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2005年  29卷  第3期

测量和防护
多个线结构光传感器三维测量系统的校准
张启灿, 苏显渝, 邹小平
2005, 29(3): 225-227,232.
摘要:
提出了一种3个激光线结构光传感器测量系统的校准方法。该方法避免了对测量系统结构参数的繁琐标定,只需对特殊设计的模块进行一次测量就能得到系统的校准参数,从而快速有效地实现CCD像面坐标向世界空间坐标的转换。实验证明,在100mm测量范围内能获得0.05mm的空间定位精度,并能有效地抑止光源散斑噪声对激光三角法测量精度的影响。这一方法已经在多传感三维测量系统得到很好的应用。
波片相位延迟测量的简捷方法研究
严明, 高志山
2005, 29(3): 233-236.
摘要:
通过引入波片通用琼斯矩阵公式,推导出基于补偿法原理的波片相位延迟测量分析模型,提出一种新的波片相位测量方法,测量时无需知道波片的光轴方位,可以测量多种波片。测量装置采用了步进电机带动被测波片转动,使用光栅编码器测量检偏器的预置角度,运用光功率计实现光强的采集。测量周期短,是一种迅速方便快捷的方法。
基于可调谐FP滤波器的光纤光栅解调系统
李营, 张书练
2005, 29(3): 237-240.
摘要:
为了进一步提高光纤光栅解调系统的性能,提出和研究了一种新颖的基于可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波器的光纤光栅解调技术,并以此为基础构建了探测系统。系统使用一个固定波长的参考光纤光栅作为波长参考元件,通过对传感光纤光栅与参考光纤光栅的波长测量与差值运算,消除了可调谐FP滤波器腔长漂移对测量精度的影响。给出压电陶瓷电压对应的伸长量,有效地减小了压电陶瓷非线性对测量的影响,提高了光纤光栅波长的测量精度。在测量范围内,最大非线性偏差为0.5%。
半导体激光器相对强度噪声的实验研究
朱晓鹏, 甘巧强, 任刚, 宋国锋, 叶晓军, 孙永伟, 曹青, 陈良惠
2005, 29(3): 241-243.
摘要:
建立了一套半导体激光器噪声测量系统用于生产测量和科学研究,其特点是简易,且兼容性大。用该系统对相关的半导体激光器(不同腔长,镀膜与不镀膜等)进行了测量研究,着重研究了镀膜与不镀膜的条件对激光器噪声特性的影响,发现镀膜后管芯一致性提高、受反馈影响增大。为实际生产提供了改进建议,即需要针对实际应用来精心选择端面镀膜的反射率,前端面镀膜反射率不能太低。
GaN基激光器光增益和内部光损耗的测量
金春来, 胡晓东, 王琦, 张振生, 章蓓
2005, 29(3): 284-286.
摘要:
采用变条长方法实验测量了GaN基短波长激光器样品的放大自发发射谱,确定了样品的光增益和光损失系数,并发现了样品中存在着严重的光增益饱和的现象。证实了变条长方法对于研究GaN基短波长激光器性能的可行性。进一步比较了两种不同结构的激光器样品在增益和增益饱和方面的性能差别,同时指出样品外延时生成的裂纹,可能是造成这一差别的原因。
渡越时间方法测量聚合物材料的载流子迁移率
文尚胜, 彭俊彪, 曹镛
2005, 29(3): 301-303.
摘要:
介绍了渡越时间方法的测量原理,讨论了激发光源的波长、单脉冲能量、脉冲宽度以及测量电路的积分时间常数、聚合物材料的光生载流子率、样品的制备、探测器的选取等测试条件对聚合物材料载流子迁移率测量结果的影响。实验表明,利用渡越时间方法测量聚合物材料载流子迁移率,只有严格选取合适的测量条件,才可获得准确、可靠的测试结果。
利用测量显微镜开展激光束角漂实验研究
黄进, 袁晓东, 王成程, 贾怀庭, 秦兴武, 邓武, 徐冰, 唐晓东
2005, 29(3): 328-331.
摘要:
针对在高功率固体激光器运行中对于光束指向性的严格要求,开展了对星光Ⅱ激光装置子束的角漂测量工作。在实验中采用了微米量级的光学测量显微镜,且在实验数据的统计分析过程当中考虑了激光器的内因和环境因素等外因对角漂的影响,利用均方根的概率统计方法对数据进行处理。研究结果表明,星光Ⅱ子束漂为1.55″±0.72″,基本达到了角漂量小于2″的设计运行指标,能够满足高功率固体激光器的打靶要求。
应用
卫星平台振动对星间激光链路的影响和解决方案
马晶, 韩琦琦, 于思源, 谭立英, 关文成
2005, 29(3): 228-232.
摘要:
分析了振动对卫星光通信的影响以及卫星平台振动产生原因和特点,找出了卫星平台振动规律。针对振动对卫星光通信系统影响问题,定义了补偿因子以描述补偿效果;对于影响较大的低频振动情况,设计并建立了模拟振动补偿系统。实验结果表明,采用前馈补偿技术的模拟振动补偿系统对于10Hz低频振动的补偿效果显著,补偿大约80%的振动。
人工神经网络技术在板料激光弯曲中的应用
王秀凤, 吕晓东, 陈光南, 胡世光
2005, 29(3): 244-247.
摘要:
基于人工神经网络基本理论,建立在板料激光弯曲中预测材料表面最高温度、弯曲角度的BP网络模型。借助于MATLAB仿真软件中的神经网络工具箱作为开发平台,将试验样本数据和经过试验验证的数值计算结果作为补充的样本数据用于BP网络的训练,利用训练好的BP网络对非线性的样本数据规律进行拟合,实现激光加工工艺参数的优化,为实际生产和加工提供有效的依据。
1.06μm激光防龋作用研究
刘莉, 黄楚云, 李正佳
2005, 29(3): 255-257,260.
摘要:
研究了Nd:YAG激光抑制牙釉质龋损进展的有效性。48颗牙釉质块经过表面处理后,分为6组:0.01W,0.3W,0.8W,1W,1.4W激光照射组及对照组,每组8块,将对照组及激光处理后的牙釉质块分别投入到5mL乳酸液(0.1mol/L)中,置于37℃水浴中恒温72h。用显微硬度计及扫描电子显微镜对其硬度及表面形态进行研究,结果显示与对照组相比,0.3W激光照射组龋损程度最小(p0.01),防龋作用显著。同时对激光防龋机理进行了探讨。提出恰当控制激光参数,使牙釉质表面瞬时温升为300℃~400℃时,可以达到最佳防龋效果。
海水介质中激光前向散射的空间时间特性分析
闫旭光, 彭复员, 徐国华, 李旭涛
2005, 29(3): 266-269.
摘要:
针对海水介质及海水中的悬浮颗粒对激光的传输有强烈的吸收和散射作用,严重影响了激光雷达系统的应用范围这一问题,对海水光信道(前向散射)的时域、空域特性做了理论分析和计算机模拟,得出了在接受范围内,有用信号与噪声在时域、空域上的一系列特性差异,为减弱前向散射的漫射分量、提高系统的分辨率和信噪比的研究提供了理论依据和实验验证。
基于小波多分辨率分析的激光雷达弱信号处理
陈涌, 王玉兰, 周鼎富, 刘航
2005, 29(3): 278-280,283.
摘要:
提出了小波多分辨率分析方法对激光回波弱信号进行处理,从而突破了传统滤波处理方法,对于激光回波信号处理十分有效,提高了信号分析的准确性。结果表明,采用一台TEA CO2激光器进行实验,当采样速率达到120MHz时,对于S/N≥1.2的含噪信号能有效地去掉噪声,准确可靠地提取出有效信号,并保持了原信号的特征。采用该数字处理方法可以大幅度提高目前激光雷达的工作能力。
器件与技术
固体激光器中色散与自相位调制对脉冲的影响
曹轶乐, 于丽, 杨伯君
2005, 29(3): 248-250.
摘要:
为研究群时延色散与自相位调制对被动锁模固体激光器输出脉冲的影响,数值求解了描述激光器动力学的Haus主方程。采用饱和吸收体的快饱和模型,分析了群时延色散与自相位调制相互平衡和二者共同作用时的两种条件下,脉冲在腔内的演化。结果表明,后一种情况可以使固体激光器产生更短更稳定的光脉冲。
1318.8nm单一谱线Nd:YAG激光器
魏勇, 张戈, 黄呈辉, 黄凌雄, 位民
2005, 29(3): 258-260.
摘要:
为有效抑制1064nm和1338nm谱线振荡,采用三色镜技术,实现了Nd:YAG单一谱线1318.8nm激光准连续运转,抽运功率为2100W时,激光输出功率为122W,电光转换效率为5.8%,斜率效率为8.22%,激光输出功率不稳定度≤±5%,激光阈值功率约为500W。该激光系统结构简单,工作稳定,在激光医疗、国防安全等领域具有应用价值。
有限束宽下超高斯光束经光栅对压缩的研究
刘文兵, 冯国英, 朱启华
2005, 29(3): 261-265.
摘要:
利用有限束宽下入射脉冲通过光栅对压缩的理论模型,从脉冲光束的傅里叶角谱入手,分析了脉冲超高斯光束单次及两次通过光栅对时的变换特性,以及高阶色散对脉冲压缩的影响。结果表明,脉冲超高斯光束单次通过光栅对压缩器时,横向谱移动使得出射光束产生时间相关的空间移动而两次通过压缩器时则会消除此种影响。高阶色散不仅影响输出脉冲的时间特性同时还影响其空间特性,导致输出脉冲波形扭曲,产生时空畸变。
利用DCF, DSF和ED-NALM获得无基座超短光脉冲的设计方案
陈海涛, 吴正茂, 吴建伟, 潘英俊, 夏光琼
2005, 29(3): 275-277.
摘要:
提出了一种利用色散补偿光纤(DCF)、色散位移光纤(DSF)和非线性掺铒光纤放大环镜(EDNALM)对增益开关分布反馈(GSDFB)半导体激光器产生的啁啾光脉冲进行压缩的方案。数值模拟的结果表明,利用此方案可将GSDFB半导体激光器产生的脉冲宽度(半极大全宽度)为30ps的啁啾光脉冲压缩为180fs的无基座超短脉冲。
两段式DFB半导体激光器模式特性研究
李宜峰, 罗斌, 潘炜, 熊杰
2005, 29(3): 281-283.
摘要:
利用耦合波方程,在引入平均场的方法后,得到了一种新的关于两段式DFB激光器的模式区分方法。并利用此法,分析了激光器的模式特性和波长调谐特性。计算结果与实验较好地吻合,说明了该方法可以有效地分析两段式DFB激光器的不同模式。
激光超声在缺陷材料中散射波形的声谱分析
关建飞, 沈中华, 许伯强, 陆建, 倪晓武
2005, 29(3): 287-290,314.
摘要:
利用有限元法模拟了脉冲激光作用于单层铝板表面,由热弹机制产生超声波及其传播过程。针对相同厚度而含有不同深度的表面裂痕与给定埋藏深度的亚表面裂痕的单层铝板进行了对比计算,初步得到了声表面波经过表面裂痕及其亚表面裂痕时产生的反射及透射波形的特征;同时基于Wigner Ville分布的时间频率分析,得到了在裂痕前、后激光激发的瞬态表面波形的能量在时间频率平面内分布的情形,并就时频分析结果提出了不同深度的表面裂痕与亚表面裂痕对声表面波的声谱特征产生的显著影响,为激光超声的无损检测技术走向定量化提供了初步的理论依据。
不对称分数傅里叶变换计算全息
盛兆玄, 王红霞, 何俊发, 王君, 赵玮
2005, 29(3): 295-296,303.
摘要:
提出了不对称分数傅里叶变换计算全息,并给出了相应算法。将输入图像信息分别经过x,y不同方向实施不同级次的分数傅里叶变换,采用迂回位相法对其分数域谱编码,绘出计算全息图。再现时需用两个特定的柱面透镜才能再现出所记录的图像信息,利用其再现方式的特殊性可制成一种安全认证系统,计算机上模拟演示结果表明,利用该方法进行安全认证,在防伪力度提高的同时,实际应用也更为方便,具有很高的安全性。
多个短脉冲辐照下光学元件的温升分布
兰岚, 陈建国, 欧群飞, 马平, 邱服民
2005, 29(3): 297-300.
摘要:
从傅里叶热传导方程出发,推导了在多个幅度、间隔不等的短脉冲辐照下,无源光学元件温升三维分布的含有时间的解析表达式,针对具有周期性的重复脉冲照射的情况进行了具体的计算分析,讨论了入射脉冲数目、脉冲间隔及脉冲通量密度等与光学元件的温升分布的关系,并估计了温升引起的光波相位畸变。
虚共焦非稳腔腔镜倾斜对光束影响的三维重构
彭玉峰, 吕珍龙, 张虎, 魏要丽
2005, 29(3): 308-310.
摘要:
为了直观再现腔镜倾斜对光束分布的影响,用FoxLi数值迭代法及图像重构法,绘得方形镜虚共焦腔在不同倾角下近场及远场光强的三维分布图,并对倾斜后光束特点进行了讨论。结果表明,腔镜倾斜使光束近场分布变差,致使远场光束发生畸变,质量下降。
受激布里渊散射的新介质
哈斯乌力吉, 吕志伟, 何伟明, 王双义
2005, 29(3): 311-314.
摘要:
为了寻找性能良好的受激布里渊散射(SBS)介质,根据SBS对介质的要求,试验了几种全卤代烃新介质。测定或计算了增益系数、声子寿命和吸收系数等参数。四氯乙烯(C2Cl4)具有良好的SBS特性,其增益系数为9.0cm·GW-1,声子寿命为0.59ns,吸收系数为0.003cm-1。分析和讨论了介质化学结构对SBS特性的影响。
预啁啾对偏复用孤子技术的补偿
王润轩
2005, 29(3): 315-317,321.
摘要:
在导出自相位调制和交叉相位调制共同作用所致相位调制频率啁啾的基础上,数值研究了相位调制频率啁啾与初始啁啾的关系,并对有和无初始啁啾40Gbit/s归零码(RZ)在二阶和三阶色散完全补偿(路径平均色散为0)的色散管理偏振复用孤子传输系统中的传输效果进行计算。结果表明,在输入功率达到一定值时,初始啁啾参量C对相位调制频率啁啾的作用,决定着系统偏振复用孤子技术的成效及传输性能,适当选取初始啁啾参量C能够有效抑制偏振模色散,提高孤子脉冲稳定传输距离。
湍流尺度对高斯谢尔光束闪烁孔径平滑的影响
张逸新, 陶纯堪
2005, 29(3): 318-321.
摘要:
通过运用包含湍流内、外尺度因子的调制折射谱和波场交叉谱密度函数的互相干函数近似,研究了大气湍流内、外尺度对高斯谢尔光束闪烁孔径平滑的影响,得出了弱大气湍流起伏环境下包含大气湍流外尺度因素的高斯谢尔光束闪烁孔径平滑因子。结果表明,随着湍流外尺度的减小,孔径对高斯谢尔光束的大气闪烁平滑作用减小,湍流外尺度对不相干光闪烁孔径平滑作用的影响可以忽略。
Otto结构表面等离子体波光调制器模拟计算
胡忞远, 朱晓, 齐丽君
2005, 29(3): 325-327,331.
摘要:
根据受抑全内反射(FTIR)光调制器的原型,结合金属表面受激所产生的表面等离子体波(SPW)与p偏振光共振并吸收光能量的性质,设计了Otto结构的SPW光调制器,通过改变Otto结构中空气间隙的大小或入射角的大小这两种方式对入射光进行调制。针对Cu,Al,Ag3种金属以及1.064μm和0.532μm两种波长激光的情况下进行了模拟计算。结果表明,改变入射角方式的调制效果更佳,0.5°的入射角改变所引起的反射率R的变化量可达0.9以上。
高功率激光装置中透镜一阶鬼点形成规律分析
王方, 朱启华, 张清泉, 景峰, 彭志涛, 胡东霞
2005, 29(3): 334-336.
摘要:
为了得到一阶鬼点形成的一般规律,从成像公式出发,利用薄透镜近似,对在高功率激光装置中所使用的各种形状的透镜,各表面剩余反射形成的一阶鬼点位置与其焦距的关系进行了推导,给出了两种入射方式下的关系式,为高功率激光装置中透镜的设计提供了一定的参考。
综述、评述
激光切割金属厚板新技术
谢小柱, 李力钧, 张屹, 刘继常, 鄢锉
2005, 29(3): 251-254.
摘要:
介绍了激光切割金属厚板的过程,分析了存在的主要问题及产生的原因,最后从激光器、聚焦光学系统以及辅助气流的改进等方面介绍了一些激光切割厚板的新技术,为进一步的研究和工业化应用提供了技术参考。
激光切割板材表面质量研究综述
鄢锉, 李力钧, 李娟, 谢小柱, 张屹
2005, 29(3): 270-274.
摘要:
从激光切割的优点、表面质量内容及其影响因素和激光切割板材表面质量研究进展进行了综述,最后说明了激光切割板材表面质量机理的研究将更加深入和透彻,尤其对于激光切割动态行为和在线监测以及三维切割的研究将倍受重视。
发展中的LD抽运调Q铒玻璃激光器
路英宾, 卿光弼, 兰戈
2005, 29(3): 291-294,310.
摘要:
介绍了二极管抽运调Q铒玻璃激光器的发展过程、发展水平和发展趋势,主要包括:铒玻璃激光材料、调Q技术、抽运系统。铒玻璃材料向高离子掺杂浓度方向发展;双侧面对称抽运方式可以提高抽运效率的同时还可以减少材料的热畸变;Co2+:MgAIO4晶体发展为最合适的被动调Q材料;激光器高重频运转需要精确的温度控制。最后,探讨了该课题进一步发展要解决的问题。
飞秒激光加工过程中光学参数对加工的影响
于海娟, 李港, 陈檬, 张丙元
2005, 29(3): 304-307.
摘要:
分析了国际上飞秒激光同材料相互作用的实验研究,介绍了飞秒激光加工过程中,各个光参数对加工质量和加工尺寸的影响,针对光参数在飞秒激光加工过程中产生的影响做出了分析。
五维信息同时测量的激光方法
匡萃方, 冯其波, 刘斌
2005, 29(3): 322-324.
摘要:
发展同时测量多维信息的激光系统是计量和工业等许多领域普遍提出并有待发展的技术问题。介绍了国内外现有激光五维信息同时测量系统,分析了其优缺点,给出了其发展趋势。
材料和元件
二氧化钒薄膜的退火组分变化及光学特性研究
田雪松, 刘金成, 掌蕴东, 鲁建业, 王骐
2005, 29(3): 332-333,336.
摘要:
为得到高纯度的VO2薄膜,对其制备参数进行了探索。VO2薄膜用磁控溅射法制备。对不同条件下制备的VO2薄膜用X射线电子能谱仪(XPS)测试,并通过拟合来得到3,4,5价钒在薄膜中所占的比例。为提高4价钒的含量对薄膜进行了退火处理,分析了退火对氧化钒薄膜中4价钒含量的影响。结果表明,VO2薄膜对10.6μm激光的透过率从60℃时的74%变到78℃时的11.93%,发生了相变。