陈智振   蔡泽伟   刘晓利   彭翔  

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光场成像技术因其具有数字重聚焦、深度成像等后处理成像能力而备受关注。已有的被动光场深度计算方法通常依赖于光场记录的辐射强度信息构建深度线索，容易受到物体表面反射率、环境光照、场景遮挡和探测噪声等因素的干扰。本文提出一种高精度、高鲁棒性的主动光场深度成像方法。利用结构光照明为场景提供编码信息，光场成像同时记录光线的方向信息和受深度调制的相位信息，通过相位编码信息为构建光场深度线索提供强度不敏感的匹配特征，进而精确计算场景深度。实验结果表明，相比于被动方法，所提的主动方法能够获得更高质量的深度效果，实现高精度、高鲁棒性的光场深度计算。

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井志成   张国瑜   王子健   李午红   王传强   徐国建   陈冬卅   王蔚  

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采用了光纤激光-MAG复合焊接技术，在激光输出功率10kW条件下单道一次穿透焊接18mm厚EH36船用高强钢板，高效实现了良好的单面焊双面成形工艺技术，并无焊接缺陷存在。本次试验的最佳工艺参数为激光输出功率10kW、离焦量0mm、光丝间距3mm、焊接电流400A、焊接电压31.1V、送丝速度14.2m/min、焊丝伸出长度20mm、保护气流量20L/min、焊接速度1.5m/min。采用分析检测设备，对焊接接头显微组织及力学性能进行了分析研究。结果表明，焊缝上部（电弧作用区）的焊缝组织特点是先共析铁素体在柱状晶界以侧板条状生长，在柱状晶内还存在着少量粒状铁素体；在柱状晶内，其亚结构组织主要由板条状马氏体和针状贝氏体组成，还存在少量的上贝氏体；V型带状组织主要由板条状马氏体与少量针状贝氏体构成。焊缝下部（激光作用区）的焊缝组织主要由板条马氏体组成。电弧作用区与激光作用区的焊接热影响区（HAZ）组织主要由板条马氏体组成。电弧作用区与激光作用区的焊接接头最高硬度均出现在HAZ，焊缝各区硬度排序为激光作用区焊缝＞焊缝中V型带状组织＞电弧作用区焊缝。焊接接头室温平均抗拉强度为521 Mpa，均断裂于母材；焊接接头正弯试验满足标准要求；在-20℃下焊缝金属、HAZ及母材的平均冲击功分别为57 J、53 J及52 J，力学性能指标均满足船级社要求。

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乔闯   苏瑞巩   李翔   房丹   方铉   唐吉龙   张宝顺   魏志鹏  

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本文设计并制作了非对称大光腔波导结构，结合分布布拉格反射技术，实现了高功率980nm波段半导体激光器的稳定输出。实验过程中，采用电子束光刻技术，结合感应耦合等离子刻蚀工艺，利用SiO2作为硬掩膜，克服一般电子束光刻胶的抗刻蚀选择比低的问题；并通过减小Ar的束流来减弱刻蚀过程中由于物理轰击作用对SiO2硬掩膜的消耗，制作出形貌良好，周期890nm、占空比50%的分布布拉格反射器光栅；结合脊波导激光器的制作工艺，成功制作出DBR激光器，最终实现当器件注入电流15A时，输出功率高达10.7W，斜率效率0.73W/A，器件阈值电流0.95A，中心波长976nm。该研究为GaAs基DBR半导体激光器的制作与研究提供了新思路

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杜聚有   王向朝   戴凤钊  

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集成电路工艺节点的持续缩小对光刻机的套刻精度提出了越来越高的要求，而掩模与硅片位置对准精度是保证套刻精度的关键。对于10nm工艺节点，套刻精度要求在3nm以下，相应的对准精度要求达到了亚纳米量级。在掩模与硅片位置对准过程中，硅片位置测量是通过硅片对准标记实现的，硅片对准标记经过化学机械抛光(CMP)等工艺后会发生非对称变形，这种非对称变形会带来对准位置测量误差。目前普遍采用工艺验证的方法修正这种对准位置测量误差，该方法通过测量已制作完成的两层图形的相对位置偏差，修正相同工艺中的对准测量误差。然而，即使在同一产品批次或不同批次之间，甚至在同一硅片的不同曝光场之间，这种非对称变形也存在一定变化，因此这种工艺验证的方法存在一定的工艺适应性问题。对于产生非对称变形后的对准标记，在采用不同波长和偏振态照明时，对准位置测量结果存在差异。基于这种对准位置差异，本文提出一种对准标记非对称变形导致的对准测量误差修正方法，相比于工艺验证方法，该方法具有较高的工艺适应性。另外，本文将该方法拓展应用于套刻标记非对称变形导致的套刻测量误差修正。

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卢明腾   苏显渝  

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为兼顾调制度测量轮廓术的测量速度与测量精度，本文提出了一种新的基于相移与调制度比的调制度轮廓术测量方法。使用一个由柱面镜与一个普通投影镜头组成特殊投影系统；将竖直与水平两组相移正弦光栅依次投射在测量区域，柱面镜使两种光栅条纹的“成像面”分离，两“成像面”之间构成测量区域。利用相移算法得到两组正弦条纹在测量区域的调制度分布，并建立两种条纹的调制度比与实际物理位置的映射关系；测量时将待测物体放置与测量区域，根据物体表面两种条纹的调制度比与物理位置的映射关系，即可重建物体三维面形。本文对该方法进行了详细说明，并通过对实物的测量实验验证了该方法的可行性。

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任仲贺   武美萍   崔宸   夏思海  

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针对单道激光熔覆，利用数值模拟技术得到了激光熔覆过程的温度场，通过试验在Q235钢表面制备了Ni基激光熔覆层，基于材料相变理论分析了熔覆层不同深度位置微观组织的形成机理，并研究了添加CeO2/TiO2纳米颗粒对熔覆组织的影响。结果表明，在激光熔覆过程中，受激光辐照和热传导的共同作用，熔覆层和基体的不同深度区域因温度变化的差异而发生不同类型的相变，从而得到不同的微观组织；在熔覆粉末中添加CeO2/TiO2纳米颗粒，可通过影响材料的相变过程而改变熔覆组织的化学组成和微观结构，提高形核率，得到均匀细密的熔覆层。

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劳陈哲   孙建锋   周煜   卢智勇   李佳蔚  

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大气湍流作为影响星地激光通信链 路的主要因素，严重得降低了链路的性能。为了减少湍流引起的衰落，从而提高误码率性能，可以采用基于光纤相干合束的多孔径接收方案。本文基于已有的光纤合束方法搭建了一套四孔径接收的相干合束光通信接收装置，测试了2、4个孔径下系统的锁相带宽。利用旋转相位屏模拟了不同Greenwood频率的大气湍流对光束波前的影响,同时保证各路接收光强的不相干性。在此基础上，给出了相干合束前后光纤中的光强相对起伏方差。结果表明该系统能在弱湍流环境中有效得抑制光强闪烁。

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范小辉   许国良   李万林   王茜竹   常亮亮  

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三维激光雷达广泛应用在智能车系统中，点云目标分割是智能车环境感知中的关键技术。针对目前三维激光雷达点云目标分割算法实时性和准确性不高的问题，本文提出一种基于深度图的点云目标快速分割方法，将点云数据表示为深度图，建立深度图和点云数据的映射关系，通过激光雷达扫描线的角度阈值去除地面点云数据，结合深度图和自适应参数改进的DBSCAN算法对非地面点云进行聚类分割。实验结果表明该方法相对于传统聚类算法在时间效率上有很大的提升，且能较好地降低欠分割错误率，分割准确度提升10%，达到了85.02%。

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马瑞鑫   徐国建   刘占起   高飞   王蔚   苏允海  

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利用激光3D打印技术制备了TC4厚壁件。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机等方法研究了正火温度对激光3D打印TC4钛合金显微组织、相组成和室温拉伸性能的影响规律。试验结果表明，当在α-Ti相单相区内正火处理时，α-Ti相再结晶生长，长宽均增加；其组织主要由α-Ti相组成，含有少量（或微量）β-Ti相；室温拉伸性能一般。当在α+β两相区内正火处理时，沉积态下的细长状初生α-Ti相由于β-Ti相析出被截断，变成短棒状初生α-Ti相，β-Ti相在短棒状初生α-Ti相之间析出，并与次生α-Ti相共存于短棒状初生α-Ti相之间；β-Ti相会在短棒状初生α-Ti相内部析出，并以网状分布于短棒状初生α-Ti相内部。经990℃/2h/AC处理后，室温抗拉强度为960Mpa、屈服强度为835Mpa、伸长率为17%，达到了锻件国标（σb≥895 MPa、σ0.2≥830MPa、δ≥10%）要求。拉伸试样断口形貌均布满韧窝，均为延性断裂。

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杨颖   宗梦雨   赵梦菲   孙硕   吴永静   彭倩倩   刘杰   苏良碧(Liangbi Su)?  

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Nd,Gd:CaF2是一种宽光谱无序结构晶体，具有高热导率、宽透射范围、低的声子能量等独特优势。本文利用0.5%Nd,8%Gd:CaF2无序结构晶体作为激光增益介质，首次实现了LD泵浦的调谐激光输出，激光调谐波长从1045.7 nm到1074.2 nm，调谐范围为28.5nm；利用半导体可饱和吸收镜作为锁模元件，最终实现了双波长锁模激光运转，锁模激光器的中心波长分别位于 1065.45 nm 和 1066.48 nm。锁模激光器最大平均输出功率约为394mW，最小脉冲宽度约为8.37ps。

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冯佩   李俣  

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提出了一种新颖的基于人工神经网络(ANN)和粒子群算法(PSO)的半导体激光器参数反向设计方法。利用由传统数值仿真方法计算出的激光器功率样本数据来训练ANN网络，并用此网络预测激光器任意一组新参数对应的功率谱，均方差可低至0.5mW，用时仅0.07s，提高效率约1800倍(与相同环境下数值算法耗时125.57s比较)。将此网络与PSO方法结合，可获得目标功率谱的对应参数，即实现反向设计。经计算获得的反向设计方案不唯一，证明半导体激光器非线性多参数的特点。相同环境下ANN联合PSO反向算法（均方差低于0.04mW，用时39.45s）与传统数值仿真方法（均方差为0.62mW，用时192小时）比较，精度提高15.5倍，速度约提高17500倍，说明了该方法的有效性。

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凌明椿   宋茂新   洪津   陶菲   邹鹏   孙真  

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摘要：偏振扫描仪（POSP）是一台分孔径分振幅同时偏振测量的遥感器。简要介绍了POSP的光机系统设计以及部分指标要求。为保证测量精度，针对仪器在运输与发射阶段力学以及在轨运行的热环境，对POSP光机进行了环境适应性设计与分析，并通过热真空与鉴定级力学试验进行验证。试验结果表明，仪器基频约110Hz，各阶模态与仿真结果基本吻合，整机强度和刚度满足要求；热真空试验后，仪器遥测量输出正常，光机各部组件工作正常。热、力学试验前后分别进行了整机性能测试，测试结果显示，试验前后视场重合度均大于90%，偏振精度优于0.5%。仪器具备良好的空间热以及力学环境适应性，满足仪器地面和在轨稳定、可靠的工作的需求。

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顾振杰   雷剑波   窦俊雅   郭津博  

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利用8kW半导体激光熔覆与等离子喷涂相结合方法在1Cr13不锈钢基体表面制备了CoCrTaAlY/8YSZ热障涂层。针对涂层高温氧化机理及热震性能及失效行为进行研究。结果表明，YSZ涂层物相主要由ZrO2的单斜、正方、立方晶相，Y2O3及YxZryOz等组成； Al2O3氧化膜的形成能阻止O元素扩散，使涂层抗高温氧化性能相较于基体提高4.1倍（YSZ涂层氧化累积增重仅为0.08 g·cm-2）；YSZ涂层在900℃下热震20次时开始出现裂纹，随热震次数增加，裂纹逐渐变大，30次时完全断裂。

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王银飞   张晓晖   钟炜   韩宏伟  

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水下高重频脉冲激光全选通成像雷达通过将一帧积分时间内的大量激光脉冲按照一定分配策略分配到不同距离处的选通切片中，可以实现探测区域的全选通成像。为了评价高重频系统在每个选通切片中的成像质量，为脉冲分配策略的研究提供依据，在Jaffe-McGlamery模型的基础上建立描述高重频系统信号传输过程的理论模型，分析图像退化因素，提出一种高重频系统成像质量评价模型。采用重复频率4kHz的脉冲激光器对黑白条纹靶板目标进行了成像实验，实验所得图像实测值和模型计算值的对比分析表明，从目标开始成像到出现饱前的线性区间内，模型能够较好吻合实验结果，误差不超过10%。

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黄超   黄珂   易爱平   马连英   朱峰   李高鹏  

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为了获得高重复频率高功率中红外氟化氢（HF）激光输出，采用自动紫外预电离的放电引发方式和对称Chang氏电极结构，建立了闭环的非链式重复频率HF激光器，并详细介绍了激光器的结构。实验研究了激光器输出特性和重复频率运行特性，获得了激光能量随重复频率的变化规律。在增益区气体流速16 m/s，工作电压25 kV，总气压8.5 kPa、摩尔分数92%的SF6和8%的C2H6混合气体条件下，实现了150 Hz/200 W的HF激光输出。

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李顺   王地   陆彦婷  

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本文在研究数字全息自适应光学系统成像原理的基础上，结合传统成像光学系统的性能评价方法，指出在数字全息自适应光学系统中可以利用点全息图的自相关函数来评价系统的成像性能。受白噪声函数的自相关近似为狄拉克δ函数的启发，指出增加点全息图的随机性能够使其自相关函数接近狄拉克δ函数，并提高数字全息自适应光学系统的成像分辨率。据此，提出使用随机相位板，增加点全息图的随机性，进而提高数字全息自适应光学系统成像分辨率的方法。然后对该方法进行了数值模拟实验，研究了随机相位板像素个数和随机相位方差对系统成像分辨率的影响。最后，在实验室内搭建实验光路对该方法进行了实验验证，实验结果表明使用随机相位板能够有效提高数字全息自适应光学系统的成像分辨率．

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赵旺   董理治   杨平   许冰   王帅  

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近地面激光传输自适应光学校正系统常需要引入主动照明信标用于探测波前畸变。主动照明信标中散射回光被粗糙表面调制，目标粗糙特性会影响主动照明信标波前探测能力。本文建立了考虑目标粗糙特性的主动照明信标数值计算模型，分析了目标粗糙特性对散射回波光强均匀性和波前均方根（RMS）的影响，对比了不同目标粗糙程度下主动照明信标探测波前和点光源信标探测结果的差异，以及自适应光学系统校正效果。研究结果表明：随着目标表面粗糙程度减弱，散射回光波前RMS变大，主动照明信标探测波前和点光源结果差异增大，自适应光学系统校正效果下降。此外，增多照明光路数可以抑制弱粗糙表面时上行链路湍流对主动照明信标波前探测的影响。

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马挺   路桥   马金栋   时雷  

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本文提出并演示了呼吸孤子掺铒光纤激光器在非高重复频率下获得窄脉宽脉冲输出的结构设计方案。通过减短腔内大色散系数正负色散光纤长度来减小腔内正负色散量确保腔内脉冲有较大的呼吸比，引入零色散光纤降低激光器重复频率，采用波分复用器及隔离器结合于一体的光纤混合器及前向泵浦方式降低腔内脉冲能量的损耗，并且优化设计腔内负色散光纤分布确定输出端位置。基于此我们构建出了重复频率为100 MHz的呼吸孤子掺铒光纤激光器，激光器输出光谱宽度为112 nm，直接输出脉冲宽度为68 fs，色散补偿后为39 fs。泵浦功率900 mW时输出平均功率为94.5 mW。

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王振东   靖旭   侯再红   秦来安  

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雾霾现象的频发使得图像去雾技术的研究逐渐成为热点。针对暗通道相关算法处理图像明亮区域效果不佳的问题，提出了一种改进的暗通道去雾算法以保持图像明暗区域的对比度约束。算法首先将原始图像分割成适当的明暗双区域并计算出相应的对比度比值，再使用基于快速中值滤波的暗通道去雾算法处理图像暗区域部分，最后利用亮度精确控制的双直方图均衡算法以最大程度保持区域对比度不变为约束条件增强图像较明亮区域。对比相关去雾算法，最终处理后的图像能够在信息熵值、平均灰度梯度和峰值信噪比等方面取得增益，算法还具有实时处理的特性，可用于一般电子类消费产品的去雾处理中。

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陈勇   陈辉   李仁东   车小莉   张成竹  

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为研究低温下高速列车用耐候钢激光-MAG复合焊接头的断裂行为，本文通过低温断裂韧性试验，获得了接头焊缝、热影响区和母材的断裂韧度J积分值Jm。采用Boltzmann函数进行拟合分析，得到各区的韧脆转变温度，结果表明：随着温度的降低耐候钢激光-MAG复合焊接头各区断裂韧性呈减小趋势，母材的低温韧性要优于焊缝的低温韧性；复合焊接头焊缝区韧脆转变温度约为-65.9 °C，热影响区约为-70.4 °C，均高于母材的-81.9 °C。通过对微观组织和断口形貌的对比分析，阐明了激光-MAG复合焊接头各区的微观断裂机制，焊缝金属的低温断裂韧性较差主要是由晶粒粗大和存在粗大先析铁素体造成的。

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李刚   张津超   石世宏   程东霁  

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针对开放大气环境下钛合金激光熔覆极易氧化的问题，设计了一种可在熔池附近形成局部气氛的同轴保护气罩。采用FLUENT软件，建立了光内送粉同轴熔覆喷嘴的三维模型，模拟分析了保护气道的入口数量、角度及保护气流量对氩气质量分布的影响。结果表明：气罩保护气入口数量与氩气分布的对称性有关；入口角度对氩气质量分布影响较小；保护气流量的增大会极大提高有效保护范围。根据保护气罩结构优化参数，选用氩气作为保护气，进行开放环境下的Ti-6Al-4V合金激光熔覆实验，熔道表面呈银白色，且熔覆层饱满，验证了同轴保护气罩的保护效果。

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贾少辉   贾剑平   焦俊科   徐子法   欧阳文泰   张文武  

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为降低CFRTP/铝合金激光焊接时激光加热对铝合金的焊接缺陷，提升焊接接头的力学性能，本文引入激光搅拌焊接方法。通过与传统直线焊接方法对比试验发现，在相同激光功率和焊接速度的情况下，该方法接头的连接强度为常规直线焊接的3.25倍，同时可以显著减小激光加热对铝合金的气孔缺陷，获得较好的焊缝形貌。为进一步研究CFRTP/铝合金激光搅拌焊接的机理，对CFRTP/铝合金激光搅拌焊接温度场进行了仿真分析，发现铝合金表面的温度场呈非等幅振荡形式变化，且出现了“一小一大”两个峰值，这是激光搅拌焊接能够降低焊接缺陷的主要原因之一。同时，对铝合金焊缝的熔深熔宽进行了计算分析，并与试验结果进行了对比，发现仿真结果与实验结果的误差在9.87%以内。

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张凯宁   刘永欣   蒲继雄  

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本文采用分步相位屏的方法来仿真涡旋光束在海洋中的实际传输，并对涡旋光束在海洋湍流中传输的光强和闪烁因子进行了仿真计算。研究发现，随着传输距离的增加，涡旋光束的光斑逐渐扩散开来，并且中心的暗斑也在逐渐消失。通过改变湍流相位屏参数的方法来模拟不同强度的海洋湍流，发现随着变大、或者变大、或者变小，涡旋光束的轴上点闪烁因子也随着变大。湍流相位屏参数影响闪烁因子随着传输距离的变化规律，研究了在闪烁因子产生的影响。研究还发现，当传输距离增加到一定距离时，涡旋光束的闪烁因子会逐渐低于高斯光束，并且拓扑荷数越大，闪烁因子降低得越明显。

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雷正龙   孙浩然   陈彦宾   田泽  

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激光清洗作为一种高效高质、绿色环保的清洗技术，具有非常广阔的应用前景。本文对干式与液膜辅助式激光除锈这两种方法进行了研究，得到了激光功率对表面状态的影响规律，并分别对两种除锈方法的除锈机制进行了对比分析。结果表明，两种除锈方法都能有效去除试样表面的锈蚀层，且在低功率下液膜辅助式激光除锈比干式除锈效果更好。优化的液膜辅助式激光除锈工艺参数为激光功率400W，脉冲频率10kHz，脉宽30ns，此时试样表面氧元素含量降低至3.38wt.%，表面粗糙度为3.04μm。

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张伟康   戴伟   郑志镇   李建军   邓湉湉  

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激光抛光作为一种新型抛光技术，已经有效地应用于各种材料。但到目前为止，激光抛光过程的材料流动演变机理还未研究透彻。为此，采用数值模拟和实验相结合的方法，通过建立激光抛光二维瞬态模型，模拟出激光抛光过程材料表面形貌演变过程。模型采用移动激光束热源，通过对实际材料自由表面进行频谱分析，构建相似的模拟模型表面，耦合激光抛光过程中的流动场和温度场，综合考虑毛细力和热毛细力的共同作用。结果表明：在毛细力和热毛细力的作用下，在被抛光的粗糙材料表面上，波峰材料流向波谷，填补了轮廓凹陷处，使材料表面得到抛光效果。激光功率和扫描速度显著影响抛光结果，过小热输入导致熔池尺寸过小，没有足够流动体积，抛光效果差；过大的热输入导致熔池持续时间长，反而会增加抛光表面的粗糙度。模拟的表面粗糙度和熔池深度与实验测量结果相比，误差在8%以内，具有较高的模拟精度。

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曹俊   卢海飞   鲁金忠   罗开玉  

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针对热作模具钢容易发生磨损失效的特性，满足其表面再制造的需求，以WC作为强化相颗粒，在AISI H13热作模具钢表面制备了分别包含0%，3%，6%，9%质量分数的铁基合金熔覆层。在优化了工艺参数的基础上利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、硬度仪及摩擦磨损试验机，研究了熔覆层的WC分布、组织形貌和磨损行为。结果表明，熔覆层和集体之间实现了良好的冶金结合，而且熔覆层组织主要由树枝晶和共晶组成，当WC颗粒加入时，熔覆层内会出现以WC颗粒为形核，延其径向生长的树枝晶的微观结构。铁基熔覆层的硬度相比于基体有显著的提升，当WC质量分数分别为3%，6%，9%时，熔覆层硬度的提升逐渐明显。铁基熔覆层的耐磨损性能相比于基体有明显的提升，但与WC质量为3%耐磨表现相差无几，当WC质量分数达到6%，9%时，其耐磨性能比铁基熔覆层又有较大的改善。熔覆层磨损形貌表面其磨损机制主要为磨粒磨损并伴随着不同程度的黏着磨损，当WC质量分数上升时，其氧化磨损的程度也逐渐加深。

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纵榜铭   栾嘉蕴   蒋志龙   孔艳   王绶玙   刘诚  

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本文提出将ePIE (extended ptychographical iterative engine)用于成像透镜透射波前的高精度测量。将透镜的透射光束照射至一个固定于二维扫描台上的衍射物上，并在其后的探测器上形成衍射光斑，扫描台横向扫描记录衍射物在每个位置所形成的衍射光斑后，入射在衍射物体上的光场复振幅可用ePIE算法精确重建，并据此反演出透镜后表面的透射光波前；移去透镜后重复上述步骤，可以重建入射到透镜上的光束波前；将透射波前减去入射波前即可得到透镜的透射波前。由于采用不需要参考光的共光路系统，因此不仅结构紧凑，而且避免了由非理想参考光束和环境振动引起的误差，该方法具有准确性好、结构简单和成本低廉等优点。

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符永宏   黄婷   叶云霞   华希俊   李海波   钟行涛  

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具有毛化凸点的金属零部件在工程中有广泛应用，精确控制毛化点形貌对实现精准控制相关零部件性能至关重要。本文以45钢为研究对象，采用二维轴对称模型仿真脉冲激光作用下熔池内温度场、流体流向和流速的演变规律，据此研究了毛化形貌形成的微观机理和动态过程。主要结论如下：加热过程，表面低于临界温度，切向应力为负，熔质流向熔池中心；高于临界温度部分，切向应力为正，熔质向边缘流动，最终在两异向环流交界处形成对流零点。同种环流，切向应力越大对应的流速峰值越大。若超过临界温度后产生的新环流流速小，会削弱上一时刻的形貌变形量，若新环流流速较大，则会在对流零点处产生异形形貌。

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刘成功   林鹤   张磊   母兴俊  

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摘 要：在光学扫描和光电检测系统中，为了实现远距离、大范围光束平移的目的，对由双五棱镜构成的光束平移系统进行了精度分析，并利用自准直法对系统的平行性精度进行了测试。由于其组件中两个五棱镜摆放位置相对于理论位置存在误差，导致系统中出射光方向不与入射光平行，利用自准直法对系统进行了光学装调保证出射光与入射光的平行性。但由于该平移组件在工作时通过转动副绕入射光轴旋转，系统会相对于某一机械轴产生转动误差，导致双五棱镜系统坐标转换矩阵发生变化，出射光方向与入射光方向不再平行。通过分析五棱镜的方位误差和系统整体的转动误差与系统误差之间的非线性关系，建立数学模型，并利用仿真实验加以验证理论分析的正确性，最后提出减小系统误差的解决方案，将其组件平移精度控制到10″以内，为棱镜在光束折转问题上的误差分析提供了良好的借鉴。

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马娟娟   潘泉   梁彦   胡劲文   赵春晖   郭亚宁  

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从机载光学传感器获取的图像中检测近距离目标，对小型无人机飞行安全非常重要。为提高目标检测的准确率，本文对Grassberger熵进行了改进，应用改进的Grassberger熵计算信息增益，选择随机森林分类器节点分裂的最优分裂属性，训练随机森林分类器，由经过训练的随机森林分类器预测选择性搜索生成的子窗口是否包含目标。对每个训练样本及子窗口提取1个归一化梯度幅值，3个LUV颜色通道和6个梯度方向直方图的特征。在无人机感知与规避系统实验时建立的光学数据集SenseAndAvoid、光学数据集Tudpedestrian及MITStreetsceneCars测试了算法性能。实验表明，改进的Grassberger熵计算信息增益，能提高随机森林分类器的泛化能力及目标检测的准确率。

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王雅君   史少平   杨文海   郑耀辉  

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低频段压缩态光场在精密测量领域具有重要的应用价值。本文通过自零拍探测和分析腔转换法，分别对适合于音频段压缩态光场制备的全固态单频激光器和光纤激光器的正交分量噪声进行了对比分析。结果表明，全固态单频1064nm激光器的正交振幅噪声（正交位相噪声）在分析频率1.5MHz（5MHz）之后即达到散粒噪声基准，光纤激光器则在测量带宽范围内均高于散粒噪声基准。采用SOA降噪系统后，光纤激光器低频段(<620kHz)正交振幅噪声则小于全固态单频激光器。这一结果为低频段压缩态光场的研究提供了单频光源选择方案，同时表明采用SOA降噪系统可有效抑制低频段激光的正交分量噪声，为音频段压缩态光场的制备提供了依据。

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刘焕淋   吴兰   陈勇   蒲欣   林振宇  

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针对可见光通信（VLC）下行链路存在多接入点（AP）重叠覆盖、VLC AP光路易受遮挡和干扰的问题，提出一种基于QoS决策的异构VLC/WiFi网络联合收发端需求的接入点选择算法。该算法在收端为用户建立面向QoS加权信息矩阵，为用户偏好提供高信干噪比、高接收功率和低负载、低历史中断概率的VLC AP，在发端为VLC AP偏好选择抗干扰性强的用户服务。基于引力理论改进收发端选择权重值，优化用户的AP接入决策。仿真结果表明，该算法在方形均匀布局和混合圆方形布局中比现有算法的吞吐量分别提高了77.3%和11.4%，业务公平性分别降低了53.1%和41.1%。

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张梅   张伟   章鹏   陈伟民  

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光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）谱形复用方法可以成倍地增加FBG传感器的复用量，且不增加传感系统的复杂性。但目前的FBG谱形复用解调算法存在主观设置优化参数的问题，而不合理的参数设置容易使解调陷入局部最优，导致较大的解调误差。针对此问题，本文结合应用广泛的粒子群算法，通过数值仿真深入探究了其关键参数对解调误差的影响规律，发现FBG谱形复用数量越大，谱形重叠程度越大，关键参数选择的范围越小。进一步，以最大解调误差为评价指标，定量分析得出了合理设置关键参数的范围；同时，通过实验获取真实的FBG叠加谱验证了这一结论。本文的研究结果对提升FBG谱形复用解调性能具有重要的参考价值。

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程莹   易红伟   刘鑫龙  

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调制传递函数（MTF）是在轨光学成像系统中评价图像质量的重要参数之一。本文根据用于空间探测的相机在轨工作状态及成像特点，结合调制传递函数常用测试方法，提出月球边缘刃边法对空间目标观测相机进行在轨MTF检测。该方法使用月球边缘与深空背景形成的高对比度线状边缘图像作为测试目标，使用仿真手段分析每个环节多种处理方法的计算精度及运行速度，形成了优化的月球边缘刃边法在轨MTF检测流程，其中在边缘扩散函数（ESF）处理环节，提出使用修正的Savitsky-Golay滤波器（MSG）组合双高斯拟合法，得到准确的边缘扩散函数的同时有效遏制噪声。仿真和实验结果表明该方法对信噪比高于30db的图像，测试精度达到0.02，能实现相机焦面位置和MTF的准确标定。

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王伟   杨依光   张卫红   李绪锦   徐德刚  

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本文阐述了一种基于频域能量检测器的新型水下脉冲激光声信号检测技术。论文分析了激光致声信号在水声信道传播过程中不同频率的衰减特性；针对激光致声信号波形时域持续时间短、频域频谱较宽但能量相对集中的特点，提出基于频域能量检测器的水下激光致声检测技术；针对远距离条件下频率的高频成分衰减严重的问题，在频域能量检测器的前端添加了预补偿滤波器，蒙特卡洛仿真结果表明带预补偿滤波器的频域能量检测器可以有效提高远距离下激光制声信号的检测性能。

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高英豪   李渊骥   冯晋霞   张宽收  

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报道了一台低噪声连续单频稳频全固态Nd:YVO4-LBO双波长激光器。通过优化LBO的匹配温度，在获得1.06 μm激光功率为3.8 W、532 nm激光功率为7.8 W的连续单频双波长激光输出的同时，实现了双波长激光的强度和位相噪声的降低，实测的1.06 μm激光和532 nm激光的强度噪声均在分析频率大于3.5 MHz的范围达到散粒噪声极限，位相噪声均在分析频率大于5 MHz的范围内达到散粒噪声极限。当采用Pound-Drever-Hall锁腔技术锁定激光器的腔长后，1.06 μm激光在1小时内的频率漂移小于±0.8 MHz。实测的1.06 μm和532 nm激光在5小时内的功率波动分别小于±0.63%和±0.47%。输出的1.06 μm激光和532 nm激光的光束质量因子分别小于1.05和1.12。

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申家岭   路元刚   马海霞   王吉明   徐锋   左敦稳  

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对强激光进行限幅以保护人和光电设备免受损伤和损坏，具有重要意义。针对现有激光限幅方法的不足，提出一种基于双缺陷一维光子晶体的非线性激光限幅新方法。研究了光子晶体透射谱中心波长随双缺陷层折射率变化的规律，据此设计了适用于532nm与1064nm波长的非线性光子晶体激光限幅结构，实现了弱光的高透射和强光的高阻断效果。所设计激光限幅结构为(AB)6CAC(AB)6双缺陷一维光子晶体，适用于532nm的光子晶体结构中三种介质A、B和C分别为C(金刚石)、SrF2和CS3-68 glass，其对弱光的透过率为86.4%，对强光的透过率为0.02%。适用于1064nm的光子晶体结构中三种介质A、B和C分别为C(金刚石)、CeF3和CdTe，其对弱光的透过率为79.8%，对强光的透过率为0.3%。

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蒋晓勇   肖悦娱  

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保偏微纳光纤在光通信、传感检测、非线性光学和量子光学等领域有着重要的应用前景，所以温度稳定性是其在应用过程中一个十分关键的问题。本文通过仿真分析与实验探究对保偏微纳光纤的双折射的温度特性进行研究。实验通过偏光干涉法，随着温度增加，干涉谱蓝移，可以精确的获得温度与光纤双折射的变化关系。实验证明，温度对保偏微纳光纤的影响远小于对普通保偏光纤的影响，和理论分析的结果相吻合。

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马敬   齐月静   卢增雄   苏佳妮   杨光华   齐威   张清洋   陈进新  

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色散物镜是光谱共焦位移传感器的核心部件，其轴向色散与波长之间的线性度会影响系统的分辨率和精度。本文根据光谱共焦位移传感器的工作原理及线性轴向色散条件，优化选择了N-KZFS11、N-SF66和N-PK52A三种色散物镜用玻璃材料，并结合像差理论设计出了由三个单透镜和两个双胶合透镜组成的线性色散物镜初始结构。利用ZEMAX光学设计软件对色散物镜初始结构进行了优化和公差分析。结果表明，在450-650nm波长范围内，各波长弥散斑均远小于艾里斑，色散物镜测量范围达1.05mm，轴向色散与波长之间的线性判定系数R2达0.997，理论分辨率可达105nm。

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曹珍   贺洪波   胡国行   赵元安   邵建达  

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利用时间分辨激光光度计实时测量纳秒脉冲激光诱导熔石英体损伤过程中透射、反射和散射变化量。通过在同一区域多次动态测量直至损伤产生，从而获得多脉冲累积破坏时间分辨过程。结果发现，在损伤出现前的脉冲辐照过程中，熔石英透过率已有明显下降，并且后向反射率同步上升，甚至可达70%。后向反射率上升量与透过率损失量几乎相同。统计结果表明，多脉冲辐照过程中，只要损伤前脉冲辐照中出现后向反射，最终将会导致散射量增加，标志着损伤产生。散射量陡增的时刻都紧随在后向反射升高的时刻之后，而且后向反射率升高，诱导体损伤产生所需的脉冲数将减少。分析认为损伤前脉冲辐照过程中后向反射升高的原因是受激布里渊散射的形成，受激布里渊散射对多脉冲诱导熔石英体损伤有促进作用。

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袁帅   董瑞新   刘汝新   闫循领  

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利用强吸电子能力的异靛蓝与丙烯二氧噻吩和噻吩供体组成的 “供体-受体-供体” 类型的半导体聚合物 (IPDT) 构建了有机电子器件Al/IPDT/ITO。发现器件具有明显的忆阻特性，开/关电压为8/-7.5 V，高低电阻比达到102以上。研究了不同激光照射对器件忆阻性能的影响，结果表明：波长为632 nm、功率为3 mW的激光对忆阻性能的影响显著，照射20 s后负压区域的电流走向发生反转，器件由双极性开关特性转变为单极性开关特性。照射60 s后器件电流走向发生了反转，开/关电压降低到-2.2/1.3 V，高低电阻比提高到104；电流降低了一个量级，且I-V曲线的涨落减小，有效降低了器件的功耗；稳定性循环测试次数由原来的2000提高到3500，提高了数据读取的准确性和稳定性。

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李鑫   王健   陈祥敬   吴重庆  

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半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier SOA）的交叉相位调制是实现全光信号处理的常用技术之一。为了减少环境波动对于测量的影响，提出了一种用光纤斐索干涉仪测量交叉相位调制产生的非线性相移的实验方案，较为全面的得到了探测光、控制光功率和偏置电流不同条件下相移的公式。结果表明，非线性相移与控制光功率和偏置电流成单调递增关系，与探测光功率成单调递减关系，从而对SOA交叉相位调制的工作点进行了优化设计。提出了上述影响非线性相移三个因素最佳组合（相位调制点）的确定方法，得到 相移最佳相位调制点（对于本实验室使用的SOA）为：探测光和控制光功率分别为0.29mW和0.5mW，偏置电流为276mA。

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田懿   包国琦   刘凯  

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为提高结构光三维扫描的精度，对相位测量轮廓术中由于光学成像设备的点扩散函数引起的卷积效应进行研究。以解决扫描目标表面高对比度反射率区域因卷积造成相位误差的问题为应用实例，提出一种估计点扩散函数卷积模型参数的方法。该方法根据卷积效应对相位测量轮廓术中的光强调制度参数的影响，通过计算基频与更高的空间频率之间的光强调制比率实现对点扩散函数参数的估计，利用估计的参数建立卷积模型对误差区域进行相位校正，从而提高三维重建精度。仿真及实验结果均验证了所提方法的有效性，与校正相位前相比，相位误差的均方根误差减小了30.55%。

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卢晓艺   云挺   薛联凤   徐强法   曹林  

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通过遥感技术对森林植被的细化识别研究，为林业资源监测提供了高效的应用途径。本文通过地面激光扫描（terrestrial laser scanner 简称TLS）获取树木的光探测和测距（light detection and ranging 简称LiDAR）数据为遥感数据源，选取水杉、棕榈、无患子、竹子和橡胶树为研究对象，提出三类有效特征：树木相对聚类特征、点云分布特征和树木表观特征，列举68个特征参数，采用SVM分类器在交叉验证中对训练数据集检验计算确定最优特征参数组，最终根据最优特征参数组在测试数据集中进行树种分类。计算得出：基于树木相对聚类特征的最优特征参数组进行树种分类的平均分类精度较低（45%）；基于点云分布特征的最优特征参数组进行树种分类的平均分类精度有所增长（58.8%）；基于树木表观特征的最优特征参数组进行树种分类的平均分类精度较高（63.8%）；基于整合三类特征的13个最优特征参数进行树种分类的平均分类精度最高（87.5%）。此外，由于水杉区别于其他树种形态差异较为明显，在分类中表现突出，错判率最低（6.5%）。实验结果表明该方法达到较高的树种分类精度，证明了采用SVM分类器进行交叉验证的方法具有较高的可行性，为获得更准确的森林树种分布提供了强有力的工具。

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叶明哲   王劭溥   胡摇   郝群  

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作为一种非接触、高精度的光学元件加工检测方法，干涉法通过求解包含被测物相位信息的干涉图完成测量，解相精度直接影响测量精度。基于单幅干涉图的解相方法具有抗振性好、速度快的优势，能够满足日渐迫切的在线及现场检测需求。针对加工中的大梯度相位在线检测需求，本文提出一种基于数字莫尔移相干涉和牛顿迭代算法的单幅干涉图解相方法，并与其他3种典型的单幅干涉图解相方法在不同待测相位下作仿真对比，结果表明该方法求解精度较高。对离焦球面产生的大梯度相位进行实际测量实验，与ZYGO干涉仪机械移相测量结果对比，验证了本文提出解相方法的有效性。

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宗学文   高倩   周宏志   张佳亮   齐腾博  

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针对SLM激光选区熔化快速成型316L的各向异性和内部组织性能，本文在激光旋转角度73°，铺粉层厚30um等因素不变的条件下，研究了激光能量密度及打印方向对打印件各向异性、力学性能及微观结构的影响规律。结果表明，打印方向对制件的力学性能影响极大，力学性能的各向异性随结构的各向异性而变化，X和Y向为柱状晶，力学性能表现出各向同性，Z向为等轴晶，表现出各向异性。随着激光能量密度的增加使熔池表面趋于平整，对于平行于打印方向的,晶体生长方向单一，垂直于打印方向的,降低了晶粒形状深宽比，减少了晶界，使晶粒的生长取向越明显，当体激光能量密度在65～85J·mm-3范围内时，晶体生长方向与堆积方向一致，拉伸强度和断裂延伸率逐渐达到最优，可以通过体激光能量密度来控制组织及性能。

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靳永超   陈雄斌   毛旭瑞   闵成彧   潘天豪   陈弘达  

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为了研究在使用开关键控（OOK）调制的可见光通信（VLC）系统中调制度对通信系统性能以及照明效果的影响，通过软件仿真和实验验证相结合的方法，确定合适的调制度。在速率100Mbit/s、偏置电流0.15A的可见光通信系统中，仿真和实验证明，随着调制度的增大，误码率减小，且距离越短，误码率对调制度的变化越敏感。在速率100Mbit/s、距离12m，使用1W荧光型白光发光二极管（LED）的可见光通信系统中，调制度最小为0.1就可以满足前向纠错误码率门限要求，如果对通信系统的可靠性要求较高，调制度应在0.1和使误码率为0所对应调制度之间选择，且调制度的大小不会对照明效果产生影响。

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宋舒杰   万玉红   韩影   满天龙  

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自干涉数字全息技术是一种可以在非相干光照明下实现物体全息图记录和再现的三维成像技术。理论上该技术可以实现三维层析成像，即对三维物体的任意深度信息都可以清晰再现，但实际系统的成像性能受轴向分辨率等各种因素限制难以达到理论预期。本文发展了一种提高自干涉数字全息成像系统轴向分辨率的方法，采用结构光照明物体进行自干涉数字全息记录，并通过适当的算法对全息图进行再现。。理论分析了结构光照明自干涉数字全息层析成像的原理；通过数值模拟和实验研究了结构光的空间频率和样品轴向间距对系统层析成像特性的影响；给出了结构光照明与均匀光照明模式下的自干涉数字全息成像的结果。研究表明结构光照明的自干涉数字全息系统层析成像能力得到显著提升。

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马国庆   刘丽   于正林   曹国华   王强  

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在利用机器人进行大尺寸曲面形貌测量的过程中，针对工业机器人定位精度相对较低影响点云拼接精度，提出了提出了引入室内全局定位系统（iGPS）提高点云拼接精度的方法，以iGPS世界坐标系作为点云拼接的坐标系建立了点云拼接数学模型。针对ICP（Iterative Closest Point）算法对初始位置要求严格容易陷入局部最优导致配准失败，迭代次数太多导致时间复杂度性加强查找效率较低的问题，利用粒子群优化算法(PSO)对ICP算法进行改进。通过球心距测量的点云拼接实验验证测量系统的精度不低于0.1mm，然后进行汽车前保险杠点云拼接实验，实验表明最大负偏差为-0.05189mm，最大正偏差为0.0727mm，均小于0.1mm，偏差分布较为均匀，验证大尺寸点云拼接效果。

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吴迪   张鹏   李晓燕   王大帅   贺振兴   张欣梦   陈俊达   王天枢   张立中   佟首峰  

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设计并实验实现了基于级联调制器泵浦源的1.7 μm波段全光纤宽带光源。采用连续光源和级联调制器组合在反常色散区域泵浦1 km的高非线性色散位移光纤产生超连续谱。所得光谱经过光纤波分复用器的滤波后，得到了峰值波长为1748.9 nm的宽带光源，其输出功率约为22 dBm，，光谱范围为1.59 μm~2.05 μm，10 dB谱宽约为358 nm。为了减少光学层析成像系统中噪声与串扰的发生，并且提高成像系统中的动态应用，增加了Sagnac滤波器，得到了频率周期为2.5 nm、强度周期为9.5 dB的多波长宽带光源。此外，实验进一步分析了不同泵浦功率，波长及重复频率对宽带光源谱宽及谱形的影响。

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许彦朋   刘剑飞   曾祥烨   卢嘉   吴雪琪  

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针对相干光OFDM系统中定时同步问题提出一种基于恒包络零相关序列(CAZAC)的定时同步算法。该算法的CAZAC训练序列由四部分构成，分为六个定时窗口，利用序列的共轭对称和偶对称特性进行相关运算，通过六个窗口相乘得到定时度量函数。仿真结果表明，基于CAZAC序列的定时同步算法可获得唯一脉冲状峰值的定时度量函数曲线，消除了定时平台以及旁瓣干扰。同时，在信噪比和色散较大变化范围内，该算法仍具有较好的定时稳定性。

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吴金明   赵元安   汪琳   彭小聪   杨留江   单翀   邵建达  

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为了研究DKDP晶体在惯性约束核聚变（ICF）装置应用中的多波长激光诱导损伤特性，本文建立了1064nm激光和355nm激光同时辐照DKDP晶体的损伤测试装置，对比和分析了不同激光能量密度组合下的损伤针点形貌、密度、尺寸和损伤概率。结果表明，当355nm激光以R-on-1方式作用样品，加入不同能量密度（0J/cm2、12.3J/cm2、29.4J/cm2）的1064nm激光时，随着1064nm激光能量密度逐渐升高，测试样品的抗激光损伤性能逐渐改善，损伤针点形貌逐渐趋向1064nm激光单独作用，损伤针点密度逐渐降低，损伤针点尺寸逐渐增大，整体上表现出耦合预处理效应。本文的实验结果为通过多波长激光预处理KDP/DKDP晶体来提高材料的抗激光损伤性能提供了参考。

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赵翔   李文雪   刘洋   周廉   欧阳诚   谢戈辉   罗大平   朱志伟   顾澄琳  

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本文基于非线性放大环形镜原理，介绍了一种全正色散掺镱光纤锁模激光器。振荡器采用“9”字型全保偏光纤结构，同时腔内插入透射式法拉第相位延迟器，完成相移的累积与匹配，降低了锁模阈值，实现锁模激光器的自启动功能。在泵浦功率80mW的情况下，该掺镱光纤锁模激光器可以实现平均功率7.8mW的稳定输出，输出激光脉冲的重复频率为9.9MHz，中心波长为1064nm。通过时频域仪器测量，其输出脉冲的脉冲宽度约为18ps，相应的光谱宽度为0.18nm。由于该激光器采用全保偏光纤结构，具有便于集成，环境噪声免疫力强的特点；同时具有结构简单、自启动、稳定性高等优点，可以作为各种精密测量激光设备的可选择的理想光源之一。

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林伟平   姜楠   周唐建   徐浏   童立新   尚建力   汪丹   王君涛   赵玉   谢腾飞   李江   高清松  

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采用非水基流延成型和真空烧结技术制备的YAG/10 at.%Yb:YAG/YAG陶瓷平面波导作为激光放大器增益介质，研究其激光放大特性。种子源为1030nm保偏光纤激光器，放大器的抽运源为940nm半导体激光器阵列，抽运光经过耦合后从端面进入平面波导。研究对比了前端抽运和后端抽运的放大性能，实验测试了双端抽运的激光放大输出性能。在双端泵浦下，注入种子光功率为136W时，获得了1.41kW激光输出，斜率效率达到41%。这是国际上该类陶瓷平面波导达到的最高功率激光输出。

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黄民双   关在辉  

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提出了一种适用于运动目标的快速高精度距离测量方法，通过结合正弦基准时间间隔测量方法与游标时钟控制脉冲发射技术，实现对运动目标的高精度测距。首先以正弦信号作为基准测量出激光脉冲从测距仪到目标之间的飞行时间，将其作为估计时间间隔的初值；虽然正弦信号是非线性的，其初值结果与实际目标相差较大，但是利用游标时钟控制脉冲发射技术，选取正弦信号0点处的线性段作为定时特征点，便可以得到高分辨率的测量结果；然后以该定时特征点对应的游标时刻进行脉冲定点发射，通过多脉冲测量取平均后实现快速高精度测距，这种方法具有结构简单、容易实现、成本低等特点。实验结果表明：在激光发射平均功率为1mW时，在无合作目标测程300m内，测距精度优于±(3mm+2ppm)，测量时间缩短至4ms。

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徐乐先   陈西江   班亚   黄丹  

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停车场车位利用率低带来停车难的问题时刻困扰着车主。为解决此问题，本文提出基于深度学习的停车场车位智能检测方法。首先，利用TensorFlow深度学习平台对车辆目标识别模型进行训练，通过层次化批次规模的优化调整，确定最佳的目标识别训练结果。其次，针对停车场摄像头的视频流数据，采用Python调用OpenCV对监控视频流数据进行停车场有效车辆图像的优化间隔提取。然后根据训练模型结合优化提取的监控图像数据，给出车辆分布的精准识别结果，通过融合数据分层法和Timsort算法，实现对车辆分布识别结果的有序编号。最后，利用间接蒙特卡罗思想构造出空车位概率判别模型，实现对车位空缺状况的准确判断。利用模拟数据和实际采集数据，分别验证停车场车位分布的智能识别、车位智能编号和空车位判断的可靠性。

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孔令雯   蔡文魁   施立恒   郭冬梅   夏巍   倪小琦   郝辉   王鸣  

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通过在激光反馈干涉系统（LFI）中引入衍射光栅，本文提出了一种基于利特罗（Littrow）结构的激光反馈光栅干涉（LFGI）技术，用于一维、二维精密位移的测量。半导体激光器出射的光束以利特罗条件入射至反射式全息光栅，衍射光沿入射光方向返回激光腔后产生激光反馈干涉效应。引入正弦相位调制解调技术，高精度的测量一维、二维微位移。利特罗结构和光栅反馈干涉具有自准直性好、结构紧凑、易于操作和系统稳定性高的优点。实验结果表明，利特罗式激光反馈干涉系统可以实现十纳米量级的位移测量精度。

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高辽远   周建忠   孙奇   李华婷   朱明   郭召恒   杨嘉年  

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为了研究纳秒激光对2024铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的清洗工艺，采用COMSOL Multiphysics建立有限元模型，分析了不同参数对激光清洗温度场和清洗深度的影响，并进行实验验证。结果表明，扫描速度以搭接率的形式影响清洗效率，扫描速度越慢，热积累效应越高，但清洗速率降低，当搭接率为50%时具有合适的清洗效率；随着激光能量密度增加，漆层表面和基体表面最高温度线性升高，当能量密度达到25 J/cm2时，激光辐照区域漆层材料完全去除，铝合金基体烧蚀深度为50 μm；在激光能量密度为25 J/cm2，搭接率为50%的实验参数下，基体表面沟槽PVH（Peak-to-Valley Height）符合涂装工艺要求。该结果可为研究纳秒脉冲激光清洗及其工艺参数的选择提供参考依据。

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陈菊芳   李小平   薛亚平  

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为了提高45钢的耐磨性能，采用YLS-4000型光纤激光器在45钢表面熔覆Fe901合金，利用电镜扫描（SEM）、X射线衍射（XRD）、显微硬度测试等方法对熔覆层的组织、物相与硬度进行检测，采用球-平面往复干摩擦方式对激光熔覆与45钢试样进行对比磨损试验。结果表明：熔覆层组织均匀致密，组成相主要为马氏体和少量CrFeB、Cr7C3金属间化物；熔覆层平均硬度为718 HV，显著高于基体硬度269 HV；45钢的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落和氧化磨损，熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损。加载10 N、20 N与30 N的干摩擦磨损试验条件下，与45钢比较，激光熔覆层的摩擦因数降低、相对耐磨性是45钢的4倍、18倍与20倍。可见，激光熔覆Fe901合金可以显著提高45钢的耐磨性能。

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赖境   路媛媛   张航   陈浩   林守钢   刘德健  

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针对高Al、Ti含量镍基高温合金焊接性差的难题，本文研究了K452高温合金激光增材修复时的开裂特性及液化裂纹产生机理，采用低热输入脉冲激光工艺控制液化裂纹的产生，研究修复区域材料组织和力学性能。结果表明：K452高温合金激光增材修复过程中液化裂纹产生倾向较大，裂纹通常起源于热影响区且沿晶界向母材和修复区域扩展；热影响区晶界上液化裂纹是γ-γ′低熔点共晶液化或大尺寸的γ′相“组分液化”形成的液膜，在拉应力作用下产生；本文通过低热输入脉冲激光工艺，降低热输入，减少热积累效应，可以有效控制液化裂纹的产生；脉冲激光修复试样修复区的平均硬度为267.9 HV1；其抗拉强度和屈服强度分别为814.3MPa和685.8MPa，略大于铸态基体，其延伸率为4.87%，略小于铸态基体的6.25%。

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宋牟平   吴媖   朱伟基   庄守望   王轶轩  

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光频扫描的相干光时域反射计（COTDR）可实现高分辨率分布式光纤温度传感，其机理是环境温度的变化导致传感光纤后向瑞利散射干涉图样发生显著改变。通过改变微波电光调制器的调制频率，实现光频率的精确和快速扫描，分析光频移产生的传感光纤后向瑞利散射光干涉图样的变化，可得到传感温度变化信息。但光频率扫描存在一次扫描范围的制约，温度检测范围受限。利用温度变化前后两次扫描频率曲线的互相关特性，及其与温度变化量的对应关系，提出了光频率扫描扩展方案，理论分析和实验结果表明可有效提高系统的温度测量检测范围，同时信噪比提升了2.13dB，系统温度分辨率可达0.02℃。

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刘儒雅   汤敏   曹敏   芈月安   简伟   任国斌  

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本文提出了一种可以实现二阶模式组中的简并矢量模式有效分离的反抛物线型掺铒光纤，并将其作为光纤激光器的增益介质。采用数值方法分析了光纤中饵离子掺杂分布、饵离子掺杂浓度、光纤长度以及抽运光功率对该掺饵光纤激光器输出模式的影响。通过在光纤不同环形区域内掺杂饵离子，该光纤激光器可以实现TE01模式或TM01模式的单独输出，并且激光器的斜率效率分别高达67.4%和63.5%，输出模式纯度分别高达99.97%和99.99%。基于反抛物线型掺铒光纤的激光器具有斜率效率高、输出模式纯度高的优势，该光纤激光器可应用于高功率激光器、光纤通信和光纤传感等诸多领域。

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俞照辉   文忠   李玮   闫国华   李东  

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采用自主研发的分离式激光整形和环形反射聚焦系统对小口管件内壁进行重熔，并对焊后的试样进行宏观成形与显微组织分析。结果表明：该技术无需旋转机构即可实现对口径30mm以下的管件进行内壁重熔；在优化的工艺参数条件下，重熔层成形质量良好，无螺旋形搭接边和焊接鱼鳞纹；熔池呈圆环形，凝固收缩和热收缩所产生的应力在环向上相互抵消，可有效地防止热裂纹的产生；随着激光扫描次数的增多，重熔层的厚度先增大后变小；随着扫描速度的提高，重熔层熔深降低，但表面光洁度提高。

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张球   梁东   白丽华   刘军（本所）  

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光片荧光显微镜（LSFM）因其切片激发、快速成像和低光毒性等优势成为了长时间生物活体成像的重要方法。有相对较高数值孔径的物镜的LSFM，能够很对亚细胞结构成像。然而对于同时需要高分辨率，以及长时间测量的实验来说，机械偏移是一个难以避免的问题。这种偏移会恶化图像质量和降低空间分辨率。我们提出利用4f系统和CCD相机跟踪样品的位置并使用纳米平移台对机械漂移进行补偿的方法，使样品始终处于光片的束腰位置，从而获得最优图像。这种方法甚至可以对数个纳米的机械偏移进行补偿。最后使用自主搭建的LSFM对直径数微米荧光微球进行了长时间成像来验证方法的可行性。

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杨荟楠   邓豪   蒋永   张月星   苏明旭  

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液膜多参数（厚度、温度等）同步测量对于设计和优化相关工业过程至关重要。本文基于半导体激光吸收光谱（DLAS）技术，研制了双波长动态液膜厚度和温度高精度同步测量系统。首先利用标准具对该系统的测量精度进行验证，结果表明该系统液膜厚度和温度的平均测量误差分别为4.58%和1.34%。在此基础上，利用该系统对水平石英玻璃板上的液膜蒸发过程进行研究。结果表明，液膜的平均蒸发速率为0.34 μm/s，蒸发速率随液膜温度的升高而增大，且DLAS与图像法和热电偶测得的结果吻合良好。与此同时，利用该系统对流道中动态液膜进行研究，结果表明，在不同液膜温度（308/315/323 K）下，液膜平均厚度基本一致且在1s内波动11次，液膜温度几乎保持恒定。

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张元昊   朱广志   高佳鹏   王牧   陈永骞   谭天   彭程   朱晓  

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本文采用空间载频干涉的方法，在精确测量薄片激光晶体热畸变的基础上，深入的研究了冲击冷却系统对薄片激光晶体变形、冲击振动、以及热畸变的变化特性。实验结果表明，冲击冷却系统引起薄片激光晶体的畸变主要是球面变形。随着注入功率的不断提高，薄片激光晶体的热畸变越发严重，在泵浦区中心部分，以球面形变为主，其光焦度随注入功功率的增加线性下降。而在泵浦区的边缘，以非球面形变为主，泵浦功率越高，非球面畸变就越严重。同时给出在493W泵浦条件下热畸变的波前畸变曲线，测量RMS均方差为1.153nm。实验结果与理论分析相符，为薄片固体激光器谐振腔的设计和热畸变的补偿提供了重要依据。

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章征林   高磊   孙阳阳   张清华   曾鹏  

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摘要：目前光纤传感器应变传递的研究主要集中在FBG传感器上，而对于分布式光纤传感器的应变传递问题研究的很少。针对分布式光纤应变传递规律，基于光频域反射技术，建立应变传递模型，推导了光纤应变传递关系，分析分布式光纤应变测量结果的影响因素。通过等强度梁弯曲试验，分别从粘贴长度、涂覆层剪切模量等方面研究了光纤传感器的测量结果。通过数值分析和试验研究，分析分布式光纤传感器在应变测量方面的规律，发现粘贴长度越长，应变传递系数越高，当粘贴达到一定长度时，中间区域传递率为1，两端逐渐减小，涂覆层和胶粘剂的剪切模量越高，传递系数越大。因此，工程应用中应选用剪切模量高的涂覆层光纤及胶粘剂，粘贴长度应大于需测量区域的长度。

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张金智   张安峰   王宏   张晓星   王豫跃  

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针对激光熔覆沉积TC4极易形成粗大柱状晶而产生各向异性的问题，利用微锻造辅助激光成形，达到细化晶粒、减小各向异性的目的。测量了微锻造处理后成形件的残余应力、等轴晶晶粒尺寸和表面粗糙度，并对沉积态、固溶时效、微锻造-固溶时效成形件的拉伸性能及各向异性进行了对比分析。结果表明，微锻造能使熔覆层产生塑性变形，且可以改变沉积态试样柱状晶晶粒形态，形成大量的等轴晶，晶粒大小为70～140μm。微锻造处理后，成形件表面粗糙度Ra最大可降低74.75%，成形件水平方向的塑性显著提升，各方向拉伸性能均达到锻件以上水平，且各向异性小于10%。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2019年第46卷第04期 pp.0402009      

郭德双   陈子男   王登魁   唐吉龙   方铉   房丹   林逢源   王新伟   魏志鹏  

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本文研究了退火温度对原子层沉积(ALD)生长的铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜光电性质的影响，发现AZO薄膜经过退火后，X射线衍射峰半峰宽从0.609°减小到0.454°，晶体质量得到提升，表面粗糙度降低，在600°C退火时表面粗糙度从0.841nm降低至0.738nm。电学性质方面，400°C退火时，载流子浓度从5.7*1018cm-3提高到1.9*1019cm-3，迁移率从2.5cm2V-1S-1提高到4.2cm2V-1S-1。但是当退火温度继续升高时，薄膜中氧空位浓度降低以及电荷在晶粒间传输的势垒改变，使载流子浓度和迁移率降低。同时，随着退火温度的逐渐升高，薄膜的吸收边先蓝移后红移，这是由于载流子浓度的变化，引起了莫斯-布尔斯坦效应导致的。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第46卷第04期 pp.0403002      

赖松陶   兰燕平   毛红行   钱义先  

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理论上提出并实验上产生一种由多个艾里光按环形阵列分布形成的环形阵列艾里涡旋光束。由于艾里光束的横向自加速特性,该环形阵列艾里涡旋光束具有自聚焦特性，在传播的过程中，它们的主瓣同时汇聚于某个位置的一个焦点上。通过增加艾里光阵列数，能有效提高自聚焦光束的光场强度。为了进一步提高自聚焦光束的聚焦性能，往艾里光阵列中加载离轴反向双光学涡旋，数值仿真表明：在相同的条件下，加载了光学涡旋后，能明显提高环形阵列艾里涡旋光束的自聚焦特性。同时，通过调节环形艾里光阵列的半径，能改变光束聚焦的位置，实现对焦距的非机械调节。这种灵活可控的自聚焦光束在光镊、医疗、激光烧灼等领域具有潜在的应用价值。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2019年第46卷第04期 pp.0405002      

陈鹏   赵继广   宋一铄   朱常明  

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烟雾沙尘等气溶胶对激光近距探测产生后向散射干扰，严重限制了其应用范围。为研究气溶胶后向散射规律，与传统方法不同，本文提出了一种从微观角度分析气溶胶粒子特性对后向散射信号影响的方法。基于Mie散射理论，建立了蒙特卡罗仿真模型，对收发同轴激光雷达的气溶胶后向散射信号特性进行仿真分析，得到了气溶胶粒径、复折射率实部及虚部对后向散射回波的峰值强度、信号延迟、波形展宽的影响规律，分析了微观特性下多种宏观特性同时作用对后向散射回波产生的影响。结果表明：后向散射强度主要取决于散射系数和不对称因子，延迟和展宽与散射系数相关；随着粒径增大后向散射信号强度先增大后减小再增大、延迟减小、回波脉宽变窄；复折射率实部影响气溶胶的散射作用，虚部同时影响散射和吸收作用；随着复折射率实部增大，后向散射信号强度增加，回波延迟和脉宽先降低后升高，但影响较小；随着复折射率虚部的增大，后向散射强度先减小后增大，虚部对回波延迟和脉宽无明显影响。

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马良   徐奇   吴阳   杨慧珍   杨海波   周渊深  

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大气湍流以及成像系统的噪声会极大地降低扩展目标的成像质量。利用88单元变形镜及CCD成像器件，以扩展目标作为校正对象，建立带有噪声的无波前探测自适应光学系统模型。本文在噪声情况下验证了扩展目标成像时掩模探测器信号(MDS-Masked Detector Signal)和波前相位的平均梯度平方和(MSG- Mean Square Wavefront Gradient)之间存在线性关系。基于此线性关系的算法作为无波前探测自适应光学系统的控制算法，通过仿真实验检验模型式无波前探测自适应光学系统在噪声情况下对扩展目标成像的校正能力。结果表明：相同湍流条件、不同信噪比下的校正效果接近。按照湍流条件从小到大的顺序，将信噪比为5dB时的RMS结果与信噪比为20dB时相比，校正后的平均RMS相对误差分别为3.71%、2.94%、2.42%，说明基于该线性关系的模型控制算法具有较强的抗噪能力。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第46卷第04期 pp.0405003      

刘庆   章光   陈西江  

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为了快速有效地获取散乱点云中的边界特征点和边界线，提出了一种融合改进的场力和判定准则的点云特征规则化算法。首先利用改进的k-d树搜索k邻域，以采样点及其k邻域为参考点集拟合微切平面并向该平面投影,在微切平面上建立局部坐标系将三维转化成二维，利用场力和判定准则识别边界特征点;然后依据矢量偏转角度和距离对边界特征点进行排序连接；最后通过改进的三次B样条拟合算法对边界线进行光顺拟合。实验证明，该算法能够快速有效地提取边界特征点，且拟合后的边界线偏差量级为10-5m，具有较高的精度。

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徐龙   洪捐   汪炜  

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背场掺杂浓度较低是制约PERC电池性能提升的关键因素，本文提出以重掺杂硼的纳米硅浆料为硼源，采用纳秒激光熔覆工艺在PERC电池背面形成重掺杂硼的硅熔覆层结构，提升背场掺杂浓度。为了实现硼元素的可控扩散，本文通过建立三维瞬态温度场的有限元仿真模型，利用单因素仿真试验，探明了激光工艺参数对温度场的影响规律并初步确定了各激光工艺参数的使用范围。本文还通过一组正交仿真试验，利用极差分析，获得了不同的激光工艺参数与激光熔覆温度场分布的相互作用规律。最后将激光熔覆工艺兼容到PERC电池制备实验中，实验结果表明仿真模型与实验结果较为吻合，电池平均光电转化效率提升了0.27%，为制备PERC电池新型高效背场提供了理论基础。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第46卷第04期 pp.0402008      

游春霞   胡青松   李世党   马勇  

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针对煤矿工作面光通信空间的特殊性，本文分析了此情景下可见光通信系统模型，设计了两种工作面通信空间LED光源分布优化方法，其一优化每个LED光源在空间顶部的二维位置，其二协同优化每个LED光源二维位置及其功率分配权值，应用烟花算法，设置接收平面的信噪比因子作为群体优化算法的目标函数，并作为衡量接收平面信号均匀性的指标。研究表明：两种优化方法接收平面信号信噪比因子比等功率均匀阵列光源分布分别降低了16.6%和24.6%，明显改进了接收信号信噪比波动，提高了信号均匀性，保证不同用户之间的同等通信质量。

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权聪   孙敦陆   罗建乔   张会丽   方忠庆   赵绪尧   胡伦珍   程毛杰   张庆礼   殷绍唐  

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采用氙灯泵浦研究了10at.% Er3+掺杂的YAP晶体在2.7-3μm波段的激光性能，使用三种不同透过率的输出镜，实现了最大输出能量为1173 mJ@1 Hz、1284 mJ@5 Hz、495 mJ@10 Hz、104 mJ@20 Hz的激光输出，对应的斜效率分别为0.8%、0.99%、0.84%和0.44%；在5 Hz和T=15%条件下，该晶体具有最高的输出能量和激光效率，相应的平均输出功率达到了6.42 W，约是目前已报道最好结果的4倍。同时，对泵浦过程中晶体内部的温度分布进行了模拟，并测量了相应功率下的热焦距。此外，还测量了Er:YAP激光光束质量并拟合得到光束质量因子Mx2/My2为6.54/6.28；远场发散角Φx/Φy为9.07/9.11 mrad。最后，在输出激光中观察到了2710、2728、2794和2918 nm四条激光谱线。因此，Er:YAP晶体可以实现优良的多波长中红外激光输出，在生物医学、非线性光学等领域有重要的应用前景。

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邱小浪   陈雪花   朱仁江   张鹏   郭于鹤洋   宋晏蓉(北京）  

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利用有源区材料为InGaAs多量子阱、后端分布布喇格反射镜材料为对泵浦光透明的AlGaAs/AlAs所构成的半导体增益芯片，采用后端泵浦的方式简化器件结构，在腔内插入标准具作为滤波元件，通过腔内倍频，获得了小型化可调谐的光泵浦外腔面发射绿光激光器。作为滤波元件的标准具，也起到对基频光的光谱线宽进行压窄的作用。为了阻止倍频光返回到增益芯片，被增益芯片吸收，降低倍频效率的同时在增益芯片内产生冗余热量，实验中标准具对倍频光镀有高反膜。激光器的基频光调谐范围超过10nm，倍频绿光在中心波长559nm处调谐范围4nm，光谱线宽1.0nm，最大输出功率65mW。

       PDF全文 (下载：8)        中国激光 ，2019年第46卷第04期 pp.0401002      

陈晨   王红军   王大森   田爱玲   刘丙才   朱学亮   刘卫国  

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摘要 为了完成对光学元件表面疵病的快速精准测量，提出了一种基于稀疏矩阵的表面疵病快速拼接方法。该方法采用环形白光光源均匀的照射到被测元件表面，经显微散射暗场成像系统，形成暗背景下的亮疵病图像。对光学元件x,y方向进行扫描，得到子孔径拼接图像。在稀疏矩阵和图像拼接的基础上对子孔径图像进行快速拼接得到全口径疵病图像。基于最小外接矩形原理对图像疵病进行识别和分类,最终得到光学元件表面疵病划痕有7个，最大长宽分别为15.2110mm和0.0626mm；麻点有5个，最大长宽分别为0.1089mm和0.0967mm。将测量得到的划痕宽度与标准划痕宽度进行对比，得到划痕宽度的相对误差在-5.00%~5.50%。

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刘丽娟   孔晓波   刘彦庆   宣丽  

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本文展示了大范围可调谐的基于液晶／聚合物光栅的分布反馈有机半导体激光器。液晶／聚合物光栅作为外部反馈腔制备在增益介质MDMO-PPV层的上面，对激光器施加外部电压，出射激光波长可连续精密调谐，但是调谐范围小，仅1.7 nm。制备膜厚渐变的有机半导体薄膜作为增益介质层，泵浦激光器的不同位置，可获得出射波长17 nm的变化，但是由于增益介质层的膜厚不是严格的线性变化，因此连续精密的调谐较为困难。将二者结合起来，通过泵浦增益介质层不同位置对出射激光波长粗略调谐，通过施加外部电压对出射激光波长精密调谐，最终可以得到调谐范围18 nm、可连续精密调谐的液晶／聚合物光栅有机半导体激光器。该研究为改进可调谐DFB有机半导体激光器提供了一些新思路，推动了该类激光器在激光显示器和集成光子电路领域的应用。

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史天意   王春明   米高阳   蒋平  

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本文针对铝合金表面氧化膜激光清洗技术，开展基于机器视觉的铝合金激光清洗实时检测系统研究。利用高速电耦合器件与LED光源，实时获取激光清洗后铝合金表面图像，并设计铝合金表面氧化膜激光清洗机器视觉在线检测系统，提出针对激光清洗过程的动态阈值快速定位耦合算法。本算法解决了激光高速清洗过程中表面光照不均的问题，实现了激光清洗过程中清洗合格与未合格区域的准确分割及快速定位。经测试，该系统能够实时检测铝合金表面氧化膜清洗质量，减少检测时间，提高检测准确度，保障整体清洗质量，有效提升了工业生产中激光清洗作业的自动化水平。

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吴希   张培磊   唐满   李明川   于治水   李绍伟  

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0.2 mm的T2铜及1060铝合金箔片通过纳秒脉冲激光及光学振镜系统进行了搭接接头的螺旋形扫描点焊，得到铝上铜下及铜上铝下两种不同搭接组合形式下的典型焊接接头，分析了不同组合形式下的焊点成形及组织特征。研究结果表明，铝上铜下时，铝侧金属完全熔化，部分区域铝侵入铜母材形成“V”形微小焊缝；铜上铝下时，焊缝由贯穿铜铝的“钉子”状具有较大深宽比的各个的微小焊缝组成。两种组合形式下，焊缝的组织类型具有相似性，主要形成了四个典型的区域，分别是γ2-Cu9Al4区域、过共晶组织区(+Eutectic (α + θ)、Lump(θ-CuAl2))、共晶组织区（α-Al/θ-CuAl2）及亚共晶组织区（α-Al、Eutectic(α + θ)）。由于界面处的CuAl2金属间化合物层较薄，并未发现明显的微观裂纹，改善了接头的脆性。

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王继明   李俐群   彭根琛   邹吉鹏   黄瑞生  

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采用真空激光焊接方法对10Ni5CrMoV低合金高强钢进行焊接，研究了环境压力对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明，真空环境可以明显改善激光焊缝表面成形，增加焊缝熔深；环境压力对焊缝组织影响不大，对热影响区组织变化影响明显。不同环境压力下焊缝均由马氏体组成，在热影响区，随着环境压力的降低，碳化物逐渐析出，显微组织由马氏体向马氏体+碳化物+极少量粒状贝氏体转化，并且出现少量铁素体。真空环境下焊缝中马氏体含量降低是硬度下降的主要因素；在环境压力为10Pa时，焊缝硬度较大气环境下降6.2%。环境压力对焊缝组织影响不大，拉伸试样均断裂于母材处，试样出现明显的颈缩现象，断裂方式为韧性断裂。

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张旺   孟威   华学明   李芳  

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激光+脉冲 GMAW 复合焊可以获得比激光焊更大的熔宽和比脉冲GMAW焊更大的熔深。但是如何将二者协同控制，实现激光等离子体与电弧等离子体耦合的稳定性、熔滴过渡形式的一致性以及激光能量的有效传输性是亟需解决的问题。本文通过将脉冲激光与脉冲GMAW焊接过程进行复合,研究了不同复合模式和脉冲模式复合焊接不同相位情况下激光等离子体与电弧等离子体的动态交互耦合行为，通过高速摄影结果发现，复合过程中如果激光脉冲的峰值错开电流峰值的上升时期，可以达到抑制这一瞬态时刻等离子体急剧膨胀的现象，可以更好的提高激光能量的传输，脉冲激光复合焊接模式较连续激光复合焊接模式可以在激光平均功率较小的情况下获得更大的熔深。

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刘恩泽   姚成武   谢雨凌   张旭东  

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奥氏体不锈钢薄板非熔透焊件常用于对构件表面质量要求较高的领域。但奥氏体不锈钢非熔透焊接件的无焊缝一侧常存在微凸起变形，这极大限制其应用。本文利用IPG光纤激光器对镀锌钢和304奥氏体不锈钢薄板进行激光非熔透搭接焊试验、反变形焊接试验，采用ZEGO表面轮廓仪测得微凸起变形量和变形轮廓，以此来研究非熔透焊后奥氏体不锈钢表面微凸起变形产生机理。试验结果表明，角变形是奥氏体不锈钢表面微凸起变形的重要原因，通过反变形法矫正角变形可降低最大微凸起高度，但微凸起区域晶粒经受激光焊过程中的热应力作用而产生塑性凸起变形仍存在。非熔透搭接焊下板不锈钢无焊缝一侧微凸起变形是由焊接过程中角变形和热膨胀引起的塑性凸起变形两者共同作用形成的。研究结果对奥氏体不锈钢薄板变形控制提供一定的参考价值。

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薛彬   张凯   王志洋   吴翰钟  

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本文提出了一种海水声速直接测量的新方法，将光学频率梳引入到了海水声速的测量中来，基于光学频率梳与脉冲超声之间的声光效应在实验室内实现了海水声速的高精度测量。通过光学频率梳模间拍频的相位测量超声脉冲的飞行距离，通过脉冲声光效应引起的零级光的强度变化测量超声脉冲的飞行时间。搭建了基于马赫增德干涉仪的测量装置，测量臂与参考臂之间光程差的一半即为超声脉冲的飞行距离，有效改善了传统基于压电换能器测量中实际飞行距离包含压电换能器一部分的问题；飞行时间的测量精度不依赖于压电换能器的响应速度，有效的改善了传统基于压电换能器因时间延迟对测量结果所带来的误差，为实现海水声速计量提供了新思路。实验结果表明，该方法可以在实验室条件下实现高精度的海水声速测量，与参考声剖仪的比对结果显示，测量不确定度优于5cm/s。

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黄毅   黄坚   聂璞林  

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为了研究激光填丝工艺条件下，激光焊接对铝合金织构的影响。本文采用了EBSD技术对6016和5182铝合金在相同工艺条件下的激光填丝焊接接头组织与织构进行了分析研究。结果表明，6016和5182激光填丝焊焊缝均由柱状晶与较粗大的等轴晶组成，且柱状晶区域均沿<100>方向存在强烈的织构。焊接接头受成分过冷和异质形核的共同影响。其中由于6016铝合金接头受到异质形核的作用较大，等轴晶占比较大且晶粒取向呈随机分布的状态，柱状晶区域存在的主要织构为立方织构（<100>{001}）；5182铝合金接头受异质形核的影响不大，等轴晶存在沿<100>方向的织构，且主要由柱状晶构成，柱状晶主要织构为纤维织构（<100>∥RD）、立方织构（<100>{001}）和高斯织构（<100>{011}）。

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何业锋   王登   杨红娟   宋畅   李东琪  

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针对现有的基于指示单光子源测量设备无关量子密钥分配协议难以实现长距离量子密钥传输的情况，研究了基于指示单光子源和量子存储的量子密钥分配方案。分析了其密钥生成率与安全传输距离、量子存储时间的关系，以及量子存储的退相干效应对最终密钥生成率的影响。比较了有无量子存储的基于指示单光子源测量设备无关量子密钥分配方案，研究了其密钥生成率与安全传输距离的关系。仿真结果表明,在指示单光子源下，量子存储的实际相干时间增加，从而系统的安全传输距离增大，且量子退相干效应对最终的密钥生成率的影响微弱。因此量子存储技术为长距离的量子密钥分配方案做出重要指导。

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陈根余   朱智超   殷赳   熊彪   金梦奇  

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基于飞秒激光烧蚀加工试验平台，开展了单晶金刚石烧蚀阈值的试验研究。采用不同能量密度分别进行单晶金刚石材料的单脉冲分离烧蚀试验和多脉冲累积烧蚀试验，利用超景深显微镜分别测量了金刚石烧蚀凹坑的直径和烧蚀微槽的宽度，通过面积推算法计算出单晶金刚石材料的单脉冲烧蚀阈值和多脉冲累积烧蚀阈值并研究了单晶金刚石烧蚀阈值多脉冲作用下的变化特点。结果表明：单晶金刚石的飞秒激光单脉冲烧蚀阈值为φh=8.80J/cm2；随着有效激光脉冲数的增加，烧蚀阈值逐渐减小。当有效激光脉冲数小于124时，烧蚀阈值随有效脉冲数的增加急剧下降;当激光有效脉冲的数增加到486后，烧蚀阈值减小趋势趋于平缓。通过试验得出有效激光脉冲数为486，激光平均功率为10.7W为最优激光加工工艺参数。

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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：5)        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。

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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：3)        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：2)        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。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2019年第56卷第03期 pp.030606      

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。

       PDF全文 (下载：10)        中国激光 ，2019年第56卷第01期 pp.011008      

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：7)        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。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第56卷第01期 pp.010004      

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：18)        中国激光 ，2019年第46卷第01期 pp.0103001      

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：9)        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。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第45卷第11期 pp.1114001      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第11期 pp.1112001      

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：3)        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：15)        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。

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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。

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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。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1012001      

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。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1027001      

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。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1017003      

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。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0907001      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0901003      

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。

       PDF全文 (下载：8)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0901002      

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。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0905001      

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：2)        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。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0814002      

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：4)        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。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0804007      

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。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第9期 pp.0906001      

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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， 。

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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。

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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。

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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。

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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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潜在指印的检测是物证检测中关键的一步。针对多种渗透性纸张上遗留的潜在指印，基于潜在指印残留物中有机物成分在紫外光激发下会产生荧光的特性，采用266 nm紫外激光器作为激发光源，通过二维激光扫描系统对潜在指印区域进行快速扫描，采用窄带滤光片滤除干扰光，以指印条纹对比度作为依据优化实验参数，采用剔除奇异亮点和提高对比度的方法复原指印荧光图像。通过对复印纸、书写纸、学生作业纸、便利贴和报纸这5种渗透性纸张上的汗指印和油指印进行检测，获得了汗指印和油指印的清晰图像。该方法可实现渗透性纸张上潜在指印的无损检测，在刑事侦查、痕迹检测等多个领域具有重要应用。

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张亦弛   江晓明   夏景   方云团  

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为了实现更高灵敏度的温度传感，本文提出了一种基于PT对称结构的光学温度传感器理论模型。该模型是在PT对称布拉格反射镜结构中嵌入热光材料共振腔。热光材料的折射率随温度变化，进而影响结构在缺陷模式处的透射率大小，以此实现温度传感。利用传输矩阵法计算模型的透射率谱线，结果显示在不同温度下，该结构的缺陷模式透射率大小变化远大于模式位置的变化。由于微腔共振导致结构具有独特的增益放大,该传感器灵敏度最大可达6.82dB/K，检测范围最大44.4K，并且可以通过调节结构参数，使传感器在小范围高灵敏和大范围低灵敏两种模式之间转换。

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周南   李大为   王韬   徐光   崔勇  

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在理论和实验上，分析了皮秒激光脉冲泵浦所产生的参量荧光的时间相干特性。通过引入二阶复相干度，理论研究了在信号光与闲频光群速度走离存在的条件下，泵浦功率和泵浦脉宽对参量荧光时间相干性的影响。计算结果表明适当的泵浦功率和较短的泵浦脉宽是提升参量荧光时间相干性的重要条件，而过高的泵浦功率或者较宽的泵浦脉宽则会降低参量荧光的时间相干性。利用PPLN晶体，在实验上对理论结果进行了初步的实验验证。

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生鹏鹏   钟石磊   孙欣  

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受到水溶液内部复杂基质效应的影响，LIBS技术在针对水溶液样品的连续在线检测分析应用中受到很大的制约。本文提出了一种微孔喷射辅助LIBS的新技术，用以实现针对水溶液中金属元素的连续在线分析。该方法通过微米量级小孔矩阵和压电陶瓷震荡片，将流动液体在线转化成密集的小液滴并连续喷出来，辅助LIBS系统进行检测。依据此思路，设计实现了一套由微孔喷射装置和传统LIBS装置组成的微孔喷射辅助LIBS检测系统。利用该系统，以水溶液中的钙元素为目标元素展开了实验室实验研究。研究了该方法的最优化实验参数、等离子体物理特性和检测能力等问题。结果表明，该方法对Ca元素的在线检测限能够达到0.96 mg/L，且在0～1124mg/L浓度范围内谱峰强度和浓度之间具有较好的线性关系，并对其在线连续定量分析能力进行了评价。

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袁靖超   赵江山   李慧   刘广义  

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准分子激光绝对波长校准技术中，参考中心波长位置抖动是影响校准精度的主要因素，寻峰算法是解决这类问题的有效途径。通过仿真和实验研究比较了五种寻峰算法，其中高斯非线性曲线拟合寻峰法误差最小，算法平均误差为0.15pm。研究了强度阈值对五种寻峰算法的影响，明确了阈值优化对减小寻峰算法误差的重要性。选取各算法最佳强度阈值来优化算法，结果表明高斯非线性曲线拟合寻峰算法的误差最低为0.04pm，平均算法误差为0.06pm，选取该寻峰算法作为绝对波长校准核心算法满足校准精度要求。通过影响算法误差原因分析表明，噪声大小是影响高斯非线性曲线拟合寻峰算法误差的主要因素，进一步提升校准精度需从抑制噪声角度出发。

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孙凯华   沈中华   李远林   李建文   王增勇   孙朝明  

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为了实现材料内部微小缺陷的远程无损检测，改善激光超声检测内部缺陷时衍射回波信号弱、透射体波检测无法获得缺陷深度信息等问题，本文提出了一种激光超声反射横波双阴影检测方法。该方法结合了超声透射法和反射法的优点，依据缺陷对反射横波的两次衰减作用并利用时间飞行法(TOF)对样品进行扫描检测，通过波形互相关算法计算波形时延，精确测量了激光激发点与探测点距离和横波双阴影间距，结合样品厚度实现了对直径为0.8mm内部缺陷的检出和深度定位。检测结果表明，该方法能够实现对材料内部微小缺陷的非接触无损检测和精确定位。

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何业锋   李东琪   宋畅   高建国  

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针对基于弱相干光源和轨道角动量的测量设备无关量子密钥分配协议的密钥生成率较低的问题，研究了基于奇相干光源和轨道角动量的测量设备无关量子密钥分配协议，并对其性能参数进行了分析。分析了密钥生成率、探测器的品质因子与安全传输距离之间的关系。并且对比了基于奇相干光源和轨道角动量的测量设备无关量子密钥分配协议与基于弱相干光源轨道角动量的测量设备无关量子密钥分配协议的性能优劣。仿真结果表明，随着安全传输距离的增大，密钥生成率减小。采用奇相干光源大大减少了多光子脉冲数，弥补了弱相干光源的不足，而轨道角动量解决了基的依赖性缺陷问题，从而增大了最大安全传输的距离。因此，这为实用的量子密钥分配协议提供了非常重要的理论参数。

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戴艳   董作人   刘铭晖   辛国锋   孙延光   蔡海文  

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为消除拉曼光谱检测过程中样品装载容器的荧光背景干扰，利用样品拉曼散射光与样品装载容器所产生的荧光不共焦的特性，设计了一种双轴共焦的拉曼检测光路结构。实验结果表明，来自样品装载容器的荧光干扰信号幅度有数量级的衰减，拉曼散射光信号幅度下降了约30%。双轴共焦拉曼检测方法能够避免传统共轴共焦检测方法中拉曼散射光和荧光混合接收的问题，解决了荧光干扰对拉曼信号动态检测范围的限制，可以实现对装载在荧光材料容器中的被测样品拉曼信号的有效检测。

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高攀   黄见洪   刘华刚   翁文   戴殊韬   林文雄  

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本文报道了一种以二维材料MoS2作为可饱和吸收体的全固态Tm:YAG被动调Q激光器。该激光器以785 nm窄线宽半导体激光器作为泵浦源，采用平平腔设计，以MoS2纳米片作为可饱和吸收体，实现了2μm 波段的被动调Q运转。在吸收泵浦功率达到2.02 W时，获得了最大平均输出功率421 mW,最小脉冲宽度为 423 ns,重复频率为49.36 kHz,最大单脉冲能量为8.53 μJ的脉冲激光输出。这是目前采用MoS2作为可饱和吸收体的2μm 波段的固态激光器中所能得到的最小脉冲宽度和最大单脉冲能量。结果表明，MoS2 是一种可适用于2μm 波段固态激光器的可饱和吸收体，为产生近红外波段的脉冲激光提供了一种新的方法。

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董明佶   林宝军   刘迎春   周黎莎  

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根据激光星间链路的技术特点，考虑导航卫星星间链路需兼顾通信、高精度距离测量与自主定轨的多重需求，研究了全球导航卫星系统（GNSS）激光星间链路拓扑的动态优化问题。首先，采用有限状态自动机（FSA）思想建立了一种导航卫星激光星间链路的链路周期表。其后，综合卫星平台、轨道动力学、激光终端捕获跟踪性能等工程约束条件，以网络时延和链路空间位置精度因子（PDOP）作为通信性能和高精度测量的量化指标，建立拓扑的多目标优化模型。继而，提出一种基于多目标模拟退火算法（MOSA）的改进算法，求解全局最优拓扑结构，并在某卫星或某条激光链路不可用时能够进行动态优化。此外，还设计了一种避免冲突的链路交叉算法，改进了多源最小时延路由算法。仿真结果表明：在包括24颗MEO和3颗IGSO卫星的GNSS中，经该算法优化的拓扑结构具有良好的通信和测量性能，能够有效改善网络时延、PDOP值；当个别卫星或个别激光链路不可用时，改进算法计算出的拓扑结构仍能较好地兼顾高速通信与高精度测量性能。

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吴嘉瑞   施可彬   吕志强   陆星   刘关玉  

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本工作利用非线性偏振旋转锁模原理和基于啁啾脉冲放大技术的大功率掺铒光纤放大器，在1560nm波段实现了重复频率80MHz，输出功率423mW，脉冲宽度80fs的大功率输出。在此基础上，使用周期极化铌酸锂晶体(PPLN)进行光学倍频研究，进行不同厚度的晶体对倍频转换效率以及倍频光脉宽优化的研究。本工作分别使用0.5mm、1mm、10mm三种不同厚度的晶体。其中，用0.5mm晶体获得了功率100mW、脉宽100fs的倍频光脉冲；用10mm晶体获得了43.7%的倍频转换效率。最后在理论上解释了倍频晶体厚度是如何通过影响倍频光光谱从而调制倍频光脉冲宽度的，并在实验上进行验证。

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侯伟   陈静   储松林   王修专   杨志逸   张毓祺   滕伟斌  

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本研究表明选区激光熔化(SLM-Selective Laser Melting)成形AlSi10Mg合金具有细小的显微组织与高的室温力学性能，且存在明显的各向异性。SLM成形过程中高的冷却速度显著细化了初生α-Al枝晶，熔池内部及边缘不同的凝固条件不仅使两处α-Al枝晶的尺度不同，同时决定了α-Al枝晶的生长形态，但整体呈外延生长，结合试样不同取向上枝晶间共晶Si的形态及演化规律，揭示了合金组织的各向异性。此外，室温拉伸试样沿沉积方向(纵向)与扫描方向(横向)强度相当，但延伸率相差近一倍，因此合金性能的各向异性主要体现为延展性。拉伸断口SEM形貌特征反映了试样的断裂机理，结合横纵向试样断口处韧窝尺寸、共晶Si相形态、微裂纹形成等因素说明了断裂方式为沿晶断裂。试验结果表明，SLM成形AlSi10Mg组织与性能均优于传统铸件，利于其在航空发动机控制系统典型复杂零部件的设计制造中实现工程化应用。

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陶渊博   李四海  

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针对棱镜式激光陀螺稳频精度较低的现象，系统地研究了棱镜式激光陀螺的稳频原理。理论分析了光强调谐特性及稳频执行机构的特征，建立了棱镜式激光陀螺稳频控制系统理论模型。在频域下分析了系统稳态性能及动态性能，分析结果表明，系统在定温及慢变温作用下具有不同程度稳态误差且调节时间过长，从而导致稳频精度下降。提高系统型别，采用按温度补偿的复合控制系统，实现了对温度所引起的稳频误差的全补偿，提高了系统的稳频精度。按三阶最佳设计使系统具有快速性及抗高频干扰能力。实验结果表明，改善后的稳频控制系统比原稳频控制系统稳频精度提高一个数量级，陀螺精度提高28%以上。

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潘柳华   张向阳   李中梁   南楠   步扬   陈艳   王瑄   王向朝  

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研究应用光声-光学相干层析成像（PAOCT）双模式成像方法测量血流绝对速度和角度。在双模式成像方法中，利用光声相关谱方法测量血流速度在垂直于探测激光光束传播方向的速度分量，利用多普勒OCT测量血流速度在平行于探测激光光束传播方向的速度分量，最终得到血流绝对速度和角度。血液样品在不同倾斜角度条件下，PAOCT系统测量的血流绝对速度的标准差为0.02 mm/s，测量得到的血流角度与实际样品倾斜角度的相关系数为0.997。实验结果表明，PAOCT可用于测量血流绝对速度和角度。

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黄俊龙   余景景  

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生物发光断层成像（Bioluminescence tomography ，BLT）是利用生物体表面光强信息，重建出荧光光源在生物体内三维分布的一种新兴光学分子影像技术。由于生物体表面的测量信息有限，并且生物体内组织结构复杂，BLT的光源重建有着严重的病态性。为提高光源重建质量，提出了一种结合可行域收缩策略的多级自适应有限元光源重建方法。为了评估该方法的光源定位能力和能量密度定量能力，在数字鼠模型上分别设计了单光源和双光源实验。结果表明，所提方法可以显著提高光源的定位精度和能量密度。

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徐小虎   夏昌龙   郭志伟   苗向阳  

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本文理论上研究了氢分子离子在波长800 nm短周期啁啾脉冲方案下的高次谐波发射与孤立阿秒脉冲产生。通过研究高次谐波谱的空间分布，发现当氢分子离子的两个核对高次谐波都有贡献时，谐波在空间中会发生干涉影响孤立阿秒脉冲的产生。为了获得孤立阿秒脉冲，本文利用啁啾场限制高次谐波同时从两核发射，减弱其空间的相互干涉。当啁啾参数 ，激光脉冲半宽 fs时，得到了光滑连续的且只有单核贡献的高次谐波谱，通过在连续谱上截取100阶谱线宽度合成了持续时间约为98as的孤立阿秒脉冲。讨论中使用了半经典三步模型理论解释了高次谐波谱发射的物理机制。

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况耀武   何志平   袁立银   张亮   舒嵘  

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远距离自由空间激光通信系统通常要求通信光束远场发散角达到10μrad以下。本文建立了发射光束通过带有波像差的望远镜系统后的远场光斑分布数学模型，采用数值计算结合Monte Carlo方法分析了波像差RMS值大小对发射光束远场发散角的影响，据此确定实现特定的发射光束远场发散角时望远镜波像差的容差要求。分析结果表明对于采用偏轴发射方案的激光通信系统，望远镜的波像差RMS值优于0.13λ时发射光束远场发散角小于10μrad，RMS小于0.2λ时发射光束远场发散角小于16.2μrad，且仍有60%的概率小于10μrad。在实验室中对不同温度下望远镜波像差及对应的发射光束远场发散角的测试结果很好的验证了该分析结果。

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谢庚承   叶一东   李建民   袁学文  

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对于飞行目标轨迹测量中常用的脉冲激光测距系统，回光波形的变化对其测距精度的影响尤为显著。为了研究回光波形变化造成的测距误差，深入分析了复杂三维飞行目标的回波特性。以典型的调Q脉冲激光测距为基础，探讨了调Q脉冲激光发射脉冲的数学描述，建立了一种通过飞行目标的反射特性、表面形状及姿态信息计算回波功率分布的理论模型。在此基础上，以典型目标为例建立了目标模型，通过仿真模拟研究了脉冲激光回波特性，分析了目标姿态变化对回波特性及回波畸变测距误差的影响。搭建了脉冲激光测距实验系统平台，加工制作了模拟目标并进行了验证实验。实验结果表明飞行目标姿态变化引起的回波脉冲展宽及回波畸变测距误差变化规律与理论分析基本一致，验证了所建模型的有效性。

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白阳   蒋晓龙   蒋一岚   张丽娟   张传超   廖威   陈静   周海   袁晓东  

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建立了熔石英元件修复点交联分布数值模型，利用标量衍射理论结合快速傅里叶变换算法分析了在351nm激光辐照下，修复区域对下游光传输产生的调制影响。研究表明，交联修复区域对下游光传输的调制主要受修复点间交联程度变化的影响，随着交联程度的增大，调制光场极大值迅速增大后快速衰减，且其分布位置逐渐靠近修复元件出光面后迅速远离；交联修复区域下游调制光场随着传输距离的增大均表现出快速增大后迅速衰减的趋势，其极大值分布位置表现出逐渐靠近修复元件出光面再逐渐远离的趋势。通过优化交联修复区域形貌结构参数，可有效避免下游元件发生级联损伤。

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夏宁   方铉   容天宇   王登魁   房丹   唐吉龙   王新伟   王晓华   李永峰   姚斌   魏志鹏  

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砷化镓(GaAs)材料作为Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中的典型代表，在光电子器件中有着广泛应用。但是材料表面由于表面态引入的复合中心问题，制约了GaAs材料光电子器件的性能。本文中采用湿法硫钝化的方式，实现了对材料表面态问题的改善。在GaAs薄膜钝化的光致发光研究中，钝化处理后发光强度提高约14倍。进一步对光电性能的研究中，钝化处理后样品光电流和响应度提高了4倍左右。文章从能带原理分析了钝化处理对样品性能的提升，其主要原因在于钝化处理过程中对表面态密度和肖特基势垒高度的调节。本实验工作对推动GaAs基材料在光电器件领域的应用具有较为重要意义。

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胡莉婷   季凌飞   吴燕   林真源  

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由于碳化硅（SiC）具有宽禁带、高击穿电场、高热导率等优异特性，制备p型重掺杂SiC半导体材料是目前开发SiC基器件的研究热点和难点。本文介绍了一种激光辐照固态Al膜制备p型重掺杂4H-SiC的方法，该方法具有工艺简单、可控性强、掺杂浓度高等优点。分析并总结了Al膜厚度、激光脉冲个数对掺杂结果的影响规律，通过霍尔效应测试及SEM-EDS测试，验证了不同工艺参数对所制备的p型掺杂层表面电学性能的调控作用。测得样品最大载流子浓度为6.613×10^17/cm^3，最小体电阻率为17.36 Ω · cm，得到掺杂浓度可达6.613×10^19/cm^3。分析获得材料的掺杂改性机理为在紫外激光作用下，Si-C键断裂，Al原子替代Si原子形成p型掺杂层。

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童凯   党鹏   汪梅婷   王福成   孙家儒   王允轩  

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提出了一种采用TiO2膜灵敏度增强双纤芯单通道光子晶体光纤表面等离子体共振（SCPCF-SPR）生物传感器。传感器在银膜表面增加一层TiO2薄膜，不仅可以隔绝氧气，防止银的氧化，而且可提高传感器的灵敏度。采用全矢量有限元法（FEM）数值分析了传感器的耦合特性及其性能。结果表明，该传感器在待测介质折射率为1.33-1.38的检测范围内，待测介质折射率与传感器的共振波长呈线性关系，线性相关度R-Square为0.9806，传感器的平均灵敏度为4200nm/RIU。此外，进一步分析了光子晶体光纤空气孔的大小、银膜的厚度、TiO2的厚度等参数对传感器性能的影响。分析表明，通过改变结构参数可以优化生物传感器的输出光谱和改善传感器的性能。

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孙海跃   陈胜平   齐雪   钟明飞  

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自发辐射放大（ASE）光源作为一种非相干光源，在生物医学等领域一直发挥着重要作用；而利用脉冲ASE光源作为泵浦源，激发非线性介质产生的超连续谱以其低时间相干性和宽光谱特性具备更加广阔的应用前景。文章研究了脉冲ASE光源的产生和放大过程。获得了瓦级纳秒脉冲ASE 光源。采用光纤环形反射镜结构提高带内功率，得到280 mW连续窄谱带ASE输出；利用声光调制器（AOM）和电光调制器（EOM）共同调制连续窄谱带ASE，得到脉宽8 ns、重频50 kHz、平均功率50微瓦的脉冲ASE。并详细研究了具有不同脉冲波形的ASE的放大过程。

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林雨   钟莹   刘海涛  

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采用时间相关单光子计数原理搭建荧光寿命测量光学系统，实验验证了单量子点发射荧光的单光子性。针对石英玻片、硅片、金膜等不同基片上多处具有单光子荧光发射特性的单量子点，对其发射荧光的寿命进行了测量、对比，计算了对于不同基片上单量子点发射荧光的衰减速率、量子产率等与量子点到基片有效距离的依赖关系，解释了实验数据。此外，分析了石英玻片、硅片、金膜上单量子点发射荧光的闪烁行为，结果表明不同基片对单量子点单光子荧光的闪烁与衰减速率具有调控作用。

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聂丹丹   李渊骥   冯晋霞   张宽收  

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本文利用自制的高功率连续单频1.06 μm激光器泵浦基于周期性极化铌酸锂（PPLN）晶体的单共振光学参量振荡器(SRO)，实验产生了宽调谐高功率连续单频红外激光。通过控制改变PPLN晶体的极化周期和温度，连续单频红外激光的波长可从1.45 μm调谐到1.79 μm和从2.62 μm调谐到3.99 μm。当泵浦功率为15.5 W时，1.52 μm信号光和3.53 μm闲置光的最大输出功率分别为5.1 W和2.1 W，光光转换效率达46.5%。当SRO自由运转时，信号光和闲置光在4小时内实测的功率波动分别小于±2.77%和±2.79%，同时信号光在4小时内实测的频率漂移小于±45 MHz。

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肖杨   胡少兴   肖深   张爱武  

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树木位置分布及胸径是研究森林生态、管理林区的重要指标。激光雷达在获取树木相关数据方面有巨大潜力，本文提出用手持移动激光雷达获取的三维点云快速统计树木信息。手持移动激光雷达可近距离采集树木信息，获取更详细的单木立面信息。针对上述点云特点，提出分层聚类的点云处理方法，按不同高度对点云切片，形成一组切片截面图，再仅对切片截面图聚类；根据聚类结果使用RANSAC拟合出圆，对比一组的切片截面图的拟合结果，完成树木点云提取。这种先取样再计算的方法大大提高了运算速度。实验证明该方法树干提取准确率达94.4%，胸径计算平均误差3.4cm。本文提出的方法可快速统计树木相关信息。

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