作者单位
摘要
1 深圳综合粒子设施研究院,广东 深圳 518107
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230029
3 重庆大学 超瞬态装置实验室,重庆 400044
多台激光跟踪仪组成的测量系统能够得到高精度的坐标观测值,在加速器准直工程领域应用十分广泛。该系统需要自标定仪器中心的距离,目前基于球面拟合的自标定方法虽然测量效率较高,但是其精度有限。为了提高其精度,分析基于拟合的自标定方法精度较低的主要原因,提出了基于三角形结构的自标定方法,定量对比了新方法和基于球心拟合方法的精度。新方法建立非线性误差模型进行参数迭代求解,能够应用于激光跟踪仪的三维自标定。通过模拟仿真和实测实验,证明了该方法比基于球心拟合的自标定方法在精度上有了大幅度提升。文中算法无需增加额外设备,改进了原先基于球心拟合方法并提高其自标定精度,具有一定的工程应用价值。
激光跟踪仪 自标定 球面拟合 非线性模型 精度 laser tracker self-calibration spherical fitting nonlinear model accuracy 
红外与激光工程
2024, 53(2): 20230607
作者单位
摘要
1 深圳综合粒子设施研究院,广东 深圳 518107
2 中山大学 中法核工程与技术学院,广东 珠海 519082
储存环机械支撑的静力变形、调节精度决定各物理元件的定位精度,其动态响应特性间接影响着束流的稳定性,机械支撑是各物理元件的安装基础,保证磁铁、真空室、束测元件正确的安装、运行,发挥出相应的物理性能。主要从支撑的静力变形和固有频率两个方面对机械支撑进行优化设计。以深圳产业光源(SILF)共架支撑为例,利用SolidWorks和Ansys软件对储存环磁铁机械支撑进行设计、拓扑优化。详细阐述了储存环机械支撑设计、优化的过程,并将最终优化完成的支撑模型与磁铁模型进行装配,在尽量接近真实工况的基础上对整体支撑进行仿真计算,以确保支撑整体能够达到设计指标。
机械支撑设计 仿真分析 静力分析 模态分析 拓扑优化 mechanical support design simulation static structural analysis modal analysis topology optimization 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 014001
陆文强 1,2,3杨世植 1,2,3,*罗涛 1,2,3李学彬 1,2,3[ ... ]韩叶颜 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院,安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
4 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所基础科学研究中心,安徽 合肥 230031
5 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
基于中分辨率成像光谱仪/云和气溶胶探测激光雷达(MODIS/CALIOP)的匹配数据集,提出一个分类神经网络进行透明卷云的识别,利用两个回归神经网络对透明卷云的光学厚度和云顶高度进行反演。结果表明,分类网络的精确度可达到84%,检测率达到79%。对成功识别的透明卷云参数进行了反演,得到透明卷云光学厚度的平均绝对误差为0.2,均方根误差为0.25,相关系数为0.79。对云顶高度进行了反演,得到云顶高度的平均绝对误差为0.61 km,均方根误差为0.74 km,相关系数达到0.87。本研究利用MODIS/CALIOP匹配数据集以及神经网络算法,可得到透明卷云的分布以及其参数特性,为其在南海海域上空的分布情况提供了数据支撑,有助于相关研究人员了解该地区透明卷云的分布情况,提高辐射计算的精度。
大气光学 透明卷云 中分辨率成像光谱仪 云和气溶胶探测激光雷达 神经网络 中国南海海域 
光学学报
2024, 44(6): 0601001
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230029
2 武汉大学测绘学院,湖北 武汉 430079
3 深圳综合粒子设施研究院,广东 深圳 518107
激光跟踪仪的转站误差直接影响数据质量。最小二乘(LS)方法只考虑观测向量误差,加权总体最小二乘(WTLS)方法忽略转站模型的特点,两种算法均存在一些不足。针对激光跟踪仪坐标转换模型的特点,提出了结构约束总体最小二乘(SCTLS)方法。该方法能够顾及坐标观测值的相关性,提取误差矩阵的特殊结构,从而保证相同元素的改正数是一致的。同时对待估参数附加限制条件,保证旋转矩阵具有正交性。使用拉格朗日乘数法严密推导算法的求解步骤,给出了精度评定的公式。仿真结果显示SCTLS法的估计参数偏差小于WTLS法,准确性更高;采用合肥光源控制网中的实测数据计算,验证SCTLS法的精度更高。与LS和WTLS算法相比,所提算法更加严密,能够有效减小转站中的误差积累。
测量 激光跟踪仪 结构约束总体最小二乘 迭代算法 转站精度 
中国激光
2024, 51(2): 0204001
刘蒙磊 1,2李学彬 2,*陈杰 2,3王菲菲 2,3[ ... ]刘强 2
作者单位
摘要
1 安徽大学物质科学与信息技术研究院,安徽 合肥 230601
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学研究生院科学岛分院,安徽 合肥 230031
为了研究海洋大气气溶胶不同模态的光学特性,基于球形粒子的Mie散射理论,综合运用能见度仪、自动气象站、光学粒子计数器(OPC)以及腔衰减相移式单散射反照率监测仪(CAPS)等设备,对广东茂名地区近海海域的大气气溶胶进行粗、细模态分类以及复折射率反演和研究。反演结果表明,在530 nm处,细模态气溶胶复折射率在相对湿度大于55%时约为1.35(±0.01)?0.019(±0.003)i,在相对湿度小于55%时约为1.37(±0.02)?0.020(±0.003)i;粗模态气溶胶复折射率在相对湿度大于55%时约为1.4?0.004(±0.002)i,在相对湿度小于55%时约为1.48(±0.02)?0.005(±0.002)i。不同模态的气溶胶粒子折射率差异明显,该结论对研究海洋气溶胶气候效应具有一定的参考价值,同时对建立茂名地区海域气溶胶模型具有重要意义。
大气光学与海洋光学 海洋气溶胶 Mie散射 复折射率 气溶胶谱分布 粗模态 细模态 
激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2101002
作者单位
摘要
华中科技大学 武汉光电国家研究中心,武汉 430074
高功率窄线宽光纤激光器在相干合成、光谱合成以及非线性频率转换等领域发挥了重要的作用,吸引了大量国内外研究人员的广泛关注。近年来,华中科技大学武汉光电国家研究中心光纤激光技术团队持续进行优秀的国产化高功率窄线宽线偏振光纤激光技术的研究工作,2022年,课题组采用基于振荡器的种子源加自研的保偏掺镱光纤先后实现单正向1.2 kW和单反向3.2 kW的线偏振窄线宽光纤激光输出。近期,课题组进一步优化保偏掺镱光纤的掺杂组分,并改良振荡器种子源设计来抑制窄线宽保偏放大过程中的TMI和受激布里渊散射(SBS)效应,最终实现了输出功率4.1 kW的窄线宽线偏振全光纤激光输出。
掺镱保偏光纤 高功率窄线宽线偏振光纤放大器 振荡器种子源 polarization maintaining Yb-doped fiber high power narrow linewidth linearly polarized fiber amplifier fiber oscillator laser seed 
强激光与粒子束
2023, 35(9): 091004
作者单位
摘要
1 厦门大学机电工程系,福建 厦门 361005
2 流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江 杭州 310027
Overview: Microstructure sensor is a kind of sensor with a 2D or 3D micron-scale structure prepared by advanced manufacturing technology. It is used as a sensitive part to enhance the transmission characteristics of physical, chemical, and biological signals to the environment, and convert the external signals into electrical signals. The microstructure is generally a regular or disordered structure, usually in the shape of microspheres, microcolumns, microcones, microgrooves and micropores. The microstructures with different shapes can realize the functions of puncture, pressure transmission, vibration transmission, drug transmission, bioelectric transmission, heat transmission, sound transmission, gas adsorption, and so on. In recent years, researchers from all over the world have gradually attached great importance to the research on the manufacturing technology of microstructure sensors. At present, researchers have proposed the MEMS manufacturing processes, such as reactive ion etching and chemical vapor deposition, to achieve mass manufacturing of high-precision microstructures on flexible polymer materials and rigid materials. In addition, some researchers have also proposed the manufacturing processes such as template method, self-assembly, nanoimprinting, and soft lithography to realize microstructure manufacturing. However, the above-mentioned manufacturing processes usually cannot prepare microstructure in one step, which has the problems of complex process, high production cost, limited processing materials, and unable to control the microstructure morphology. In contrast, laser manufacturing technology has the advantages of non-contact processing, no mask, customizable manufacturing, etc. By optimizing the parameters of laser process (such as laser power, scanning speed, filling mode and scanning path), it can achieve efficient and low-cost manufacturing of microstructures with different sizes and shapes. Therefore, using laser manufacturing technology to realize microstructure manufacturing and applying it to bioelectricity, temperature, and pressure sensors has become a research hotspot in microstructure sensor manufacturing technology. Laser manufacturing technology mainly includes laser ablation, laser direct writing, laser induction, laser-template processing, etc. Laser ablation is an auxiliary heating process based on the thermochemical and thermophysical effects of a laser beam, which melts the materials to be processed to realize structural forming. Laser direct writing is a manufacturing process that focuses high-energy photon beams on the materials to be processed to produce a photochemical process, and manufacturing the structures through material removal. Laser-induced modification is a manufacturing process to change the physical and chemical properties of the materials to be processed. Laser-template processing is a manufacturing process that uses a laser to produce microstructure molds on silicon, glass, polymer, and other substrates, and then uses soft lithography technology to reverse die the structures on the molds. Based on the interaction between the laser and materials, the induction, removal, and migration of materials to be processed can be realized. By adjusting the laser processing mode and processing parameters, the controlled manufacturing of the 2D or 3D microstructures or the controlled preparation of functional materials for the sensitive units can be realized, breaking through the limitations of efficiency and cost of traditional manufacturing methods for microstructures. In this paper, the types, functions, and manufacturing technologies of microstructures are summarized and classified. The preparation processes of laser manufacturing technology and other advanced manufacturing technologies of microstructures are summarized. The applications of microstructure sensors prepared by laser ablation, laser direct writing, laser induction, and laser-template processing technology in bioelectric sensing, temperature sensing, and pressure sensing are described in detail. Finally, the development trend of the laser manufacturing technology for microstructure sensors is summarized and prospected.
激光制造 微结构 生物电传感器 温度传感器 压力传感器 laser manufacturing microstructure bioelectric sensors temperature sensors pressure sensors 
光电工程
2023, 50(3): 220041
苗学策 1丁克良 1,*罗涛 2何晓业 2,**[ ... ]刘桂民 3
作者单位
摘要
1 北京建筑大学测绘与城市空间信息学院,北京 102616
2 中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230029
3 中山大学物理学院,广东 广州 510275
针对激光跟踪仪光束法平差,基于稳健估计理论中的选权迭代法,提出一种自适应加权秩亏三维光束法平差解法,通过对观测值选权判定阈值与秩亏平差基准方程权的自适应调整,能够准确识别粗差并抵御其影响。通过仿真实验验证了方法的可行性,并在合肥先进光源预研平台进行了实测验证,实验结果与SpatialAnalyzer软件的处理结果精度相当,可为准直测量数据处理提供抗差结果参考。
测量 激光跟踪仪测量 自适应加权平差 秩亏光束法平差 抗差估计 
中国激光
2023, 50(6): 0604004
作者单位
摘要
华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
基于改进的化学气相沉积(MCVD)工艺,结合溶液掺杂技术,成功制备出11 µm/125 µm掺镱保偏光纤,并研究了其激光性能。该光纤的纤芯数值孔径为0.09,双折射系数值为3.0×10-4,915 nm和976 nm处的包层吸收系数分别为2.48 dB/m和7.05 dB/m。搭建了全光纤振荡器结构测试平台,当掺镱保偏光纤长度为2.25 m、976 nm泵浦功率为57 W时,实现了最大输出功率为48.9 W、斜率效率为85.5%的激光输出,输出光谱呈洛伦兹型。
激光光学 光纤光学 光纤激光振荡器 光纤测试 掺镱保偏光纤 
中国激光
2023, 50(5): 0501002
李笑 1何晓业 1,*王巍 1,*程竹兵 1[ ... ]罗涛 1
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,合肥 230026
2 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所,北京 100095
为了拓展静力水准系统(HLS)在粒子加速器准直测量工作中的应用,开展了针对HLS系统用于多点间基于水平面的基准高差测量的实现方法的研究。基于传感器工作原理,设计并搭建了一套由双频激光干涉仪、高精度位移平台、HLS传感器等组成的比对系统,利用该系统控制多传感器在同一坐标系下观测同一液位。通过比对获得多传感器间基于底部坐标系的零位高度差,实现了多个传感器坐标系间相对于水平面的高差值测量,并验证了高差测量精度优于5 μm。除此之外,通过在HLS传感器上方安装靶座,使用三坐标测量机(CMM)严格标定各传感器电极板至靶球球心的距离,实现了多靶球球心位置基于水平面的高差值测量,并验证了其测量精度优于30 μm。
精密测量 精密仪器 静力水准系统 加速器准直 高差测量 precise measurement precision instrument hydrostatic leveling system accelerator alignment altitude difference measurement 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 124003

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