提出一种反抛物线型掺铒光纤,该光纤可以实现二阶模式组中简并矢量模式的有效分离。将其作为光纤激光器的增益介质,采用数值方法分析光纤中饵离子掺杂分布、饵离子掺杂浓度、光纤长度和抽运光功率对掺饵光纤激光器输出模式的影响。通过在光纤不同环形区域内掺杂饵离子,可以实现TE01模式或TM01模式的单独输出,并且激光器的斜率效率分别高达67.4%和63.5%,输出模式纯度分别高达99.97%和99.99%。所提的基于反抛物线型掺铒光纤的激光器具有斜率效率高、输出模式纯度高的优势,该光纤激光器可应用于高功率激光器、光纤通信和光纤传感等领域。

将非水基流延成型和真空烧结技术制备的YAG/Yb∶YAG/YAG平面波导陶瓷作为激光放大器的增益介质,研究其激光放大特性。种子源为1030 nm保偏光纤激光器,放大器的抽运源为940 nm半导体激光器阵列,抽运光经过耦合后从端面进入平面波导。对比了前端抽运和后端抽运的放大性能,测试了双端抽运的激光放大输出性能。在双端抽运下,当注入种子光的功率为136 W时,获得了功率为1.41 kW的激光输出,斜率效率达到41%。这是已报道的该类陶瓷平面波导达到的较高功率激光输出。

为了研究DKDP晶体在惯性约束核聚变(ICF)装置应用中的多波长激光诱导损伤特性,建立了1064 nm激光和355 nm激光同时辐照DKDP晶体的损伤测试装置,分析了不同激光能量密度组合下的损伤针点形貌、密度、尺寸和损伤概率。结果表明,当355 nm激光以R-on-1方式辐照样品,并加入不同能量密度的1064 nm激光时,随着1064 nm激光能量密度的升高,测试样品的抗激光损伤性能得到改善,损伤针点形貌逐渐与1064 nm激光单独作用时的损伤形貌类似,损伤针点密度减小,损伤针点尺寸增大,整体上表现出耦合预处理效应。

在45钢表面制备了Fe901激光熔覆层,检测了熔覆层的组织、物相与硬度,采用干摩擦方式对激光熔覆层与45钢试样进行了摩擦磨损实验。结果表明:熔覆层组织均匀致密,组成相主要为马氏体和少量CrFeB、Cr7C3金属间化物;熔覆层的平均硬度为718 HV,显著高于基体的硬度(269 HV);45钢的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落和氧化磨损,熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损;当加载载荷为10,20,30 N时,在干摩擦条件下,激光熔覆层的摩擦因数比45钢低,相对耐磨性分别为45钢的4、18、20倍,表明激光熔覆Fe901合金显著提高了45钢的耐磨性能。

采用COMSOL Multiphysics建立了纳秒脉冲激光清洗2024铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的有限元模型,分析了不同参数对激光清洗温度场和清洗深度的影响,并进行了实验验证。结果表明:扫描速度以搭接率的形式影响清洗效率,扫描速度越慢,清洗速率越小,当搭接率为50%时具有合适的清洗效率;随着激光能量密度增加,漆层表面和基体表面的最高温度线性升高,当激光能量密度达到25 J/cm 2时,激光辐照区域的漆层材料完全被去除,铝合金基体的烧蚀深度为50 μm;在激光能量密度为25 J/cm 2,搭接率为50%的实验参数下,基体表面沟槽峰谷高度为50.234 μm,在此参数组合下可以获得良好的符合涂装工艺要求的表面。该结果可为研究纳秒脉冲激光清洗及其工艺参数的选择提供参考。

在激光旋转角度为73°,粉层厚度为30 μm的条件下,采用选区激光熔化工艺快速成形316L不锈钢,研究了体激光能量密度及成形方向对成形件组织、性能各向异性的影响。结果表明:成形方向对力学性能的影响极大,力学性能的各向异性随组织的各向异性而变;随着体激光能量密度增加,熔池表面趋于平整,x和y向成形件的晶粒生长方向单一,z向成形件的晶粒生长取向明显;当体激光能量密度为65~85 J·mm -3时,晶体生长方向与堆积方向一致,抗拉强度和断后伸长率最佳。可以利用体激光能量密度控制成形件的组织及性能。

利用异靛蓝、丙烯二氧噻吩、噻吩单元组成的供体-受体类型半导体聚合物IPDT构建了有机电子器件Al/IPDT/ITO,该器件具有明显的忆阻特性,开/关电压为8 V/-7.5 V,高低电阻比达到了10 2以上。研究了不同波长激光的照射对器件忆阻性能的影响,结果表明:波长为632 nm、功率为3 mW的激光对忆阻性能的影响显著;照射60 s后,器件电流的走向发生了反转,开/关电压降低到-2.2 V/1.3 V,高低电阻比提高到10 4,电流降低了一个量级,且电流-电压曲线的涨落减小,有效降低了器件的功耗;稳定性循环测试次数由未经激光照射时的2000提高到3500,提高了数据读取的准确性和稳定性。

在利用机器人进行大尺寸曲面形貌测量的过程中,提出一种基于室内全球定位系统(iGPS)的点云拼接方法,以iGPS世界坐标系为点云拼接的坐标系,建立了点云拼接数学模型。利用粒子群优化(PSO)算法对迭代最近点(ICP)算法进行改进。基于球心距测量的点云拼接实验验证了所搭建测量系统的精度小于0.1 mm。在汽车前保险杠点云拼接实验中,最大负偏差为-0.05189 mm,最大正偏差为0.0727 mm,均小于0.1 mm,偏差分布较为均匀,验证了所提算法在大尺寸点云拼接方面具有较好的效果。

针对加工中的大梯度相位在线检测需求,提出一种基于数字叠栅移相方法和牛顿迭代算法的单幅干涉图解相方法。在不同待测相位下,将所提方法的结果与其他3种典型的单幅干涉图解相方法进行仿真对比,结果表明,所提方法的解相精度较高。对离焦球面产生的大梯度相位进行测量实验,并将实验结果与ZYGO公司生产的干涉仪机械移相测量结果进行对比,验证了所提方法的有效性。

针对相位测量轮廓术中由光学成像设备的点扩展函数引起的卷积效应,提出了一种估计点扩展函数卷积模型参数的方法。该方法利用卷积效应对相位测量轮廓术中光强调制度参数的影响,通过计算基频与更高空间频率之间的光强调制比率,实现了对点扩展函数参数的估计,利用估计的参数建立卷积模型对误差区域进行相位校正,从而提高三维重建精度。仿真及实验结果均验证了所提方法的有效性,与校正前相比,相位的均方根误差减小了30.55%。

针对速率为100 Mbit/s、偏置电流为0.15 A的使用开关键控调制的可见光通信系统,通过软件仿真和实验验证相结合的方法,研究了调制度对通信系统性能以及照明效果的影响。结果表明,随着调制度的增大,误码率减小,且距离越短,误码率对调制度的变化越敏感。当速率为100 Mbit/s、距离为12.0 m时,在1 W荧光型发光二极管的可见光通信系统中,调制度最小为0.1就可以满足前向纠错误码率门限要求。如果对通信系统的可靠性要求较高,调制度应在0.1和误码率为0所对应的调制度之间选择,且调制度的大小不会对照明效果产生影响。

提出了一种采用斐索干涉仪测量由交叉相位调制产生的非线性相移的实验方案,得到了不同探测光功率、控制光功率和偏置电流条件下的相移公式。结果表明,非线性相移与控制光功率和偏置电流呈单调递增关系,与探测光功率呈单调递减关系,优化设计了半导体光放大器交叉相位调制的工作点。提出了影响非线性相移的最佳相位调制点的确定方法,得到π/2相移的最佳相位调制参数:探测光功率为0.29 mW,控制光功率为0.5 mW,偏置电流为276 mA。

设计实验实现了基于级联调制器抽运源的1.7 μm波段宽带光源。采用连续光源和级联调制器组合的方式,在反常色散区域抽运1 km的高非线性色散位移光纤,产生了超连续谱。经过光纤波分复用器的滤波后,得到了峰值波长为1748.9 nm、输出功率约为22 dBm、20 dB光谱范围为1.6 ~2 μm、相应的谱宽约为419 nm的宽带光源。通过增加Sagnac滤波器,得到了频率周期为2.5 nm、强度周期为9.5 dB的多波长宽带光源。此外,分析了抽运功率、波长及重复频率对超连续谱展宽的影响。

不断发掘新知识和创造新技术以满足人类对自然世界认识的好奇心和对美好生活的向往是科技工作永恒的主题，而超快激光则是推动现代科技不断突破人们认识世界和改造世界能力的时间和空间尺度极限的关键力量。超快激光一般是指脉冲宽度在飞秒量级的激光。因为能量在时间尺度高度集中，超快激光既可作为超级快门，为分子、电子运动等过程"拍照"，认识物质动态信息；又可产生超高光强，诱导电离、相变甚至核聚变等极端非线性过程，从分子和原子层面改变物质。

对超快光电子显微技术的基本原理和主要应用进行了简单介绍。着重介绍了超快光电子显微镜在纳米光子学,特别是在表面等离激元光子学领域中的研究进展,主要包括近场成像、近场光谱以及时间分辨的动力学过程。这些研究有助于更直观深刻地理解表面等离激元的基本性质、不同模式之间的相互作用,以及更好地设计及拓展表面等离激元的应用。最后,对该技术的应用前景进行了展望。

时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术推动了锁模激光器中瞬态现象的研究,对于揭示复杂系统中的耗散动力学过程具有重要意义。介绍了TS-DFT技术的基本原理及其在数据采集和数据处理中存在的关键问题,总结了TS-DFT技术在被动锁模光纤激光器的类噪声脉冲与怪波、孤子爆炸、孤子束缚态、锁模自启动和矢量孤子等各类超快现象研究中的应用。

飞秒激光与铁电晶体铌酸锂作用可以激发出太赫兹波段的声子极化激元。当铌酸锂的厚度减小至亚波长量级时,晶片就成为一个将太赫兹波产生、传输、调控、探测、与物质或微结构相互作用等过程集于一体的集成化芯片,为太赫兹波的研究和应用提供了平台。同时,利用时空超分辨成像技术可以对芯片中太赫兹波的传输以及与微结构作用过程进行可视化和定量分析。回顾了一些基于铌酸锂芯片的工作,比如太赫兹波传输特性的研究、频率可调谐太赫兹波源的产生、微结构对太赫兹波的调控等,这些工作说明亚波长铌酸锂芯片是一个很有前途的太赫兹集成器件。

综述了飞秒激光人工影响天气的相关研究结果。从飞秒激光成丝产生的光氧化副产物、热沉积效应、气溶胶形成和水凝结及沉降过程等4个方面展开,综述了飞秒激光在诱导水凝结及降水、人工引雷等领域的研究进展。提出了飞秒激光人工影响环境大气的初步物理图像,并综述了该技术未来应用于人工影响天气所面临的问题,探讨了可能的解决方案。

回顾了近年来利用超快自旋动力学过程产生太赫兹(THz)辐射的研究进展。介绍了基于逆自旋霍尔效应和逆Rashba-Edelstein效应的瞬态自旋流-电荷流转换,指出铁磁/非磁性异质结构已被用于设计低成本、高效率的THz辐射源。通过优化膜厚、生长条件、衬底和结构,可进一步提高基于自旋电子学的THz发射器的效率和带宽。简述了THz发射光谱在研究超快自旋泽贝克效应形成动力学中的应用。

制备出一种具有较好热稳定性和化学稳定性的氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为非线性介质研制出光谱范围覆盖0.6~5.4 μm的宽带超连续谱(SC)激光光源和平均功率约为20 W、光谱范围覆盖1~4 μm的SC激光光源。主要对目前国内外高功率中红外SC激光光源的研究进展进行了总结,包括氟化物玻璃光纤和氟碲酸盐玻璃光纤的材料特点和以其作为非线性介质的SC激光光源,并对此类SC激光光源的进一步发展进行了展望。

高功率超快脉冲激光应用广泛,包括精密工业加工、超快光谱学、强场物理学及**应用等。光纤激光具有操作方便、散热要求低、光束质量好等优势。综述了近年来高功率超快光纤激光器的研究进展,包括新兴的被动锁模光纤激光技术及啁啾脉冲放大技术,以高功率超快光纤激光器在高次谐波产生中的应用为例,阐述了高能量光纤激光在非线性光学中的优势,对高功率超快光纤激光器的研究前景进行了展望。

相干拉曼散射具有非侵入、无标记、化学特异性的优点,广泛用于生物组织成像、药代动力学等领域。主要介绍了光纤式相干拉曼散射(CRS)成像光源的实现方式及特点,总结了超连续谱展宽、孤子自频移和四波混频技术在提高双色超短脉冲输出功率、调谐范围、光谱分辨率方面的新进展。报道了基于四波混频的光参量振荡技术在产生可调谐双色超短脉冲方面的最新进展,采用全保偏光纤光路和光子晶体光纤,结合色散滤波和偏振操控技术,获得时间自同步、空间自重合、波长可调谐的双色超短脉冲,可实现脂类、蛋白和核酸的非侵入、无标记光谱检测与成像,为实现结构紧凑、使用方便、环境稳定的CRS提供了一个有效的技术途径。

随着激光加工技术和液晶取向工艺的发展,一种新型的基于飞秒激光直写的液晶面外区域定向技术问世。基于飞秒多光子光聚合激光直写技术制备出由聚合物条带构成的微结构,将其制成液晶盒,并充入不同种类的液晶,即可实现电光开关、磁光开关、光场调控等功能。每条聚合物条带的侧壁上都分布有表面浮雕光栅结构,使得液晶在聚合物条带通道内的定向成为可能。该技术不仅使不同区域内的液晶实现了物理隔离,还可以使液晶和聚合物实现完全的相分离。该技术快捷简单,在可调谐衍射光栅的实现、特殊光场的产生、光子晶体中的光场调控等方面具有重要的应用价值。

对模式选择耦合器、声致光纤光栅等全光纤模式转换器件的工作原理进行总结,并结合锁模光纤激光器和模式转换器件的优势,简单高效地产生了超快矢量光束和涡旋光束,得到的超快高阶模式激光具有峰值功率高、模式纯度高等特点。实验证明了模式转换器件的快速响应特性和宽带模式转换特性,并指出了其未来的发展方向和应用前景。

超快脉冲激光因具有超短的响应时间及较高的峰值功率而在激光加工及强场物理学等领域有重要应用。随着蓝光激光二极管及掺杂镨离子激光增益介质的发展,可见波段超快脉冲激光迅速发展,主要综述了可见波段超快脉冲激光的研究进展及现状,详细描述了克尔透镜锁模、高重复频率吉赫兹自锁模及基于可饱和吸收体的锁模等技术在可见光波段的应用,并展望了可见波段超快激光的发展方向及前景。

针对高功率光纤飞秒激光放大器,介绍了啁啾脉冲放大(CPA)技术的基本原理,讨论了该结构中关键的展宽器和压缩器的发展现状与瓶颈;介绍了典型的大模场面积光纤的结构和工作原理,简介了基于大模场面积光纤的CPA系统的发展现状;介绍了非线性放大技术,讨论了实现更窄脉冲宽度、更高脉冲质量的光纤飞秒激光放大方案;最后分析了全光纤结构、相干合束、单晶光纤增益介质以及皮秒种子源等新型技术,并总结了高功率光纤飞秒激光放大器的发展趋势。

围绕着解决环境稳定性、自启动等主要挑战,非线性环镜锁模技术的发展脉络可概括为含有偏振控制器的非全保偏结构、双增益式全保偏八字腔结构和含有相位偏置器的全保偏九字腔结构。其中新型的九字腔非线性环镜锁模光纤激光器兼具自启动性能好、环境稳定性高、结构简单、成本低廉等特点,在光学频率梳、太赫兹抽运源以及工业材料微加工等领域有着良好的应用前景。

反谐振空芯光纤(HC-ARF)具有宽传输通带、低传输损耗、高损伤阈值和高模式纯度等优势,在高功率脉冲激光传输及压缩、超快非线性频率变换、短距离高速高容量光通信、生物化学分析和量子存储等领域展现出广阔的应用前景。简要回顾了空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的发展历程,重点介绍了近年来出现的几种新型HC-ARF。对气体填充HC-ARF在新型拉曼激光频率变换应用领域中的关键技术及最新进展进行了讨论。

飞秒光学参量振荡器(OPO)能产生从紫外到中远红外波段的可调谐飞秒激光脉冲,在频率计测、生物医学、大气探测、宽带通信及**等领域有着广泛的应用。对飞秒钛宝石激光器同步抽运OPO进行了研究,相继实现了波长稳定在1053 nm的高功率飞秒OPO运转。在此基础上,进一步研究了高功率掺镱全固体飞秒激光器同步抽运OPO。结合国内外飞秒OPO的研究进展,对未来全固态飞秒激光器同步抽运OPO的发展进行了展望。

锁模和超短脉冲同步抽运是拉曼光纤激光器得到超短脉冲的主要方式。在锁模拉曼光纤激光器中,基于等效可饱和吸收体的结构可以实现较高性能的输出,但目前仍面临增益光纤过长带来的问题。超短脉冲同步抽运的方式可以有效解决这一问题,实现参数极佳的超快拉曼激光输出。超快拉曼光纤激光器发展潜力巨大,未来的研究将着眼于进一步提升各类超快拉曼光纤激光器的整体输出性能并探究其中的新现象。

综述了强激光场作用下原子的光电离动力学最新进展,着重分析了非绝热隧道电离中的隧穿出口光电子动量分布,得到分子坐标系中隧道电子角分布,实现分子内层轨道成像;采用电场矢量同向旋转的双色(400 nm+800 nm)圆偏振激光实现双指针阿秒钟干涉技术,该技术可以测量光电子波包的相位和振幅;基于具有较大自旋-轨道耦合效应的原子(氙原子),通过圆偏振激光中的多光子电离过程,可产生具有高自旋极化度的光电子。最后对目前超快强场物理的研究前景和发展趋势进行简单的介绍。

自行研制出钛宝石晶体抽运的波长为532 nm的全固态高功率激光器,实现了高功率、高转换效率的可调谐钛宝石激光输出。使用3列重复频率为1 kHz的激光二极管阵列对称式抽运Nd∶YAG晶体,通过调Q及腔内倍频,获得功率为37.8 W、波长为532 nm的抽运光,每个激光二极管的抽运脉冲包络内包含5个调Q脉冲,单脉冲宽度为90 ns,重复频率为5 kHz。采用该绿光抽运钛宝石晶体,获得733.5~871.1 nm波长范围内的连续调谐激光,在771 nm处获得的输出功率最大,为8.26 W,光-光转换效率高达42%,脉冲宽度为14 ns,30 min内输出功率稳定性优于±4.4%。

为了解决激光打标系统中聚焦透镜焦深短等原因导致的系统打标范围小等问题,提出了一种基于飞秒激光成丝效应进行大幅面激光打标的方法,系统地分析了打标范围和分辨率。实验结果表明:飞秒激光成丝可以有效地增大焦深,实现大幅面平面样品的打标以及曲面样品的打标,并在打标系统的有效工作范围内,使分辨率均匀性得到了提高。

建立了基于飞秒激光抽运-探测原理的时间分辨阴影成像平台,直接获取了飞秒激光烧蚀石英微孔的超快过程图像。在不同能量密度、时间延迟、脉冲数量条件下,观察到随时间延迟变化的等离子体通道衰退、冲击波膨胀和微孔伸长现象。实验结果表明,所提系统有助于飞秒激光烧蚀诱导透明介质内部微纳结构的原位观察。

实验研究了不同入射激光能量和晶体取向条件下,强飞秒激光在氟化钙晶体中成丝产生的超连续谱。实验发现,由于晶体中存在光强钳制效应,在一定入射激光能量范围内,超连续谱的最大蓝移截止波长为300 nm,且不随能量发生变化。同时发现,该最大蓝移截止波长不依赖于晶体取向的变化,但超连续谱的强度将随晶体的取向发生明显变化。

利用数值求解含时薛定谔方程的方法研究了氦原子在超短红外激光脉冲和极紫外激光场作用下的双电离过程。在此过程中,一个电子首先被极紫外激光场电离,然后氦离子既可以被接下来的红光激光场直接隧穿电离,也可以被红外激光场驱动下的电子再散射而发生非次序双电离。这两种双电离通道的干涉可以产生新颖的电子关联动量谱分布。当驱动红外激光脉冲为周期量级时,再散射导致的双电离的两个电子的运动方向可以相同,也可以相反。

将两个相位光栅分别作为分束和合束元件,生成了偏振态连续变化的非柱对称飞秒矢量光束。通过调节合束相位光栅的波矢方向,即可实现标量光到矢量光的转变,以及矢量光偏振态的调节。利用非柱对称飞秒矢量光在金属钨表面制备了由弧形条纹组成的二维周期性结构,在相邻弧形条纹偏移量(水平方向的周期)保持 560 nm不变的情况下,通过调节飞秒矢量光的偏振态分布,可使弧形条纹的底长(竖直方向的周期)逐渐减小至4 μm。微区反射谱测量表明:弧形周期条纹的存在明显减小了可见至近红外波段的反射率,且反射率随弧形条纹底长的减小而增大。飞秒激光的辐照没有改变金属钨表面的物质组分,因此,反射率的改变完全是由钨表面的二维周期性结构导致的。

聚焦激光脉宽和偏振对飞秒光丝诱导燃烧场中间产物荧光光谱的影响,通过改变激光脉宽、偏振状态,观测了燃烧中间产物如OH、CH、CN、C2分子和C原子的荧光光谱变化。结果发现:随着激光脉宽和偏振椭圆率增大,各组分荧光信号强度减小,这是因为光丝内激光钳制强度及等离子的密度与激光脉宽、偏振密切相关,进而导致多光子激发燃烧中间产物的信号随之变化。

基于非线性放大环形镜,设计了一种全正色散掺镱光纤锁模激光器。在抽运功率为80 mW的情况下,该掺镱光纤锁模激光器可以实现平均功率为7.8 mW的稳定输出。输出激光脉冲的重复频率为9.9 MHz,中心波长为1064 nm,脉冲宽度约为18 ps,相应的光谱宽度为0.18 nm。该激光器具有结构简单、自启动、稳定性高的优点。

国家自然科学基金、国家青年项目、上海市青年东方学者、天津大学光电信息技术教育部重点实验室开放基金;

高非线性光子晶体光纤具有小纤芯、大折射率对比度的特点,其周期性的空气孔结构使得导引声波布里渊散射(GAWBS)激发的声子被束缚在纤芯区域,产生显著的声光相互作用。声子通过调制光纤材料的折射率,从而对光波的相位进行调制。利用Sagnac干涉环将相位调制转化为强度调制,在光子晶体光纤中实现了1550 nm和1060 nm波段GAWBS声子的激发和探测。实验测得在1550 nm和1060 nm波长抽运下声子基模频率均约为1.24 GHz,验证了前向布里渊散射声子频率与抽运光波长无关的理论。

利用解析方法研究了父脉冲参数对合成脉冲宽度和质量的影响。研究结果表明,两个父脉冲具有相近的脉冲宽度和脉冲能量时,合成脉冲的时域质量较高。减小父脉冲时域宽度可以有效减小合成脉冲基底。为了验证这一相干脉冲合成的优化方法,在不同的非线性光纤中,对分束后的掺镱光纤飞秒激光器的输出脉冲分别进行非线性频率变换,获得了两个小于30 fs的脉冲,再将二者进行相干脉冲合成,获得了合成脉冲宽度为8 fs的少周期脉冲。

发展了一种采用结构光照明提高自干涉数字全息成像系统轴向分辨率的方法,理论分析了结构光照明自干涉数字全息层析成像的原理,采用数值模拟和实验研究了结构光空间频率和样品轴向间距对系统层析成像特性的影响,给出了结构光照明模式下自干涉数字全息成像的结果。研究结果表明:结构光照明的自干涉数字全息系统层析成像能力得到了显著提升。

提出一种适用于运动目标的快速高精度距离测量方法,通过结合正弦基准时间间隔测量方法与游标时钟控制脉冲发射技术,实现对运动目标的高精度测距。以正弦信号为基准,测量出激光脉冲从测距仪到目标之间的飞行时间,并将其作为估计目标距离的初值;利用游标时钟控制脉冲发射技术,选取正弦信号0点处的线性段作为定时特征点,可以得到高分辨率的测量结果;以该定时特征点对应的游标时刻为脉冲定点发射时刻,通过多脉冲测量取平均值后实现快速高精度测距。实验结果表明:当激光平均功率为1 mW时,在无合作目标的300 m测程内,测距精度为±(3 mm+2×10 -6×D)(D为测量距离),测量时间缩短至5 ms。该测量系统具有结构简单、成本低、容易实现等特点。

采用地面激光扫描获取树木的光探测和测距数据,并将其作为遥感数据源,选取水杉、棕榈、无患子、竹子和橡胶树为研究对象,提出了三类有效特征:树木相对聚类特征、点云分布特征和树木表观特征,列举了68个特征参数。采用支持向量机在交叉验证中对训练数据集进行检验计算,确定最优的特征参数组,最终在测试数据集中进行树种分类。研究结果表明:基于树木相对聚类特征的最优特征参数组进行树种分类的平均分类精度较低(45%);基于点云分布特征的最优特征参数组进行树种分类的平均分类精度有所增加(58.8%);基于树木表观特征的最优特征参数组进行树种分类的平均分类精度较高(63.8%);基于三类特征的13个最优特征参数进行树种分类的平均分类精度最高(87.5%)。此外,由于水杉与其他树种形态差异较为明显,在分类中表现突出,错判率最低(6.5%)。所提方法具有较高的可行性,为获得更准确的森林树种分布提供了强有力的工具。