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。

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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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刘占起   徐国建   马瑞鑫   郑文涛   胡方   杭争翔  

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将97%（Ti-48Al-2Cr-2Nb）+3%Nb(原子分数)合金粉末进行机械混合，采用激光增材制造工艺成功制备出γ-TiAl合金样品。研究了激光功率、扫描速度和送粉量对沉积成形的影响规律；利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）分析了沉积层的显微组织、相组成及断口形貌；用维氏硬度计分析了沉积层的硬度分布。试验结果表明，随着激光功率的增加，沉积层的宽度和厚度均增大；随着扫描速度的增加，沉积层的宽度和厚度均减小；随着送粉量的增加，沉积层的宽度增大，沉积层的厚度基本不变。最佳工艺参数条件下得到的沉积试样成型良好，无冶金缺陷存在。沉积层的组织由大量γ相和少量α2相组成。沉积状态下，沿试样Z方向的室温压缩屈服强度为905MPa，压缩强度为1542MPa，压缩率14.7%；沿试样Z方向的室温拉伸强度为425MPa，延伸率为3.3%。压缩试样和拉伸试样的断口形貌均为准解理断口。

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程继萌   温磊   周秦岭   倪加川   陈伟   胡丽丽  

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采用电子探针（EPMA）技术，分析研究了强激光辐照前后连续熔炼钕玻璃中铂金颗粒夹杂物缺陷的各种形态。根据铂金颗粒缺陷的典型EPMA形貌，并对照锆和锡两种杂质的EPMA分布特性，实验验证了铂金夹杂物炸裂主要对应三种形态。并分析了磷酸盐基质玻璃热学性质对铂金颗粒气化尺寸的影响。

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张垒   张霞   柳晓钰   翁仪瑾   刘肖  

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本文制备了一种高效稳定的表面增强拉曼散射（SERS）基底——植酸（IP6，肌醇六磷酸）封端的金纳米颗粒（IP6@Au NPs）。通过植酸、柠檬酸三钠和硝酸银的氧化还原制备银纳米粒子，并通过银纳米粒子与氯金酸的置换反应获得金纳米粒子。对于制备好的纳米颗粒，使用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）估算其粒径分布和组成分析，使用扫描电子显微镜（SEM）对纳米颗粒的形貌进行表征。通过这种SERS合成基底，可以准确有效地检测拉曼探针（本文中选取对罗丹明B作为拉曼探针）。此外，本文还研究了适量Fe3+对IP6@Au NPs SERS性能的影响。研究结果表明，当添加适量的Fe3+时，IP6与Fe3+形成了一种螯合物，从而提高了热点数量，使SERS增强效果进一步提升。

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鄢然   李浩   李军超   朱丽  

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选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering , SLS)在小批量、快速制模、精密铸造等方面有着十足的潜力。目前，大多采用密度、强度作为评价指标，而较少地考虑工艺参数及其交互作用对尺寸精度的影响。针对上述问题，本课题选用聚苯乙烯（PS）粉末为实验材料，以尺寸精度作为评价指标，研究激光功率(A)、扫描间距(B)、单层厚度（C）、扫描速度（D）及其交互作用对SLS制件成型精度的影响，通过响应面法建立工艺参数与尺寸精度之间的数学模型，得出最优的工艺参数组合。结果表明尺寸偏差率随A与D的增大而减小，随C的增大先增大后减小，随B的增大而增大；AC、BC的交互作用对尺寸偏差率影响较显著；响应面预测值与实际值最大误差低于7%。

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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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孙洪吉   韦靖   郑兆宏   张德闯   林建国  

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摘要：采用同轴送粉激光沉积制造技术制备了纯钛构件，并利用小孔法对构件扫描面上不同部位的残余应力进行了测试，研究了激光功率、扫描速度以及送粉率对激光熔化沉积纯钛样件扫描面残余应力分布的影响。结果表明，沉积件与基材结合区为残余压应力区，其他区域为拉应力，且底部与基材结合区域残余应力最大，顶部残余应力最小；各个区域的残余应力变化规律随激光工艺参数的改变表现出不同的变化规律，其中沉积件底部与基材结合区域残余应力受激光工艺参数的影响强烈，而顶部区域受激光工艺参数的影响较小通过合理的选取激光工艺参数可有效降低沉积件的残余应力。

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李建龙   翁小凤   钟哲强   张彬  

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摘要在基于动态波前调控的径向束匀滑方案中，泵浦光通过与光克尔介质作用而对主激光附加快速动态波前调制，从而使靶面焦斑局部散斑产生快速重新分布，进而在积分时间内实现靶面辐照均匀性。然而，在对主激光附加动态波前调制的同时，泵浦光在光克尔介质中传输时不可避免地会出现小尺度自聚焦，从而对束匀滑效果产生影响。本文在考虑泵浦光非线性小尺度自聚焦效应的基础上，重点分析了光克尔介质类型、泵浦光光束质量和光克尔介质长度等对束匀滑效果的影响。结果表明，在基于动态波前调控的径向匀滑方案中，采用硝基苯作为光克尔介质可获得较为理想的束匀滑效果。在实际应用中，由于泵浦光的小尺度自聚焦效应会随着泵浦光峰值强度和光克尔介质长度的增加而加剧，因而需要合理选择泵浦光和光克尔介质参数，以保证在获得较好束匀滑效果的前提下避免泵浦光小尺度自聚焦效应的影响。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0305001      

陈和宇   郑月   王夏霄   徐宏杰   张春熹  

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标度因数稳定性是光纤陀螺的一项重要技术指标，其误差的大小直接影响了惯导系统的导航精度，而标度因数稳定性是限制光纤陀螺性能和应用的主要因素之一。目前，光纤陀螺标度因数的系统模型研究较为缺失，而这是研究标度因数准确性的理论基础。本文从平均波长出发，分析了采用宽谱光源时平均波长对标度因数的影响规律，初步建立了开环光纤陀螺和闭环光纤陀螺标度因数的系统模型，重点讨论了平均波长对标度因数的影响规律和光纤陀螺第二闭环影响标度因数的机理，并进行了相关的实验验证，实验结果与理论分析吻合。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0306002      

章泽斌   花银群   叶云霞   陈瑞芳   李志宝   杨进   帅文文  

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超疏水结构表面的制备越来越引人重视，但是目前没有关于镍铝青铜合金表面制备超疏水结构的研究。运用皮秒激光器在镍铝青铜合金表面制备了具有不同微观形貌的微纳米复合结构，这些结构表面经过硬脂酸修饰后接触角都达到150o以上 。结果表明，在不同的脉冲能量密度下，试样表面的微观形貌不同并且具有不同的润湿性。随着脉冲能量密度的增加，修饰后的试样表面滚动角逐渐减小，当脉冲能量密度为6.85J/cm2时，滚动角减小到7o，随着脉冲能量密度的进一步增加，滚动角又逐渐增大。

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张巍   卢庆华   任新怀   白永真   金杰文   欧徉彾  

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采用光纤激光器对5mm的5052铝合金进行振动焊接试验，研究了接头组织，残余应力对拉伸性能和疲劳性能的影响。结果表明：振动焊接的焊缝组织柱状晶数量明显减少，组织较常规焊缝更均匀细密。测得焊缝的残余应力，采取良好的振动频率与振动加速度，焊缝残余应力可低至140MPa，而常规无振焊接焊缝残余应力高达335MPa。在应力比为0.1的拉-拉疲劳条件下，母材和接头的条件疲劳极限分别为160 MPa和120 MPa；通过对疲劳断口形貌观察发现，母材的疲劳裂纹萌生于表面微观凹陷，呈河流状扩展，在二次裂纹的作用下加速扩展，瞬断区韧窝呈现韧性断裂特征。接头疲劳源产生于焊缝边缘凹陷处，沿熔合线区域沿水平面呈河流花样扩展，形成大量疲劳条带，裂纹尖端，气孔缺陷易形成二次裂纹加速裂纹扩展。

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甘雨   张方   朱思羽   龚爽   黄惠杰   杨宝喜  

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光刻机整体性能与照明光瞳特性密切相关。针对光刻机照明系统的实际应用需求，本研究提出了一种光瞳特性参数的评估算法。该算法通过对光瞳强度分布的转换，可以在不同照明模式下同时计算光瞳椭圆度、X方向光瞳极平衡性、Y方向光瞳极平衡性和四象限光瞳极平衡性等多种光瞳特性参数。以一种28nm节点扫描光刻机照明系统的中继镜组作为实例，对其在传统照明模式下进行光瞳特性参数计算分析。结果显示全视场光瞳椭圆度最大值为0.95%，X方向和Y方向光瞳极平衡性最大值分别为0.18%和0.19%，四象限光瞳极平衡性最大值为0.66%，均在28nm节点扫描光刻机实际指标需求范围内。算法在光学设计阶段能快速评估光瞳性能。

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周广涛   陈梅峰   吴世凯   刘方   张华  

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针对黄铜激光焊接气孔倾向明显的难题，本文通过采用中间过渡层新方法、提高焊接速度、降低激光焊接线能量，进行黄铜焊接气孔的控制研究。对比分析紫铜中间层的黄铜激光焊接和黄铜普通对接激光焊的焊缝气孔率。研究结果表明：中间层条件下，焊缝表面和内部的气孔率大幅度降低；随着焊接速度的提高，气孔率逐渐减小，当焊接速度为2.2mm/s时，气孔率几乎为零；在焊接参数相同时，中间层条件下的焊缝气孔率仅为黄铜薄板普通对接激光焊缝气孔率的三分之一；焊接接头的力学性也优于普通对接激光焊。验证了在焊缝成形良好的前提下，采用紫铜中间层焊接新方法解决黄铜激光焊焊接气孔缺陷的有效性。

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何珊珊   于治水   张培磊   李明川   闫华   李绍伟  

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通过激光熔覆技术在304不锈钢表面制备Stellite 12涂层，并研究添加不同成份的Ti与B4C对stellite12涂层组织及性能的影响，且测试并分析涂层组织生长、显微硬度及耐磨性能。结果表明：Stellite12涂层主要由面心立方的γ-Co与Cr7C3组成。随着Ti/B4C的添加涂层原位合成TiC亚微米颗粒相。其中残存的B4C作为TiC异质形核点，形成亚微米结构TiC/B4C强化相，且颗粒尺寸逐渐减少。通过涂层二次枝晶臂间距的测量得出，TiC/B4C颗粒相对涂层有明显的晶粒细化作用。涂层显微硬度随着Ti/B4C的添加逐渐增大,最高位为624HV。涂层耐磨性能随着Ti/B4C的添加逐渐增强，其中添加量为8% Ti/B4C时，涂层磨损形貌比较光滑，产生轻微的犁沟，为磨粒磨损。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0302010      

宁方晋   谭荣清   刘松阳   胡列懋   李志永  

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采用平面光栅搭建外腔压窄单巴条半导体激光器线宽，得到中心波长 766.5 nm，线宽0.12 nm的泵浦光。经光束整形后聚焦到长度为8 mm的钾蒸气室中心，蒸气室内充有600 torr氦气作为缓冲气体。保持钾蒸气室温度于190 ℃，我们获得138 mW的线偏振钾激光输出，中心波长769.9 nm。

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陈阳   严霞   张旭   史晓凤   马君  

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摘要 为实现多环芳烃（PAHs）的表面增强拉曼散射光谱（SERS）定量分析，首先以硫氰化钾（KSCN）作为两种常见PAHs（芘、菲）的内标物，其次利用主成分分析（PCA）对输入数据进行降维，再次以支持向量机（SVM）算法作为定量分析模型（SVR），同时采用网格搜索（GS）、遗传算法（GA）和粒子群优化算法（PSO）三种参数优化方法，优化SVR参数，最后实现对芘、菲单一溶液和混合溶液的定量分析。结果表明：以KSCN为内标物，优化模型输入的特征参量，有效降低了由实验条件和基体效应引起的扰动，提高了定量分析结果的准确性和稳定性。利用85%的PCA降维，保留光谱数据的主要信息并消除噪声，提高建模速度。三种参数优化方法优化后的模型，对芘溶液预测的均方根误差（RMSE）均在0.2×10-9 mol/L以内，平均相对误差（ARE）均在7.6%以内；对菲溶液预测的RMSE均在0.4×10-9 mol/L以内，ARE均在11.3%以内。三种参数优化方法对同一物质的预测结果相近，但GS运算速度最快。综合考虑误差和分析速度等因素，本文采用GS-SVR模型获得了菲、芘混合溶液的最佳定量分析结果（芘RMSE=1.023×10-9 mol/L，ARE=14.49%；菲RMSE=1.0984×10-9 mol/L，ARE=16.69%）。研究表明，SERS技术结合SVM算法有望实现PAHs的SERS光谱定量分析。

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贾军伟   付洪波   王华东   周琪琪   倪志波   董凤忠  

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使用衍射光学元件（DOE）将高斯激光光束整型为能量分布均匀的平顶激光光束，对比分析了两种具有不同光束轮廓的激光诱导的铜等离子体特性的稳定性，从而研究了光束整型对激光诱导击穿光谱的稳定性改善。选用Cu的五条原子谱线结合玻尔兹曼平面图法和一条Cu原子谱线的Stark展宽分别得到了两种条件下的等离子体温度和电子密度。结果表明，光束能量分布的均匀性引起具有不同光束轮廓的激光产生的烧蚀坑形貌以及单次烧失量的差异，最终使得平顶激光诱导光谱的强度、等离子体温度和电子密度的稳定性均优于高斯激光,而且由两种具有不同激光光束的激光诱导产生的等离子体均满足局部热力学平衡(LTE)状态。

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李优   张军勇   张艳丽   周申蕾   朱健强  

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全息术能够同时获取目标的强度信息与相位信息。数字全息术相比传统全息术而言，曝光时间短，记录灵活，再现方便。相移数字全息术在同轴全息的基础上克服了孪生像，但是作为核心器件的传统相移器件由于自身材料的限制，难以应用在极紫外至X射线波段。衍射透镜是目前应用于X射线聚焦和成像的主要器件。本文在前期工作基础上设计了多焦点光子筛阵列，成功实现了同轴相移全息技术。通过对USAF1951鉴别率板进行全息成像，在光学波段验证了光子筛的相移功能。作为振幅型调制器件，多焦点光子筛阵列在X射线全息和生物显微成像等领域有着广阔的应用前景。

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刘丽   马国庆   高艺   王强  

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针对工业机器人和形貌传感器组成的三维形貌机器人测量系统精度低的问题，提出了一种基于iGPS定位跟踪的三维形貌复杂曲面测量系统。首先介绍了系统的总体设计方案，然后建立了该测量系统的数学模型，为了验证测量系统对大型复杂曲面形貌测量的可行性，从测量系统的长度测量精度和重复测量精度两个方面进行实验验证，其结果验证了此测量系统的精度可靠性。最后对一包含双拱形曲面的大尺寸工件进行了形貌测量，其结果验证了此测量系统的可行性。

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华希俊   张加力   解玄   平国峰   张玲慧   尹必峰  

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采用SPI光纤激光器对GCr15轴承钢试样表面进行激光织构加工，使用Nanofocus共聚焦显微镜观察微织构的几何形貌，分析了功率、脉宽、重复次数对织构点形貌的影响规律。工艺试验表明：织构点直径随脉宽增大而增大，一定脉宽范围内，织构点深度随脉宽增大而明显增大；单脉冲作用情况下，当脉宽为1000μs时形成毛化凸起形貌，当脉宽增大到5000μs以上时形成凹坑形貌；随着功率的增大，织构点的直径和深度相应增大；随着重复次数的增加，热效应尤为明显，凹坑先逐渐变深然后部分被填平，凸起高度先不变然后急剧增大。本研究验证了同一台激光器同时实现凹/凸微织构的可行性，为实现表面不同形貌加工提供新的思路。

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梁静   贾慧民   冯海通   唐吉龙   房丹   苏瑞巩   张宝顺   魏志鹏  

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摘要：为实现894.6 nm垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)低阈值、高稳定性、单模激光输出，设计了台面刻蚀结构不同的VCSEL器件，研究了台面直径和氧化孔结构对器件激射性能的影响。研究结果表明VCSEL台面直径越大，阈值电流越大；氧化孔径越偏向圆形，边模抑制比越高。利用研究结果对器件结构及工艺参数进行优化，制备出氧化孔为圆形，直径大小为4.4 μm的VCSEL器件，该器件在80 ℃~90 ℃工作温度环境中，0.6 mA驱动电流下实现894.6 nm单模激光输出，边模抑制比高于35 dB。

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李红云   高银   云利军  

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针对经典的暗原色理论算法在处理雾天图像时天空区域出现光晕和过曝光的问题，提出基于边界限制加权最小二乘法滤波的暗原色理论雾天图像增强算法。该方法首先根据雾天图像的直方图特性，分割出天空区域，求解全局大气背景光；其次，根据辐射立方体法则推导出边界限制条件，并对雾天图像进行规整，得到初步的透射率图像，并运用加权最小二乘法滤波方法和容差机制，对透射率图像进行平滑处理，最后，通过暗原色理论的模型，求取增强后的图像。通过主观观察和客观评价，在图像的可视度方面，该算法比现有的暗原色算法有更好的处理效果。

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徐向君   王宪双   李昂泽   何雅格   柳宇飞   何峰   郭伟   刘瑞斌  

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茶叶品种的准确识别对于保证茶叶生产者和消费者的利益至关重要。激光诱导击穿光谱（LIBS）作为一种快速实时的全元素检测技术，在农产品和茶叶的质量检测和快速分类上已经体现出了独有的优势。本文在提取了LIBS光谱全部特征峰基础上，选取了三大类、六种茶叶，包括三种绿茶、两种红茶、一种白茶，使用支持向量机（SVM）在不同研究方法下建立了有效的茶叶分类模型。采集了六品类茶叶样品的有效LIBS光谱数据（190～720nm），并运用窗口平移平滑去背景和峰位漂移函数修正对光谱进行预处理，再结合主成分分析降维后得到了有效分类模型，对三大类茶（红茶、绿茶、白茶）实现了识别率100%的区分；其中同一种类中不同品种的茶叶也实现了较好的识别: 两种红茶：祁门红茶、暖阳红茶识别率是100%；三种绿茶：日照绿茶、山东绿茶、龙井绿茶，识别率分别为：100%，92%，92%。本结果显示LIBS在茶叶品类快速识别应用具有较好的前景。

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邵珺   李景银   叶景峰   王晟   胡志云   方波浪   张振荣  

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燃烧流场羟基示踪速度测量时，背景噪声严重影响图像信噪比，制约了位置提取和速度计算的精度。为了保证测速精度，开展了背景噪声去除方法研究。在对燃烧流场羟基示踪测速数据的噪声特性分析的基础上，构建了染噪的数值模型；首先针对局部的燃烧OH荧光干扰以及流场形成的杂散光等背景噪声，采用了基于霍夫变换的空间滤波方法。该方法抑制背景噪声的同时，保留了有效信号的边缘信息，保证了位置提取精度。然后针对测量系统本身带来的物理、电、光以及传感器等噪声，采用了小波变换的噪声去除方法，提高了图像信噪比。最后提出了两种方法融合的背景去除方法，解决了系统噪声对空间滤波算法中边缘提取，霍夫变换、直线检测、信号提取精度的影响，优化了空间滤波结果。通过仿真实验验证方法有效性，结果优于其他算法，处理前后峰值信噪比提高了16.79dB，信噪比提高了13.91dB。同时对燃烧流场实验数据进行了处理，有效的抑制了背景噪声，达到了图像预处理的效果，满足了激光诊断系统对测量精度的要求。

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王利达   李敏   邹江林   郭士慧   肖荣诗  

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可视化观察等离子体的不同光强区域形态，对理解激光-电弧复合焊接等离子体的特性行为具有重要意义。本文利用高速摄像配置自制的多重成像镜头，观测了CO2激光-TIG电弧复合焊接等离子体的多重成像特征。结果表明：采用多重成像技术，可同时获得同一个等离子体的3个面积逐渐减小、光强逐渐增高的区域形态。氩气保护复合焊等离子体的颜色由蓝白色逐渐变为红色，不能区分金属和氩弧等离子体。氦气保护自第二次成像开始，氦弧等离子体几乎不可见，仅余仍为亮白色的金属等离子体。金属等离子体主要分布于小孔口附近，其发光亮度随着电弧电流的增加而增大。进一步分析表明：等离子体中氦在可见光区辐射的线状谱较少（光强相对弱），是氦气保护中能明显区分出金属等离子体的主要原因；复合焊接中金属等离子体与保护气等离子体没有充分混合，电弧等离子体对金属等离子体的形态存在明显影响。

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雷正龙   黎炳蔚   周恒   何旺  

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通过端接接头的激光-MAG复合焊接试验，研究了焊接方式、光丝间距、能量输入等参数对其熔滴过渡行为和气孔缺陷特征的影响规律。激光-MAG复合焊接比单激光焊更适用于端接接头的焊接，改善焊缝成形、抑制气孔缺陷。激光引导模式优于电弧引导模式，虽然熔滴过渡频率较低，但熔池波动较小，焊缝内气孔缺陷减少。光丝间距过小会导致激光能量被阻碍，熔滴体积过大且过渡周期变长，导致较多的气孔缺陷，因此适当的增加光丝间距有利于焊接过程的稳定。电弧能量输入主要影响焊缝形态，而激光能量增加会阻碍熔滴过渡，并使焊缝底部产生气孔缺陷。

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劳达宝   崔成君   王国名   周维虎  

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激光跟踪功能是实现跟踪仪核心功能之一，精确跟踪是实现仪器精确测量的前提，因此需要从光学系统方面对跟踪探测性能进行保障。本文在分析光学系统对跟踪探测影响情况的基础上，结合仪器功能，提出了一种基于胶合透镜对跟踪偏移量进行缩比的巧妙方法，实现飞秒激光跟踪仪跟踪光路优化，同时在准直扩束等方面进行了改进，细化了光学系统，并详细分析了优化后光学系统在接收功率和杂散光鞥方面对跟踪探测的影响机理。根据优化光学系统设计，并搭建了实验系统，并开展了探测实验。结果显示，补偿后的跟踪探测精度可达到3微米，满足仪器精密跟踪要求。

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甘霖   张合  

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针对水下近程目标的探测问题，本文提出了一种利用流体动力驱动的水下近程随机定位方法。利用航行水动力驱动单光束脉冲激光动态扫描目标，利用磁传感器记录激光扫描周期信号，基于重尾函数推导了目标回波方程，建立了磁探测系统磁偶极子等效模型，采用峰值检测法和阈值检测法分别解算光磁测量信号。建立了水下近程目标捕获模型和方位探测精度等效模型，研究了激光发射功率、激光脉宽、信号检测阈值和噪声信号对方位测量精度的影响机理。结果显示，方位角测量精度和目标捕获率随着激光发射功率的增加而提高，随着发射脉宽和接收电路噪声的增加而降低；方位角测量精度在检测阈值为300mV时达到最大，目标捕获率随着阈值电压的增加有轻微变化，当阈值电压接近回波脉冲峰值时，目标捕获率迅速降低。

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姚建华   吴丽娟   李波   张群莉  

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超音速激光沉积是新近发展起来的一种激光复合制造技术，通过将激光辐照与冷喷涂相结合,利用高能激光束的热能与高速颗粒撞击动能的协同作用，实现宽材料范围的沉积，并获得特殊的微观结构和性能。本文结合作者团队在超音速激光沉积领域的多年研究成果，从超音速激光沉积原理、沉积材料范围、微观组织结构以及性能表征等方面综述国内外的最新研究进展，在此基础上，从工艺探索、设备开发以及性能评估等方面对超音速激光沉积技术未来的发展趋势和挑战提出了展望。

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李学军   黄坚   潘华   陈新平   华学明  

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为研究第三代先进车用高强钢QP1180激光焊板的成形性能，采用光纤激光在不同焊接参数下制备试样，对接头的微观组织、显微硬度及拉伸性能进行了分析，对不同参数及不同焊缝偏移量的焊板成形性能进行了对比分析，结果表明：焊缝区为呈柱状分布的马氏体组织，粗晶区和细晶区均为马氏体组织，两相区为马氏体与铁素体的混合组织，在最外侧的回火区原母材马氏体组织转变为回火马氏体。显微硬度测试显示热影响区的回火区存在明显软化，高焊接速度下的接头由于热输入小，其软化程度较轻。拉伸测试中，两接头均断裂在母材，屈服强度与抗拉强度与母材相当，延伸率相比母材有所下降。杯突试验表明，低焊接速度的焊板杯突值低，只有母材的62%，试板在软化区应变集中且沿软化区平行于焊缝开裂；高焊接速度下杯突值较高（母材的76%），软化区无明显应变集中，试板是垂直于焊缝开裂；随焊缝偏移量的增加，杯突值呈增大趋势，当偏移量达到30 mm时，不同焊接参数的焊板杯突值均达到母材的95%。

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陈勇   安汪悦   刘焕淋   刘志强   周立新  

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针对目前周界入侵行为识别率低的问题，对经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)算法进行改进并用于光纤布拉格光栅（FBG）周界入侵行为分类中。该方法利用短时过零率从背景信号中提取入侵信号，采用两次极值波延拓来抑制EMD算法的端点效应，再用该方法对入侵信号进行分解，并提取有效分量的特征，最后引用支持向量机(SVM)对入侵行为进行识别。为验证本文方法的有效性，在室外环境下分别对无入侵、攀爬、剪切、碰撞以及触摸等不同入侵行为进行分类与识别，实验表明所提方法能够有效识别不同的入侵行为，识别正确率在96%以上。

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刘全   吴建宏   郭培亮   陈新华  

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根据可见/近红外波段的遥感需求，采用严格耦合波理论分析了凸面闪耀光栅的衍射特性，为实现可见/近红外波段（0.4μm -0.9μm）的1级衍射效率大于40%，需要控制闪耀角在5.9°-7.1°之间，同时分析了光栅结构对衍射效率的影响。实验上采用全息光刻-离子束刻蚀法制作了中心周期为2.45μm，曲率半径51.64mm，口径17mm的凸面闪耀光栅。为了获得理想的像质，采用4米光路进行全息光刻，制作了高质量的光刻胶光栅掩模；采用球面遮挡板结合转动扫描刻蚀工艺，成功研制了闪耀角为6.4°，顶角为141°的高效率凸面闪耀光栅。实验测试表明1级衍射效率在整个可见/近红外波段大于40%，在闪耀波长处的1级衍射效率大于75%。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0313001      

王华东   付洪波   贾军伟   周琪琪   倪志波   董凤忠  

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搭建了集成微区成像的LIBS系统。运用描述性统计分析的方法分析了激光器的能量稳定性、光谱仪的噪声水平。重点分析对比了气体样品和固体样品LIBS信号稳定性特征。结果表明，空气样品LIBS信号具有明显的随机波动特性和正态分布特征，铝合金样品LIBS信号具有明显的位置敏感特性和非随机波动特性。与空气样品相比，铝合金样品LIBS信号不稳定性主要源于光与物质相互作用区域的变化。对具有正态分布特征的LIBS信号能够通过多次平均有效提高稳定性。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0311002      

赵淑珍   金剑波   谢敏   许永波   戴晓琴   周圣丰  

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采用激光熔覆技术制备了Cu80Fe20 (wt.%) 偏晶涂层，研究了扫描速度对液相分离特征、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明：激光熔覆Cu80Fe20偏晶涂层内出现了分层现象，大量体心立方结构α-Fe、面心立方结构γ-Fe组成的富铁颗粒弥散分布于上层的面心立方ε-Cu基体内；大量面心立方ε-Cu富铜颗粒分布于下层的α-Fe基体内。随着激光扫描速度的增加，激光熔池冷却速度增加，富铁颗粒粒径逐渐减小，分布面密度逐渐增大，相邻富铁颗粒间间距减小，使得富铁颗粒对铜基体的阴影保护效应增强，显微硬度与耐磨性能增加且均优于黄铜。

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0302005      

王孟   张焰峰   陈军   杨荟楠   苏明旭   蔡小舒  

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基于激光诱导炽光法和光腔衰荡光谱技术搭建用于研究火焰碳烟颗粒的测量平台，并对其性能参数进行表征。首先搭建了一套双色LII测试系统，双色LII具有精度高、易操作、可在线标定等优点；接着在同一平台上搭建了一套CRDS系统，该系统具有吸收光程长、不受光源强度起伏的优点。通过对碳烟颗粒路径积分衰减系数测量结果的对比分析，两个系统互相独立，同时运行时不影响对方的测量结果。同时运行LII和CRDS系统，测量得到的路径积分衰减系数随着火焰高度的上升一同先增大然后减小，两个系统的测量结果具有较好的相关性。通过优化拟合模型及去除系统噪音的方法获得了较好的腔衰荡信号拟合结果。该测量平台将用于层流扩散火焰碳烟颗粒光学特性闭合研究当中。

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张天   李莉   胡贵军  

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针对模式相关损耗（MDL）较大情况下，最小均方误差（MMSE）算法无法有效实现模分复用系统（MDM）解复用问题，本文提出一种基于串行干扰消除（SIC）的MMSE解复用方法以实现近似最大似然检测（ML）的性能。该方法通过SIC算法不断消除大功率信号对其他各路信号的干扰，达到补偿MDL的目的，再根据MMSE算法对信号进行均衡以恢复出源信号。通过对的MDM系统进行解复用，仿真结果显示：相比于MMSE算法，该方法在不同耦合强度、有无模式相关损耗下都能有效改善系统性能，且该算法的计算复杂度与MMSE算法近似相同。在光纤传输距离为1200千米、DMGD为9ps/km、耦合强度为-5dB时，SIC-MMSE算法相较于MMSE算法有3dB的光信噪比（OSNR）改善。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0306001      

刘铮   郑超   宋立彬   季忠(济南)  

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针对T2紫铜箔材开展了多脉冲激光冲击微胀形实验，研究了激光功率密度、初始晶粒尺寸和箔材厚度对胀形极限的影响，分析了断裂工件的宏观和微观断口形貌，讨论了箔材在多脉冲激光冲击微胀形时的断裂模式。结果表明，激光功率密度显著影响箔材发生断裂前的最大脉冲次数，但多脉冲成形方式不能提高箔材的胀形成形极限。多脉冲激光冲击微胀形成形极限存在较为明显的晶粒尺寸效应和特征尺寸效应。断口形貌分析显示，紫铜箔材在多脉冲激光冲击微胀形时存在拉伸断裂、剪切断裂、混合断裂和层裂四种模式，进而分析了各断裂模式的产生机理。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0302004      

冯晓甜   顾宏   周圣丰   雷剑波  

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采用激光增材制造技术在钛合金基体表面制备TC4合金熔覆层，研究了不同扫描速度下组织结构特征、显微硬度及硫酸溶液中抗电化学腐蚀性的变化规律。结果表明：激光增材制造（LDM）TC4合金的主要物相为 α-Ti，且在β晶界附近生成了细针状α'马氏体，呈正交状网篮组织；随扫描速度的增大，激光增材制造TC4合金的平均显微硬度先增大后减小，腐蚀电流密度icorr先降低后升高，电荷转移电阻Rct先增大后减小，即其抗腐蚀性先增强后减弱;相比之下，扫描速度为10 mm/s时，具有最大平均显微硬度(390 HV0.2)、最小icorr(1.2337 μA·cm-2)，最大Rct（11500 Ω·cm-2），此时激光增材制造TC4合金具有较好的抗电化学腐蚀性。

       PDF全文 (下载：9)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0302003      

张永帅   杨国威   王琦琦   马雷   王以忠  

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针对焊缝跟踪系统在复杂焊接环境中容易受噪声干扰，产生定位不准确、焊接出现偏移等问题，利用深层卷积神经网络的特征学习能力，提出了一种基于全卷积神经网络的焊缝激光特征线提取方法。该方法利用全卷积神经网络对采集的焊缝区域图像进行训练，将包含激光线特征信息的像素预测出来，通过反卷积策略恢复输出图像大小。通过融合低层与高层特征信息，补充边缘特征信息，提高焊缝提取精度。实验结果表明，本方法能够在强烈弧光和烟尘干扰下，能够准确的提取焊缝位置，具有抗干扰能力强，识别准确的优点，从而提高焊接质量。

       PDF全文 (下载：8)        中国激光 ，2019年第46卷第03期 pp.0302002      

胡兴凯   鞠晶晶   李儒新   孙海轶   刘永宏   王成   邓兆泽   冉靓   刘建胜   陈瑞良   徐至展  

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在室温条件下（T = 21 °C）的小型云室中，我们研究了影响1 kHz/7.5 mJ/27 fs/800 nm飞秒激光诱导较大尺寸（0.3-2.0 μm）气溶胶生成的主要参数情况。实验发现，亚饱和条件下，提高环境相对湿度，不同尺寸气溶胶的数密度不断增加，尺寸分布以0.3-0.5 μm气溶胶为主。而在环境相对湿度达到近饱和条件时，较大尺寸（≥ 0.7 μm）气溶胶数密度得到更加显著的增益，最终1.0-2.0 μm 与0.3-0.5 μm 气溶胶数密度可比拟。此时，延长激光照射时间及缩紧激光聚焦条件，不同尺寸气溶胶数密度同等程度增加，尺寸分布规律基本不变。理论分析表明，相比激光参数，环境相对湿度条件是制约飞秒激光诱导较大尺寸气溶胶生成的最关键因素。

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钱源   梁世勇   黄垚   管桦   高克林  

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激光器稳定的输出频率是激光冷却、精密光谱、光频标等研究非常重要的前提。本文介绍了一种简单有效的频率锁定方法，不需要利用法布里-珀罗（F-P）腔作参考，而是直接将多路激光器频率锁定到波长计（WS-7），实现激光器的稳频。为了测量激光频率的锁定效果，我们利用参考于氢钟的飞秒光梳与稳频的激光进行拍频。结果表明，锁定到波长计的548 nm光纤激光器频率抖动控制在1 MHz以内，与参考到氢钟的光梳拍频得到阿仑方差在20 s达到5*10-11，397 nm和866 nm可调谐半导体激光器频率抖动在 5 MHz以内，长期漂移小于2 MHz/h。

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李仲慧   刘栋   蔡向龙   卞进田   王颜超   王鹏远   陈莹   刘金波   胡墅   李慧   郭敬为  

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摘要 本文利用受激拉曼散射作为激光波长转换的机理,研究一种获得多光谱激光的方法。实验以Nd：YAG的二倍频532nm为泵浦光，其最大能量输出350 mJ，重复频率1 Hz；以高压二氧化碳作为拉曼活性介质，最多可同时输出390 nm至755 nm之间的10种波长。通过优化二氧化碳压力得到一级Stokes光（S1，574 nm）的最大光子转换效率可达到36.6%，二级Stokes光（S2，624 nm）的最大光子转换效率可达到19.6%，三级Stokes光（S3，683 nm）的最大光子转换效率可达到11.2%。

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赵小丽   张钰民   宋言明   骆飞   祝连庆  

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提出了一种具有多波长可切换特性的掺铒光纤激光器，基于模场失配原理，使用无芯光纤（NCF）结合保偏光纤（PMF）构成光纤内马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构。通过调节MZI结构的曲率半径和偏振控制器（PC）得到稳定可切换的多波长掺铒光纤激光输出。输出多波长激光的最大波长间隔为40.184 nm，边模抑制比（SMSR）均大于50 dB。对输出激光的波长稳定性进行测试，在1 h内波长漂移量的最大值小于0.06 nm，激光输出性能稳定。实验结果表明：所提出的可切换多波长光纤激光器具有较大的输出波长范围和波长间隔，较高的边模抑制比，以及输出性能稳定等的优点，可应用在多参量光纤传感、仪器测试和密集波分复用（DWDM）等系统中。

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田建   魏青松   朱文志   党明珠   文世峰  

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采用激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）优化的工艺参数制备了具有高致密度、高强度和高硬度的Cu-13.5Al-4Ni-0.5Ti合金试样。对成形块体试样的物相组成和显微结构进行了分析表征，测试了其维氏硬度，通过拉伸试验测试了拉伸试样在室温和300℃下的力学性能。结果表明，当激光能量为约110J/mm3时，试样的相对密度最大值超过99.5％；试样微观组织中平行延伸的板条状马氏体横跨熔化道生长，平均晶粒尺寸约为43μm；试样的物相中只存在β1'相而没有α相和γ2相，硬度范围从267.1±24.2HV到289.1±16.9HV；拉伸试样室温下的抗拉强度和伸长率分别为541±26MPa和7.63±0.39％，在300℃下抗拉强度提高至611±9MPa，伸长率提高至10.78±1.87％。

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刘昂   何宇航   李强   高波   石琦凯   柴立群   许乔  

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为实现大口径光学元件波前功率谱密度（PSD）的高精度、低成本检测，提出了一种将干涉与拼接技术结合的检测方法。推导了波前PSD的检测方法及评价手段；提出了特征识别与相关运算相结合的子孔径配准方法；设计了拼接误差校正算法并建立了拼接数学模型。采用口径620mm×450mm光学元件开展了5次拼接检测实验，比较了拼接检测与全口径直接检测结果，两者分布一致，波前畸变PV值偏差不大于0.012λ，波前PSD的rms值偏差不大于0.03nm。实验结果表明该方法可用于小口径干涉仪检测超大口径光学元件的波前PSD。

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李佳欢   裴丽   王建帅   吴良英   宁提纲   郑晶晶  

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本文设计了一种光子晶体光纤(PCF)结构，并基于新结构PCF和表面等离子体共振效应(SPR)实现温度与磁场双参量传感。PCF的包层结构具有三层空气孔，上下第二层空气孔具有较大直径，形成大直径通道，中心包含一个空气孔，产生带隙现象。在PCF的上下通道中涂覆金属薄膜，并分别填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)和磁流体(MF)，形成两个独立的传感通道。由于环境温度的变化会引起PDMS和MF折射率的改变，而磁场强度的改变仅对MF的折射率产生影响，从而实现温度和磁场的同时测量。为了增大两个传感通道的波长间距，避免通道之间的交叉干扰，使用五氧化二钽(Ta2O5)调节PDMS通道的损耗谱。采用全矢量有限元方法对该传感器的理论模型进行分析，结果表明，当温度在20 oC-50 oC范围内，传感器的温度灵敏度可达-493.6 pm/oC；当磁场强度在20 Oe-300 Oe范围内，传感器的磁场强度灵敏度可达82.69 pm/Oe。该传感器有效解决了磁场测量时的温度交叉敏感问题，同时具有较小的器件尺寸，器件长度约为5mm。

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赵建岗   李大海   李磊   陈鹏宇   王瑞阳   王琼华  

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提出了一种计算偏折术中相机和被测面坐标的方法。将平面反射镜作为标定元件，通过十六步相移算法计算得到反射镜位于两个不同位置时的显示器像素坐标，再根据光线反射的几何关系和相似三角形的性质，推导出了利用显示器坐标计算相机坐标的计算公式，进而由得到的相机坐标和显示器上各像素点的坐标确定光线的方向向量，最后通过光线方向和被测面方程追迹可得到被测面的坐标。模拟证明了该计算方法的正确性。实验中，将该方法应用于相位测量偏折术，对一块圆形的窗玻璃进行了检测，经斜率计算和面形重建后，该方法得到的最终检测结果与干涉仪和张正友标定法检测得到的结果近似，证明了该方法的可行性和正确性。经研究结果表明，提出方法的标定过程简单、灵活，能够完成相机和被测面的全局标定，且适用于在线测量的标定，具有一定的应用价值。

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罗雪雪   奚小明   史尘   王小林   张汉伟   陶汝茂   韩凯   周朴   许晓军  

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综合抑制模式不稳定和受激拉曼散射效应，是在大模场增益光纤中获得高功率近单模激光输出的关键。本文利用976nm泵浦源对基于20/400微米增益光纤的放大器进行双向泵浦，通过优化光纤弯曲半径，合理选择泵浦方式并优化泵浦功率配比，同时实现了模式不稳定效应和受激拉曼散射的有效抑制，获得了输出功率大于3kW的近单模全光纤放大器。光纤放大器的光光效率为73%，受激拉曼散射抑制比为20dB，光束质量M2在1.7以下，时/频域上没有发现模式不稳定特性。同时，对该放大器进行长达10小时的拷机测试表明，激光器的功率、光谱、光束质量以及时域特性稳定可靠。实验为研究和实现LD泵浦高功率、高光束质量的激光系统提供技术支撑。

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刘伟达   罗忠宝   李响   张立中  

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地球静止轨道的阳光辐射使光学元件温度变化剧烈，严重影响了激光通信可通率，需要采用遮光罩抑制阳光辐射。为避免遮光罩外包络尺寸受限、可展开式遮光罩可靠性差等问题，针对激光通信系统视场角小的特点和地球静止轨道外热流变化情况，提出了内壁添加栅板的遮光罩优化设计方案；之后，采用能束均匀分布法，以光学天线主镜为例，进行遮光罩二次辐射分析，以能量遮挡率不高于3%为约束条件，得出了优化后的遮光罩结构：内壁东西、南北方向各排布2块栅板，栅板与遮光罩内壁的最大距离为93.75mm，栅板Z向的长度为250mm，栅板厚度为1mm；最后，从主镜、次镜温度水平、温度差的仿真结果得出，与采用传统空心圆柱形遮光罩相比，激光通信可通率从81.51%提高到92.17%。

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高美   李浩林   王登魁   王新伟   方铉   房丹   唐吉龙   王晓华   魏志鹏  

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等离子体处理可以有效消除GaAs表面态相关的发光，但同时也会对GaAs晶格产生损伤，形成大量的缺陷，影响其发光性能。因此，本文采用Ar等离子体处理GaAs纳米线，通过光致发光测试，研究等离子体偏压功率对GaAs纳米线发光性能的影响。实验结果表明，随着功率的增加，GaAs自由激子发光逐渐消失，束缚激子发光先减小后增加；当功率增加到200W时，出现施主-受主对的发光。通过对不同样品10K下发光光谱的对比，分析了等离子体处理过程中GaAs纳米线的结构变化，当处理功率较小时，Ar等离子体消除表面态的同时在GaAs中引入空位缺陷；而处理功率较大时，GaAs的晶体结构遭到破坏，形成施主类型的缺陷，得到施主-受主对复合的发光。本研究对促进GaAs纳米线在半导体光电器件的应用具有重要的意义。

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张子玄   贾建军   强佳   张亮  

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星地光通信因其高保密性、高通信速率以及低功耗的优点，拥有广阔应用前景，星地光通信链路建立主要基于对信标光的跟踪。受限于此，光通信多于夜间进行，这极大的影响了光通信的时效性。一个有效的改进方法为白天通信。白天通信时相机受到云层以及自身噪声的干扰，使用传统阈值质心算法难以实现跟踪。基于此，本文提出了一种基于白天信标光跟踪图像跟踪算法。通过分析太阳光反射进入相机视场噪声以及探测器噪声在空域和频域特点，提出了一种使用两个频域滤波器相互配合检测，并且使用空域特征进行校正的跟踪算法。通过仿真图像检测以及植入实际捕获跟踪瞄准系统的实验验证，该算法具有较高的精度、速度以及可靠性，可以用于白天环境下星地信标光的跟踪探测。

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李桂运   谷利元   胡敬佩   朱玲琳   曾爱军   黄惠杰  

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提出了一种基于柱面透镜修正的Otto结构产生表面等离子体共振效应（SPR）进行金属薄膜厚度测量的方法。该方法采用了基于柱面透镜的修正Otto结构产生SPR，为了快速测量金属膜厚度，不需要用传统的s偏振光提取本底光强，直接利用p光入射条件下得到的单幅SPR吸收图像来拟合背景光强，进而得到竖直方向上的归一化反射率曲线。通过对待测样品建立光学薄膜模型并拟合反射率曲线，可反演出待测金属薄膜的厚度分布。实验中，对一个纳米级厚度的Au膜样品进行了测量，测量得到的平均厚度与商用光谱椭偏仪的测量结果之差为0.1 nm，很好地验证了该方法的有效性。

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柯超珍   许灿华   黄衍堂   马靖  

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高阶回音壁模式（WGM）的色散在可见光谱区域是反常色散，能与正常材料色散相互补偿，对于可见光波段光频梳的产生具有潜在价值。本文通过在回音壁模石英(SiO2)球腔表面镀一层高折射率TiO2薄膜能够调节球腔腔模并实现高阶WGM产生。采用电极火花放电法和溶胶-凝胶法制备了直径为206 μm的SiO2微球腔和TiO2-SiO2混合微球腔，分别测得其1550 nm处的Q值为2.15×107和1.36×106。测量其1520-1620 nm的宽带谐振透射谱，可以看出混合腔中高阶WGM的谐振峰吸收深度比明显增大，且镀膜后基模的Q值减小，高阶模式的Q值大大增加，有效地激发了高阶模式。同时谐振波长平均红移了0.706 nm，对应FSR相应减小了0.020 nm，表明TiO2薄膜能够有效调节SiO2微球腔的谐振特性。此外我们还测量了另一组直径为134 μm的微球腔，其谐振波长平均红移量和FSR平均减小量分别为1.012 nm和0.022 nm。该结果表明小尺寸微球腔具有更大的谐振调节特性。

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高树理  

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声光可调谐滤波器（AOTF）存在侧瓣过高，严重损害了器件的性能；从模式耦合原理出发计算其第一侧瓣高达-9.5dB，并且通过实验测量声光可调谐滤波器（AOTF）的侧瓣高度在-8dB左右，结果与理论计算值基本吻合。总结了现有的降低侧瓣法的优缺点。利用矢量元表示光波导每一小微元转化的TM模，这些矢量元首尾相接形成矢量图为螺线形状，形象直观的阐明了侧瓣产生的机理，分析螺线图形发现通过弯曲螺线使螺线终点和始点靠近就可以有效地降低侧瓣。进而提出了一种通过改变A、B、C三处光波导宽度进而改变这三处双折射率来弯曲螺线的方法，计算出通过该方法可使侧瓣降低到-23dB。

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栾昆鹏   叶景峰   王晟   沈炎龙   朱峰   李高鹏   黄超   黄珂  

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增益区流场对脉冲气体激光器重频运行性能有极大影响。本文将粒子图像测速(PIV)技术应用于对闭合循环脉冲XeF(C-A)蓝绿准分子激光器增益区的流场测量。主要针对放电区域内流场中心区、近激光窗口区和过渡区三个典型流场区域，研究了在未放电条件定常流场的的流速特征和放电后不同时刻的流场形态，研究了放电后流场恢复放电前状态的时间与风机转速、放电电压的关系。发现在近窗口区域，存在流速缓慢的涡流；而在流场中心区，流速较快且均匀；放电后瞬态出现流速极慢的流场停滞现象。

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黄超   黄珂   易爱平   朱峰   马连英   安晓霞  

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本文采用自动紫外预电离的放电引发方式，研制了紧凑型闭环的高重频HF激光器。采用非对称电极结构，放电腔室体积为 12×17×460 mm3，循环气体横向垂直于光轴流过放电区，气体流速约9 m/s，实现重频运行过程中放电区气体快速均匀置换。在总气压14 kPa、92%SF6和8%C2H6混合气体中，获得100 Hz/50 W重频HF激光输出。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2019年第46卷第02期 pp.0201002      

佟艳群   张昂   黄建宇   李瑞峰   周建忠   陈小明   任旭东  

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摘 要：铝合金焊接广泛应用于水力机械、航空航天、电子仪表、汽车等领域，铝合金表面氧化膜严重影响焊接效果，焊前表面预处理是铝合金焊接领域的研究难题。为提高6061铝合金焊接的焊缝质量，本文采用纳秒脉冲激光预处理6061铝合金表面，实现激光清洗表面氧化膜，利用扫描电子显微镜观测清洗表面形貌，X射线能谱仪分析氧元素含量变化规律及分布，研究不同激光参数下氧元素的线、面含量及分布。结果发现最优激光加工参数：纳秒脉冲激光功率为15W，清洗5次，表面氧元素含量降低至3.23%，且主要分布在光斑搭接处。使用X射线探伤机无损探测焊缝质量，发现激光预处理后的铝合金焊缝质量明显优于未处理表面和机械预处理表面，焊缝平滑均匀，没有气孔生成，分布于光斑周围的少量氧元素不影响焊接效果。

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尤博文   倪辰荫   沈中华  

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摘要：使用激光超声方法对裂纹在受不同功率加热光辐照及关闭加热光自然冷却后的透射超声信号进行了实时监测。通过观测透射声表面波和透射模式转换声波信号的幅值随加热光功率的变化，得到了裂纹壁上凸起在裂纹受加热光辐照闭合时的三种典型的变化过程，进而从裂纹在未加热时的初始形貌特征的角度对产生不同变化过程的原因进行了分析与讨论。结果表明，利用此方法，通过对透射超声信号峰峰值变化趋势的分析，可以得到裂纹在受热闭合及自然冷却分开时其上凸起的细节变化过程，且裂纹在受加热光辐照及关闭加热光自然冷却时的行为变化与裂纹在未加热时的初始形貌特征有关。

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陈晓   李世光   朱小磊   马秀华   刘继桥   陈卫标  

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

       PDF全文 (下载：6)        中国激光 ，2019年第46卷第02期 pp.0204006      

于婷   战俊彤   马莉莉   鲍富成   杨絮   段锦   姜会林  

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

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陈祎贝   闫兴鹏   苏健   张腾   陈卓   陈颂   蒋晓瑜  

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

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朱世伟   盛磊   刘永凯   张玉良   高世杰  

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

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张伟   苏超乾   张梅   雷小华   章鹏   陈伟民  

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

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

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

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胡涛   李卫华   秦先祥  

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

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黄俊   陈子博   刘其蒙   李聪   王克鸿  

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

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王福斌   刘洋   潘兴辰   王宜文  

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

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

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

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邓攀   耿滔   刘正楠  

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

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刘丽   马国庆   高艺   范师杰  

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

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朱高峰   朱红求   钱灏   朱剑平  

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

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孟宁喜   郭伟   吴立志   沈瑞琪   叶迎华   张伟  

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

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马国庆   刘丽   于正林   曹国华   王强  

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

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鲍雨梅   王成武   金志伟   吴霄   鲍佳峰  

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

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马瑞芩   张凯   韦辉亮   刘婷婷   廖文和  

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

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黄会明   刘桂华   段康容  

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

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齐洪霞   赵亮   金川琳   何郡桐   陈安民   金明星  

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

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郑胜亨   杨远洪  

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

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张文涛   杜浩   熊显名   谢仁飚   王献英  

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

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马博琴   李黄佳  

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

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杨鹏斌   邓林嘉   陈元   伏燕军   徐天义   王霖  

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

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崔云   张晗宇   赵元安   朱美萍   晋云霞   邵建达  

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

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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。

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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。

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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%。

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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。

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王旭   孟德龙   李小康   张玲娟   陈天威  

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

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冯晨霄   汪西莉  

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

       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。

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

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

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刘亚楠   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。

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李辉   范庭轩   怀英   贾淑芹   李留成  

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

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曹洋   赵琳   彭云   马成勇   田志凌   钟敏霖  

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

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甘霖   张合  

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

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

王洋   孟祥月   张磊   付跃刚   顾志远  

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

       PDF全文 (下载：14)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1022001      

周凤麒   高恩多   张镇斌   刘志敏  

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

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

王苗   杭超  

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

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1019001      

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

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

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1006001      

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。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1006002      

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°。

       PDF全文 (下载：5)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1014001      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1017001      

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。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1022002      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1022003      

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。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1006003      

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。

       PDF全文 (下载：0)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1001003      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1017002      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1029001      

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。

       PDF全文 (下载：3)        中国激光 ，2018年第38卷第10期 pp.1006004      

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：1)        中国激光 ，2018年第45卷第8期 pp.0804009      

张璐   向阳  

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

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

李金伦   崔少辉   张振伟   倪海桥   牛智川  

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

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雷耀   刘诚   程北   张雪洁   刘志刚  

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

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王剑南   刘杰涛   李伟   孙雪莹   郭成飞   邵晓鹏  

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

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

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

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刘小溪   王学锋   王军龙   朱占达   郑也   李磐  

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

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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。

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

卜凡涛   鲁云开   李民康   周常河  

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

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

余洋   赵南京   孟德硕   马明俊   兰智高  

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

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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。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0705001      

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

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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。

       PDF全文 (下载：1)        中国激光 ，2018年第45卷第7期 pp.0706001      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0601007      

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。

       PDF全文 (下载：2)        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0605004      

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。

       PDF全文 (下载：9)        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0610001      

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。

       PDF全文 (下载：4)        中国激光 ，2018年第45卷第6期 pp.0602004      

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