陈晓   李世光   朱小磊   马秀华   刘继桥   陈卫标  

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基于长程气体吸收池技术搭建了针对1572nm波长的光谱纯度测量装置，理论分析了影响测量精度的诸因素，并推导出误差计算公式，结果显示该测量装置能够对光谱纯度处于90%～99.999%范围的激光输出实现精确测量。根据测量值的误差分布均方根值，能够准确判断测量结果的有效性。用上述装置对研发的1572nm种子注入光参量振荡器输出的单频纳秒脉冲进行实际测量，测得其光谱纯度值为99.996%±0.0005%，达到应用要求。

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于婷   战俊彤   马莉莉   鲍富成   杨絮   段锦   姜会林  

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本文采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡洛仿真方法，模拟偏振光经过椭球形粒子发生多次散射后的偏振特性的变化，通过实验验证其正确性。实验以长、短轴比为1.5的椭球形酵母菌粒子为研究对象，研究激光在椭球形粒子扩散中的偏振传输特性。同时本文提出了一种新的椭球形粒子模拟方法，采用波长为532nm的激光器，分别研究了0°线偏振光、45°线偏振光以及左旋圆偏振光在椭球形粒子扩散过程中偏振态的变化情况。结果表明，浓度越高，偏振度变化的随机性越大，圆偏振光的保偏性优于线偏振光。在相同浓度下，不同起偏角度的线偏振光对于偏振态的影响差别不大。

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陈祎贝   闫兴鹏   苏健   张腾   陈卓   陈颂   蒋晓瑜  

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简要介绍了有效视差图像分割与重组的单步全息体视图打印方法（EPISM）的基本原理，为了提高EPISM方法在较短场景深度的全息体视图再现质量，分析了EPISM方法对不同场景深度再现质量变化的影响。针对较短场景深度再现距离的改变，引起切割组合图像像素降低和体视图视觉跳变增大，导致再现质量模糊的问题，研究了基于EPISM方法的全息体视图视觉跳变问题产生的原因，通过减小全息单元的尺寸来减小视觉跳变对成像质量的影响；分析了全息单元尺寸与全息体视图衍射效应的关系，进一步研究了衍射效应对全息体视图再现质量的影响；分析了全息体视图的曲率失真问题，通过改变采样时三维物体凸出采样平面的距离，验证了曲率失真对于全息体视图再现质量的影响。最后通过减小全息单元尺寸进行了实验验证，有效地提高了较短深度三维场景的再现质量。

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朱世伟   盛磊   刘永凯   张玉良   高世杰  

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在自由空间光通信（FSO）中，由于平台抖动和大气干扰等原因，接收端会产生较大的随机角度抖动，即在接收光信号中引入较大的倾斜像差，这将严重降低空间光-单模光纤（SMF）的耦合效率。为保证接收光信号有效耦合进入单模光纤，一般在接收端会加入快速倾斜镜等器件校正倾斜像差。本文基于模场匹配原理，分析了倾斜像差对耦合效率的影响，并在理论分析的基础上对激光章动跟踪方法进行仿真分析，研究了章动算法参数对于算法动态性能的影响。最后基于快速反射镜（FSM）和PIN光电二极管对仿真分析结果进行实验验证。结果显示，章动半径和收敛速度成反比关系，同时半径增大会引起稳态震荡幅度增大，而采样点数的增多会导致算法收敛速度下降。

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张伟   苏超乾   张梅   雷小华   章鹏   陈伟民  

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利用光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）的反射光谱可以实现应变分布的检测。然而，现有的FBG应变分布解调算法仅适用于能够获知测量光谱反射率的情况，而在大部分实际工程应用中，通过变形的FBG反射谱难以确定其真实反射率。针对此问题，分析了FBG反射光谱的获取方式，并根据反射光谱的特征，提出了利用相关系数改进FBG分布应变解调算法目标函数的改进理论。为验证改进理论的正确性，结合差分进化算法，通过对三种具代表性的应变分布进行解调，对比仿真了改进算法与传统算法的性能。仿真实验结果表明，改进算法适用于不能获知FBG真实反射率的情况，所提出的改进方法提升了FBG分布应变解调方法的实际应用能力。

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亢玉彬   唐吉龙   张健   方铉   房丹   王登魁   林逢源   魏志鹏  

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通过分子束外延（Molecular beam epitaxy，MBE）生长技术在GaAs（100）基片上生长单晶InxGa1-xAs薄膜，并通过反射高能电子衍射仪（Reflection high energy electron diffractometer，RHEED）实时监控薄膜生长情况。采用RHEED对GaAs衬底脱氧处理过程，GaAs缓冲层生长过程及InxGa1-xAs薄膜生长过程进行原位监测。对生长的InxGa1-xAs薄膜进行X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）测试，InxGa1-xAs表现为高质量的薄膜，且In组分为0.51。通过光致发光（Photoluminescence，PL）光谱测试可以发现室温下发光峰位~1.55 μm，且可以发现在InxGa1-xAs薄膜中存在压应变，使得光谱峰位出现蓝移。最后Raman光谱显示了GaAs-like TO模式的峰出现明显的展宽，证明了在三元合金InxGa1-xAs薄膜中存在应变。

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胡涛   李卫华   秦先祥  

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针对传统特征表征能力不强的问题，本文提出一种采用多层深度特征融合的极化合成孔径雷达图像语义分割方法。利用经过预训练的VGG-Net-16模型提取表征能力更强的多层图像特征，再将各层深度特征分别用于训练对应的条件随机场模型，最后将多个条件随机场模型的输出结果进行融合，实现最终的图像语义分割。实验结果表明，与基于传统经典特征的方法相比，本文方法取得了最高的总体分类精度，说明本文采用的融合特征具有比传统特征更强的表征能力。

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黄俊   陈子博   刘其蒙   李聪   王克鸿  

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以离体皮肤组织切口粘结强度、组织峰值温度为优化目标，选取激光功率、激光频率、扫描速度为优化变量，建立了激光生物组织融合工艺参数多目标优化模型。采用Matlab软件编程，应用NSGA-Ⅱ算法寻求Pareto最优前端，得到了最优工艺参数，分析了工艺参数对优化目标影响的灵敏度。采用优化工艺参数进行试验验证，测试切口粘结强度，分析微观组织。结果表明，切口粘结强度对于激光工艺参数具有更高的灵敏度；激光功率对于切口粘结强度和组织峰值温度的影响显著。NSGA-Ⅱ算法优化后的工艺实现了离体皮肤组织全层融合，在组织峰值温度降低的情况下，离体皮肤组织切口粘结强度比单目标优化提高了5.6%。

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王福斌   刘洋   潘兴辰   王宜文  

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飞秒激光加工单晶硅材料过程中会伴随产生等离子体，通过CCD相机采集等离子体的光辐射信号得到等离子体光斑图像。针对光斑图像边缘与背景区域对比度不明显、信噪比低的特点，对光斑图像进行增强处理，并进一步对光斑图像亮度特征进行分析。首先，对原始光斑图像进行滤波，采用PCA(Principal Component Analysis)方法将其增强，对得到的第一主成分图像进行伪彩色处理，以便于分析其能量分布，并依据其能量分布信息将光斑的核心区域分割出来。其次，分别计算原始光斑图像质心、长轴以及核心烧蚀区的质心与长短轴，分析图像的几何特征，据此判断激光烧蚀加工的方向。再次，采用Niblack分割方法分割原始图像的灰度图，使用分割后的二值图像掩膜亮度信息，得到光斑图像的亮度特征。最后，分析光斑亮度特征分别与激光烧蚀加工方向和激光功率的关系。亮度特征与加工方向的相关系数小于0.09，与激光功率的相关系数大于0.5。结果表明，光斑图像的亮度特征不受加工方向的影响，因此光斑亮度特征具有较强的稳定性，可用于激光烧蚀功率的识别。

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陈颖   曹景刚   许扬眉   高新贝   谢进朝   唐心亮   李少华  

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基于表面等离极化激元在亚波长结构的传输特性，提出一种含双金属挡板的金属-电介质-金属（Metal-Dielectric-Metal，MDM）波导耦合方形腔结构。由F-P谐振腔产生宽的连续态与方形谐振腔产生窄的离散态干涉相消，形成了Fano共振。基于耦合模理论，定性分析了该结构Fano共振的产生机理。利用有限元法对该结构进行仿真，定量分析结构参数对折射率传感特性的影响。结果表明，优化参数后该结构的折射率灵敏度高达1080nm/RIU ，FOM值高达735000 。该结构在纳米级光开关、纳米传感器和慢光器件的高度集成有潜在应用。

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邓攀   耿滔   刘正楠  

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本文研究了傅里叶空间纯相位编码方法对产生圆对称艾里光束质量的影响，除了详细分析了目前通用的编码方法外，还引入了另一种编码方法，比较了二者之间各自的优劣，发现这两种方法都能够产生高质量的圆对称艾里光束。其中原编码方法产生的光束，理论上质量相对较高，且受光束参数影响较小，适应性广，但衍射效率低；新编码方法产生的光束质量，理论上相对较差，且对光束参数的选择有一定要求，但优点是衍射效率高，约为原方法的2.4倍，对于激光加工、非线性激发等应用有较大的优势。接着使用两种方法实验产生了圆对称艾里光束，发现由于原编码方法的衍射效率低，使得实际光束的质量受噪音影响较大，而新编码方法产生的光束与理论结果吻合较好，实验验证了新编码方法的可用性。

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刘丽   马国庆   高艺   范师杰  

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针对带有深孔特征的异型曲面三维形貌测量需求，提出了基于CAD数模提取信息进行自适性测量布点的方法和基于法向精度控制的轨迹规划测量方法，用三次样条插值对扫描路径进行函数逼近，用控制弦高法自适性布点提高测量布点的精准性和提高测量的效率，对NURBS曲面法线的计算方法进行了研究，为法向布点提供了数学理论基础，通过对机器人“位移-时间”、“速度-时间”与“加速度-时间”曲线的仿真分析，验证了高阶多项式插值法得到轨迹曲线的平滑性。最后通过基于法向精度控制的形貌测量实验，验证了形貌测量过程中TCP的位置偏差与角度偏差，位置偏差在0.092mm以内，角度偏差在0.19°内，证明了提出的基于法向精度控制的轨迹测量方法的可行性。

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朱高峰   朱红求   钱灏   朱剑平  

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采用激光波长调制光谱技术，在线快速检测密封西林瓶内含氧量，但所析取的二次谐波信号存在基线漂移的非线性影响。构建开放单光路短光程激光检测平台，提出了一种基于线型的Levenberg - Marquardt（L-M）算法来实现基线校正，以洛伦兹线型和高斯线型的二阶导数作为L-M算法的拟合函数，明确优化参数，对含氧量0%-21%的样本进行校正。对比浓度-峰值拟合结果，基于洛伦兹线型的L-M算法校正的拟合系数最高(达99.95%)。以洛伦兹线型为优化依据对含氧量1%的样瓶进行多次测量，对比校正处理前后的结果，预测的最大偏差分别为0.38%和0.22%，预测的均方根误差分别为0.25%和0.16%，验证了基于洛伦兹线型的L-M算法进行二次谐波信号的基线校正，能有效提高西林瓶内含氧量在线检测系统的精度和稳定性。

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孟宁喜   郭伟   吴立志   沈瑞琪   叶迎华   张伟  

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具有高光吸收率表面的金属/非金属功能材料在光学和光电子领域具有重要的潜在应用价值。多孔结构材料属于一种典型的高光吸收系数材料。以不同孔径阳极氧化铝多孔材料（AAO）作为研究对象；通过扫描电镜对AAO多孔层的结构进行表征；通过高速摄影和原子发射光谱分别研究了AAO孔径对于激光诱导等离子体的形态演变和温度影响，并与抛光铝片作对比；通过吸收光谱及时域有限差分法（FDTD）对AAO样品的光反射率进行了测试与仿真分析。研究结果表明：随着AAO孔径的减小，等离子体存在时间变长，光谱谱线强度变大，等离子体电子温度变高。AAO等离子体参数均大于抛光铝片，其中AAO等离子体电子温度比抛光铝片要高2000~3500K；反射率测试与仿真结果表明AAO孔径越小，光在样品内部吸收系数越高，证明了AAO等离子体增强的原因。

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马国庆   刘丽   于正林   曹国华   王强  

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针对机器人和形貌传感器组成的测量系统中，机器人绝对定位精度较低影响点云拼接的问题，提出了基于iGPS世界坐标系进行点云拼接的方法，建立了点云拼接数学模型，并对拼接模型中的坐标转换关系进行求解；基于标准球测量实验分别实现了基于机器人基坐标系的点云拼接和基于iGPS坐标系的点云拼接，实验结果对比表明基于iGPS坐标系的点云拼接具有更好的拼接精度。通过圆柱侧面点云拼接和航空叶片点云拼接验证了基于iGPS世界坐标系的点云拼接方法不受机器人定位精度影响，拼接精度更高。

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鲍雨梅   王成武   金志伟   吴霄   鲍佳峰  

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为探究表面织构技术在生物陶瓷材料领域的应用前景，本文基于Reynolds方程和P-C平均流量模型分别建立了织构表面在流体动压润滑及混合润滑状态下的理论模型，采用有限差分法结合数值迭代并通过Matlab编程对模型进行计算求解，得到计算域内的压力分布和织构表面的理论摩擦系数，以此作为织构表面摩擦学性能的判断标准。采用飞秒激光加工工艺在氧化锆增强HA生物陶瓷涂层表面加工出不同排布方式的椭圆形织构阵列和不同面覆率的圆形织构阵列，基于往复试验平台进行摩擦磨损试验，利用三维轮廓仪表征涂层的磨损深度，并验证数值模型。研究结果为表面织构的设计及理论建模提供了一定的参考。

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陈洪芳   汤亮   石照耀   宋辉旭   孙衍强  

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当大范围测量时，为降低空气折射率对激光追踪测量系统精度的影响，提出了一种基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统ZEMAX仿真分析方法。该方法根据双波长法补偿空气折射率，利用光学器件对偏振光的变换特性建立系统的能量模型，并建立了基于ZEMAX的光学系统模型，分析了光学系统中光学元件性能非理想对光学系统干涉条纹对比度的影响。仿真分析结果表明，光学系统分光部分的分光镜的分光比为2:8，追踪部分的分光镜的分光比为6:4，且接收部分的分光镜的分光比为5:5时，条纹对比度达到0.99，光学系统干涉效果最好。光学系统中的偏振分光镜性能在非理想条件下，对光学系统的干涉信号的条纹对比度影响较小。本文的研究对激光追踪测量系统的精度提升、可靠性评估、光学系统设计和光学元件的选择具有重要的理论指导意义。

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马瑞芩   张凯   韦辉亮   刘婷婷   廖文和  

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陶瓷SLM技术刚刚起步，其成形机理及成形过程中的特殊现象亟待解释。本文针对作者所在实验室在激光选区熔化成形过程中形成的氧化铝陶瓷试件表面的条状凝固和指状凝固组织，采用数值仿真结合试验研究，阐明氧化铝陶瓷SLM成形表面凝固组织的形成机理。研究显示，氧化铝陶瓷SLM成形具备发生贝纳德-马兰戈尼表面失稳状态的条件，随着激光能量的减少，对流越接近稳态；基板预热能够改变贝纳德-马兰戈尼对流状态；小激光功率、快扫描速度、低预热温度有助于形成稳态液体表面层流流动。

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黄会明   刘桂华   段康容  

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摘 要：在计算机视觉领域中一个重要的应用就是机器人视觉，传统的机器人视觉主要应用在工业生产线上的产品检测，包括缺陷检测、颜色、形状检测与分类等。而其中产品的分类和抓取是机器人应用的一个很重要的内容。由于现有的机器人抓取在三维获取方法上无法满足快速、高精度的要求，因此提出了基于微振镜结构光三维重建方法来解决这些问题。首先使用基于微振镜结构光快速获取到图像数据，然后根据多频外差的方法来对物体进行三维重建，最后使用基于PPF三维特征匹配的方式将获取的三维数据与基准模型进行匹配和定位操作，从而获取到每个散乱放置的物体的在机器人坐标系的三维坐标和法线信息。通过实验表明基于微振镜结构光的方式可以获得0.1mm左右的重建精度，和0.4s左右的处理时间，可以满足大多数工业机器人物体定位抓取的要求。

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齐洪霞   赵亮   金川琳   何郡桐   陈安民   金明星  

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使用纳秒激光激发铝箔产生等离子体，并对铝箔进行加热，研究激光诱导击穿光谱的强度和信噪比随温度变化的关系，同时，还对烧蚀坑的直径进行了测量，观察烧蚀坑直径随温度的变化关系。研究发现，观察的铝的两条谱线强度和信噪比随温度增加而增强，烧蚀坑尺寸也随温度升高而增加。实验证实了给样品加温可以提高激光诱导击穿光谱的灵敏度。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第46卷第02期 pp.0211002      

郑胜亨   杨远洪  

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搭建了调制光栅Y分支(MGY)可调谐激光器高精度波长调谐系统，实现了粗扫描结合精扫描的高精度波长扫描标定。在此基础上，测试考察了MGY激光器输出波长、以及内置F-P标准具的温度漂移特性，发现MGY激光器输出激光波长在不同温度均具备很好的线性，而且斜率不变，截距随温度线性变化。研究了基于外部气体吸收基准的高精准波长校准方法，并进行了温度实验测试。结果表明，在-25℃~+75℃温度条件下，40nm波长扫描范围内调谐线性度优于0.99999，调谐波长精度优于0.18pm，准确度优于0.12pm。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第46卷第02期 pp.0201001      

张文涛   杜浩   熊显名   谢仁飚   王献英  

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光刻机中运动台的定位精度直接影响光刻机特征线宽，而位置测量系统的性能是运动台实现高精度定位的关键。本文设计了一种基于二维光栅的高精度位置测量系统的硬件在环仿真平台，通过研究二维光栅的测量模型以及仿真平台中数据传输和计算的过程，分析编程实现测量模型的过程中产生误差的原因，并使用该仿真平台测试模型的精度和运算时间。结果表明，在计算频率为20KHz时，测量模型的程序实现精度优于0.79 nm，测量机箱引起的误差为8.84E-7 nm。该仿真平台能够有效的检测基于二维光栅的测量模型在程序实现的过程中产生的误差，测试模型运算时间。利用该仿真平台能够缩短高精度位移测量系统的研发周期，降低研发成本。

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马博琴   李黄佳  

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利用飞秒超短脉冲激光入射，在多个锥角方向上观察到了环形四次谐波，它们具有不同的理论形成机制，进而对非线性衍射五次和六次谐波的产生进行了理论计算。首先，同一基频波长下非线性切伦科夫五次谐波的辐射角均大于低阶谐波的辐射角，且不同基频波长下的非线性切伦科夫五次谐波存在最小的辐射锥角。实验中观察到的蓝色锥形光波可能源于有倒易矢量参与的级联五次非线性衍射谐波过程。在仅有一种激光光束入射时，观察到环形红、绿和蓝光的同时输出，这有助于环形三基色、连续环形谐波、以及环形白色光源的实现。其次，当入射基频波长为3319.5nm时，五次谐波中e光的形成过程为非线性布拉格衍射，这有利于六阶非线性衍射谐波的产生。

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杨鹏斌   邓林嘉   陈元   伏燕军   徐天义   王霖  

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针对金属工件、瓷器等高反材质的三维形貌测量难题，提出一种用于大面积高反一般灰度物体的三维形貌测量方法。首先通过改进的反射分量分离算法对图像进行反射分量分离；对反射分量分离产生的图像空洞采用改进的种子填充算法进行填充；最后用三步相移结合质量引导算法得到连续相位，由系统标定的相位高度映射关系得到物体高度信息。实验结果验证了本方法的可行性，实测误差约为0.23mm，可消除93%-97%的高光像素,有效克服了反射光干扰，对于大面积反射光具有较好的鲁棒性。

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崔云   张晗宇   赵元安   朱美萍   晋云霞   邵建达  

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用磁控溅射的方法在石英基底上制备了Au膜，结合X射线衍射仪、双束场发射扫描电镜、原子力显微镜等技术手段，研究了Au膜在近损伤阈值飞秒脉冲激光辐照下的物相结构、表面形貌的变化。结果表明，磁控溅射制备金膜为(111)面取向生长的薄膜；近损伤阈值激光辐照能量首先使被辐照区Au膜形成大晶粒，并由(111)单一取向变为多晶结构；Au膜晶粒尺寸的增加导致表面粗糙度的增加。本论文的实验结果为明确Au膜在飞秒激光作用下的损伤过程及后期应用提供了依据。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2019年第46卷第02期 pp.0203001      

朱红梅   李勇作   张振远   何彬   邱长军  

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在Q235基体上激光熔覆了新设计的含微量B (0.10 wt.%)的低碳低合金马氏体/铁素体双相不锈钢合金粉末。结果表明，所制备的激光熔覆层无缺陷，由马氏体M、铁素体F、以及主要沿枝晶间呈均匀不连续分布的硼碳化物M(B,C)和M23(B,C)6组成。新型马氏体/铁素体双相不锈钢熔覆层力学性能优异，平均显微硬度为431.9HV0.2,抗拉强度为1352 MPa，延伸率为12.3%，且耐腐蚀性能优于1Cr13马氏体不锈钢。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第12期 pp.1202012      

王岱良   李玉  

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为提取房屋密集居民区建筑物，提出一种旋转差值核估计的LiDAR点云边缘提取方法。首先对点云中任意数据点，在给定方向上以该数据点为对称中心，并以一定间距构建两个圆形对称窗口；在对称窗口中定义距离核函数，后计算两窗口内数据点高程加权均值，将两加权均值之差的绝对值作为该数据点在该方向上的边缘强度，并选取所有方向上最大边缘强度作为其边缘点判据；然后，计算最大边缘强度对应方向上两窗口内数据点的高程方差，以两方差的差值绝对值并结合边缘点判据提取建筑物与地面交界点；调整两窗口间距，再次计算所有方向上对称窗口内数据点的最大高程方差，并以两方差的差值绝对值作为树木点的判据，并在依此判据检测出的点集上去除建筑物与地面交界点后提取出树木点。最后，利用激光传播特性将点云数据中树木点滤除后，再提取完整的建筑物边缘。该方法应用到真实LiDAR数据后的实验结果表明，建筑物边缘提取精度达到了80%左右，可以有效克服树木影响，较为准确地提取任意形状的建筑物边缘。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0104005      

鲁晨阳   张佩   王光辉   朱菁   黄惠杰  

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鞘流技术是实现高浓度气溶胶颗粒物光学检测的关键技术之一。本文在空气动力学理论和国外相关研究的基础上设计了一种气体鞘流器来实现高浓度气溶胶粒子的有效测量。首先根据大型通用有限元分析软件Ansys中 的Gambit和Fluent模块对鞘流器进行的仿真分析确定了一组最佳的设计参数并依此制作了相应的鞘流器实物，仿真结果表明该鞘流器可以将样气气流直径从1mm压缩到0.34mm，有明显的压缩效果。接着提出了一种用光学尘埃粒子计数器的粒径分布误差间接分析鞘流器压缩效果的实验方案，并对比分析了在同一台粒子计数器上分别配置?1.0mm普通气嘴、?0.5mm普通气嘴以及鞘流气嘴三种情况下0.3um粒子粒径分布情况。实验结果表明，本文设计的鞘流器能够有效降低尘埃粒子的重叠率，显著提升粒子计数器的浓度检测上限值。这结果验证了流体动力学分析的可行性，为实现高浓度气溶胶粒子的光学测量提供了重要基础。

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刘铭晖   董作人   辛国锋   孙延光   瞿荣辉   魏芳   殷磊  

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基于谱库的匹配识别是应用拉曼光谱进行物质成分鉴别的关键，直接影响匹配结果的准确性。在谱库匹配中，尤其针对混合物光谱，利用单一的匹配特征无法全面地反映被测样本光谱与谱库光谱的相似性，光谱匹配识别时需要综合考虑多种匹配特征。本文采用逻辑回归数学模型融合谱峰匹配系数、非负最小二乘匹配系数以及夹角余弦匹配系数，提出了一种新的光谱集成匹配方法。该方法既考虑到被测样品的谱峰信息又考虑到其全谱信息。基于20种氨基酸混合物拉曼光谱谱库匹配实验，结果表明，光谱集成匹配方法具有更低的误判率。

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毛宁   韦宏艳   蔡冬梅   贾鹏  

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摘要 针对复合涡旋光束拓扑荷信息测量的问题，本文提出了利用其光强分布特征及经遮挡部分方位角椭圆型光阑的衍射图样来检测各子光束携带拓扑荷信息的方法。仿真结果表明：复合光束光强图中亮条纹数目和拖尾方向分别与子光束拓扑荷差的绝对值和拓扑荷值较大者相同；衍射图样中暗条纹数目和条纹分布特点分别反映低阶拓扑荷的大小和符号。该结果为复合涡旋光束拓扑荷信息的检测提供一种新方法。

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刘通   沈鸣   高鹏骐   赵有  

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为了更好的实现空间碎片轨道预测，规避碰撞风险，提出了基于漫反射激光测距数据估算火箭残骸质心位置和翻滚姿态的方法。首先分析火箭残骸翻滚运动，建立漫反射激光测距仿真模型，给出了估算其翻滚轴指向和翻滚周期的理论方法和仿真方法。对德国Wettzell站测得的Soyuz火箭末级残骸的实测数据进行分析，由快速Lomb-Scargle算法估算其观测周期。比较仿真和实测数据的统计直方图，推算火箭残骸长度及质心位置。在此基础上，估算出其翻滚轴指向(RA=203°，DEC=23°)和翻滚周期11.4s。给出了由漫反射激光测距数据估算空间碎片尺寸，质心位置及空间姿态的新思路。

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白家荣   刘源   钟朝阳   孟洁   施君杰   王明建   孟俊清   侯霞   陈卫标  

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报道了一种可在低温环境下和100℃以上的宽温范围内稳定工作的纳秒级被动调Q的Nd:YAG激光器。谐振腔采用抗失谐的双Porro棱镜组合腔型，以热电制冷器（TEC）控温的垂直腔面发射激光器（VCSEL）侧面泵浦Nd:YAG板条晶体，被动调Q晶体为Cr4+:YAG。在泵浦峰值功率1kW，重复频率1Hz的条件下，测量了激光器在不同温度下的工作情况，结果表明在-75℃~40℃温度范围内，激光输出平均能量18.79mJ，标准差为2.29mJ，脉宽约4ns，近场光斑直径约5mm，远场发散角小于0.9mrad。激光器体积小、结构紧凑、可靠性高，十分适合宽温尤其是低温环境下的空间激光应用。

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龚鑫   孟俊清   张鑫   蒋静   陈卫标  

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为了探究正交波罗（Porro）棱镜谐振腔的模式，在菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式的基础上，采用快速傅里叶变换（FFT）数值模拟的方法，对波罗棱镜谐振腔输出模式进行了仿真计算，通过比较不同脊线宽度和直角制造误差的情况，给出了正交双波罗棱镜腔保持单横模运转的条件。

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张志研   王奕博   梁浩   赵树森   林学春   李新阳  

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激光除漆是激光清洗技术重要应用领域之一。本论文基于烧蚀气化材料去除机理，采用高重频脉冲激光对低热导率树脂基涂漆定量去除进行了理论及实验研究。首先，研究了二维振镜系统激光清洗扫描方式选取及脉冲激光作用于材料表面光斑分布特性。其次，本论文对高重频脉冲激光作用于低热导率材料表面，材料表面温度变化进行了理论仿真，发现脉冲间隔对材料温度变化影响较小，可忽略。最后，本论文进行了高重频脉冲激光烧蚀气化去除低热导率涂漆实验。发现由于脉冲间隔对材料温度变化影响较小，作用于涂漆表面脉冲数与烧蚀气化去除深度之间线性相关，并建立了二者之间的一维线性关系方程。本论文为采用激光进行涂漆定量去除研究提供了理论支撑和实验指导。

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白燕   延凤平   冯亭   韩文国   张鲁娜   程丹   白卓娅   温晓东  

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提出了一种单纵模超窄线宽环形腔掺铥光纤激光器，通过未泵浦的保偏掺铥光纤作为饱和吸收体，结合光纤光栅法布里-珀罗滤波器，实现了激光器的单纵模运转和超窄线宽输出。实验结果表明，激光器在室温下可获得中心波长为1942.03 nm、光信噪比为63 dB的稳定输出。通过100分钟的连续测量，激光输出功率波动小于0.62 dB、中心波长波动小于光谱仪最小分辨率0.05 nm，在一定时间内具有良好的稳定性。通过基于频率噪声的线宽测量方法，测得在0.01 s的测量时间下线宽为300 Hz，在0.1 s测量时间下的线宽约为3 kHz。提出的激光器将在对2 μm波段激光纵模及线宽特性有严格要求的领域具有重要应用价值。

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门华涛   李国元   赵彦铭   邢艳秋  

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激光测高卫星的回波波形是激光测高卫星的核心数据之一，回波波形的仿真分析对卫星指标论证、数据处理具有重要的参考价值。本文综合考虑地物反射率、发射波形和激光发射光强影像阵列LPA (Laser Profile Array)三个因素对回波仿真结果的影响并进行对比实验，探讨了最优的模拟仿真方法。实验中选择某研究区，以ICESat/GLAS(Ice, Cloud and land Elevation Satellite/ Geo-science Laser Altimeter System)数据为验证数据，通过相关系数对回波仿真精度进行评价。结果表明，在考虑实际地物反射率和发射波形时可以明显提高回波仿真精度，仿真结果的相关系数从0. 9337提高到0.9492，LPA由于其像素空间分辨率较低，导致得到的仿真精度误差较大，通过三次样条插值提高像素分辨率后可使仿真精度提高到0.9513。

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闫晗   杨远洪   杨福铃  

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基于热扩散机理，研究了光纤陀螺中光纤环热扩散非互易相位误差导致的零偏漂移的延迟响应特性，发现了延迟时间的温度相关性，获得了光纤环零漂延迟补偿模型。搭建高精度光纤陀螺实验系统，在不同温度段，采用近似“方波”形台阶温变激励，验证了热致非互易性相位误差的延迟特性，并获得了实验光纤环的模型参数。进行了光纤陀螺全温变零偏测试，实验结果表明采用改进模型可获得更好的零偏补偿效果，验证了新建模型的正确性和有效性。

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沈义平   陈聪   高明   成群林   李中权   曾晓雁  

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为了探究中厚板铝合金光纤激光切割工艺特性，开展了光纤激光切割8 mm厚AA2219铝合金工艺试验，系统研究了激光功率、切割速度、离焦量和辅助气压等工艺参数对切缝质量的影响规律。以根部挂渣高度和切缝下部分倾斜条纹区域所占板厚比例这两个最典型的指标来表征切缝质量。试验结果表明，激光功率和辅助气压是影响切缝质量最主要的工艺参数，当激光功率增大至5.4 kW、辅助气压增大至11 bar~ 15 bar时，切缝挂渣量最少。最后，为了进一步提高中厚度铝合金激光切割质量，根据空气动力学原理，利用流体力学模拟设计并制作了简易拉伐尔(Laval)喷嘴，采用该喷嘴进行试验发现，切缝表面倾斜条纹区域范围从50%降低至10%，而挂渣高度变化较小。

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李语强   李祝莲   李荣旺   汤儒峰   翟东升   张海涛   皮晓宇   伏红林   叶贤基   熊耀恒  

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激光测月是海内外所瞩目的宏伟目标,代表着单光子探测技术的高峰。开展激光测月的意义来自它广泛的科学应用，月面角反射器与地面测站间的距离及其变化包含了十分丰富的信息，可供众多邻域和多个学科分析与应用。为了开展月球激光测距的研究与试验，云南天文台研制了1.2m望远镜10Hz共光路月球激光测距系统，在攻克了多项技术难题后，于2018年1月22日成功探测到Apollo15月面反射器的回波信号，率先在国内实现了月球激光测距，测距精度优于米级。论文对1.2m望远镜激光测月系统以及试验结果进行了详细的介绍和分析。

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林鹤   付跃刚   欧阳名钊   赵宇   朱启凡   吴锦双  

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本文采用严格耦合波分析法设计了具有宽带广角抗反射特性的ZnS MS材料的蛾眼亚波长周期微纳结构。基于严格耦合波理论计算，控制周期尺寸小于入射波长与材料折射率的比值，实现高级次衍射波为倏逝波，以提高蛾眼结构宽带抗反射效率。采用时域有限差分法分析了蛾眼结构周期、底端直径、结构高度和顶端直径随入射波长和角度变化对光谱透过率的影响，并对四种结构参数进行了优化。此外，本文还选取可见光、近红外和中红外三个特征波长进行了宽角度入射的电场分析。研究结果表明：在短波光谱范围，蛾眼宽角度抗反射性能取决于结构表面的减反射和前向散射的能力，而在长波光谱范围，由于蛾眼结构被视为ZnS MS平面膜层，其光谱特性主要受Fabry-Perot干涉影响。该研究为不同波段宽角度蛾眼结构设计提供了理论依据和设计方法。

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陈帅   陶凤和   贾长治  

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采用选区激光熔化技术制备了4Cr5MoSiV1模具钢试样，研究了线能量密度η(激光功率与扫描速度之比)对显微组织、C元素损耗及显微硬度的影响。研究表明：SLM成型4Cr5MoSiV1模具钢试样的显微组织主要为马氏体和少量残余奥氏体。脱碳反应、飞溅行为和元素烧蚀共同造成C元素的损耗，当η=950 J/m时，C元素损耗率高达17.7%。随着η的增加，试样的晶粒尺寸增大、C元素损耗率升高、马氏体含量降低；在同一η下，试样过渡区的晶粒尺寸最小、C元素损耗率最低，热影响区的晶粒尺寸最大、C元素损耗率最高。随着η的减小，孔隙缺陷增多；当η过大时，将出现冷裂纹缺陷。当η=905 J/m时，试样显微组织均匀、致密度高，具有较高的显微硬度(熔池中心区域为710.3HV0.2，过渡区为732.4HV0.2)。

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徐家乐   周建忠   谭文胜   孟宪凯   黄舒   何文渊  

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以钴基合金粉末为原料，采用超声振动辅助激光熔覆工艺在GCr15轴承钢表面制备了钴基合金涂层，在750℃/100h条件下对制备试样进行了恒温氧化试验，采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析等检测手段表征涂层的微观结构和高温氧化行为。结果表明：超声振动并未改变熔覆层的相组成，只是改善了熔覆涂层的组织形态，在近表层形成了更加均匀细小的等轴晶组织，涂层经100h高温氧化后均遵循抛物线氧化规律。相比较于传统的激光熔覆涂层，超声振动辅助激光熔覆制备涂层表面形成的氧化膜更加细小致密，且无明显的氧化破裂和剥落缺陷，同时伴随大量高温稳定性好的CoCr2O4尖晶石相生成，其氧化增重与氧化指数分别减小了19.2和50.8%，表明超声振动辅助激光熔覆工艺能进一步提高涂层抗高温氧化性能。

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马国庆   刘丽   于正林   曹国华   王强  

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基于iGPS定位跟踪系统的三维形貌测量系统，首先建立测量系统的数学模型，并对传统的Eye-in-hand手眼标定技术的主要原理进行介绍，然后使用激光跟踪仪建立了系统转换关系。提出了一种融合特征点拟合的标定方法，并利用特征点约束和基于罗德里格矩阵的算法进行了转换关系的求解。对标定后的系统进行基于机器人基坐标系的点云拼接和基于iGPS世界坐标系的点云拼接对比实验，实验表明融合特征点拟合的标定方法提高了点云拼接的精度。

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王仁德   张亚萍   王帆   祝旭锋   李重光   张永安   许蔚  

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本文介绍了一种在光学扫描全息系统中采用环形光瞳滤波器实现选择性边缘提取的方法。光学扫描全息是一种非相干数字全息技术，基于双光瞳外差扫描技术使用单个二维光学扫描来获取三维物体的全息信息。本文中首先采用小孔滤波器和环形光瞳滤波器作为两个光瞳来形成复合光场对物体进行扫描，实现对物体边缘信息的提取。其后，通过移动并破坏环形光瞳滤波器的对称性并选择使用两个完全相同的环形光瞳滤波器实现了对物体各向异性的选择性提取。计算机仿真实验显示了通过在光学扫描全息系统中使用环形光瞳滤波器可以很好地实现各向同性及异性的选择性边缘提取。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0109001      

方欣   王敏   胡顺星  

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利用AML-2型车载差分测污激光雷达梅雨季节大气污染物的监测数据，研究了合肥地区梅雨季节对流层大气气溶胶和臭氧的时空分布特征，对比分析了梅雨对大气污染物消减的影响。研究结果表明：梅雨季节，气溶胶消光系数较小，随着高度的增加呈递减趋势。0.5km高度处，多天消光系数在（0.1～0.18）km-1之间，持续降水对气溶胶浓度消减显著，梅雨前期和梅雨季节气溶胶消光系数均值分别为0.37km-1和0.14 km-1，消减了约62%。梅雨季节，臭氧的时空变化特征明显，在空间上臭氧浓度随高度的增加逐渐减少，在时间上臭氧浓度的日差异较大。20日和24日，0.4km高度处臭氧体积分数相差44.7ppb，臭氧浓度增加了约1.4倍。相比于梅雨前期，梅雨季节臭氧浓度大大降低，相同高度处臭氧体积分数均值差值最大可达32.4ppb。

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李诚鑫   张宝富   卢麟   滕义超   李建华  

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微波光子变频与移相技术是微波光子雷达的两个关键技术，若在实现微波光子变频的同时完成移相，可以大幅降低微波光子雷达系统的复杂度和体积。本文基于光电振荡环路提出一种同时完成微波光子变频与移相方法，利用光电振荡环路对基带信号进行上变频，通过改变光电振荡器的输出频率，实现1.6GHz-21.16GHz可调谐上变频；调节可调谐激光器的输出波长，利用色散补偿光纤的延迟效应等效改变上变频信号的相位，调谐范围可达 。该方案将微波光子变频与移相技术结合，在拓展光电振荡器应用范围的同时，对微波光子雷达的实用化也有一定借鉴意义。

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柯熙政   马兵斌   张颖  

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在相干光通信系统中，由于大气湍流的影响使信号光的偏振态具有不确定性，而光混频器对信号光和本振光的偏振态比较敏感。结合光混频器原理推导出信号光偏振态、中频信号和混频效率三者之间的关系，以中频信号幅值做为反馈控制信号光偏振态提高混频效率，并设计了一种适用于相干光通信系统的偏振控制算法Single Particle Optimization。实验结果表明，偏振控制系统在闭环状态下，中频信号的幅值快速增大，混频效率提升64%左右，中频信号幅值的波动方差减小为0.001，实现了相干光通信系统中的偏振控制。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0106002      

夏佩云   尹玉环   蔡爱军   黄征   李丹   包云峰   封小松  

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：本文针对2219铝合金硫酸阳极氧化膜进行激光清洗工艺研究，比较了激光清洗速度对氧化膜去除效果的影响，在清洗后的表面进行了焊接验证，研究分析了脉冲激光清洗阳极氧化膜的机理和特性。研究发现，激光清洗作为铝合金焊前处理的方法，可获得外观和内部质量良好的焊缝；激光去除氧化膜存在一个清洗速度阈值，该值为脉冲重复频率和清洗宽度的函数，在该阈值范围内，光斑叠加有效，可彻底去除阳极氧化膜。通过理论计算，重复频率为100KHz，扫描宽度为15mm，清洗速度阈值为1079mm/min，与试验结果吻合。激光去除2219硫酸阳极氧化膜机制主要为爆炸和气化，并存在少量弹性震动剥离机制。

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项衍   张天舒   刘建国   吕立慧  

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2015年12月份重污染频发的北京市先后启动了两次大气重污染红色预警。本文根据中科院大气物理研究所铁塔分部激光雷达的立体探测数据，采用梯度法反演北京市区大气边界层高度，并对中尺度数值模式WRF的模拟结果进行评估。结果表明，虽然两种方法的结果具有较好的一致性，但是极值并没有很好的吻合。激光雷达反演边界层高度日变化与WRF模拟结果的相关性达到0.76，均方根误差为163 m，平均偏差为-61 m。同时发现在清洁天气下，WRF模拟的准确性要高于污染天气下的模拟结果。此外地面观测的PM2.5浓度与激光雷达反演的大气边界层高度相关性达到-0.85。

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邬镇伦   程效军   辛佩康   张立朔   胡敏捷  

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针对复杂舱舱容传统计量方法存在人工成本高、效率低的问题，提出一种基于激光点云与BIM技术的复杂舱舱容体积计算方法。以复杂液货舱三维点云数据为基础对复杂舱舱壁与内部构件进行分割；利用BIM技术对舱壁点云数据及船舱构件点云数据进行三维重建以获得船舱三维模型；然后利用船舱三维模型进行船舱不同姿态下的实时舱容计算。选用上海某船舱点云数据进行方法验证，实验结果证明：该方法能够快速、精确地获得船舱不同姿态下的舱容数据，可靠性强，具有很好的实用价值。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2019年第56卷第05期 pp.052802      

江慧绿   李 超宏   廖娜   厉以宇   陈浩  

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自适应光学扫描激光眼底成像系统研究是当前研究的一个热点。本文利用Badal系统、变形镜和夏克-哈特曼波前传感器设计了一种可调焦的自适应光学激光扫描眼底成像系统，通过视标引导，调节Badal系统中透镜间间距实现人眼低阶像差校正。根据系统调焦及工作原理，分析了Badal系统最佳参数，并对系统参数进行设计，采用Zemax光学软件对系统进行仿真及优化。仿真结果表明，设计的系统点列图光斑小于衍射极限，各屈光度斯特列尔比值均大于0.8，甚至低屈光度下的斯特列尔比可达0.95左右，不同屈光度下各视场MTF曲线接近衍射极限，正常人眼视网膜面上系统理论分辨率约为2.29μm，接近衍射极限分辨率（2.11μm），能够对-6m-1~+6m-1屈光不正的人群实现眼底视网膜清晰成像。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第56卷第02期 pp.022202      

杨连杰   李阳   孙俊杰   邹云  

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为了能从实验上直观地观察到表面波在缺陷上的反射与透射，采用激光超声可视化技术，研究了脉冲激光激励的表面波在不同深度缺陷上的反射和透射。实验得到了表面波在缺陷处的可视化声场，结果表明：随着缺陷深度的增加，表面波的反射系数呈现先增大后平缓的趋势，而透射系数呈现先减小后平缓的趋势。该研究结果为激光超声表面波定量检测材料表面缺陷奠定实验基础。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第56卷第04期 pp.041203      

王晓飞   张欣怡   徐馨荷  

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近红外光谱方法对于血液成分的无创检测有着重要意义。目前的研究大多是通过算法对单一因素进行分析以得到血液成分的测量结果。以血糖浓度为例，采用将动态光谱提取数据和非测量组分影响因素甘油三酯、胆固醇、球蛋白、白蛋白和年龄一同纳入预测模型的方式来提高血糖测量系统中的精度。血糖预测的模型建立通过支持向量算法，对比建模结果，考虑多因素模型预测值和血糖真值的建模结果优于未考虑非测量组份建模的预测结果。前者相关系数达到0.9627，均方根误差为0.13，比后者预测集相关系数提高14.23%，预测集均方根误差减少43.12%，相对误差在10%范围内的样本数量多8.33%。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2019年第56卷第04期 pp.041701      

岳靖   刘国军   付浩  

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图像质量评价的目的是获得与人类视觉系统主观得分相吻合的客观评价方法。彩色图像的表示是彩色图像质量评价的一个重点和难点。针对彩色图像的表示，研究者们提出将其由RGB转换到其他色度空间，这些表示在转换过程中都会有颜色信息的损失。因此，如何能够准确的不破坏颜色结构信息的基础上表示彩色图像成为彩色图像质量评价的重要前提。本文将参考图像与失真图像表示为纯四元数矩阵，提出四元数谱余量方法用于检测两幅图像的视觉显著性区域，然后融合四元数梯度特征作为彩色图像质量评价的两个指标。为了凸显人类视觉显著区域，又将视觉显著性作为评价指标的权值进行处理。最后，在TID2013与CSIQ数据库中进行数值实验，通过计算四种客观评价指标Spearman等级相关系数（SROCC）、Kendall等级相关系数（KROCC）、Pearson线性相关系数（PLCC）及均方误差平方根（RMSE）来度量主观评价与客观评价的一致性。结果表明，本文的算法在TID2013上的实验结果达到0.8169，与主流的一些算法相比，具有一定的竞争力，并且与人的主观评价相匹配。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第56卷第03期 pp.031009      

王旭   孟德龙   李小康   张玲娟   陈天威  

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提出了一种基于自注入锁定实现光纤光栅传感解调的方法。解调系统采用光纤激光器结构，通过自注入锁定的方法将激光器的输出激光锁定在传感光栅的反射波长处。利用啁啾光纤光栅的色散特性，将激光器波长的变化转化为谐振腔腔长的变化，通过激光拍频完成对激光波长变化的测量，达到了传感解调的目的。对系统结构和测量原理进行了详细的阐述，并以温度传感为例进行了实验研究。基于自注入锁定的光纤光栅传感解调方案不仅具有解调系统简单、稳定性好、传感距离不受限制等优点，并对现有的光纤光栅传感系统具有良好的兼容性。

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冯晨霄   汪西莉  

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本文在全卷积网络基础上提出了一种图像分割模型以获取目标分割结果，模型包含两个结构相同的深层神经网络分支，每个分支采用卷积-反卷积的结构实现特征提取和从特征恢复目标区域；两个分支接收不同的输入，将来源于两个分支的结果通过加权融合得到最终的分割结果。模型融合了不同图像源的多级尺度特征，在训练样本数有限的情况下，通过数据增强使训练得到的模型鲁棒性更强。在光学图像数据集Weizmann Horse和遥感影像数据集vaihigen上进行实验并与相关文献比较，结果表明所提模型具有更高的目标分割完整度和最优的分割性能。在训练数据有限、形态各异，尺度变化较大等的遥感影像建筑物分割中取得了理想的结果，表明模型可应用于复杂的遥感影像目标分割。

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杨玉峰   蒋明争   张颖   张欢  

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本文设计了基于单光源的可见光全双工通信系统，实现了可见光通信兼具照明和通信的功能。利用“猫眼”逆向调制器对下行光信号进行二次调制，将上行信息调制到下行光信号上并反射回主动端。实验表明：单光源可以实现全双工可见光通信链路，并且使上下行链路的通信相互独立，互不干扰，通信效果良好。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2019年第56卷第01期 pp.010603      

罗佳文   王雪敏   沈昌乐   蒋涛   湛治强   邹蕊矫   彭丽萍   黎维华   吴卫东  

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太赫兹量子级联激光器（THz QCL）是一种紧凑、相干的固体连续辐射源，具有重要的潜在应用价值，是当前国际上研究的热点之一。目前，THz QCL面临进一步提高输出功率的困难，而阵列耦合是突破这一瓶颈的有效途径，因此，相关研究就显得尤为重要。由于针对THz QCL阵列耦合的研究很少，因此，本文首先概述了中红外量子级联激光器的阵列耦合结构，希望对THz QCL阵列的研究提供参考，然后，分析了THz QCL的现有阵列耦合结构，最后，总结并讨论了THz QCL阵列研究现状及其未来可能的发展方向。

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刘恂   沈学举   刁冬梅   黄富瑜  

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在非线性频率变换中，常用级联晶体补偿走离角。然而在KTiOPO4（KTP）晶体级联倍频实验中发现，当其中一块晶体沿通光轴旋转180°时，倍频转换效率急剧降低。理论分析表明，当一块晶体旋转180°后，其有效非线性系数正负号发生改变，等效于在级联晶体之间产生了大小为π的相位失配量，使倍频转换效率降低。提出了利用空气色散补偿该相位失配量的方法，相较于使用波片的相位失配量补偿方法，具有结构简单、温度稳定性好、无插入损耗和成本低等特点。实验结果表明，利用空气色散可以补偿相位失配量，消除单块晶体旋转对晶体级联倍频效率的影响，验证了理论分析的正确性以及空气色散补偿方法的可行性。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0108001      

李祚   隋尚   袁子豪   李浩胜   陈静   林鑫  

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为满足重型制造业对大型高性能金属结构件的整体化快速制造需求，沉积效率高于2kg/h的高效率激光熔覆沉积(HDR-LMD)技术逐渐引起国内外学者的广泛关注。本文采用高效率激光熔覆沉积技术制备GH4169合金试样，通过SEM、EBSD和TEM等测试方法研究了沉积效率为2.2kg/h时GH4169合金的微观组织和拉伸断裂机制。结果表明：高效率激光熔覆沉积GH4169合金沉积态试样的析出相主要包括Laves相、针状δ相及不均匀分布的γ''和γ'强化相。强化相与δ相的析出是热循环作用的结果。拉伸测试结果表明沉积态GH4169高温合金的塑性和强度均低于锻件标准。这主要是由于强化相的体积分数较小且分布不均匀，以及在应力加载下因非均匀分布的强化相引起的局部应力集中将导致Laves相优先断裂。

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0102004      

汪军   李民   汪静雪   张兴权   魏伟   戚晓利   王会廷  

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采用波长为1064 nm，脉冲宽度约为10 ns的激光对304不锈钢CT紧凑拉伸试样进行双面冲击处理，利用Rtec Up型三维形貌仪观察了激光冲击处理试样表面形貌，并使用X350A型X射线应力仪测量了试样沿表面方向的残余应力，通过PLN-100/500型伺服液压疲劳试验机对未激光冲击处理及处理后的试样进行疲劳拉伸试验得到试样疲劳寿命曲线，并用JSM-6490LV型扫描电子显微镜观测试样裂纹扩展过程不同阶段的断口微观形貌。试验结果表明，激光冲击处理能够在试样表面产生最大变形量约为25μm的塑性变形，形成最大值为-218 MPa的残余压应力，并且可使裂纹源向试样内部转移。根据裂纹扩展区的疲劳条带间距的对比，可以得出激光冲击强化能够显著地降低冲击区域处裂纹扩展速率。另外，基于疲劳寿命曲线可再次验证激光冲击处理提高304不锈钢疲劳寿命的有效性。

       PDF全文 (下载：17)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0102003      

环鹏程   王晓南   朱天才   陈文刚   胡增荣   张敏   陈长军  

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本文利用IPG YLS-6000光纤激光器对2.8mm厚800MPa级热轧高强度钢进行了激光焊接，通过调整激光功率获得了全熔透激光焊接接头。利用金相显微镜和扫描电子显微镜对激光焊接接头的显微组织进行了观察，分析了激光焊接接头的显微硬度，并利用万能材料试验机和摆锤冲击试验机对激光焊接接头的拉伸性能和冲击韧性进行了测定，研究了激光焊接接头的显微组织与力学性能之间的本质关系。研究结果表明，激光焊接800MPa级热轧高强钢的焊接接头内不存在软化区，焊接接头的抗拉强度达到母材水平，并且焊接接头的冲击韧性能达到母材的82.9%。

       PDF全文 (下载：13)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0102002      

李广森   延凤平   王伟   乔楠  

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本文设计了一种基于光敏半导体砷化镓的主动式电磁诱导透明超材料。砷化镓的光电特性，使该超材料结构中的外围圆环能在各个光照条件下，响应不同频率的电磁波；其与中心开口环耦合，分别能够在1.47THz与0.7THz两个频点处产生强烈的电磁诱导透明效应。通过调节光照强度以改变砷化镓的电导率，并拆分表面金属环结构进行相互对比，分析了该超材料结构的光敏性能，与其实现多波段电磁诱导透明效应的物理机理；同时研究了砷化镓宽度与开口环开口大小对电磁诱导透明效应的影响。仿真分析表明该超材料结构能够在不同光照条件下，于太赫兹波段中多个频点处产生高强度的波速迟滞效应，并伴随较高的折射率灵敏度，在太赫兹缓存器件与折射率传感领域有一定的应用价值。

       PDF全文 (下载：16)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0114002      

刘焕淋   朱平鑫   陈勇   林振宇  

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基于发光二极管（LED）的室内可见光通信（VLC）能够实现照明及高速率数据传输，但LED朗伯辐射模型和光线多径效应等使VLC系统下行链路在同一接收水平面的光功率和照明强度分布不均匀，难以保证通信服务的公平性。本文提出一种改进的遗传模拟退火算法（IGSAA）搜索最优的功率调节因子调节LED阵列的发射功率。在IGSAA中，设计基于不同接收点的接收功率差异的适应度函数，采用双点交叉方式并根据种群最优个体信息和进化代数设计自适应变异概率，基于采用子群划分概率交叉和变异增加种群多样性。仿真结果表明，IGSAA算法能在有限进化代数内有效地提高室内VLC系统的覆盖均匀性。

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刘亚楠   孙荣禄   牛伟   张天刚   谭金花  

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在Ti811钛合金表面激光熔覆TC4和Ni60粉末成功制备了与基体呈冶金结合的Ti基复合涂层，系统的研究了涂层的物相组成、微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能，结合Bramfitt二维点阵错配度理论分析了TiB2-TiC复合镶嵌结构的形成机理。结果表明，涂层主要由增强相TiC和TiB2、金属间化合物Ti2Ni和基底α-Ti组成，TiB2的(0001)面和TiC的(111)面之间的错配度仅为1.057%，TiB2可以成为TiC的最有效异质形核核心，形成TiB2-TiC复合结构。由于弥散强化、固溶强化和细晶强化效应，涂层的显微硬度可达617HV0.5，为基体Ti811硬度的1.62倍。涂层的磨损体积、磨损深度和平均摩擦系数分别为175×10-3mm3、80.13μm、0.39，磨损体积率较基体下降了约26%，涂层具有良好的耐磨损性能。

       PDF全文 (下载：15)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0103001      

丁雪梅   高峰   王兵元   刘东远   张耀   潘甜甜  

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功能近红外光谱(functional near infrared reflectance spectroscopy, fNIRS)成像已成为脑功能研究的首选手段，为得到高灵敏度、大动态范围以及高时间分辨率的成像系统，本文开发了基于改进锁相光子计数的多波长近红外脑功能成像系统。其中光源模块由波长为785nm，808nm和830nm的激光二极管(laser diode, LD)各16个组成，被频率间隔252Hz的方波调制；探测模块包括9个光子计数式的光电倍增管(Photomultiplier tubes ,PMT)。该系统结合单光子计数技术的超高灵敏度与方波调制模式数字锁相检测的简易并行性，系统性能达到要求，包括强的抗干扰能力、测量线性相关系数可达0.9989、信道间串扰可忽略不计和准确的空间定位能力。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0107001      

茅晨曦   臧小飞   朱亦鸣  

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轨道角动量是涡旋光束调控中的一种新的自由度，理论上具有无数个相互正交的本征态。本文设计了一种实现近场涡旋光束干涉的微结构阵列。该阵列由一对正交排列的长方形矩孔构成的阿基米德螺旋线。在线偏振太赫兹波的激励下，其左旋和右旋分量分别形成的异号拓扑荷的近场涡旋光束将叠加产生新的场分布。数值仿真表明，通过调控每个矩形小孔的角度和螺旋线的螺距，可以实现任意拓扑荷数的正交涡旋波束的场叠加。

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张波   彭志涛   夏彦文   吕嘉坤   卢宗贵   孙志红   董军  

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提出了一种基于共轭反射的高功率激光装置靶点时间同步测试方法，首先在靶点两侧放置一对相互平行，相对靶点间距相等的反射镜，在反射镜关于靶点的共轭像点处放置两个高速光电探测器，随后将靶室上下两个半球入射到靶点的激光分别反射到共轭像点处的两个光电管上，光电管输出波形信号的时间间隔即为待测光路之间的时间同步差。测试方法具有简单快速、安全高效的特点，已成功应用于ICF激光驱动器多路激光时间同步精密诊断。

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郭俊杰   姚志刚   韩志刚   赵增亮   严卫  

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多角度偏振成像仪MAI（Multi-angle Polarization Imager）采用背照式面阵CCD探测器，用于定量获取云与气溶胶参数。暗电流是影响CCD面阵探测器数据质量及其定量应用的主要因素之一。为了分析CCD暗电流特征及其通道依赖性并改进CCD成像质量，在分析MAI 0级数据特征的基础上，提出了基于夜间场景对MAI各通道暗电流特征进行分析的方法，并于2018年2月2日至2月16日开展了MAI夜间场景观测试验。基于夜间观测数据对MAI 13个通道暗电流特征的分析表明，各通道暗电流分布均存在一定程度的非均匀性及“坏点”，且单个通道的分布具有较好的稳定性，但各通道之间存在显著差异。基于图像法对“坏点”进行修正，基于线性、非性线关系对像元间的不均匀分布进行校正后，暗电流图像的标准差由12.1%降至6.9%。以晴空洋面观测值为参考，暗电流及“坏点”对像元观测的最大可能影响误差由9.1%降至3.0%。分析结果表明，相对于设置暗电流监测通道，基于夜间观测的暗电流监测不仅可以监测各通道的暗电流特征，还可以处理暗电流的通道依赖性问题。此外，在后续的星载观测仪器设计中，无需单独设置暗电流监测通道，从直接利用CCD夜间观测对各通道暗电流进行在轨监测与校正。

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陈颖   许扬眉   高新贝   曹景刚   谢进朝   朱奇光   李少华  

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基于表面等离子激元(SPPs)在亚波长结构的传播特性，提出了一种含矩形腔金属-介质-金属(MIM)波导耦合T型腔结构。Fano共振是由T型腔形成的较窄的离散态与矩形腔形成的较宽的连续态相互耦合，经过复杂的干涉相消而形成的非对称的谱线。采用耦合模理论，分析了该结构中Fano共振的形成机理及传输特性，运用有限元分析法对该结构进行模拟仿真，分析了结构参数对其折射率传感特性的影响。结果表明，经过结构参数的优化，其优质因子(FOM)高达6.04×104，折射率灵敏度为1120nm/RIU，该结构可为光子电路的集成及纳米级传感器的设计提供理论参考。

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高亢   任顺清   陈希军   王振桓   李巍  

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本文对里程计辅助的车载激光捷联惯导系统（strapdown inertial navigation system，SINS）的动基座初始对准问题进行了可观测性分析。首先，考虑里程计刻度系数误差、IMU安装误差、IMU零偏等系统误差项简历了系统方程。然后，从系统方程出发，将系统可观测性问题转化为判断系统状态量是否存在唯一解饿问题，利用全局可观测性分析方法对系统状态进行了可观测性分析，并给出了一种系统可观测的充分条件。最后，根据可观测性分析结论设计了初始对准算法及在轨激励方式。通过扩展卡尔曼滤波器（extended Kalman filter，EKF）对里程计辅助的车载激光捷联惯导系统初始对准进行了计算机仿真，验证了理论分析结果的正确性。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第45卷第12期 pp.1201007      

胡烜   李道京  

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该文分析了用于对地成像的天基合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture LADAR, SAL）系统指标，采用10m口径膜基衍射光学系统以满足功率口径积要求，用合成孔径雷达相控阵天线模型分析了器件参数和衍射光学系统的波束方向图。针对大口径衍射光学系统存在的孔径渡越问题，提出了基于数字信号处理的高距离分辨率信号补偿聚焦方法。该文研究结果表明，10m衍射口径天基SAL在远距离条件下，使对特定目标高数据率高分辨率成像跟踪成为可能，其技术实现具有一定的可行性。

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周素素   王新兵   左都罗  

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激光诱导碳等离子体可用于元素分析和制备碳纳米材料，并且其动力学特性与激光能量、环境气体压力、材料性质等相关，更好地了解等离子体的动力学特性能够帮助优化其应用的条件。为了研究不同空气气压条件下碳等离子体的动力学特性，通过发射光谱法对碳等离子体进行了诊断，采用1064 nm Nd:YAG激光器烧蚀碳靶，早期发射光谱为连续谱，使用黑体辐射公式拟合推算碳等离子体的电子温度，当线状谱出现时，采用玻尔兹曼作图法计算电子温度，观察电子温度和密度随时间的演化趋势及不同气压对其演化的影响。结果表明，不同空气气压条件下电子温度和密度随时间的变化趋势一致，并且随着气压的增大，等离子体受到限制，各粒子之间的碰撞增加，导致电子温度和密度随之增大。然后在0.01 pa气压条件下沉积，对得到的薄膜进行拉曼光谱分析，发现得到了石墨烯薄膜。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0111001      

张斌   常森   王桔   王倩  

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在采用激光视觉系统进行自动焊接的过程中，焊缝特征点的准确提取是对焊缝进行定位跟踪的先决条件。本文提出一种基于遗传算法的平面焊缝特征点提取方法。首先，采用中值滤波、阈值分割的方法对焊缝图像进行预处理，减少噪声；然后，利用种子填充法进行图像分割，提取激光条纹连通域，针对图像特点，抽象出激光条纹骨架提取的数学模型；研究了基于遗传算法的激光条纹骨架提取方法，进而采用直线扫描法沿骨架位置提取中心点坐标；最后，对骨架中心点进行直线拟合并利用3?准则迭代剔除噪声点，获得激光条纹的准确位置以及焊缝特征点的坐标。经试验验证，该方法能够有效消除焊缝图像中多种噪声的干扰，快速准确地检测出焊缝特征点的位置。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0102001      

李雅婷   张福民   潘浩   史春钊   曲兴华  

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在双光路调频连续波激光测距过程中，振动将光程差变化转为拍频信号不需要的相位调制，并在拍频信号中引入多普勒频移，导致拍频信号的频谱严重展宽且发生频移，无法根据拍频频率解算距离值。为解决该问题，本文提出一种基于四波混频效应的振动补偿方法，该方法利用四波混频技术产生与原频率扫描信号扫描方向相反的新频率扫描信号，通过两个频率扫描信号的测量拍频信号解算距离值。仿真结果表明，在扫描带宽为10nm、待测距离为5m、待测目标以2Hz的频率作行程100μm的周期性位移时，基于四波混频效应的振动补偿方法能有效消除振动对测距带来的影响，测量误差仅为32μm，频谱分辨力达到134μm，接近于理想测距分辨力。该方法无需测量振动位移，可直接获取消除振动影响的距离值，极大地简化了系统的硬件部分。

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刘杰   白廷柱   沈学举   窦帅风   林超   陈琪   武东生  

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针对光学多图像加密出现的串扰噪声大和复用容量小的问题，提出了一种基于联合功率谱分区复用的光学多图像加密方法。该方法首先利用相位恢复算法开展相位模板优化设计，压缩了单通道联合功率谱面积，然后在优化后的相位模板上叠加线性相位，使各通道联合功率谱在频谱面上产生不同的位置平移，再经过窗口滤波后，实现无串扰叠加。此外，以“密钥相位核+偏转角数据包”形式进行密钥内容规划，在确保加密方法安全性以及密钥空间足够大的同时，压缩了需传递的密钥数据量。数值仿真结果表明，对9幅灰度图像进行加密，其解密图像与原始图像相关系数值均达到0.94以上，解密效果显著。当解密质量评判阈值 设定在0.95，针对灰度图像和二值图像的复用容量，即最大压缩效率因子分别达到12和32，密文压缩能力显著。最后，搭建光学实验系统，进一步验证了该方法的可行性。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第12期 pp.1209003      

黄圣洁   张桂迎   胡正珲   林强  

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基于无自旋交换弛豫（SERF）的原子磁力仪可用于生物弱磁场的测量。与超导量子干涉器件（SQUID）磁力仪相比，SERF磁力仪不仅灵敏度可与之相媲美，而且不需要低温的运行条件。本文中，我们设计了基于SERF的高灵敏度非低温铷原子磁力仪，灵敏度在15 Hz处达到了6 fT/Hz^(1/2)。利用此SERF磁力仪，我们在屏蔽筒内实现了人的脑磁测量，并利用人脑视觉皮层在睁眼和闭眼状态下磁场的差异加以验证。该SERF磁力仪采用泵浦-探测的双光模式，与单光配置相比，双光SERF磁力仪可以实现更高的灵敏度，并且不需要额外的磁场调制，因而省略了采集系统中复杂的锁相放大器。这种装置更易实现小型化的全头MEG传感器阵列。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第45卷第12期 pp.1204006      

魏菁   李雅莉   何艳丽   侯慧鹏   雷力明  

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采用相同工艺参数和热处理/热等静压制度，激光选区熔化成形两种不同粉末成分（A批原材料中碳和锰含量较高，B批原材料中硅含量较高）Hastelloy-X合金试样，分别分析了微观组织特征，并测试了室温/高温拉伸性能和持久性能，并分析了室温拉伸断口。结果表明，两种材料成形横向制件的组织形态相似，纵向制件的组织晶粒形态和晶内碳化物析出差别较大，A批组织为等轴晶，晶内碳化物析出多，B批组织为沿纵向的柱状晶。A批材料室温/高温拉伸性能均达到了棒材锻件标准，B批材料横纵向拉伸性能存在较大各向异性，B批材料纵向拉伸试样呈现低强度高塑性的特点，受硅、碳元素影响。两批材料室温拉伸断口均存在明显塑性变形，为杯锥状断口，沿晶韧窝断口。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第45卷第12期 pp.1202011      

张超   徐德刚   石嘉   钟凯   李绪锦   熊建波   王胜年   任宇琛   陈霖宇   李长昭   刘铁根   姚建铨  

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本文报道了一种基于光纤激光器内腔调制的低探测极限折射率传感系统。将基于单模-无芯-单模的全光纤多模干涉结构作为损耗调制器件插入光纤激光器环形腔内，采用激光器内腔调制技术获得了高灵敏度、高信噪比（SNR）、窄半高宽（FWHM）的传感信号，从而实现了低探测极限的折射率测量。系统的折射率探测极限达到7.3×10-7RIU。传感系统具有输出稳定、温度交叉敏感小的特点，在高精度生物化学传感、海洋环境监测等领域具有应用潜力。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第12期 pp.1210003      

孙桂芳   陶丰   姜波   姬文宣   牛牧遥   沈旭婷  

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医用不锈钢中加入适量的过饱和铜离子形成的含铜不锈钢具有优秀的生物功能。本文使用激光合金化方法代替传统的热处理合金化方法在不锈钢的表面形成CuCo合金层，并探索一种以上的合金元素同时存在于合金层中的可能性。采用扫描电镜( SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了合金化层显微组织的结构特征。通过大肠杆菌实验验证了合金化层的杀菌功能；通过盐水腐蚀试验分析了合金化层的抗腐蚀能力。结果表明，激光功率600 W，扫描速度400 mm/s，预置厚度500 μm，搭接率35%的铜钴比1:1混合粉末制成的合金有稳定的表面金相组织，杀菌能力以及耐腐蚀性能，且合金层的硬度较基体高约20%。研究结果证明激光合金化方法足以代替传统合金化方法进行生物功能化医用金属的制备。

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周叶   焦明星   连天虹   邢俊红   刘芸   刘健宁  

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为了获得峰值功率高、相干性好、频差大的双频脉冲激光，设计了一种二极管端面抽运被动调Q双腔双频Nd:YAG激光器，该激光器采用共增益“T”型双驻波腔结构，腔内偏振分光棱镜和半波片组成双折射滤光片作为激光纵模选择元件，并以Cr4+:YAG晶体作为腔内被动Q开关，使1064nm激光p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡，获得1064nm正交线偏振双频激光脉冲输出。建立了被动调Q双腔Nd:YAG激光器速率方程组，理论分析了双腔脉冲激光输出特性，实验研究了双腔双频脉冲激光振荡特性和输出特性。实验结果表明：在激光二极管泵浦功率为2.7W时，从直线腔输出的p偏振单频脉冲激光的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8kHz、42ns和126.4W，从直角腔输出的s偏振单纵模激光脉冲的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8kHz、40ns和133.6W，该双频脉冲激光的频差约为10GHz。这种双频脉冲固体激光器在激光干涉测量和相干激光雷达探测等领域具有广阔应用前景。

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胡辉   周燕   文世峰   魏青松  

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本文利用激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）工艺成形TiB2/S136复合材料，研究了不同激光线能量密度η对SLM成形试样致密度、微观组织及力学性能的影响。采用X射线衍射仪（XRD），场发射扫描电镜（FEI），透射电镜（TEM）等研究成形试样物相成分、表面形貌及微观组织。结果表明：当η过低时，粉末熔化不完全，形成大量残余孔隙；而当η过高时，受热应力影响，成形试样存在微裂纹。当η为66.7J/mm3时，成形试样表面缺陷少，致密度高达97.3%，存在分布均匀、细化的等轴晶；平均显微硬度高达742.4Hv，耐磨性能优异，平均摩擦系数和磨损率分别为0.5593和0.272×10-4 mm3/Nm；抗拉强度达到1051.3MPa，延伸率为5.84%，塑性较好。该研究为SLM成形高性能模具钢材料提供了有益的理论和工艺借鉴。

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刘奋成   吕飞阅   任航   程洪茂   林鑫  

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研究了激光立体成形Inconel 718合金沉积态和固溶态试样经过时效处理后δ相的析出规律，分析比较了时效温度及时效时间对δ相尺寸、形貌和体积分数的影响。结果表明，在激光立体成形Inconel 718合金沉积态和固溶态试样中，时效处理后δ相的尺寸、形貌和析出规律具有较大差别。沉积态试样δ时效处理时δ相首先在枝晶间的Laves相周围以短针状的形态析出，不形成长针状的穿晶δ相；而固溶态试样δ时效处理时因受时效温度影响，δ相表现出不同的析出规律，890℃长时间时效处理可形成穿晶的δ相，而950℃时效时只在晶界处以短棒状析出。与沉积态试样相比，固溶态试样δ相析出的孕育期延长，且时效结束后所形成的δ相体积分数也较少。通过热力学分析得到沉积态和固溶处理态试样中δ相的析出表观激活能分别为1917 kJ/mol和1867 kJ/mol。

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高书苑   石俊凯   纪荣祎   黎尧   周维虎  

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偏振调制测距方法利用往返调制偏振光传递待测距离相位信息，角反射器作为其合作目标，其对调制偏振光的偏振响应会影响系统性能。为研究角反射器对调制偏振光的响应，提出调制偏振光的复信号描述方法，在测量系统全局坐标系下，结合偏振传递参数获得反射调制偏振光的复信号表示。分析了正入射时，未镀膜实心（BK7）和空心（Au-coated）角反射器对调制偏振光的偏振响应特性；比较了常用金属膜层对调制偏振光的保偏性能，并分析了角反射器姿态角对保偏特性的影响。计算结果表明Ag膜层对调制偏振光的保偏性能优于Au膜层和Al膜层；全局坐标系下调制偏振光振幅比受偏摆角影响显著，相位差受俯仰角影响显著。研究结果为偏振调制测距系统的优化设计提供理论指导。

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曾勇   魏小波   蒋毅坚  

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通过248nm KrF准分子激光辐照，可以快速地制备PA2200材料3D打印件亲水性表面，打印件表面接触角从120o降至70o。 XRD、Raman结果显示辐照后打印件相结构并未发生变化。通过SEM，XRD，Raman、XPS等表征手段分析打印件的表面形貌、微观结构、极性官能团种类和数量的变化及Cassie-Baxter模型分析，结果表明KrF准分子激光辐照PA2200 3D打印件可以使打印件表面变光滑，同时可以产生C=O双键亲水性基团，改善并调控打印件表面浸润性。

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詹坤烽   陈文建   李武森   张璐  

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传统的线激光扫描技术以机器视觉为基础，算法复杂，计算量大，且匹配效率不高；而点激光扫描技术是以激光三角法为基础，算法简洁，但测量速度慢，点云稀疏。结合上述激光扫描技术的优缺点，本文提出以激光三角法为基础的线激光扫描技术，根据相机针孔模型以及相机和线激光器的相对位置关系建立物像关系方程，求解场景三维坐标，简化了重建算法。采用以最小二乘法为基础的标定算法，实现了相机与线激光相对位置参数和系统旋转中心偏移参数的标定。同时分析了系统的理论精度，并结合场景重建实验和精度评估实验，对系统的可靠性和精度进行了验证。实验表明该系统效率高、精度好，测量范围1000-1700mm内的绝对误差小于2.6mm，精度高于0.25％，满足一般场景重建要求。

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樊帆   蒋晓瑜   王培阳   陈祎贝   闫兴鹏  

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全息体视图打印技术是当下广泛应用的一种全息技术，近年来本项目组提出了一种新的对视角图像进行预处理并进行全息体视图打印的方法，称为有效视角图像切片嵌合（EPISM）法，该方法可以通过一步记录实现传统两步法的全息打印效果，具有很高的研究价值。为了在光学实验之前针对EPISM法全息体视图的打印结果进行预测，本文提出一种EPISM法全息体视图的数值重构算法，此种算法对EPISM法处理过的合成视角图像进行数值重构，可以在光学打印之前预先得到不同观察角度和观察位置所看到的再现图像。通过将数值重构图像与原始采样图像以及通过光学实验的再现像进行了比较，此种算法可以较好的对EPISM法全息体视图打印的光学实验结果进行模拟。

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修俊山   刘世明   王琨琨   付圣贵   汪涛   刘云燕  

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铜铟镓硒作为薄膜太阳能电池中一种非常有应用前景的半导体材料，其含有的四种元素的含量比例对薄膜的性能有非常大的影响。本论文采用磁控溅射方法制备了不同压强下的铜铟镓硒薄膜，利用LIBS技术实现了铜铟镓硒薄膜中多种元素的分析检测，实现了铜铟镓硒薄膜中元素Ga/(ln+Ga)和 Cu/(In+Ga)浓度比值的定量分析。通过对不同压强下的铜铟镓硒薄膜的分析，结果表明Ga/(ln+Ga)谱线强度的相对比值与薄膜的禁带宽度是相对应的，随着压强的增加，两者都是先变大后减小，当压强大约为2.0 Pa时，获得了最大的薄膜禁带宽度；Cu/(In+Ga)谱线强度比与能谱EDS测量浓度演化相一致。所有结果显示LIBS技术能够实现薄膜中元素含量含量比例的快速检测，不同元素谱线强度的相对比值能够间接反映薄膜中元素含量的比例，验证了LIBS技术在薄膜分析方面的应用潜力，为优化磁控溅射制备铜铟镓硒薄膜的工作参数提供了方法和技术支持。

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赵恒   陈娱欣   续小丁   胡波  

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拉曼光谱分析技术具有快速、无损、检测限制小而灵敏度高的优点，广泛应用于人们生产生活的众多领域。然而实际测得的原始拉曼光谱总会有不同程度的基线漂移，严重影响光谱分析的有效性和准确性。针对现有基线校正方法容易造成估计基线偏低、校正后光谱抬升的问题，本文提出了一种基于局部对称重加权惩罚最小二乘的基线校正算法（LSRPLS），该算法在非对称惩罚最小二乘的基础上，使用softsign函数引入局部对称加权的思想，对光谱中无谱峰的基线区域赋予相近的权重，并通过迭代调整估计基线的权重。在模拟和实际拉曼光谱上分别进行了验证。实验结果表明，LSRPLS方法不仅能够对不同类型的光谱基线进行校正，而且与现有基线校正方法相比，在准确度和稳定性上具有良好优势。此外，基线校正后光谱在主成分空间上的聚集度得到提升，模型的分类准确性明显改善，说明LSRPLS方法在去除基线的同时，能够保留光谱的有效信息，为拉曼光谱的进一步分析提供依据。

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顾思远   刘政君   张培磊   于治水   叶欣   顾勇  

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以3mm厚高强钢为试验材料，采用光纤激光-熔化极惰性气体保护焊（MIG）电弧复合焊接的焊接方法，研究了焊速为5m/min时，激光功率与电弧电压对于焊缝形貌的影响，并与低速焊接中厚板得到的焊缝形貌进行了比较。结果表明，增加电弧电压和激光功率均能提高焊接过程的稳定性，获得良好的焊缝成形。在不同的热源位置下，焊缝形貌会出现浅“Y”型和深“Y”型的区别。通过高速摄影可以发现，激光前置时的熔滴尺寸较大，对熔池的冲击也较大；电弧前置时，匙孔稳定存在，使得液态金属能沿着孔壁向下流淌，增加熔池底部面积。在低速焊接中厚板时，由于焊接线能量及表面张力的不同，焊缝形貌与高速焊接薄板时恰好相反。

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张芳腾   聂兆刚   邱建荣  

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飞秒激光直写自组装微纳结构在纳米流体器件、集成光子学和多维高密度光存储方面应用潜力巨大，成为近年来国际上激光微纳加工领域的一大研究热点。本文利用脉宽、重复频率可调的超快激光系统研究了氧化锗玻璃内部自组装纳米光栅形成的结构特点和关键影响因素。从实验上确定了氧化锗玻璃中纳米光栅的形成阈值，发现其与材料的带隙及激光的脉宽均有关。分析了飞秒激光重复频率对纳米光栅形成条件和结构性能的影响，发现氧化锗玻璃中纳米光栅的双折射强度具有反常偏振依赖性，分析了这种现象出现的原因。在优化加工参数的基础上，利用纳米光栅的双折射特性，在氧化锗玻璃内部实现了光学微元件，如偏振衍射光栅的设计制作和计算机生成全息图的存储，并演示了其功能。

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何双   陈辉   蔡创   殷彦杰  

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本文研究了不同比例的氦氩混合保护气对铝合金激光-脉冲MIG复合焊熔滴过渡行为及焊缝气孔缺陷的影响规律，结合焊接过程匙孔的动态特征分析了气孔缺陷得到抑制的原因。试验结果表明：氦-氩混合保护气中氦气比例超过50%后，熔滴过渡形式由射滴过渡向短路过渡转变；纯氦气时，焊接过程中产生大量飞溅，焊缝表面成型差。氦气比例达到50%后，焊缝气孔率约1.0%，相比于纯氩气保护时降低了80%，继续增加氦气后，对气孔的抑制并无显著效果。采用氦-氩混合保护气时，焊接过程匙孔更加稳定，有效降低了焊缝气孔率。

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田亚玲   李创社   陈海霞   张彦鹏  

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单光子计数技术是量子光学领域中非常重要的一种技术，它被广泛应用于双光子符合探测及其关联调控实验。本文通过一张单光子计数卡和一台路由器，利用双光子符合探测原理，采用分时复用的方法，构建了三光子符合测量的硬件系统，并基于LabVIEW实现了三光子符合计数系统的软件控制，该系统可以实现双光子符合计数和三光子符合计数、实时显示与存储。该系统对六波混频过程产生的三束光源进行三光子符合探测，获得了良好的实验效果。系统可应用量子通讯研究领域的经典光源，也可应用于非线性过程产生的具有时间-频率量子关联特性的其它非经典光源。

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牛娜   曲大鹏   窦微   任广胜   周阳   夏磊   吕敏航   郑权  

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本文采用两个波长不同的LD空间合光后作为抽运源设计了蓝光二极管泵浦Pr:YLF腔内倍频 348.9 nm紫外激光器。激光器采用Z型折叠腔结构，利用45°合光片对抽运功率为1.4 W的444 nm和抽运功率为1.5 W的469 nm蓝光激光二极管合光后作为抽运源泵浦长度为5 mm，掺杂浓度0.5%的掺镨氟化钇锂晶体(Pr:YLF)，利用I类相位匹配的三硼酸锂(LBO)为倍频晶体，通过优化谐振腔镜膜系和腔型设计，在泵浦功率最大时，获得了最大输出功率132.2 mw，中心波长为348.9 nm连续紫外光输出，泵浦光到紫外光的光光转换效率约为4.5%。

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孟华   曹占启  

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为满足海水温度高精度快速测量的需求,提出了一种基于光纤FP传感器的温度传感方案。传感器由硅片和光纤尾纤组成。硅片作为光纤FP传感器的FP腔的腔体，利用硅的热光效应和热膨胀效应对温度传感。光纤FP传感器的解调采用基于二分法的交叉相关快速解调算法，可实现高精度的快速解调。对制作的光纤FP温度传感器进行实验测试，实验结果表明：传感器可达到0.15℃的精度，可分辨0.001℃的温度变化，温度响应时间可达到128ms。该传感器有望在投弃式测量领域中应用。

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邹林儿   张泽   傅继武   陈抱雪  

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实验研究了低损耗硫系玻璃As2S3光纤的纤芯在532 nm近带隙光照射下的光敏性。实验结果表明，光开始照射时其纤芯的光致折射率变化朝负方向快速减小，然后随着光照时间延长，折射率变化朝正方向缓慢回复增加。这两个过程所经历时间和折射率变化大小取决于光照功率。光照射功率增大到一定阈值时，在回复过程，光致折射率变化出现正增加，且随光照功率继续增大和曝光时间延长，折射率变化可增加到约3×10-3。另外，实验初步制备As2S3光纤的布拉格光栅，曝光期间其中心波长位移也发生类似情况。同时，实验还发现，在近带隙光照下As2S3光纤出现光阻断效应现象, 其截止效率约为55%。

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徐翌明   潘炜   卢冰   于歌  

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基于受激布里渊散射效应，设计并实现了一种非周期性多阻带微波光子滤波器。采用可编程射频信号驱动电光调制器，产生可变多音泵浦光，实现光边带多频同时处理。阻带个数、阻带中心频率和阻带带外抑制比均由射频信号调控。实验结果表明，该微波光子滤波器频谱响应呈非周期性，各阻带中心频率互不相干且与阻带个数无关，可在2~8 GHz范围内独立调谐。阻带带外抑制比最大为49 dB。

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赵永蓬   徐强   李琦   王骐  

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极紫外光刻技术，以中心波长位于13.5nm、2%带宽的极紫外荧光为光源。由于放电Xe等离子体13.5nm极紫外光源具有结构相对简单、造价较低等优点，使其成为用于极紫外光刻机中的反射镜、掩膜版、光刻胶等系统检测的中小功率的理想光源。本文对本课题组在放电Xe等离子体极紫外光源方面的研究工作做了全面的介绍。首先建立了极紫外光源实验装置，获得了Xe等离子体极紫外辐射光谱，观察到了中心波长位于13.5nm的Xe10+产生的极紫外辐射。测量了波长13.5nm（2%带宽）极紫外辐射的时间特性，并用多次箍缩理论解释了光脉冲的多峰结构。获得了主脉冲电流幅值、Xe气流量、陶瓷管内径、等离子体长度、辅助气体等实验参数对13.5nm（2%带宽）极紫外辐射强度影响的规律。在此基础上建立了重复频率1kHz的13.5nm极紫外光源样机，介绍了样机的电源系统、放电系统、去碎屑系统和光收集系统的基本情况，并给出了光源样机的调试结果。本文的研究结果对我国未来建造更大功率的极紫外光源具有参考意义。

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李辉   范庭轩   怀英   贾淑芹   李留成  

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燃烧驱动溴化氢化学激光器(HBr)作为中红外高能化学激光的重要组成部分，具有重要的研究意义和战略应用价值。掌握合理和准确的化学反应机理是研究和设计化学激光的关键，也是探究反应器真实过程的直观表达。本文采用数值方法分析了HBr化学激光器反应机理，辨析影响增益产生过程的主导反应和关键参数。根据机理分析结果，设计并利用计算流体力学研究了一种HBr化学激光增益发生器，数值演示了一种从化学反应出发进行化学激光关键部件设计的科学思路。确定了温度对HBr(υ)不同振动态的布居有效性调控，并提出了初始反应温度在500 K左右下能够获得高振动态HBr(υ)的输出。

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2018年第45卷第11期 pp.1114002      

曹洋   赵琳   彭云   马成勇   田志凌   钟敏霖  

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采用光纤激光器对新一代汽车用0.1C-5Mn钢进行了激光焊接。研究了100J/mm、25J/mm两种热输入下接头组织演变规律，并对接头硬度、拉伸和成形性能进行了分析研究。结果表明，两种热输入下焊缝区均为马氏体组织，热影响区由细小马氏体贝氏体混合组织、奥氏体和铁素体组织组成。焊缝区马氏体板条宽度和奥氏体柱状晶宽度在高热输入下较宽。两种热输入下焊缝区平均硬度均高于母材硬度，且高热输入焊缝区平均硬度比低热输入焊缝区平均硬度低28；当热输入为100J/mm时，亚临界热影响区由于碳化物析出而有轻微软化趋势，与之相反当热输入降低至为25J/mm时，热影响区没有出现软化。接头拉伸结果表明，两种热输入下接头拉伸试样均断裂在母材区，断口为韧性断裂，且接头抗拉强度均高于母材强度。杯突试验结果表明，接头杯突裂纹在焊缝区启裂并垂直于焊缝向母材区扩展。平行于轧向焊接拼焊板成形性能优于垂直与轧向焊接；热输入为25J/mm时成形比达到母材的57%，优于热输入为100J/mm的拼焊板成形性能。

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甘霖   张合  

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针对激光近程全向动态探测问题，提出了基于光路复用机理的激光近程动态扫描探测方法。基于重尾函数建立了脉冲激光发射波形数学模型，推导了脉冲激光近程动态探测冲击响应及回波方程。建立了脉冲激光测距概率统计分布模型，研究了脉冲激光发射功率、激光发射脉宽、阈值检测电压、等效均方根噪声电压以及激光出射角对测距概率分布的影响机理。结果表明：随着发射功率的增加，测距精度提高且分布曲线逐渐偏离真实值；测距精度随着激光发射脉宽的增加而递减；随着阈值的提高，曲线分布形态发生改变且随着阈值电压的提高而向右移动；距离测量分布随着等效均方根噪声电压的增加而脉宽增加、幅值减小；随着激光出射角度的增加，测距分布曲线向右移动，测距精度随之降低。

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张磊   李东   周胜   李劲松   俞本立  

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研究了自适应补偿器（Adaptive null compensator, ANC）中两大补偿器可变形镜（Deformable Mirror，DM）和部分补偿镜（Partial null optics, PNO）之间的轴向距离标定技术，提出了一种多零位约束（Multi-null constraint, MNC）方法，利用一块校准镜，通过DM形变实现不同位置的零位检测，从而构建多个测量方程用以限制误差耦合，实现ANC空间间距自标定。通过仿真和实验验证了该标定方法的精度。该方法摒弃了外部直接测量手段，使得ANC和整体干涉仪的集成化成为可能。

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赵萌   郭磐   芮训豹   陈思颖   张寅超（北理）   陈和  

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摘要 相干多普勒测风激光雷达通常采用VAD(Velocity Azimuth Display)方法将多个方向上测得的径向风速合成反演得到三维矢量风速。为了能在低信噪比情况下获得更高精度的矢量风速，本文提出采用非线性最优化理论中的序列二次规划法（Sequence Quadratic Program, SQP）进行滤波正弦波拟合（Filter Sine Wave Fitting, FSWF）的求解，进而实现VAD矢量风场的反演。基于模拟数据进行了仿真实验，以反演结果的均方根误差作为评价指标，对采用直接正弦波拟合法（Direct Sine Wave Fitting, DSWF）和使用SQP的FSWF两种算法进行了对比，结果表明在低信噪比条件下使用SQP的FSWF反演效果优于DSWF；在FSWF计算中，基于风场反演结果的时空连续性，对采用了SQP算法和无约束最优化算法中的拟牛顿法进行了对比，结果表明SQP算法在低信噪比下效果更好。开展了激光雷达和探空气球的风场测量对比实验，获取了真实的激光雷达回波信号和同步的探空气球数据，来进一步评估算法的可靠性。实验结果显示，使用SQP的FSWF算法风速反演结果，同作为对比对象的探空气球的水平风速、水平风向测量结果，相关系数分别为0.993和0.988，平均误差分别为0.2m/s和3.28°，均方根误差分别为0.28m/s和4.62°。基于反演结果时空图连续性的对比，也显示出了所提出方法在低信噪比下的优势，与模拟数据实验结果的效果表现一致。

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李福泉   冯时   李明伟   朱云皓  

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本文采用激光填丝焊方法焊接6082-T6合金。通过调整激光焊接速度来改变焊接工艺，配合断口分析、DSC及TEM分析，探究焊接接头热影响区(HAZ)的软化现象。DSC分析发现在430℃到560℃温度涵盖的热影响区范围内会发生明显的强化相的溶解，TEM分析表征了这种强化相为β”相，高分辨图像下可以显著地观察到β”相的数量的大量减少。β”相的溶解减少导致接头硬度和拉伸强度的下降，致使该处热影响区成为焊接接头最薄弱的区域，出现了热影响区的深度软化效应。研究表明，当4250W的激光功率下，焊接速度提升至2.7m/min时，接头热影响区局部深度软化现象得到有效抑制，其平均硬度值高于82HV，接头的抗拉强度提升至249MPa，接头拉伸断裂发生于焊缝。

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刘冬梅   李五一   付秀华   张静   张功  

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随着全固态激光器发展的日益成熟，蓝光激光器由于其效率高、运转可靠等优点在很多领域都有着重要的应用。谐振腔是激光器的重要组成部分，影响着蓝光的有效输出。为了使457nm蓝光激光器聚光元件同时满足对泵浦光聚焦及高反射腔镜的要求，达到缩小激光器体积的目的，本文基于倍频反射膜的设计理论，结合膜系设计软件实现了多波段激光腔面高反射膜的设计。制备过程中利用最小二乘数据拟合的方法建立了残余蒸镀量与膜层厚度之间的关系式，解决了膜厚控制误差累积导致的光谱变差的问题。制备的薄膜在457nm和914nm处的反射率分为99.9%和99.6%，在808nm、1064nm和1342nm处的透射率分别为97.2%、96.8%和93.1%，满足457nm激光器的使用要求。

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张越   高万荣   张兰兰   史伟松  

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人体内微血管分布图像可辅助许多重要疾病的早期诊断。我们搭建了一套能够对人体皮下微血管快速成像的手持式扫频光学相干断层成像系统（SSOCT），分别使用了无对数补偿的强度差分算法（PID）、有对数补偿的强度差分算法（LCPID）和结合对数补偿及动态阈值方法的强度差分算法（MTPID）重建了血流分布图像，并通过比较微血管正面图（en-face image）进行了三种成像方法的对比。实验结果证明：对数补偿方法帮助更深层的血流信息呈现出来，而动态阈值方法获得了更多的血流分布细节信息和更高的图像清晰度，其优越性对OCT系统在医用光学方面的应用将产生现实意义。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第11期 pp.1107002      

李亮   宋凝芳   冯迪   张春熹  

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主要研究保偏光纤与Y波导输入端的对准耦合。基于模场重叠积分法，数值计算了在五个自由度上的对准偏差对耦合损耗的影响，并设计了一种基于数字图像的实验方案。仿真与实验结果能够较好的吻合,证明该实验方案可行。并得出结论，横向位错X和Y对耦合损耗的影响最大，纵向间距Z对耦合损耗的影响较小，而角度α和β变化时产生的耦合损耗主要是由附加横向位移引起，单纯的角度变化对于耦合损耗的影响极小。若要求对准偏差损耗低于0.5 dB，则横向位错与纵向间距的容差范围分别在 ±1μm和20μm以内。为后续自动耦合系统的研究做了必要工作。

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沙宇洋   席丽霞   张晓光   唐先锋   张文博  

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为了有效消除固定分析仪法测量光纤偏振模色散时噪声引入的误差，提升偏振模色散测量系统的测量精度，本文提出了一种基于小波阈值的去噪方案。论文给出了基于小波阈值去噪的算法流程，详细讨论了适用于固定分析仪法测量偏振模色散场景的小波阈值、阈值函数、基函数以及分解层数的选取原则及方案；搭建了实验平台，与常用的傅里叶变换法及商用的偏振模色散测量仪的测量结果进行了对比。实验结果表明，本文所提出的小波阈值去噪方案能够有效地降低噪声对测量结果的影响，对于不同类型、不同长度的测试光纤样本均适用。以商用仪器的测量结果为参考，本方案测量结果的最大误差为2.27%，显著提升了固定分析仪测量偏振模色散测量的精度。

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沈俊   尚建华   孙嘉曈   贺岩  

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采用波形分解的方法，可以从全波形机载激光雷达回波信号中获取地物目标的多个信息。为了提高机载激光雷达回波信号的分解精度，本文以偏正态分布函数作为拟合基函数，采用层层剥离策略以及人群算法与牛顿法相结合的方法，通过理论分析和实验验证，有效实现了机载激光雷达回波信号的波形分解。结果表明，回波信号可被分解为一系列偏正态分布函数的叠加，并获得了信号幅值、中心位置、半宽和偏态系数等关键参数，拟合波形和回波信号的相关系数提升至0.9951，同时，波形分解精度也得到了有效提高，证明了该方法能够实现全波形机载激光雷达回波数据的精确分解。

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黄凯   程效军   贾东峰   胡旦华   胡敏捷  

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针对发电厂内管道分布密集，人机交互式提取点云数据效率低的问题，提出了一种密集圆形管道点云数据自动分割算法。通过八叉树结构将点云划分为若干个子块，建立其空间邻域关系，采用并行运算减少数据处理的时间。根据厂区构件结构特点，基于附加法向量条件约束的随机采样一致性算法移除子块内的大区域平面，同时运用欧氏距离聚类、附加平滑条件约束的区域增长分割算法再次细化数据，直至分割出管道点云数据。通过选用仿真数据和现场点云数据验证了本文算法在理想情况和实际情况下的有效性和准确性。实验结果表明：本文提出的自动分割算法处理大小为6×12×16m的空间，4线程计算耗时9s，精确率达到90%以上，能够将管道点云数据快速、准确地分割出来，具有较高的应用价值。

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李一波   韩毅   杨光   钦兰云   王超  

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在对激光沉积TA15制件进行水浸超声检测时，由于粗大柱状晶的声散射作用及噪声影响，导致一些弱小缺陷不易于识别。针对这一问题，提出一种基于离散小波变换的新算法，以对超声检测激光沉积TA15合金图像中微小、低对比度缺陷进行增强。新算法利用Penalized软阈值对缺陷高频细节信息进行去噪，并通过Gamma变换对缺陷低频信息进行对比度的提高，进而实现了对弱小缺陷的增强。为了验证所提出算法的有效性，综合考虑信息熵和对比度两个指标，对多组样本进行测试试验。数据表明，针对具有独特快速熔凝组织的激光沉积制件，新算法比高斯滤波及模糊集增强理论有更好的弱小缺陷增强的能力。 -------------------------7e23c1830282 Content-Disposition: form-data; name="manuscript.esummary" In the immersion ultrasonic testing of laser-deposited TA15 parts, due to the acoustic scattering of coarse columnar crystals and noise, some weak defects are not easily identified. To solve this problem, a new algorithm based on discrete wavelet transform was proposed to enhance the tiny and low-contrast defects in ultrasonic images of laser-deposited TA15 parts. The new algorithm uses Penalized soft thresholds to denoise high-frequency detail information of defects, and enhances the contrast of low-frequency information of defects through Gamma transform, thereby realizing the enhancement of weak defects. In order to verify the effectiveness of the proposed algorithm, the two indexes of image entropy and contrast were taken into consideration to test the multiple groups of samples. The data shows that for laser-deposited parts with a unique solidification structure, new algorithm has a better ability to enhance weak defects than Gaussian filtering and fuzzy set theory.

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杨书娟   张珂殊   邵永社  

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本文提出了一种对螺旋式扫描机载激光雷达系统进行DEM内插的算法，首先描述了螺旋式扫描激光雷达系统的扫描特点，并阐述了实时计算重叠区域的原理；然后介绍了改进的三角网迭代加密滤波法，用于分离地面点与非地面点；最后，基于随机森林法内插DEM.实验结果表明，该方法实现了螺旋式扫描机载激光雷达系统的DEM内插，且内插精度满足生产数据要求。

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王磊   栾开智   左依凡   李培丽  

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利用光学Tamm态（Optical Tamm States，OTS）在金属-DBR界面处的局域场增强和石墨烯的电控特性，提出一种基于OTS的石墨烯光调制器。利用有限元法（Finite Element Method，FEM）和时域有限差分法（Finite Difference Time Domain，FDTD）对提出的调制器进行了仿真研究。研究结果表明：当入射波长为850.8nm时，能够在金属-DBR界面处产生OTS，入射光的反射率比较低；当外加驱动电压大于7.5V时，能够使OTS的本征波长发生漂移，入射光的反射率增大，可以实现强度调制。调制器的最大调制深度可达95%，消光比为13dB，在不考虑电路RC时间常数影响的情况下，调制速率超过600GHz。该结构石墨烯光调制器在一定波长范围内，可以实现调制深度不同的光调制，在未来的光通信系统和光信息处理系统中具有很好的应用前景

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严振宇   周庆军   侯谊飞   杨光伟   马存强   王福德  

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采用OM、SEM等手段深入开展了层间停留时间对激光熔化沉积Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si(TC11)钛合金组织及性能影响研究，结果表明：沉积态宏观组织随层间停留时间增大，呈现由等轴晶向柱状晶演变，内部均为极细α+β 网篮组织，这一组织的存在决定了其沉积态力学性能呈典型高强低塑特征。随着层间停留时间延长，宏观层带现象愈加清晰，室温力学性能尤其延伸率指标各向异性显著增加，这主要源于后续沉积层对已沉积层的表层重熔再沉积和热处理效应导致局部组织粗化、α相比例增加，进而引起沉积方向网篮组织规律性不均匀所致。

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吉宁可   张福民   曲兴华   张桐   张铁犁   刘晓旭   谢阳  

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调频连续波激光测距是通过频率线性调制的发射信号与回波信号形成的稳定的拍频信号,再对拍频信号通过快速傅里叶变换来提取出待测目标距离信息的。由于采样点数的限制，傅里叶变换频谱中两点之间的信息无法读出，导致无法达到较高的测距精度。针对调频非线性和傅里叶变换精度不高的问题，本文基于等光频间隔重采样的调频连续波测距系统，使用了一种相位差测频法测量待测目标点距离，对其原理进行了分析和推导，并依靠该系统进行了测距稳定性和测距误差的分析实验。实验结果表明：在8.3m到9.3m的测量范围内，基于等光频间隔重采样的相位差测频算法的测距单点稳定性在50μm-95μm之间，测得的距离与理论距离的残余误差不超过100μm。该算法较快速FFT相比具有更好的测距精确性和稳定性。

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王天鸽   唐新华   韩潇潇   芦凤桂   崔海超  

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铝合金不但具有高导热和对激光高反射率的特点，在激光焊接中还具有易氧化、气孔敏感性大、焊缝成形差等问题，采用真空激光焊可在很大程度上提高焊接保护效果、降低气孔率、提高激光利用率、增加焊接熔深。然而铝合金激光焊缝的成形与许多因素有关，其中激光功率、焊接速度及环境压力等对焊缝成形有重要影响。为探讨其影响程度，揭示其影响规律，本文采用正交试验法，对厚度为30mm的5083铝合金厚板，在不同参数下进行激光焊接工艺试验研究。结果表明，在一定范围内，激光功率、焊接速度及环境压力对焊缝成形、气孔率均有不同程度影响，其中，环境压力对气孔率、熔深和深宽比的影响最大。保持其他参数不变，改变环境压力进一步试验发现，当环境压强降至5 kPa时熔深达到常压下2倍，气孔率仅为0.057%，气孔几乎消失不见。研究结果为铝合金激光焊缝成形和气孔率的控制提供了参考依据。

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梁少林   王咏梅   贾楠   石恩涛   毛靖华  

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基于吸收性气溶胶探测仪工作需求，利用英国E2V公司的帧转移型面阵探测器CCD55-30和Xilinx公司的Virtex-2 XC2V3000系列FPGA，设计了CCD成像系统。系统硬件上包括时序驱动电路、预处理和采样电路、测温和控温电路、偏置电压电路、FPGA控制单元以及Camera Link通信电路等，并优化了数模混合部分的PCB布局结构。软件上对常用的两种驱动时序加以分析，并提出一种带有反向转移的驱动时序。有效地消除传统驱动时序帧转移不充分而带来的残余电荷，提高了成像信噪比，且帧周期和最短曝光时间可受反向转移调节。最后，对该CCD成像系统性能进行测试验证。上电后CCD温度能降低至-10℃,波动范围±0.5℃。系统能稳定输出14bit图像数据，帧频为1.8frame/s，最短曝光时间下限降低至17.28ms。输出非线性度误差为1.68%，在80%饱和曝光时成像信噪比为54.36dB，CCD可探测信号的动态范围为61.55dB，满足探测仪温控稳定、输出稳定、时间分辨率高、线性性能优、信噪比高、信号动态范围大的工作需求。

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丁宇星   李永富   刘鸿彬   黄庚华   王建宇  

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本文介绍了基于InGaAs单光子探测器的日光条件测距实验，通过压缩激光接收视场、使用超窄带滤光片、结合超快主动淬灭电路降低InGaAs单光子探测器死时间等方法，成功进行了基于InGaAs单光子探测器的日光条件光子计数测距实验。对获取的实验数据进行分析，分析了探测灵敏度以及测距精度等系统性能参数，并与使用Si基单光子探测器时的系统性能进行了比较。实验结果表明，经过高速主动淬灭电路优化后的InGaAs探测器，探测器死时间与Si基探测器相当，在背景光噪声一定的情况下，使用InGaAs探测器，提高了系统的探测灵敏度，可以增加系统的最大测程，得益于InGaAs探测器的低抖动时间，系统的测距精度未受到影响。

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陈华   邹喜华   于歌   卢冰  

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首先理论研究了直接调制与外调制模式下的微波光子链路的线性度，以直调激光器为核心器件的直接调制型短距离微波光子链路具有明显优势。进而，着重开展实验研究，采集和分析两种调制模式下的信号，获得关键性能参数，包括链路损耗、线性动态范围（CDR）和无杂散动态范围（SFDR）。并比较不同长度光纤传输下的动态范围，直接调制型微波光子链路在10km光纤传输后性能显著下降。此外，纳入直调激光器线宽、啁啾因素，实验研究了不同长度光纤下色散的影响。因此，直接调制型短距离微波光子链路具有高线性度的优势。

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陈夏明   王晓南   颜倩   王高松   胡增荣   张敏   陈长军  

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为提高DP980钢/A6061铝合金异种激光焊接焊接接头的力学性能，本文利用IPG YLS-6000型激光器对1.5mm厚的DP980板和A6061板进行激光搭接焊试验，并在界面处预先添加0.10mm厚镍箔作为过渡层，着重对比分析了镍箔对DP980/A6061异种激光搭接焊焊接接头焊缝和熔合线显微组织、显微硬度及拉剪性能的影响。结果表明：对于未添加镍箔样品，由于Al元素进入焊接熔池内，导致焊缝和熔合线处形成大量软质相δ铁素体和部分板条马氏体；钢/铝界面处析出脆性的FeAl2、FeAl3金属间化合物，厚度约为35μm~40μm，导致拉伸过程中焊接接头在界面处发生脆性断裂。而对于添加镍箔样品，Ni元素有效抑制了Al元素稳定高温δ铁素体的作用，促进δ铁素体发生包晶转变形成奥氏体，最终在室温下使得焊缝获得全板条马氏体组织，且熔合线处δ铁素体析出明显减少，提高了焊缝的硬度(382HV~403HV)。同时，由于Ni元素有效抑制了Fe-Al冶金反应的进行，在界面处形成了Al1.1Ni0.9金属间化合物，降低了界面处的硬度和脆性Fe-Al金属间化合物层的厚度。镍箔的添加使得DP980/A6061异种激光焊接接头的强度明显提高，达到61MPa，是未添加镍箔样品的2.5倍。

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周庆军   严振宇   韩旭   宋全   刘京威   王福德  

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通过再现大型结构件激光熔化沉积实际成形热过程，采用OM、SEM等手段深入开展了激光熔化沉积TC11钛合金组织特征与力学性能研究。结果表明，与沉积方向呈5-20°夹角贯穿多个熔覆层的粗大柱状晶内α+β 网篮组织较等轴晶内编织更为均匀细小，等轴晶内分布有大片α集束区，晶界处则产生了大量连续α相，层间过渡区α相显著粗化、α相比例和体积分数明显增加，甚至产生了较多蟹状α相。沉积态室温力学性能尤其延伸率各向异性显著，则主要源于后续沉积层对已沉积层表层重熔和热处理效应导致Z向层间过渡区α相粗化显著、α相比例和体积分数明显增加，使得X-Y向与Z向α+β网篮组织各向异性显著。经950oC, 1h, AC+550oC, 2h, AC双重退火后，晶界处连续α相几乎完全破碎，α+β 网篮组织编织更加均匀，室温力学性能各向异性完全消除，塑性大幅提升，综合力学性能几乎与锻造态完全一致。

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魏勇   胡江西   朱宗达   刘璐   彭峰  

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设计了一种基于表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）的光纤温度传感器。将单模光纤和多模光纤端面研磨成楔形并进行拼接，在单模光纤的研磨面上镀制50nm金膜形成Kretschmann结构，然后涂覆一层聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为温度敏感介质实现温度传感。实验结果表明：该传感器在20℃到70℃之间，最高灵敏度能达到-4.15nm/℃，远超过其他类型的光纤温度传感器的灵敏度；由于光纤中的光束以基模传输，该传感器相比于其它SPR光纤温度传感器具有更窄的半高宽和更优的品质因数；另外，该传感器具有较高的稳定性，温度标准差最大为0.14℃。该传感器结构简单，成本低廉，有望在工业领域内得到广泛的应用。

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潘其坤   谢冀江   陈飞   张阔   肖锋   于德洋   何洋   孙俊杰   郭劲  

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理论分析了室温掺铁硒化锌（Fe2+:ZnSe）激光横向寄生振荡特性，结果显示通过减小泵浦光斑尺寸可有效提升寄生振荡反转粒子数阈值，有效抑制Fe2+:ZnSe激光横向寄生振荡。以非链式脉冲氟化氢（HF）激光器为泵浦源，搭建了中红外室温Fe2+:ZnSe激光器实验装置，通过插入不同孔径的光阑，实验研究了不同泵浦光斑尺寸时Fe2+:ZnSe激光输出特性。实验结果显示：对于端面尺寸20×20mm的Fe2+:ZnSe激光晶体，当泵浦光斑尺寸≤9.2mm时，可有效抑制横向寄生振荡现象，与理论分析结果相符。室温条件下，本实验获得的最高Fe2+:ZnSe激光脉冲能量为136mJ，斜效率为33.2%，相对于泵浦激光能量的光光转换效率为26.5%。

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杨智焜   马晓辉   房俊宇   金亮   徐英添   张贺  

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尺寸可调的局域空心光束在捕获和操控不同尺度的微粒方面具有重要的应用价值。为实现局域空心光束的可调谐性，本文基于半导体激光器（LD）作为光源，采用贝塞尔光束聚焦的方法获得局域空心光束。采用一个平凸透镜和梯度折射率透镜（GRIN）对光束整形，获得发散角可变的激光束，进而实现了尺寸可调谐的局域空心光束。数值模拟结果表明，调节照射在轴棱锥上光束的发散角在0°-1.5°范围内连续变化，局域空心光束最大径向尺寸在90.23μm-64.05μm之间可调谐，而局域空心光束的长度在1.85mm-1.47mm之间变化。可调谐的局域空心光束使光镊技术具备更高的应用灵活性。

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杨洪春   杨本永   宋茂新   邹鹏   孙晓兵   洪津  

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偏振扫描仪是一台同时偏振探测的星载光学遥感仪，用于获取全球大气气溶胶的辐射和偏振信息，其反演精度依赖于定标精度。为了保障偏振扫描仪长期在轨的偏振测量精度，本文研究了偏振扫描仪的星上定标原理与方法。首先针对分孔径分振幅的技术特点，结合实际的误差来源，理论推导了系统探测矩阵；其次根据仪器参数，利用已知偏振态的线偏振光和非偏振光，推导了星上偏振定标方程；然后设计了用于星上偏振定标的线偏振定标器和非偏振定标器；最后提出了利用已知偏振度的太阳漫射板辐射定标数据来校正偏振扫描仪的低偏振度测量精度和稳定性。 通过高精度、高频次、高效率的星上定标，以保障长期在轨偏振测量精度为0.005的应用需求。为将来我国星载偏振遥感仪工程设计和数据应用提供了理论基础。

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田玉婷   邬融   杨野  

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为实现高激光驱动器中大口径光学元件表面疵病的低漏检率识别，针对微弱疵病的低信噪比特点，提出了改进的局部信号强度比自适应检测算法。利用信号图像中疵病目标信号强度与邻域非疵病区域信号强度值的差异，构造了一类滤波模板对信号图像进行自适应局域增强，能有效提高疵病信号强度值，显著增强信号图像的疵病信噪比。最后对种子图像进行种子点的筛选与自适应区域生长，并进行精确提取完成损伤区域的完整分割。改进后的局部信号强度比算法能有效识别低信噪比微弱疵病，在全内反射暗场侧向照明成像条件下，可识别出约30微米的疵病坏点。与现有的局部信号强度比算法相比具有更低的漏检率，结果表明对等价圆直径50微米以上的损伤点，漏检率低于0.4%。

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吕浩   迟学芬   陈洁  

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本文研究了收发端皆采用大规模线性MIMO阵列的地对地基站间短距离斜程自由空间光通信（FSO）的上下行信道差异。将上下行皆近似为球面波，构建了线性阵列斜程上下行大气损耗、光强闪烁、波束扩展和指向误差四部分模型，分析了大气损耗、空间相干长度、接收端波束宽度和指向误差抖动方差上下行差异。而后根据四部分模型联合构建了线性阵列间独立不同分布的上下行信道整体模型，并计算了上下行相对均方误差（MSRE）及等增益合并（EGC）下的误比特率（BER）。仿真结果表明：上下行大气损耗相同，而相干长度、指向误差抖动方差和接收端波束宽度差异随间隔距离及波长呈单调性变化；上下行相对均方误差随间隔距离及波长呈非单调性变化；上行误比特率恒大于下行。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第09期 pp.0906004      

王洋   孟祥月   张磊   付跃刚   顾志远  

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为了满足手机市场对高像质的超广角镜头的需求，结合曲面传感器的发展现状，本文设计了一款基于同心透镜的1300万像素曲面像面超广角手机镜头。应用初级像差理论编程计算光学系统的初始结构，通过Zemax光学设计软件进行优化设计，得到符合设计参数要求的手机镜头。该镜头由四片同心透镜组成，焦距为3.3mm，F数为1.83，视场角为100°，总长5.18mm。最终设计结果，在223lp/mm处，0.7视场的MTF值均大于0.58，全视场的MTF值均大于0.50；在446lp/mm处，0.7视场的MTF值均大于0.30，全视场的MTF值均大于0.17。各个视场的弥散斑半径均小于2.3um。相对照度值在全视场内均大于0.65，该镜头成像质量良好。

       PDF全文 (下载：11)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1022001      

周凤麒   高恩多   张镇斌   刘志敏  

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采用时域有限差分法研究了基于不同宽度的双狭缝复合光栅光学传输特性。结果表明：相位共振劈裂现象可以通过调制狭缝宽度实现，而且可以实现在多个频率同时调制，所有模式都出现了明显尖锐的相位共振劈裂,其中一些劈裂谷底几乎趋近于0。另外，基于电磁场分布、F-P共振和相位共振机制对产生的机理进行了定性的描述和解释。其次，实现了光从两个狭缝中任意一个狭缝通过的可能，也可以选择劈裂低谷来实现禁带的设计。这些结果可以被用来设计光通道选择器，频率选择器、滤波器、光开关。相比较于传统的复合光栅，基于两个不同宽度狭缝的复合光栅具有结构简单、单一材料、容易实现、设计和分析等优势，而且能够同时在多频率实现相位共振并进行调制。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1024001      

王苗   杭超  

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研究了电磁感应透明条件下五能级M型原子体系中探测光脉冲的非线性传播。发现当探测光脉冲的脉宽较大时，探测光的色散效应可以忽略，脉冲内具有不同的偏振方向和不同边带的四个分量可以发生四波混频，相互交换能量；当探测光脉冲的脉宽较短时，探测光的色散效应必须考虑，四个分量可以形成一种全新的四分量超慢光孤子。此外，产生这种四分量超慢光孤子的输入功率为微瓦量级，远远低于光纤中产生矢量光孤子所需的输入能量。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1019001      

秦晓琼   方祖捷   应康   魏芳   王照勇   叶青   潘政清   蔡海文   瞿荣辉  

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设计了两种用于单纵模光纤激光器的窄线宽全光纤环滤波器，其由超低反光纤光栅和1个（或2个）２×２光纤耦合器构成。首先从理论上推导出两种滤波器的反射率表达式，并且对其反射率、窄线宽和群时延特性进行了详细地数值分析和实验验证。研究结果表明：由超低反光纤光栅和低分光比耦合器构成的单环滤波器具有高反射率、超窄线宽和高群时延特性，显示了良好的慢光效应；另外双环滤波器不仅保持了窄线宽良好特性，还因游标效应，共振幅度得到调制，具有相对单环结构更大的有效自由光谱范围（FSR）和边模抑制比（SMSR）以及不易跳模等特点。文章研究的光纤环形滤波器具有窄线宽、结构紧凑和低成本等优点，可用作光纤激光器的反射腔镜，进一步压窄激光器线宽，其中双环滤波器线宽更窄，模式更稳定。

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李晓倩   高寿飞   汪滢莹   王璞  

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光子晶体光纤因具有设计自由、导光机制新颖的优势引起人们广泛的关注。相比于带隙型光子晶体光纤和Kagome光纤，空芯反谐振光纤由于具有结构简单、单模导光、传输谱宽且损耗低的性能，成为光纤光学领域的研究热点。在紫外/红外光传输、高功率激光传输、非线性光学及传感等领域都有很好的应用。但是其要真正得到广泛应用，必须要能和普通单模光纤简便、低损耗地熔接。通过引入一段实芯大模场光纤，研究了空芯反谐振光纤和普通单模光纤之间的熔接问题，将两者的熔接损耗由直接熔接的3 dB降至0.844 dB。

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侯继达   熊聪   祁琼   刘素平   马骁宇  

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基于分离的非对称大光腔结构，本文对905 nm外延叠层三有源区大功率脉冲半导体激光器的外延结构进行优化设计。通过对近场光场模式、自由载流子吸收损耗、相邻发光区之间的距离以及掺杂浓度分布等关键参数的优化，提高了器件的峰值脉冲功率，降低内损耗和远场垂直发散角。所研制的1 mm腔长、100 μm条宽的三有源区大功率半导体激光器，在150 ns脉宽和6.67 kHz重复频率的条件下，实现了34.5 A脉冲电流驱动下122W的峰值脉冲功率输出。器件的斜率效率为3.54 W/A，单个发光区实现了折合91.75%的内量子效率和2.05 cm-1的内损耗，水平方向和垂直方向上的半峰高宽远场发散角分别为7.8° × 27.6°。

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贺小伟   孙怡   卫潇   卢笛   曹欣   侯榆青  

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由于具有广泛临床可用的放射性核素探针，切伦科夫荧光成像(Cerenkov Luminescence Imaging,CLI)成为近年来光学分子影像领域的研究热点。但是，放射性核素在衰变过程中产生大量高能射线会造成采集到的CLI图像存在大量脉冲噪声，严重影响基于CLI图像的定量分析和后序的三维重建等应用的研究。为了尽可能降低上述噪声，本文提出一种结合模糊局部信息C-均值聚类算法和整体变分模型的切伦科夫荧光图像去噪方法。数值仿真、物理仿体以及真实动物实验结果表明，本文提出的去噪方法与现阶段广泛使用的中值滤波方法相比，能够在有效去除噪声的同时保留切伦科夫荧光光源部位的形状细节。希望本文的研究能为CLI研究提供一个可行的数据预处理工具。

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王中昱   张连新   孙鹏飞   李建   尹承真  

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旋转扫掠是射流抛光中能获得较为理想的高斯型去除函数的一种加工方式，但是该方式中高斯型去除函数的生成过程以及工艺参数的优化选择缺乏相应的理论指导。为改变这一现状，提出了高斯型去除函数生成过程的数学建模分析方法。首先，基于环路积分的思路，建立了旋转扫掠生成去除函数的数学模型。随后，在此基础上明确了喷嘴高度为该模型中决定去除函数形貌的关键工艺参数，并验证了模型的正确性。最后，在该模型的指导下进一步探究了旋转扫掠生成高斯型去除函数的喷嘴高度范围以及相应高斯型去除函数的形貌变化规律，得到了当回转中心与定点斜入射去除函数最深点重合时所生成的去除函数为最接近理想高斯型的结论，对实际加工中工艺参数的优化具有理论指导意义。

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张佳斌   郭文平   夏珉   杨克成   李微  

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为了使船舶能够更加准确地入港和避免发生碰撞，本文提出了一种辅助船舶入港的LED导航系统。该系统用不同频率闪烁的三种颜色灯光将目标水域分区，使照射区域内的船舶通过灯光颜色和频率可以准确判定其位置和方向，进而辅助船舶快速准确地驶向目的地。为了实现该导航系统，本文设计了一种大功率LED的发射光学系统，其通过矩形集光器和线型菲涅尔透镜使LED出射光束为矩形。同时本文设计了控制光源闪烁的电路控制系统，其通过单片机、数模转换器和放大电路实现对光源闪烁频率的调制，并根据设计的系统制作出样机，在木兰湖进行了验证实验。实验现象证明了制作的光学系统样机与设计仿真结果相吻合，出射光束在水平方向发散角为6°。所设计的导航系统可以将目标水域利用颜色分区并对区域内船舶进行导航。

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孟瑜   苏雪梅   庞妍  

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本文提出了一种基于掺铒光纤动态光栅与光纤Bragg光栅的Fabry-Perot腔，它是由一个掺铒光纤动态光栅和一个光纤Bragg光栅构成。文章建立了二能级掺铒光纤动态光栅模型，根据半经典相互作用理论和传输矩阵理论，计算出掺铒光纤动态光栅以及该Fabry-Perot腔的透过率和反射率，并分析探测场拉比频率、掺铒光纤长度、光纤Bragg光栅的折射率调制深度以及Fabry-Perot腔的腔长等参数改变时对动态光栅和Fabry-Perot腔反射谱的影响。这种Fabry-Perot腔的一个重要性质是它的输出光谱可以通过调节探测场的拉比频率、探测场波长等参数进行动态调制。相比于由两个光纤Bragg光栅构成的Fabry-Perot腔，可调的系统比固定的系统更加灵活，并且能够克服Fabry-Perot腔两端的光纤Bragg光栅不对称的缺点（如不同的Bragg波长，折射率调制深度等），更有利于Fabry-Perot腔的模式选择。该光纤Fabry-Perot腔可以应用于光纤通信的光信号处理或光纤传感领域。

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朱海荣   朱海   蔡鹏   王旺   李惟羽  

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初始的光学隐蔽深度模型是在海水光学性质均匀的条件下建立的，针对光学性质均匀水体假定条件下的光学隐蔽深度模型(OCD)缺乏普适性的缺点，基于海水中对比度传输方程，在垂向方向上把海水划分为多个光学性质相似的均匀层，并依此建立非均匀海水条件下光学隐蔽深度模型(OCD_LAYER)。计算并分析了观测天顶角、海水体衰减系数和潜器表面反射率对非均匀海水条件下水下光学隐蔽深度模型的影响。使用潜模和光学隐蔽深度测量系统在近岸完成模型的试验验证和效果分析。OCD模型的平均均方根误差1.28米，平均绝对误差1.25米，平均相对误差为51.12%，OCD_LAYER模型的平均均方根误差1.05米，平均绝对误差0.89米，平均相对误差为36.18%。试验结果表明，该文构建的模型具有更高的准确性，误差更低，结果更加可靠。

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方敬   滕树云   牛四杰   李登旺  

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通过分析临床医学图像中光学相干断层成像的相干斑噪声模型，提出一种基于局部分组主成分分析的光学相干断层图像降斑算法。根据相干图像的统计特征，利用同态滤波将乘性噪声转换为加性噪声。将训练集中的待处理像素及其邻域表示成子块向量，利用块相似性度量对子块进行分组表示后用于主成分分析。为有效抑制相干图像中病灶的噪声干扰，将该算法执行两次。实验表明，提出的算法获得了较高的峰值信噪比和结构相似性指数，图像质量得到了极大提升。

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史卫朝   郑建明   李言   李旭波   安倩楠  

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针对双向反射分布函数（BRDF）绝对测量过程中易受测量角范围限制，造成BRDF描述材料表面反射特性存在局限性的问题。提出了一种基于同轴光显微成像的加工表面BRDF测量方法，采用激光共聚焦显微镜获得了不同粗糙度样块表面的BRDF测量值。测量结果表明，样块表面BRDF会随着粗糙度及微观形貌不同而变化，该测量方法能够获得不同微面元的BRDF测量值。建立了BRDF参数模型，采用遗传算法对测量数据进行处理确定了最优模型参数，将模型计算结果与测量结果进行了误差分析，最大相对均方根误为9.97%。结果表明，建立的BRDF模型具有可行性，能准确地描述加工表面反射信息。研究结果将为显微成像条件下加工表面的三维重构奠定基础。

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程竹明   曾捷   常晨   宋雪刚   梁大开  

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冲击定位可以为结构冲击损伤提供准确的位置信息。针对光纤布拉格光栅传感器(FBG)存在解调频率低、需要样本训练的不足,本文提出一种利用光纤Sagnac传感技术实现结构冲击定位的方法。基于此方法的传感系统主要由宽带光源、光纤Sagnac干涉仪、光探测器以及数据采集与处理单元构成。当粘贴在结构表面的传感探头受到冲击应力波作用，Sagnac干涉仪相位受到调制，从而导致光强发生变化，并通过光探测器转换为电压信号输出。传感系统采样的时域信号首先经过小波降噪和去直流干扰处理，再利用Db4小波包进行能量特征提取与信号重构，从而获取应力波到达各传感器的时间，进而利用时差法进行冲击定位。为了对传感系统与算法进行验证，本文对长度为100cm的钢管结构进行了35次低速冲击实验，结果表明该方法可以有效地识别冲击位置，最大定位误差和最大均方根误差分别为0.65cm和0.36cm。研究结果为结构冲击定位提供了一种新的可靠方法。

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杨东   李建玉   徐文清   魏合理   徐青山  

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数值模拟显示在太阳光前向5°小角范围内，不同视场信号比值变化对卷云的光学厚度和有效尺度敏感。研发了一种基于图像跟踪、自动快速变视场的太阳光度计(VFOVSP)，可快速测量窄视场到宽视场太阳的透射辐射，为地基测量卷云提供了一个新的技术手段。介绍了仪器的系统组成与测量原理。选择了大气窗口波段，Langley法标定后与POMO2光度计进行了对比，表明仪器测量精度可靠性。在不同的多云天气下，实验结果表明不同视场信号比值的变化与云的种类有关，为反演卷云的光学特性提供了可能。该仪器弥补了传统太阳光度计在有云天气下实时性、单一视场的探测的不足，能够实现在能够更好的满足实际科研需求。

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马红强   马时平   许悦雷   朱明明   吕超   辛鹏  

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针对栈式稀疏去噪自编码器在图像去噪上训练难度大、收敛速度慢和普适性差等问题，本文提出了一种基于栈式修正降噪自编码器的自适应图像去噪模型。该模型采用线性修正单元作为网络激活函数，并使用批归一化算法对网络中间层输入数据进行归一化处理；与以往图像降噪模型不同，本文通过训练来学习含噪图像和噪声之间的映射关系。为克服新模型不能有效处理不同种类噪声的问题，首先对其进行多通道并行训练，然后充分利用网络挖掘出的潜在数据特征集计算出最优通道权重，最后通过训练权重权重预测模型预测出各通道最优权重，从而实现自适应图像去噪。实验结果表明，所提方法不仅在收敛效果上好于栈式稀疏去噪自编码器，而且能够自适应处理未参与训练的噪声，具有更好地普适性。

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芦瑞琪   任韧   郭亚如   薛丹丹   赵中霞  

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本文提出了一种双电子自旋与量子化的纳米机械谐振子之间的强耦合方案。我们以氮空位色心为例，其中双电子自旋可视为一种量子比特，由微波场驱动自旋，振动产生耦合，进而自旋与谐振子可以达到耦合。在大失谐的条件下，其耦合强度可通过改变微波场的频率和失谐度进行调节，可达到上千赫兹。其中，电子自旋与纳米机械振子相互耦合的哈密顿量可由Jaynes-Cummings (JC)模型描述，耦合强度达到100KHZ以上。通过纳米机械谐振子与自旋的强耦合作用，可以实现对双电子自旋的量子操作，观察谐振子的光谱不会改变自旋的状态，同时在操纵频率移动时可以制备双自旋的纠缠态。这种模型的建立会预测以及证明一些量子光学现象，同时为量子信息的传输和量子信息处理提供一定的理论支撑。

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王晓东   耿国华   易黄建   何雪磊   贺小伟  

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在面向精准医疗的分子影像领域，荧光分子断层成像（FMT）是当前的研究热点之一。由于FMT逆问题严重的病态性，背景荧光噪声会对重建结果产生巨大的负面影响。在深入研究基于有限元的FMT重建方法基础上，本文提出利用低秩矩阵填充技术克服背景荧光的方法。该方法将不同激发节点形成的外表面观测组成一个有元素缺失的观测矩阵，并利用低秩矩阵填充算法恢复该矩阵的缺失元素，同时抑制观测矩阵含有的背景荧光噪声。本文利用去噪后的观测矩阵建立了新的FMT逆问题模型，并利用其对荧光目标进行重建。单荧光和双荧光目标重建实验表明，基于去噪后FMT逆问题模型的重建结果获得了显著的改善。

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贺小伟   王潇   张海波   易黄建   侯榆青  

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有限投影荧光分子断层成像（FMT）通过较短的数据采集时间，可在动物体内快速重建出荧光目标的三维分布。然而，由于较少的投影数据使有限投影FMT具有严重的病态性。为了降低FMT重建的病态性并提高重建速度，考虑到FMT中光源稀疏分布的特性，本文提出一种结合平滑l0范数和可行区域的有限投影FMT重建方法，采用一种基于平滑l0范数的FMT重建算法，该算法利用一个连续函数去逼近l0范数，实现快速求解，同时结合可行区域作为有效的先验信息，从而提高重建精度。数字鼠模型重建结果表明，在3、6和9个激发点下，重建图像的位置误差都小于1mm，重建时间缩短，3个激发点下的重建时间为8s。物理实验的重建结果进一步表明了该方法在实际FMT重建上的可行性。

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陈玮冬   白如雪   林海枫   张莉珍   林州斌   张戈  

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本论文实验研究了具有单斜独居石结构的钒酸镧(m-LaVO4)晶体的室温拉曼光谱，首次报道了基于单斜钒酸镧(m-LaVO4)晶体作为拉曼增益介质的主动调Q内腔式脉冲拉曼激光器。受激拉曼变频实验以波长为808 nm的光纤耦合半导体激光器(LD)作为泵浦激发光源，Nd:YAG晶体为产生基频激光的增益介质，融石英声光调Q器为主动调Q元件，采用紧凑的法布里珀罗两镜平凹谐振腔有效地产生波长为1170.9 nm的一阶斯托克斯脉冲激光。当注入泵浦功率为6.51 W，脉冲重复频率为30 kHz时，实验产生最高的一阶斯托克斯脉冲激光平均功率为767 mW，相应的脉冲宽度为13.8 ns，单脉冲能量为25.6 μJ，峰值功率为1.85 kW。

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吉照宇   邓宇翔   张祖兴  

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本文提出和研究了一种可调谐多波长布里渊随机光纤激光器，激光器具有半开腔结构，一端利用3 dB耦合器构成全反端，另一端利用单模光纤中随机分布的瑞利散射作为反射，经掺铒光纤放大器放大后的布里渊泵浦光在单模光纤中形成级联的高阶受激布里渊散射，实现多波长布里渊随机激光产生。实验结果表明，当布里渊泵浦波长为1530 nm时，从该激光器获得了最多7个斯托克斯波长的随机激光输出。还通过改变布里渊泵浦功率及掺铒光纤泵浦激光功率，研究了其大小对多波长随机激光输出的影响。此外，通过改变布里渊泵浦激光波长，实现了多波长布里渊随机激光在50 nm（1515 nm~1565 nm）范围内调谐。

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张忠亚   沈百飞  

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本文采用3D Particle-In-Cell（PIC）数值模拟方法，研究高品质高能质子束经由脉冲电流螺线管传输并聚焦于远端的情况。模拟结果表明，初始时刻中心能量为250 MeV，能散度为10 %，空间发散角小于15 mrad的质子束，通过长度760 mm，中心磁感应强度为10.87 T的通电螺线管，可以被聚焦于距离质子源约2.5 m的远端，焦斑横截面直径约为1.2 mm，小于模拟初始时刻的1.8 mm，质子数目的损失小于3%。利用通电螺线管来传输和调控高能质子束流的方案是可行的，该方案可用于优化质子束流品质，促进激光驱动质子加速在癌症治疗等对质子束单能性和发散角要求较高的领域得到早日应用。

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刘晔   董子豪   秦琰琰   毛庆和  

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本文利用激光诱导液面自组装法制备金纳米棒光纤SERS探针，探讨制备过程中激光诱导功率和诱导时间等对探针灵敏度的影响。将优化条件下（70mW，7min）制备的光纤SERS探针与便携式拉曼光谱仪联用，实现福美双、甲基对硫磷两种农药残留的高灵敏度检测，检测灵敏度分别达到10-7M、5×10-7M；且探针具有良好的SERS检测重复性，相对标准方差RSD<6%。该激光诱导液面自组装法具有操作简单、成本低廉、探针制备时间短等优点，能够实现高灵敏度光纤SERS探针的重复、批量制备；优化制备的光纤SERS探针在多种农药残留检测应用中展现出良好的应用前景。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0804009      

张璐   向阳  

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光栅横向剪切干涉仪可以实现超高精度的光刻镜头系统波像差检测，为了实现超高精度的绝对检测，必须消除来自干涉仪的系统误差。本文针对光栅横向剪切干涉仪研究了旋转绝对检测的方法，并用36项泽尼克多项式标定出剪切装置的系统误差非对称项。实验分析表明，将面形检测的绝对算法应用在检测镜头系统波像差上，干涉仪在系统误差消除后可以达到相对理想的检测精度。本实验数据的重复性可以达到1.4nm的RMS。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0804008      

李金伦   崔少辉   张振伟   倪海桥   牛智川  

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采用分子束外延技术制备了基于共振隧穿二极管的探测器样品，为提高探测响应度，探测器采用蝶形天线增强，并以0.2 THz入射频率为参考对天线结构进行了设计。测试采用输出功率为20 mW的太赫兹源，室温下在有无太赫兹波辐照时分别进行I-V测试，峰值电压1.398 V。对比最大电流值之差，计算得到探测器响应度20 mA/W，噪声等效功率15 nW/Hz0.5，并通过测量探测器对不同角度入射的太赫兹波响应，验证了天线对太赫兹电场的增强作用。实验为基于共振隧穿效应实现太赫兹波探测提供了新思路，并为片上太赫兹集成器件的研究奠定基础。

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雷耀   刘诚   程北   张雪洁   刘志刚  

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提出了基于强度传输方程（TIE）的光学元件激光损伤应力检测方法，通过采集损伤点区域的三幅聚焦位置附近的强度图像，直接计算出损伤点所产生的应力双折射相位分布，并在此基础上实现了对激光损伤应力的定量检测。相比较于其他相位测量技术，TIE方法在恢复的相位结果中不会出现幅度为 的相位跃变,而且由于可以采用非相干光照明，其具有光路结构简单、操作方便和测量速度快等优势，适用于光学元件损伤的快速检测。对石英玻璃在二氧化碳激光器作用下所产生的系列损伤点进行了实际验证测量，测量结果完全符合理论预期。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0904002      

王剑南   刘杰涛   李伟   孙雪莹   郭成飞   邵晓鹏  

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基于光学传输矩阵实现透过散射介质进行聚焦和成像是近年来光学领域的热点研究问题。为了测量得到散射介质的光学传输矩阵，并利用其传输矩阵研究散射介质的特殊性质，首先结合三步相移测量方法，进行了测量磨砂玻璃的光学传输矩阵的实验，分析了哈达玛基和笛卡尔基下的光学传输矩阵的特征值分布特点。然后，基于笛卡尔基下的光学传输矩阵以及相位共轭的思想，实现了透过散射介质的单点聚焦和多点聚焦，验证了散射介质的聚焦点可控特性。此外，还研究了相机处于不同位置时透过散射介质的聚焦性质，测量了光学系统的焦深，基于聚焦点可控性质以及光学系统焦深，验证了已知光学传输矩阵的磨砂玻璃的类透镜性质。

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董守增   陈晓龙   赵翔   谢可迪   何兵   漆云凤   周军（大）   张建华  

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针对高功率光纤激光器在空间等特殊环境下无水冷却的热管理要求，设计并研制了一种基于相变材料冷却的高功率光纤包层光滤除器。采用正十八烷作为相变材料吸收包层光滤除器的产热，利用Ansys的Fluent模块仿真分析相变材料的相变过程及滤除器温度分布特性，实验上采用316 ml纯度为99%的正十八烷对200 W级滤除器进行热管理，在室温为25.6 ℃，滤除的包层光为206 W的情况下，该滤除器可稳定安全工作360 s，实验和仿真结果基本吻合。

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刘小溪   王学锋   王军龙   朱占达   郑也   李磐  

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实验研究了两路光纤激光器外腔反馈型光谱组束，采用透射式衍射光栅作为组束元件，实现了1060nm波长激光与1080nm波长激光的光谱组束输出。输出光束组束方向光束质量为1.328，非组束方向光束质量为1.257，输出功率为57.3W，光-光效率为91.7%。采用该组束方案可以降低单路激光器线宽的要求，同时验证了多路激光进行组束的可行性，通过增加组束光束个数可以进一步提高组束输出功率。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0801009      

樊燚   林兆祥   程学武   詹伟强  

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脉冲激光谱型是大气风温探测激光雷达的重要参数之一，由于激光的重复频率通常几十赫兹(重复周期几十毫秒)，而脉冲激光宽度仅为几个纳秒，因此脉冲激光的线宽测量比连续光激光困难得多。本文构造一套基于法布里-珀罗干涉仪（FPI）、窄脉冲信号门积分平均器、模数采样器等的激光脉冲谱型测量系统，并完成钠层风温激光雷达脉冲激光线宽的测量。测量出脉冲染料激光器(PDA)的输出线宽约为123MHz，与国外测量结果120MHz基本一致。脉冲激光谱型的精确测量，为激光雷达风温反演提供科学有效数据。

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李寒霜   李博   王淑荣  

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为了考察光电倍增管的性能，以满足空间遥感仪器在轨应用需求。利用氘灯、真空紫外单色仪、光电倍增管等构建了一套基于标准真空光电管的量子效率定标系统，依据光电倍增管的阴极量子效率测量原理，将光电倍增管改造成无电子束倍增的光电管，实现由标准真空光电管到光电管R2078的标准传递，并在此基础上，国内首次实现了150-300 nm紫外-真空紫外波段光电管量子效率直接测量。测量结果表明，光电管R2078由于其融石英窗口材料，使其在155 nm处透过率最小，获取的量子效率最小；在紫外波长230 nm处量子效率最大。并对测量结果进行不确定分析与估计，总的合成不确定度为3.4%。

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周艳宗   王冲   魏天问   上官明佳   夏海云  

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针对相干激光雷达远场回波信号信噪比低，提取困难的问题，提出了脉冲编码技术，以改善系统信噪比，增大雷达探测距离。研究了相干激光雷达系统中Golay码的编码和解码原理，理论分析了采用脉冲编码技术对系统信噪比的提升。基于大气分层模型仿真生成了相干激光雷达时域回波信号。基于Golay码解码原理得到了脉冲编码系统的风速结果，仿真结果表明，时间分辨率为1s，距离分辨率为60m的情况下，使用Golay编码脉冲作为相干激光雷达的探测脉冲，在0~5.3km范围，风速误差小于3m/s。在相同的测量时间内，相比于传统脉冲相干激光雷达，探测距离提高了2.5km，提高了远场弱信号的信噪比。

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程佳静   庞拂飞   朱姗   张小贝   王廷云  

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本文提出了一种基于纳米膜涂覆的外包层腐蚀双包层光纤（DCF）复合结构传感器。该结构可以通过调控腐蚀时间和纳米膜涂覆厚度改变传感器的耦合模式、谐振波长、最佳折射率传感区间等传感器参数。理论分析了DCF外包层厚度减小情况下，DCF模式耦合特性以及折射率传感灵敏度的变化情况。实验中通过在外包层直径为59 μm的DCF上涂覆2000层的Al2O3纳米膜，实现了在1.336~1.356折射率范围内1200 nm/RIU的灵敏度，这是未经腐蚀和涂覆DCF的24倍。该传感器具有灵敏度高、一致性好、耦合模式可控、传感器参数可定制化等优点，有望在生物医学和化学检测等领域实现极大的应用价值。

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王小林   陶汝茂   杨保来   史尘   张汉伟   周朴   许晓军  

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研究了掺镱全光纤振荡器中的模式不稳定效应（TMI）与受激拉曼散射（SRS）之间的关系。实验发现，在纤芯直径为20μm的单端泵浦1.5kW级全光纤振荡器中，当SRS达到一定阈值时，TMI突然出现，激光器输出功率突然下降，减少的输出功率由包层光滤出器件倾泻到谐振腔外。实验发现SRS光谱增强、输出功率下降与包层光滤出器温度上升存在一定的关联；通过缩短光纤长度抑制SRS，可以将单端泵浦振荡器的模式不稳定阈值提升到大于2kW以上；同时对纤芯直径为25μm的双端泵浦振荡器进行研究，同样通过抑制SRS提升了TMI阈值，获得了大于5kW的激光功率输出。实验结果初步验证了在非线性较强的情况下，SRS是导致TMI的原因，通过抑制SRS可以提升TMI阈值。

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杨松   郝强   曾和平  

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实验采用共振增强式非线性折射率调制技术实现了非线性放大环形镜锁模掺镱全保偏光纤激光器重复频率的精确锁定。通过在激光器非线性环内加入一个能提供线性相移的非互易性元件，有效减小了锁模脉冲的泵浦阈值。进一步优化激光器的锁模泵浦功率和控制光纤非线性折射率的泵浦功率，激光器直接输出的最短脉冲为590 fs，重复频率为20.48 MHz，重复频率峰-峰值的波动范围小于0.4 mHz，相应的标准偏差为0.1 mHz。

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刘西洋   孙凤莲   王君宇  

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以自保护药芯焊丝（OCr13Ni4MoN）为研究对象，借助高速摄像采集了激光-电弧复合热源堆焊的熔滴和电弧图像，利用汉诺威电弧分析仪记录了电弧的电信号，研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊的熔滴过渡行为。研究结果表明：激光的加入明显地减小了自保护药芯焊丝电弧斑点漂移概率，稳定了电弧，拉伸了电弧空间，改变了熔滴受力状态，使熔滴过渡行为发生改变。复合热源堆焊参数的选择，对自保护药芯焊丝的熔滴过渡影响显著。激光光斑直径的大小，决定了激光功率密度和作用范围，本试验条件下，光斑直径为2 mm时，有利于熔滴过渡和提高堆焊过程的稳定性。光丝的前后位置决定了激光对电弧的吸引方向，激光前置比激光后置时更有利于熔滴过渡和电弧稳定性的提高。光丝夹角决定了电磁收缩力的方向，光丝间距决定了激光能量的作用位置和热源耦合效果，本试验条件下，光丝夹角为30 °，光丝间距为+4 mm时，促进了熔滴过渡，稳定了堆焊电弧，改善了焊道金属表面铺展性。小光丝间距时，激光功率改变了焊丝端头熔化状态，当激光功率为4 kW时有利于熔滴过渡，熔滴过渡形式由排斥过度变为爆炸过渡。

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胡海   仇伯仓   何晋国   汪卫敏   赵楚中   刘文斌   邝朗醒   白雪  

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本论文描述了设计与制作的高性能976 nm波长、宽条大功率半导体激光芯片。我们采用对非对称宽波导外延结构设计并采用金属有机化学气相外延技术生长了低损耗、高效率的外延材料。制备了190 μm发光区域宽度、4 mm腔长、波长976 nm的半导体激光芯片，封装为chip-on-submount器件。测试表明，封装后器件在室温下阈值电流为1.05 A，斜率效率为1.12 W/A，最高电光转换效率接近69%。在40℃、19.5 W功率输出时电光转换效率仍然达到60%。9个器件在40℃温度和15A电流下老化了4740小时,无器件失效，而且老化前和老化后的腔面光学灾变功率均超过41 W（受限于测试设备的最大电流），证明该976 nm激光芯片具极高的稳定性和可靠性。

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杨尚   宋艳洁   李隆普   宗楠   薄勇   沈建平   韦玮   彭钦军   许祖彦  

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本文对低温下885 nm泵浦Nd:YAG晶体946 nm准三能级激光性能进行了研究。将激光上下能级波尔兹曼分布分数f1、f2作为温度的函数引入激光速率方程，定性地分析了低温下的小信号增益和激光阈值的变化规律。利用搭建的低温冷却系统，研究了在不同晶体温度下946 nm激光的输出性能，在210 K时获得了最大165 mW的激光输出，斜效率36%，相比于常温下斜效率提高了71%。观察到并分析了低温下1061 nm增益增强的现象。

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缪涛   郑继红   王康妮   刘悠嵘   黄新荣   朱天赟  

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本文利用了柱面波与平面波干涉形成一种二维全息聚合物分散液晶（H-PDLC）变间距光栅。为了使聚合物与液晶分离的更加彻底，实验采用曝光强度为16mW∕cm^2的532nm的激光，并且两次曝光时间为2s/60s，通过将样品二次曝光旋转60°形成二维六角晶格H-PDLC变间距光栅。本文分别研究了光栅的理论周期变化范围、衍射特性、电控特性以及影响光栅周期变化的参数分析。我们测得在半径为6mm的圆形范围内，光栅的周期变化区间为1.804μm至2.281μm，并且与理论计算得到结果基本一致。在没有加载电压的情况下，一级衍射效率达到18.3%，当加载电压达到90V时，中心透射效率由15.6%增加至73%。该光栅具有变周期和电控特性，所以在衍射光学具有潜在的应用价值，例如用于染料掺杂的2D H-PDLC光栅的可调谐多波长有机激光器的研究。

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姚建华   刘克元   叶正挺   方铮   张群莉   杨高林  

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通过激光重熔实现合金的非晶化是选区激光熔化制备非晶合金的基础。本文采用额定功率为500W的光纤激光器对晶态Ti47Cu38Zr7.5Fe2.5Sn2Si1Ag2的合金基体进行激光重熔实验，研究了不同工艺对激光重熔时熔池的形貌以及熔池晶化的影响。实验结果表明，单道激光重熔的熔池内容易获得非晶组织，并且随着扫描速度的降低熔池的形貌逐渐从球冠状向漏斗状转变。搭接重熔中，扫描宽度较大时，重熔区内有熔道搭接造成的热影响区晶化带，扫描宽度较小时，重熔区内基本为非晶态。这是由于扫描长度较小时热累积效应显著，熔池展宽和扫描宽度接近。在面扫描的过程中由于热累积，匙孔效应更加的突出，熔池的熔深显著增加，同时在熔池的底部会有少量的气孔。

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赵楚韩   张洪明   宋健  

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随着室内定位服务需求的增长，室内定位技术成为当下的研究热点。为了实现低成本，低复杂度以及高精度的室内定位系统，本文提出了基于指纹的室内可见光定位方法。该方法利用可见光发光二极管（LED）作为信号源，根据接收到的可见光信号强度信息，结合三角定位算法和指纹定位算法，实现室内高精度定位。定位过程主要分为两步：第一步，通过三角定位算法确定移动目标粗略的位置范围；第二步，以该位置范围作为限制条件，使用指纹定位算法实现更精确定位。实验结果表明，该方法与传统的基于可见光信号强度的定位方法相比，平均定位精度提高了64.71%；同时，与传统的基于指纹的定位方法相比，可以在更低复杂度的情况下，实现更高精度定位。

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檀兵   黄敏   朱启兵   郭亚   张宏阳  

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激光诱导击穿光谱中通常含有丰富的元素特征谱峰，谱峰的准确识别是利用激光诱导击穿光谱技术进行元素定性、定量分析的前提和基础。论文针对传统谱峰元素识别方法准确率偏低、可靠性不足的缺点，提出了一种元素谱峰自动识别的新方法。该方法首先利用Voigt函数对实验光谱进行拟合，以克服谱峰重叠和噪声干扰；提取拟合谱峰的中心波长、光强、半高宽和谱峰质心作为谱峰特征参数向量；并将待识别光谱的谱峰特征参数向量与NIST标准谱线数据库中的元素谱线进行相似性分析，从而实现谱峰元素的自动识别。论文分别利用NIST标准数据库和茶叶样品LIBS光谱数据进行了实验研究，验证了该方法在LIBS谱峰元素识别上的有效性。

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王琦   高春峰   聂晓明   周健   魏国   龙兴武  

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在陆用组合导航领域，激光多普勒测速仪能够为捷联惯导系统提供载车速度。为了抑制车辆颠簸及倾角变化对一维激光多普勒测速仪的影响，本文设计了二维激光多普勒测速仪。针对其使用过程中的误差参数，提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定方法并设计了车载组合导航实验验证该方法的有效性。补偿后的二维激光多普勒测速仪与陀螺数据航迹推算的最大水平位置误差与最大高度误差分别为5.5m和0.36m。实验结果表明，本文提出的标定方法是有效的，补偿后的二维激光多普勒测速仪能够大大提高导航水平定位精度，且能够给出高精度高度信息。

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刘铁诚   张力   孙静   钟羽武   王中阳   郭新军   阮昊  

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大数据时代，超分辨光存储技术拥有广阔的应用前景。本文通过开环态双光子吸收转化荧光光谱、荧光淬灭光谱及开孔Z扫描等探究二芳基乙烯的光学记录特性及参数，得到其非线性吸收系数为：3.46×10-13（m/W），双光子吸收转化阈值功率密度为：107.36GW/cm2，荧光淬灭阈值功率密度为：2.89 GW/cm2。结果表明二芳基乙烯具有光诱导-光抑制、非线性吸收以及荧光淬灭等特性，是优异的超分辨光存储备选材料，并基于测试参数，理论计算其在超分辨光存储中的分辨率。结果显示分辨率可以达到60.0nm，可实现λ/12的信息记录。在此基础上设计了一种基于二芳基乙烯的双光子双光束超分辨光存储信息记录和读出方法。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0903001      

宋思雨   李中梁   高云华   余俊杰   南楠   王瑄   袁春晓   王向朝  

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微针经皮给药结合了注射和经皮给药两者的优势，可提高大分子药物的经皮吸收量，对皮肤几乎无损害，具有良好的发展前景。然而，此技术仍处于发展阶段，需要利用成像手段对微针刺入皮肤的深度、药物颗粒的吸收/释放行为等进行研究。本文搭建了一套扫频光学相干层析成像系统，利用圆环达曼光栅产生贝塞尔光束照射样品，在保证高横向分辨率的同时延长焦深，实测系统的横向分辨率为3.85μm，有效焦深为1.68mm，满足微针经皮给药的成像要求。利用该系统对溶解微针刺入皮肤前后进行成像，能够清晰看到微针的边缘、刺入深度和在皮肤上留下的微通道，并观察到了微针在皮肤内的溶解过程。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0807001      

卜凡涛   鲁云开   李民康   周常河  

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衍射光栅在各行各业有着广泛的应用，这就要求光栅必须具有很好的质量。在制作大尺寸光栅的各种方法中，激光直写具有明显优势，本课题组采用并行激光直写技术制作出尺寸100×100mm，线数为1780每毫米的光栅。首先对光栅进行理论分析，并找出正弦形光栅在效率最高时的槽深，用激光直写的方法制作出光栅，最后镀上一层金膜。本文主要对光栅的制作介绍和效率作测量，并预估光栅的均匀性。 测量得到16×16数据点，并分为4×5区域，对每一个小区域测量出效率值，用软件处理数据并给出效率分布图，其效率大部分都在90%左右，与理论值接近，而且效率分布很均匀，由此证明本课题组提出的并行激光直写方法可行性。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0904001      

余洋   赵南京   孟德硕   马明俊   兰智高  

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为了提高土壤重金属激光诱导击穿光谱（LIBS）特征谱线的信背比（SBR）、稳定性并降低元素检测限，研究了土壤LIBS连续背景辐射以及Fe、Pb、Ca、Mg等4种元素特征分立谱线的偏振特性，对比分析了有、无偏振条件下元素特征谱线的相对标准偏差（RSD）、信背比与检测限。结果表明： Fe（404.581 nm）、Pb（405.78 nm）、Ca（422.67 nm）和Mg（518.361 nm）元素的特征谱线及其相应连续背景辐射的偏振度分别为0.27、0.17、0.25、0.23和0.70、0.64、0.69、0.67。偏振分辨LIBS技术使得4条特征谱线Fe（404.581 nm）、Pb（405.78 nm）、Ca（422.67 nm）和Mg（518.361 nm）的RSD分别降低了3.28％、2.2％、3.24％和1.34％。偏振分辨LIBS有效抑制了连续背景辐射，4种元素特征谱线的SBR分别提高了5.59、5.67、5.30、7.35倍。有、无偏振条件下，Pb元素的检测限分别为17.4 g.g-1和39.4 g.g-1，有偏振条件下的检测限降为无偏振时的0.44。以上研究结果为进一步提升土壤重金属的LIBS定量分析能力提供了数据支撑。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0811001      

孙佳钰   于天彪   赵雨   杨林   关闯  

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目前传统加工具有悬臂结构的薄壁件面临着巨大挑战，但是激光熔覆技术能够有效解决这一难题。本文通过建立周向倾斜薄壁圆环模型，得到了周向偏移量和倾斜角之间的关系；通过优选周向偏移角，基于激光熔覆（激光近净成形）技术获得了结构稳定，高度、宽度误差都较小的周向悬臂薄壁圆环。初选满足熔覆要求的样本3，其偏移角为0.5度，倾斜角为18.05度，较优的（周向偏移量，Z轴提成量）参数组合为（0.11，0.224）。

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李奇思   梁庭   雷程   李旺旺   林立娜   杨娇燕   熊继军  

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本文使用355nm全固态紫外激光对硼硅玻璃进行直写刻蚀实验，采用单一变量法探究了激光能量密度、重复频率、扫描速度、扫描间距、扫描次数对刻蚀结果的影响。研究表明，能量密度过大或在有效刻蚀阈值附近时易引发严重的崩边裂损现象；等离子体屏蔽效应随能量密度增大而增强导致刻蚀深度下降；随着重复频率的降低，通道边缘碎裂现象逐渐减轻，刻蚀深度增大；缩短扫描间距可有效改善沟道底面的平整度；刻蚀深度随扫描次数的增加而增大，但同时沟道锥度也逐渐增加。基于实验结果分析得出较优加工参数，实现了宽度为84.76μm,刻蚀深度达178.3μm，底面较平整，有轻微崩边，沟道垂直度可达89.58°的L型微通道的直写刻蚀。

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陈燕青   高炳攀   林炎章   居学尉   王杰   王向峰  

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本文基于时域有限差分法（FDTD），对金属线栅结构的太赫兹偏振特性进行了仿真分析，研究了占空比和金属层的厚度对偏振特性的影响,发现随厚度增加在0.1-10THz范围内出现的周期性高透射现象,这一现象或许可以用于制备可调多通太赫兹滤波器。基于飞秒激光微加工技术制备了周期性金属线栅太赫兹偏振片，并利用时域太赫兹光谱系统进行实验测试，实验结果与仿真结果相吻合，偏振片的消光比在40-45dB范围内，偏振度为1，显示了良好的偏振特性。这种加工技术具有流程简洁、制备快速的特点，可广泛应用于其它太赫兹器件的制备。

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方玉亮   金振宇   刘忠   李正刚  

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大气湍流严重干扰地基天文观测和空间目标观测。随着多层共轭自适应光学(MCAO)等技术的发展，可以有效的改善湍流大气的干扰。为了MCAO的设计和性能优化，需要对址点的大气湍流轮廓线进行测量。目前湍流轮廓线测量方法有很多种，其中PML、S-DIMM+等基于面源目标像的相对运动方差或协方差统计反演的方法，具有分层分辨率高、测量精度高等优点。反演的线性方程组经过离散化获得，离散化误差导致观测视场不能太大，以PML为例，只能达到100角秒左右。较小的视场使方程数目受限，导致湍流轮廓线反演结果受运动方差或协方差测量误差的影响。本文以PML方法为研究实例，提出了分层积分系数矩阵方法，该方法明显改善了离散化误差，大幅提高了观测视场范围，降低协方差误差对测量结果的影响，提高了湍流轮廓线反演精度。数值模拟结果表明，分层积分系数矩阵PML方法，其视场可达到400角秒，测量误差也大幅度降低。

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余皓   刘秉琦   鲁军   胡文刚   李刚   张帅  

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在设计三通道非成像氧气吸收被动测距系统过程中，确定各通道光电倍增管的绝对光谱响应度，对确保系统测距精度具有重要意义。为了克服光电倍增管灵敏度高易饱和而导致的单色光功率测量困难，提出一种光电倍增管绝对光谱响应度测量方法。利用积分球与可调狭缝构建通量可调的系统光源，利用响应度已知的标准探测器测量单色光源辐射功率，设计测量系统并对三根滨松H10722-01型光电倍增管模块进行了绝对光谱响应度测量。同时，为了检验该测量方法的有效性，在外场条件下开展了近程被动测距实验，将测量得到的光电倍增管绝对光谱响应度，作为三通道被动测距系统各通道的光谱响应度参数，在60m和100m距离上测距误差分别为6.17%和8.5%，实验结果证明了该绝对光谱响应度测量方法的有效性。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0804002      

杨野   邬融   孙明营   田玉婷   邵平   夏兰  

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为适应高功率激光系统的紧凑空间需求，本文将远近光场耦合方案应用于高功率激光准直技术中，自行设计并搭建出灵敏的小型准直光学系统。提出完备的测试方案，实施并验证了该方案的可行性，获得近场测量灵敏度为7.04 μm/pixel，远场测量灵敏度为18.14 ″/pixel，并得到远场变化对近场影响，用以优化光束校准。相比于传统近远场分离的准直系统，本方案在保证足够成像质量和分辨率的条件下，大幅缩减了光路和器件数量，同时远近光场相互影响和校准的反馈处理更便捷。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0805001      

信纪军   方超   杨武雄   王善林   戴文华   卫靖   吴杰峰   宋云涛  

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对IC10镍基单晶高温合金进行了激光焊工艺研究，分析了不同焊接速度下对接头焊缝成形、横截面形貌以及显微组织的影响。结果表明，随着焊接速度的降低，焊缝表面和背面宽度增加。焊缝横截面呈典型的“酒杯”状。焊缝主要为表层少量的细晶区以及胞状晶和柱状晶组成。不同焊接速度下，焊缝中均存在焊接裂纹，且沿着晶界进行扩展。接头中晶粒的生长方向趋于一致，从而增加了焊接接头的裂纹敏感性。

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王强龙   胡曙阳   王云新   杨旭东  

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光纤四分之一波片是光纤电流传感系统中的关键器件，本文提出并实现了一种新的四分之一波片制作方法。该方法将两段长度近似相等的高双折射光纤以轴间夹角90°进行熔接，然后拉伸其中一段光纤，使得它们的相位差为π/2从而制成四分之一波片。调节时，将正交熔接的光纤接入到3 dB耦合器构成高双折射光纤环镜，实时检测环镜的透过率以确定相位差。推导了检测系统的透过率公式，详细分析了调节过程中透过率曲线的变化规律，并根据透过率及透过率曲线的斜率来确定相位差。搭建了调节系统，验证了该方法的可行性。该方法具有准确度高、调节方便等优点。

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舒强   李成钰   林宏奂   黄志华   王波鹏   刘玙   李泽标   郭超   唐选   赵鹏飞   王建军   景峰  

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光纤激光在工业加工领域有着重要的应用，然而加工过程中工件表面反射激光对光纤激光器的可靠性提出了挑战，如何获得抗反射的高功率高光束质量光纤激光器是目前的难点。本文提出了一种新结构光纤激光器，通过采用振荡放大一体化结构，有效抑制了反射激光对光纤激光器稳定性的影响，在输出高功率同时还能保持高的光束质量。实验搭建该光纤激光器系统，实现了大于2kW输出，泵浦光和输出光之间的转换效率为81.6%，光束质量M2因子优于1.4。采用高反射金属材料验证考核了该激光器的抗反射性能，激光器在满功率输出下，能够长时间稳定工作。该光纤激光器在工业加工领域有着广泛的应用前景。

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刘其蒙   黄俊   王克鸿   周琦  

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基于响应面法设计方法，进行离体皮肤组织脉冲激光焊接工艺试验，获得组织切口的抗张强度和峰值温度数据，在单因子试验的基础上，以激光功率、光斑移动速度、激光频率作为三个影响因子，建立多元非线性数学回归模型，通过方差分析和回归分析得出该回归模型的 R2分别如下：切口抗张强度0.9131，切口峰值温度0.9985。模型分析结果表明，激光功率、光斑移动速度和激光频率三个因素的主效应和交互作用对切口性能有着很大的影响，其中对切口抗张强度影响最大的主效应是激光功率，交互效应是激光功率与光斑移动速度；对切口峰值温度影响最大的主效应是激光功率，交互效应是激光功率与光斑移动速度、激光功率与激光频率、光斑移动速度与激光频率。最后依据回归模型得出了最优激光工艺参数组合，试验验证表明，回归模型预测响应值与试验结果相吻合，且切口强度满足要求。

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刘继平   吴向尧  

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本文用平面波展开法研究了含点缺陷正方结构二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式和缺陷模式的本征场分布。本文取介质柱的介电常数函数形式为，即介质柱折射率是空间位置的分布函数，其可通过电光效应和Kerr效应来实现，参数和的大小可通过改变对介质柱施加电场、光场的强度来改变。改变点缺陷介质柱的参数或的大小，我们发现通过调节二维函数光子晶体点缺陷介质柱参数和的大小，能够实现在不更换光子晶体介质柱的情况下，实现带隙结构、带隙位置、缺陷模式以及缺陷模式的本征场分布可调，该结论将为光学器件的设计提供重要的理论依据和新的设计方法。

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黎威   张永佳  

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针对?-OTDR传感系统中后向瑞利散射光非常微弱，从根源上影响了系统信噪比的缺点，设计了一种基于弱光栅阵列的增强 振动传感系统，在用于传感的光纤线路中融合了光纤光栅阵列，将反射率相对较大的弱光纤光栅反射信号代替?-OTDR系统中的瑞利散射信号，利用相邻弱光纤光栅反射信号之间干涉信号的强度变化来判断光纤线路上的振动事件并采用时分复用技术对振动点进行精确定位。实验结果表明该系统比?-OTDR系统在面向振动信号的检测与解调方面更为简便，同时亦能够覆盖整条光纤从而实现分布式测量，能够解调出频率范围为10 Hz-500 Hz的任意振动信号，应用于周界安防领域具有较强的实际意义与应用价值。

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胡勇   王梁   李珏辉   张群莉   姚建华   Volodymyr Kovalenko  

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为减少熔覆层中气孔缺陷，采用在熔覆过程中同时耦合稳态磁场和稳态电场形成定向洛伦兹力的方法，增强激光熔覆熔池的排气能力。基于多物理场耦合原理及网格变形法，建立了定向洛伦兹力作用下的熔池模型。采用离散元法模拟熔池内的气泡运动，同时考虑气泡所受流体拖曳力、浮力以及外加洛伦兹力的作用。仿真及实验结果均表明，在相同熔覆工艺条件下，附加电流密度5×106 A/m2, 磁场强度0.6 T, 洛伦兹力向上时，熔池最高流速被抑制62.5%，流体对气泡拖曳能力降低，同时气泡运动方向发生向下偏转，熔覆层中气孔数量明显增多；洛伦兹力向下时，熔池最高流速被抑制25%，但气泡向上“浮力”增大，加速气泡从熔池中逸出，得到无气孔的致密熔覆层。

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刘秋菊   王建磊   刘晶   李磊   陈汝风   施翔春  

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本文对大口径有源反射镜片状Nd:LuAG陶瓷激光增益介质在高功率二极管泵浦条件下的热效应及其引入的波前畸变进行了分析。片状Nd:LuAG陶瓷尺寸为Φ64mm×6mm，泵浦峰值功率为58.5KW，泵浦光斑大小为32mm×35mm，在激光光束入射角度为15°条件下进行仿真分析。仿真结果显示在泵浦状态时片状Nd:LuAG陶瓷的最高温度为55.6℃；在水平方向和垂直方向引入的负焦距分别为FH =-65.78m和FV =-77.28m；模拟放大后激光波前畸变峰谷值dpv=4.33λ（λ=1064nm），主要波前畸变为离焦量导致的像散。在此基础上搭建了相应的实验装置，测得泵浦状态下Nd:LuAG陶瓷的温度分布及引入的激光光束波前畸变。模拟分析数据与实验数据相吻合。通过模拟计算和实验分析为片状Nd:LuAG陶瓷激光放大系统的泵浦均匀性及激光光束质量控制等提供了重要的参考依据。

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黄培   甘泽彪   李文启   於亮红   郭震   曹鹤   王建业   梁晓燕   李儒新  

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我们自行研制了一套能量输出稳定、光斑分布均匀、时域近方波形的四路钕玻璃泵浦源系统。系统能够输出基频能量4×180J@1053nm，倍频能量4×80J@526.5nm。主要结构包括四部分：前端种子源，再生放大器，钕玻璃棒放链，KDP倍频晶体。本系统采利用偏振片实现垂直偏振的两路基频光合束，经过第二类相位匹配KDP晶体进行倍频，获得了共线且同偏振的526.5nm倍频光，实现了用于150mm口径钛宝石放大器的结构紧凑的双脉冲泵浦源。

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陈勇   程亚男   刘焕淋  

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利用FBG构建大型传感网络时，在相同带宽条件下，为了提高传感器的数量，尽可能多的写入光纤光栅，将导致部分光谱发生重叠，使FBG中心波长识别困难、解调精度降低。对此，本文提出一种改进粒子群优化算法以提高中心波长的识别精度。结合光谱形状复用技术构建重叠光谱模型，并搭建温度实验系统来获取重叠光谱信号;对粒子群算法中的权重因子和学习因子进行了改进，并对重叠光谱模型参数进行优化。仿真与实验结果表明，本文算法与并将其与6种优化算法进行对比，具有收敛速度快、运行时间短、波长识别精度高的特点，且波长解调误差均小于1pm，验证了算法的有效性和可行性。

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施展   丁孟   陈迪俊   王迪   魏芳   张茜   李璇   蔡海文  

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相移光纤光栅是在光纤光栅的反射带内打开一个窄带透射峰，因此可以作为光纤在线窄带滤波器，在光纤激光器的领域发挥了重要作用。将相移光纤光栅插入到基于SOA的光纤环形激光器中，可以作为腔内滤波器选出单纵模。本文提出了一种基于SOA的光纤环形激光器，在一定范围内可以实现激光的单频输出，同时在这种激光器中发现了的一种新的脉冲不稳定现象。文章通过对比实验表明，产生这种现象是由相移光纤光栅的光热效应所导致的。

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赵存峰   毕德仓   姜丽媛   竹孝鹏   杜娟   李文冬   陈卫标  

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本文研究了光学鉴频器的精密温控方法及其对鉴频光学谱线，鉴频误差的影响。设计了双层温控结构及电路,采用三线制等长接法、双路电流源方向切换等减小引线电阻影响、消除了两路电流源失配。研究了基于FPGA的模拟和数字混合温度控制方法，通过不同温度设置点的控制实验表明温控精度达到0.0062℃，测量误差为0.0036℃。用单频紫外激光测试了该温控精度对光学鉴频器的谱线移动、透过率的影响边界，在该控制精度下的透过率谱线平移0.11MHz，造成速度测量误差0.0195m/s。

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薛祖钢   陈朋   田优梅   潘章豪   赵浙明   王训四   张培晴   戴世勋   聂秋华  

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随着红外光纤制备技术的不断发展，低损耗、高非线性且结构完美的红外硫系光纤不断涌现；本论文采用了传统的熔融淬冷法和动态蒸馏纯化工艺制备了As40Se58Te2和As40Se60两种玻璃样品；基于两次挤压法制备了完美芯包阶跃结构的硫系光纤预制棒；在聚合物的保护下拉制出了损耗较低的阶跃型单模硫系玻璃光纤。结果表明：蒸馏纯化工艺可有效去除硫系玻璃中大部分杂质；2%摩尔百分比的Se被Te替换可有效实现小数值孔径并达到单模传输条件；采用截断法对单模硫系光纤进行了损耗测试，其最低损耗为1.66 dB/m (6.06μm)，工作波段为2.5—12μm；以光参量放大器（OPA）为泵浦源获得了覆盖1.5—13.2μm（40 dB带宽）的超连续谱输出，光纤有较好的中远红外传输性能和极高的光学非线性性能。

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倪辰旖   张长东   刘婷婷   廖文和  

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针对激光选区熔化（selective laser melting，SLM）成形过程中易于发生翘曲变形的问题，本文建立热源-局部-结构件三级递进模型，以生死单元法模拟SLM成形中层层叠加的过程，并逐层施加固有应变，得到宏观结构件SLM成形的变形趋势预测结果。将仿真结果与实际成形件进行对比，结果表明固有应变有限元法能够有效预测SLM成形试件的变形量，为宏观结构件的变形预测提供了参考方法。

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丁腾   王雪辉   王关德   钱静   王何宁   娄孔昱   王玉莹   赵全忠  

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超短脉冲激光可以直接对玻璃进行焊接，不需要在两片玻璃之间添加吸收介质，不需要对材料进行热处理，应用前景广阔。本文利用飞秒激光热累积效应成功实现了石英玻璃之间的焊接，研究了激光重频和激光功率对玻璃焊接质量的影响。石英玻璃焊接区由三部分构成，包括顶部的圆形空腔，中部的熔融区域，底部线形损伤结构，石英玻璃的焊接强度是三部分结构共同作用的结果。实验表明：在保持激光重复频率为500 kHz时，熔融区面积随着激光功率的增大而增大，但是焊接强度出现了先增后减的趋势；在保持激光功率为4.14 W时，熔融区面积和焊接强度随激光重复频率增长而减小。此外，本文还实现了铝硅酸盐玻璃之间和钠钙玻璃之间的焊接，对不同成分玻璃的焊接端面形貌进行了对比。

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严颖   江少恩   易涛   易有根   丁永坤  

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在内爆物理实验中，多组激光脉冲在不同时刻与靶相互作用，产生若干瞬态物理过程。准确诊断这些激光与靶作用产生的瞬态过程之间时序关系，对于成功获取实验状态相关参数非常重要。本文提出了一种基于电磁辐射的内爆物理实验时序诊断方法，利用激光与金属靶相互作用时会产生强烈的电磁脉冲辐 射，可获得不同激光与靶作用过程的时序关系，为判断和控制不同激光-靶作用过程之间的时序提供重要依据。神光III主机大型激光装置上的实验测试表明，基于电磁辐射的内爆物理实验时序诊断方法可以准确确定预脉冲激光、主脉冲激光以及背光激光等与腔靶和平面背光靶之间作用的时序关系。该方法具有操作简单，测量精度高的优点，对于精确把握激光与靶相互作用过程的时间关系，提升实验精度有着重要意义。

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闫利   魏峰  

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以三维点云或模型表达的单体化建筑信息是目前城市规划、市政管理、数字城市建设等多个应用领域的关键信息要素。利用航空影像密集匹配点云，提出了一种针对复杂建筑区域的建筑物快速单体提取方法。在对点云进行滤波处理及水平点云提取和聚类基础上，将点云面域投影至二维平面格网化并结合立面信息及面域几何特征将非屋顶面的点云面域滤除，进一步基于栅格图像计算点云面域之间的拓扑关系得到各建筑单体的点云覆盖范围，最后实现建筑单体点云的提取。实验结果表明，本方法对建筑单体点云提取的召回率和查准率平均值分别为92.6%和89.9%，说明本方法能够有效支撑复杂区域的建筑物单体提取。

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蒋锐   贺炎亮   张小科   蔡瑶   刘俊敏   陈书青   李瑛   范滇元  

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超表面在柱矢量光（Cylindrical Vector Beam, CVB）产生方面具有效率高、器件精巧等优势，被广泛用于柱矢量光产生及相关应用。但是这种方法却有一个比较大的缺点：由于超表面的结构是固定的，因此生成的CVB的阶数是不可调的。本文在1550nm波段实验证明了一种通过模式的加减操作来高效调控CVB偏振阶数的方法。通过将两块超表面级联在一起，实现了CVB偏振阶数的减法运算，之后在这两块超表面之间插入一块半波片，通过反转CVB偏振阶数，实现了CVB偏振阶数的加法运算。最终实现了在-8到8范围内以2为步长的CVB偏振阶数调控操作，实验结果与琼斯矩阵的计算结果完全吻合。

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杨武雄   信纪军   方超   戴文华   卫靖   吴杰峰   宋云涛  

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采用超窄间隙激光焊接技术对100mm厚的SUS304不锈钢进行了焊接试验，并对接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明：超窄间隙激光焊接方法不仅可实现百毫米级及以上板厚的有效连接，而且获得成形良好，无气孔、裂纹、未熔合等缺陷的焊缝。接头的显微组织为奥氏体相和少量铁素体相组成，组织形貌主要由熔合线附近的胞状晶和焊缝中心区域细小的等轴晶组成。接头拉伸强度为658MPa，达到母材强度的94.3%。拉伸断裂位于熔合线附近胞状晶区，断裂形式为典型的延性断裂，断口形貌特征表现为细小均匀的韧窝和撕裂棱，并可在韧窝内发现纳米级氧化物增强颗粒。接头组织中等轴晶区的显微硬度值明显高于胞状晶区。

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杜娟   孙延光   陈迪俊   黄敏捷   杨中国   刘继桥   朱韧   侯霞   陈卫标  

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传统1064nm稳频固体激光器虽然能达到很高的频率稳定度和不确定度，但体积比较庞大，系统设计比较复杂。而对于一些激光频率稳定度要求不高的实际应用，如高光谱分辨气溶胶探测激光雷达，系统简单与缩小体积成为更关注的因素。建立了一套小型化的1064nm稳频激光器，该系统结构紧凑。通过高稳定的波长计进行监测，测量激光器10000s时间的阿伦偏差小于0.1MHz精度。该稳频激光器系统已被用作高光谱分辨气溶胶探测激光雷达单频脉冲源的种子激光器。

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王金梅   郑慧娟   郑培超   谭癸宁  

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为提高激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) 对中药材检测的灵敏度，搭建了正交再加热双脉冲激光诱导击穿光谱实验装置。以中药材黄连样品为研究对象，用特征谱线Fe I (358.16 nm)、Al I (396.15 nm)、 Ca II (393.37 nm)、CN (388.34 nm)的光谱强度和信背比来评估光谱特性，优化了探测延时，两束激光能量值及脉冲间隔等实验条件。获得最佳主脉冲激光能量是E1=15 mJ，再加热激光能量是E2=35 mJ，最佳探测延时和脉冲间隔分别为1.5 μs和4.4 μs，与单脉冲LIBS技术对比，再加热DP-LIBS技术对四条特征谱线(Fe、Al、 Ca 、CN)的光谱增强倍数分别为4.0、 5.5、10.0 和 3.5。对比分析了等离子体电子激发温度和电子密度以及随时间的演化特性，发现再加热DP-LIBS等离子体的电子激发温度和电子密度均比单脉冲有所提高。结果表明，再加热DP-LIBS可以有效提高LIBS的光谱强度，为再加热双脉冲LIBS用于中药材定量分析提供了依据。

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郑震   查冰婷   张合  

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为了解决目前目标识别方法的应用平台难以实现小体积、低成本的问题，利用线扫描完成激光引信的探测成像，得到了DHGF算法的样本矩阵，建立了基于激光线扫描成像引信的四元评价算法对于典型目标的目标识别模型，该模型使用德尔菲法确定目标轮廓相似度指标集；采用层次分析法确定指标权重分配；运用灰色理论确定评价灰类，得到单因素模糊评判矩阵；通过模糊数学理论得出目标识别的评价结果。该算法克服了在小样本数据的情况下，目标识别过程中的模糊性、不确定性等问题。完成了对典型目标的实例仿真，仿真结果表明该算法具备对典型目标的识别能力。研究可为激光扫描成像引信目标识别提供参考。

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陈考铭   杨春勇   吴庭明   倪文军   王润雨   侯金   陈少平  

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在阴影遮挡等非视距应用场景中，可见光通信系统的性能受限于严重的光功率衰减影响。本文基于仿生复眼的工作原理设计一种球面仿生复眼微透镜组和复合抛物面聚光器耦合的光学接收天线。通过利用TRACEPRO分析球面仿生复眼非成像特性，发现当探测面面积一定时，随着邻子眼光轴夹角减小，能量收集比率逐步提高，当邻子眼光轴夹角小于局部最优值时，能量收集比率达90%以上，接近最优。光轴夹角的局部最优值大小与探测器面积呈正相关。复眼大视场特性随邻子眼光轴夹角的增大而逐步丧失，最终趋近于单透镜特性。对于可见光通信非视距链路的应用，可获得天线增益达56.45，视场角大于90°。利用MATLAB对室内信道的数值分析，证明仿生复眼多级耦合光学天线在阴影遮挡严重的场景下依旧能保持较高的馈入光功率，与普通的单透镜天线相比，平均功率提高20dBm，表明本文设计的光学天线具有大视场和高增益特性，可有效提高室内可见光通信系统的抗阴影遮挡性能。

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刘金   王薇茜   程序   汤海波  

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本文对比分析了激光增材制造和锻造制备的Ti60A高温钛合金在600~800℃下氧化行为，探究了不同氧化温度对其增重及显微硬度影响规律。结果表明，合金表面氧化产物主要由TiO2和Al2O3 构成，氧化层的生成是氧向基体内扩散，Al和Ti元素向外扩散共同作用导致；相同实验条件下，沉积态合金氧化增重明显小于锻态，且试样表面氧化层更薄、更致密，氧元素扩散深度更窄，表现出较好的高温抗氧化性能。这是由于锻态合金晶粒尺寸较小，易于氧元素扩散的晶界数量多，且合金中α相含量较沉积态合金多，有利于固溶更多的氧元素，导致锻态合金抗氧化性能低于沉积态合金。

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戴晓琴   石全举   赵宇   许永波   雷剑波   周圣丰  

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在Ti-6Al-4V（TC4）基材表面激光熔化沉积Ni-20Cr和TC4粉末，原位合成NiTi基金属间化合物涂层，研究了其微结构特征、显微硬度和电化学腐蚀性能。结果表明，涂层主要由NiTi、Ni3Ti、NiTi2和Ni4Ti3等金属间化合物组成；激光熔化沉积的快速冷却极易形成细晶强化、固溶有过饱和Al与Cr的固溶强化、高硬度金属间化合物形成的第二相强化，使涂层显微硬度达到800HV0.2，相对于TC4基材提高了约1.3倍。但是，在3.5%NaCl溶液中进行电化学腐蚀性能测试时，涂层表面生成不均匀钝化膜，导致钝化膜对氯离子吸收程度不同而发生大量点蚀，其耐蚀性能与TC4基材相比略有下降。

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王彦华   秦林   任欢   王军民  

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随着物理精密测量技术的发展，激光器频率稳定性和线宽的需求指标不断提升，改善激光器声音响应特性，消除环境振动、声音扰动对激光器频率的干扰成为重要问题。对于输出频率易受环境干扰的光栅外腔反馈半导体激光器，通过优化系统动态特性，利用光栅和电流两通道反馈，偏振光谱无调制稳频系统的谐振频率可扩展到155kHz，大大抑制了低频随机干扰引起的激光频率波动，此时可将在频率120Hz处的激光器频率起伏抑制到开环时的1/13570。利用偏振光谱，还可以测量原子跃迁中心频率附近小范围内激光频率的起伏。通过直接测量不同频率声致振动激励下激光器的响应特性，可对比研究激光器隔音机壳的隔音效果。实验表明，对于不同频率的声音激励，隔音后激光器的声音响应存在91倍的差异。这可为机械结构和隔音系统的设计提供实验依据，并有望成为声音精密测量的基础。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0701004      

李威   刘伟民   周黎明   程凌浩   关柏鸥  

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本文提出并设计了一种基于正交光相干接收的光载波上下边带信号分离技术，可用于布里渊分布式光纤传感系统中，实现对斯托克斯光和反斯托克光的无损伤分离。该技术采用正交光相干接收技术，保留了光场的相位信息，因此可以使光载波的上下边带在不同的输出端口处于相干叠加或者相干抵消的状态，从而实现上下边带的分离。理论分析和实验结果表明，该技术能够将光载波的上下边带分别从两个端口输出，且输出信号功率与输入信号功率保持线性关系，具有很好的线性度。分离之后的上边带光信号和下边带光信号之间的串扰小于-20 dB。相较于通常使用的光学滤波器的方法，该技术没有温度敏感器件，因此具有很好的稳定性和可靠性

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0706003      

谢敏   戴晓琴   赵淑珍   许永波   石全举   雷剑波   周圣丰  

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摘要：结合机械合金化与激光熔覆技术成功制备了与A3钢基材呈冶金结合的自组装Cu92Fe8(wt.%) 偏晶复合涂层，研究了该偏晶复合涂层的相分离特征、硬度、耐蚀和磁学性能。结果表明：Cu92Fe8复合粉末经球磨后，颗粒尺寸明显减小，由少量的体心立方α-Fe与固溶体Cu相组成；在激光熔覆过程中，过冷Cu92Fe8熔体发生液相分离，形成球状富铁的α-Fe颗粒均匀分布于富铜的ε-Cu相基体的微观组织特征；偏晶复合涂层的硬度呈均匀分布且略高于黄铜，耐腐蚀性能与黄铜相比略有降低。此外，该偏晶复合涂层表现出较好的软磁性能：饱和磁化强度为5.764 emu/g，剩余磁化强度和矫顽力分别为0.078emu/g和9.453Oe。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0702010      

张辉   陶宗明   麻晓敏   单会会   王申浩   刘东   谢晨波   王英俭  

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大气中的细颗粒物(PM2.5)容易富集有毒物质，不仅影响人体健康，而且还影响到交通安全。探测其在空间的高度分布廓线，可估算污染物柱关浓度，对污染物的防治和防控可提供重要的科学依据。把气溶胶后向散射系数廓线转化为PM2.5质量浓度过程中，气溶胶吸湿因子是一个关键的参数。通过吸湿因子的修正，可获得高精度的PM2.5质量浓度高度廓线。基于CCD的激光雷达可探测气溶胶后向散射系数在近地面高度分布廓线，PM2.5质量探测仪可探测所在处的PM2.5质量浓度和大气相对湿度。对合肥地区仪器所在地的气溶胶后向散射系数、PM2.5质量浓度和大气相对湿度一年半的数据进行拟合，得出了PM2.5质量浓度与气溶胶后向散射系数之间吸湿因子变化规律：当相对湿度在40--85之间时，吸湿因子可表示为 ，当相对湿度小于40时， 。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0704006      

武进   吴跃进   范爽   徐琢频   陈慧茹   徐聪   王琦  

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本文将基于图像清晰度评价函数的自动聚焦算法应用到共线双脉冲激光诱导击穿光谱（DP-LIBS）。基于LabVIEW编写的控制软件对共线DP-LIBS实验系统与CCD相机、三维移动平台进行有效控制。通过图像清晰度评价、自动聚焦算法和三维移动平台相结合实现样品自动聚焦功能。实验验证发现：两激光的脉冲间隔最优位置为0.55μs；原子谱线的稳定性高于离子谱线；采用自动聚焦系统，光谱的相对标准偏差（RSD）从16.7%降低到6.7%；对钢样中Cr和Mn元素定量分析的相关系数分别从0.851和0.639提高到0.947和0.923。结果表明，自动聚焦系统能够提高信号的稳定性和测量精度。

       PDF全文 (下载：9)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0711003      

张洋   倪敬书   张元志   方朝晖   王贻坤   刘勇  

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本研究通过设计不同光学参数的组织仿体，研究吸收、散射对组织荧光光谱及组织漫反射光谱的影响规律，优化经验复原算法，以校正吸收、散射的影响，获得组织的固有荧光光谱。结果显示，使用优化的经验复原算法（经验参数kx和km分别为0.9和-0.8）能够有效降低吸收、散射对荧光强度的影响，且荧光强度与荧光成分的浓度线性相关。在基于皮肤组织荧光光谱法筛查糖尿病的应用研究中，应用上述光谱复原算法，结果显示，较之于原始荧光光谱，采用复原后的固有荧光光谱进行糖尿病筛查时，ROC曲线覆盖面积（AUC）由0.54增加至0.81，在特异性同为70.6%时，敏感性由38.6%增至77.6%。采用组织仿体，优化生物组织固有荧光光谱经验复原算法，能有效提高荧光光谱的临床应用价值。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0707001      

陆少凡   肖悦娱   蒋晓勇  

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摘要：现有的熔融拉锥型全光纤多模式复用器/解复用器一般采用多级级联的方式实现。本文提出了一种基于并联结构的多模式复用器/解复用器。该多模式复用器/解复用器由一根少模光纤和两根单模光纤构成。根据有效折射率匹配原则确定了光纤参数,仿真分析了不同芯间距对多模式复用/解复用性能的影响，确定最佳芯间距。仿真分析了该多模式复用器/解复用器对应的工作波长带宽。结果表明：本文提出的多模式复用器/解复用器不需要结合模式转换器即可实现LP01、LP11和LP02三种模式的复用，最佳耦合区长度为4530 um，工作波长带宽可以达到60nm。

       PDF全文 (下载：9)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0706002      

赵成   黄立华   凌丽青   郭凯   屈建峰   张善华   李红霞   庄锡峰   黄惠杰  

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