1 山东理工大学激光高端制造研究中心, 山东 淄博 255000
2 山东理工大学机械工程学院, 山东 淄博 255000
3 山东理工大学材料科学与工程学院, 山东 淄博 255000
借助ABAQUS软件建立了微尺度激光冲击强化(micro-scale laser shock peening, μLSP)过程的有限元模型, 对T2纯铜的μLSP过程进行了数值模拟, 分析了μLSP过程中纯铜的位移、塑性应变和等效应力的动态响应情况以及残余应力的分布规律。结果表明, 冲击波作用到纯铜表面后, 极短时间内便可达到纯铜的动态屈服极限。纯铜表面的位移影响区域直径约为激光光斑的2倍, 并在27 ns时达到位移最大值约0.85 μm。随着冲击波压力的加载, 纯铜产生加工硬化, 塑性应变和等效应力的最大值均出现在加载区域内部的近表层处, 分别约为0.062 MPa和297 MPa。μLSP后纯铜表面激光辐照区域主要表现为残余压应力, 最大值约为199 MPa, 影响深度达40 μm。在激光辐照区域表面边缘存在一定的残余拉应力, 产生“残余应力洞”。同时, μLSP工艺试验结果与数值模拟结果基本一致, 从而验证有限元模型的合理性与可靠性。
微尺度激光冲击强化 数值模拟 有限元分析 塑性变形 残余应力 micro-scale laser shock peening numerical simulation finite element analysis plastic deformation residual stress
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
非偏振分光棱镜在干涉仪中引入的非线性误差将对仪器的测量精度产生不可忽视的影响，所以测量非偏振分光棱镜所引入的相移特性并探究其补偿方法是非常有意义的。基于琼斯矩阵描述偏振态的方法，设计、搭建了非偏振分光棱镜透射及反射相移的测量系统，并对反射相移进行了有效补偿，此外，还对相移的温度特性进行了实验探究。系统采用双光电探测器平衡探测的方法可以消除光源功率抖动的影响，具有探测精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。研究结果表明：非偏振分光棱镜的反射相移明显大于透射相移，将2个反射相移接近的非偏振分光棱镜进行组合后整体相移明显降低。此外，随着温度的变化，相移也会发生变化，相移的温度特性曲线中存在相移量最小的拐点，该方法有助于寻找非偏振分光棱镜的最佳工作温度。
分光棱镜 相位延迟量 相移补偿 温度特性 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712002
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
非偏振分光棱镜（NPBS）的偏振相关性会对外差干涉仪、偏振干涉仪和激光干涉仪等干涉系统的非线性误差、偏振误差和测量精度等带来不可忽视的影响。首先对NPBS偏振敏感度的4个特征参数的测量原理进行介绍，接着基于NPBS偏振敏感度测量系统进行一系列实验并对实验结果进行分析。NPBS的s光与p光分量的透射比和反射比基于圆偏振光入射并同步测量透/反射光中s、p偏振方向的强度来实现，以抑制光源抖动及光电探测器响应不一致性对测量结果的影响。在相位偏振敏感度测量方面，基于偏振测量系统对透/反射光的斯托克斯分量S2、S3进行测量，获得NPBS的s光与p光的透/反射相位差。3个NPBS样品的重复性测试实验结果表明：上述非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量方法对NPBS透射比和反射比的测量精度（最大偏差与测量平均值之比）为-0.08%~+0.08%，重复性优于0.1%，对NPBS透射相位差和反射相位差的测量精度为-0.84%~+0.84%，测量重复性优于1%。对NPBS样品在不同入射波长和入射角度下的偏振敏感度进行了测量，结果显示：在1540~1560 nm范围内，被测NPBS样品的透/反射比变化小于0.02，s光与p光的透/反射相位差随着波长增加而减小；随着入射角度从-5°增大到+5°，s光与p光之间的透/反射相位差减小。NPBS反射相位差的变化大于透射相位差的变化，对波长和入射角度的变化更敏感。
测量 非偏振分光棱镜 干涉仪系统 偏振敏感度 相位差
为满足坦克、装甲车辆等军用车辆的闭舱、无窗驾驶需求，研制了一套新型辅助驾驶系统。系统将分布于车辆四周的多路光学传感器获取车辆近身场景，通过全景拼接算法得到车辆近身360°的全景鸟瞰视频，该视频显示于车载显示屏，用于车辆通过窄道、有障碍物等特殊路段，或倒车时，驾驶员观看。同时，在车辆通过常规路段时，上述视频可根据驾驶员头部扭转角度，裁选出符合人眼观察视角的车外场景视频，传输至驾驶员显示头盔上，供驾驶员观看。如遇特殊情况，车载显示屏会报警，驾驶员将回归车载显示屏的观看。其中，驾驶员头部位置确定方法采用了红外LED光源图像定位技术和MEMS惯性器件定位技术。在实验室，搭建模型小车，验证全景鸟瞰视频生成技术和头盔自由视点观察技术。此外，还使用真实车辆进行了跑车实验。实验结果表明，上述系统可满足闭舱无窗车辆在常规路况下行驶，速度可达40 km/h，同时可辅助车辆窄道行车、障碍物绕行和倒车等事项顺利进行。
辅助驾驶 显示头盔 红外LED光源 全景拼接 assisted driving display helmet infrared LED light source panoramic stitching 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210632
1 枣庄学院 光电工程学院, 山东 枣庄 277160
2 南京大学 电子科学与工程学院, 江苏省光电功能材料重点实验室, 江苏 南京 210023
大气中大量存在的复合粒子会对激光传输效率产生很大影响。由于空气中水蒸气含量较高, 以C作为凝结核外层包裹以水的核壳结构微粒对光传输具有明显的散射效应。本文应用Mie散射理论对C@H2O核壳结构微粒的散射特性进行了理论分析和数值计算, 首先给出了不同入射波长、核粒子半径以及水膜厚度条件下散射强度分布变化曲线; 其次给出了不同入射波长、核粒子半径以及水膜厚度条件下偏振变化情况; 最后讨论了光学截面与粒子半径之间的关系。结果表明各参数对前向散射强度影响较大, 入射波长越大散射强度越弱, C核半径增大粒子的前向散射增强, 水膜厚度增大粒子的前向散射增强, 而后向散射无明显影响; 入射波长较大时, 粒子在多个角度出现线偏振光, 入射波长增大、碳核半径变大、水膜厚度增大, 偏振度峰值都会增多; 随着入射波长的增大, 散射截面最大峰值位置向着半径增大的方向移动, 并伴随一定的振荡现象, 散射和消光截面在碳核半径为0.1 μm左右达到最大值。
光传输 Mie散射理论 C@H2O复合粒子 散射特性 optical transmission Mie scattering theory C@H2O composite particle scattering characteristics
1 枣庄学院 光电工程学院, 山东 枣庄 277160
2 西安电子科技大学 计算机学院, 陕西 西安 710071
为了有效去除SAR图像中的相干斑噪声, 同时很好地保留图像中的边缘细节, 将双边滤波算法应用到SAR图像滤波, 并使用ENL和EPI对其参数进行估计; 经过参数估计的双边滤波算法作用于SAR图像后, 很好地去除了斑点噪声且保留了边缘信息; 实验结果表明, 该算法的主观和客观数据都优于经典Lee滤波算法。
相干斑去噪 双边滤波 边缘保持 despeckling bilateral filtering edge preserve ENL ENL EPI EPI
对几类环形增益区谐振腔进行了比较,得出利用谐振腔两镜之一的全工作面输出的新型环形增益区谐振腔是适合的谐振腔.提出了一种计算全工作面输出的同轴放电环形增益区谐振腔镜面场分布的方法,利用几何方法对腔镜镜面进行划分,得出了基于菲涅尔-基尔霍夫衍射积分定理的积分区域,并对该区域进行了有限元划分,应用计算机编程计算出了同轴放电环形增益区谐振腔镜面处的光场分布和相位分布.近场分布在环形区中央部分近似地呈高斯分布,且沿径向出现高阶模场分布特点,沿角向无差别.
环形增益区 环形谐振腔 有限元 数值计算 光场分布
