位表征方法进行了梳理，并对该技术的未来发展趋势进行了展望。
激光增材制造 金属功能材料 形状记忆合金 同步辐射 原位X射线衍射 中国激光
2024, 51(10): 1002305
1 江苏科技大学 计算机学院， 江苏镇江22000
2 南京大学 计算机软件新技术国家重点实验室， 江苏南京10046
为了提高动态场景RGB-D SLAM中相机位姿精度，基于实例分割与光流算法，提出一种高精度RGB-D SLAM方法。首先，通过实例分割算法检测出场景中的物体，删除非刚性物体并构造语义地图。接着，通过光流信息计算运动残差，检测场景中动态刚性物体，并在语义地图中追踪这些动态刚性物体。然后，删除每一帧中非刚性物体和动态刚性物体上的动态特征点，利用其他稳定的特征点优化相机位姿。最后，通过TSDF模型重建静态背景，并以点云的形式显示动态刚性物体。在TUM和Bonn数据集中测试表明，本文方法与当前最先进的SLAM工作ACEFusion相比相机精度提升约43%。消融实验结果表明，保留动态刚性物体处于静止状态下的特征点对相机位姿估计结果提升约37%。稠密建图实验结果表明，本文方法在动态场景中重建结果优于当前先进的工作，平均重建误差为0.042 m。代码开源在https：//github.com/wawcg/dy_wcg。
动态场景 同步定位与地图构建 实例分割 光流 dynamic scenes SLAM instance segmentation optical flow
西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
提出一种可用于非球面面形检测的同步环带子孔径干涉（SASI）检测方法。该方法利用双焦点透镜形成两个测量波前来匹配非球面不同子孔径区域，进而实现非球面的同步环带子孔径干涉测量。分析SASI检测非球面面形的原理，确定双焦点透镜的焦点间距选取原则，建立子孔径的基准统一模型，通过光学追迹软件辅助建模和坐标变换实现子孔径基准统一与非球面面形重构。结合实例对一个口径为90 mm、顶点曲率半径为317 mm的抛物面进行面形检测实验，SASI方法面形重构结果与Luphoshcan方法检测结果的对比，验证了SASI方法的正确性。该方法在一定程度上扩大了干涉仪直接检测非球面的动态范围，且无需复杂的运动机构就可以同步得到被测非球面两个子孔径区域的干涉图样，加快了检测速度、降低了运动误差对测量精度的影响。
物理光学 干涉测量 非球面检测 非零位测量 同步环形子孔径
1 西北工业大学 无人系统技术研究院，陕西西安70072
2 中国人民解放军军事科学院 国防科技创新研究院，北京100850
针对室内弱纹理环境下基于点特征的视觉同步定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping， SLAM）存在的轨迹漂移等问题，提出了一种融合点线特征的双目视觉SLAM系统，并对线特征的提取与匹配问题展开研究。为了提高线特征的质量，通过长度与梯度抑制、短线合并等方法，进一步改进LSD（Line Segment Detector）线特征提取方法。同时，通过将匹配问题转换为优化问题，并利用几何约束构建代价函数，提出了一种基于几何约束的快速线段三角化方法。实验结果表明，本文所提方法在多个数据集上的表现都优于基于描述子的传统方法，尤其在室内弱纹理场景下，其平均匹配精度达到91.67%，平均匹配时间仅需7.4 ms。基于此方法，双目视觉SLAM系统在弱纹理数据集上与已有算法ORBSLAM2，PL-SLAM的定位误差分别为1.24，7.49，3.67 m，定位精度优于现有算法。
双目视觉 线特征提取 视觉同步定位与建图 特征匹配 binocular vision line features vision simultaneous localization and mapping feature matching
1 重庆交通大学 交通运输学院， 重庆400074
2 同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室， 上海01804
针对自动驾驶三维建图中存在的建图不准确以及位姿飘移的问题，利用激光雷达里程计消除惯性测量单元（Inertial Measurement Unit， nIMU）累计误差并通过IMU预积分去除激光雷达点云畸变，形成激光雷达与IMU的紧耦合建图系统；通过增加回环检测因子、激光雷达里程计因子以及IMU预积分因子进行后端图优化，旨在提升定位建图的全局一致性，减小位姿估计误差，降低累计漂移误差。最后，在学校园区实地场景以及利用开源数据集KITTI进行实验验证，实验表明，在选取的学校园区实地场景下，改进算法APE误差均值相较于原算法降低了11.04%，APE均方根误差较于原算法降低了17.35%；改进算法在KITTI数据集场景下平均APE误差下降了10.04%，均方误差方面相较于原算法平均下降了12.04%。研究结果表明，改进的建图方法能够有效提高建图的位姿估计精度与地图构建精度。
激光雷达 自动驾驶 同步定位与建图 传感器融合 lidar automatic driving synchronous positioning and mapping sensor fusion
1 中国科学院 高能物理研究所 加速器中心，北京 100049
2 中国科学院大学 核科学与技术学院，北京 100049
高能同步辐射光源（HEPS）是国内首台第四代同步辐射光源，包括一个储存环、一个增强器以及一个直线加速器。作为典型的低发射度储存环（LER），其动力学孔径远小于物理孔径，对此选择了一种新颖的在轴置换注入方案。其中，增强器负责实现束流从500 MeV到6 GeV的升能。为了降低增强器引出冲击磁铁的冲击强度，在引出环节之前使用4台凸轨磁铁来辅助冲击磁铁完成这一动作。凸轨磁铁磁场波形要求底宽小于1 ms的半正弦波。根据仿真以及测试结果，采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）串联快恢复二极管的经典LC谐振电路拓扑。此外，设计了能量回收支路，来降低电容在充电过程中功率损耗以及对输出脉冲电流波形的影响。目前，已完成脉冲电源样机的研制与测试，各项结果表明，该脉冲电源能够满足高能光源增强器高能引出系统的各项要求。
高能同步辐射光源 注入引出 脉冲电源 LC谐振 能量回收 HEPS injection and extraction pulser LC resonance energy recovery 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025014
强激光与粒子束
2024, 36(2): 025006
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所光通信研发中心，河北 石家庄 050081
2 河北省光子信息技术与应用重点实验室，河北 石家庄 050081
相针对基于相位增量的M次方载波同步算法存在的相位模糊问题，分析了相位模糊与系统调制参数之间的关系，并通过对帧同步过程进行改进，实现了载波同步相位模糊的消除。分别基于OptiSystem和集成相干光通信收发机搭建了空间相干光通信仿真系统和实验系统，并利用所提的消相位模糊载波同步算法对接收信号进行了处理。仿真和实验结果表明，所提出的消相位模糊载波同步算法频偏补偿和相差补偿范围不受系统调制速率、调制阶数的约束，具有更好的应用前景。
光通信 相干光通信 相干探测 载波同步 消相位模糊 帧同步
南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
针对在波前测试时，参考镜面自身面形误差、光能利用率不足、环境振动和空气扰动等对干涉测量结果的影响，提出一种基于偏振光栅（PG）分光的同步移相剪切干涉测量方法，通过将横向剪切干涉与同步相移技术相结合实现待测波面的准共光路相移测量。该方法采用1/4波片、PG和平面反射镜的组合作为横向剪切结构，可获得两束剪切的正交线偏振光，线偏振光经二维相位光栅、透镜、小孔光阑和相位延迟阵列构成的同步移相结构后，在CCD上可同时采集到4幅移相剪切干涉图。对x和y方向的剪切干涉图采用基于相位相关的图像配准算法、四步移相算法以及基于离散余弦变换法（DCT）的相位解包裹算法进行处理，得到差分相位分布，再用基于差分Zernike多项式的最小二乘波前重构算法对其进行重构，得到待测波面。通过搭建实验装置对一块透镜和凹面反射镜进行测量，结果表明，该方法的测量结果具有准确性和稳定性，该方法能够很好地应用于波前动态测量，对透射波前和光学元件的面形检测具有重要意义。
测量 波面检测 剪切干涉 同步移相 相位复原与重构算法
1 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
2 陆装西安军代局驻西安地区第八军代室，陕西 西安 710065
损伤阈值测量装置是强激光技术的重要技术指标，主要用于强激光光学元件的研制和测试，而同步触发模块作为模块之间时序的控制器，是研制损伤阈值测量装置的关键技术之一。介绍了一种用于激光损伤阈值测量装置的同步触发模块及方法。设计了基于现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）为主控芯片的硬件方案，通过上位机操控软件设置同步触发参数，来控制各路输出同步信号的宽度和各路信号之间的时序，可极大提高同步触发的精度和效率。通过实验验证，同步脉冲信号之间的调节精度为2 ns，同步脉冲信号的最小宽度为10 ns，满足激光损伤阈值测量装置的要求。
损伤阈值 同步触发 FPGA damage threshold synchronous trigger field programmable gate array
