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RSS2008年 32卷 第2期
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2008, 32(2): 113-115.
[摘要]
[PDF 135KB]
摘要:
为了对用光纤光栅调谐的光纤激光器相干耦合系统的锁定波长范围进行研究,采用光纤布喇格光栅的反射率分布函数对系统阈值进行比较的方法,得到系统的相干振荡波长应该出现在大约为两个布喇格波长平均值的地方的结果。结果表明,当两个子激光器的可调谐光纤光栅反射的布喇格波长差小到一定程度时,两个子激光器就可以实现相干锁定。
为了对用光纤光栅调谐的光纤激光器相干耦合系统的锁定波长范围进行研究,采用光纤布喇格光栅的反射率分布函数对系统阈值进行比较的方法,得到系统的相干振荡波长应该出现在大约为两个布喇格波长平均值的地方的结果。结果表明,当两个子激光器的可调谐光纤光栅反射的布喇格波长差小到一定程度时,两个子激光器就可以实现相干锁定。
2008, 32(2): 119-121.
摘要:
为了发展一种引发脉冲HF/DF激光器的新型放电技术。采用均匀粗糙表面的阴极在注入能量密度高达200 J/L时仍可在激光介质中获得均匀稳定的体放电。优点是无需任何预电离,且对电极面型无特殊要求。针-盘电极实验表明,在非链式脉冲HF/DF激光介质中单通道放电表现为扩散均匀的辉光放电,板-板电极的体放电从粗糙阴极开始,阴极表面产生许多明亮的圆形亮点,每一个亮点随后形成一条向阳极扩散的通道,这些扩散的通道相互重叠形成了空间均匀的体放电。初步实验结果表明,采用这种技术可以实现高能、高重复频率的脉冲HF/DF激光输出。
为了发展一种引发脉冲HF/DF激光器的新型放电技术。采用均匀粗糙表面的阴极在注入能量密度高达200 J/L时仍可在激光介质中获得均匀稳定的体放电。优点是无需任何预电离,且对电极面型无特殊要求。针-盘电极实验表明,在非链式脉冲HF/DF激光介质中单通道放电表现为扩散均匀的辉光放电,板-板电极的体放电从粗糙阴极开始,阴极表面产生许多明亮的圆形亮点,每一个亮点随后形成一条向阳极扩散的通道,这些扩散的通道相互重叠形成了空间均匀的体放电。初步实验结果表明,采用这种技术可以实现高能、高重复频率的脉冲HF/DF激光输出。
2008, 32(2): 125-127.
摘要:
为了获得大功率高光束质量的激光输出,利用自制的5bar激光二极管阵列堆作为抽运源,抽运光经波导整形系统整形后入射至晶体,采用柱面镜混合腔结构,对部分端面抽运的混合腔Nd:YVO4板条激光器进行了实验研究。在最高抽运功率134W时,得到了38W的连续激光输出,斜效率44%,测得的两个方向的M2因子为1.56和1.78。实验结果表明,该激光器具有极佳的热效应,能够在高功率运转时保持高光束质量的激光输出,输入-输出功率曲线没有出现平顶或弯曲的迹象,该激光器仍有提升潜力,本结果有助于进一步提升该激光器的性能,实现更高功率的高光束质量激光输出。
为了获得大功率高光束质量的激光输出,利用自制的5bar激光二极管阵列堆作为抽运源,抽运光经波导整形系统整形后入射至晶体,采用柱面镜混合腔结构,对部分端面抽运的混合腔Nd:YVO4板条激光器进行了实验研究。在最高抽运功率134W时,得到了38W的连续激光输出,斜效率44%,测得的两个方向的M2因子为1.56和1.78。实验结果表明,该激光器具有极佳的热效应,能够在高功率运转时保持高光束质量的激光输出,输入-输出功率曲线没有出现平顶或弯曲的迹象,该激光器仍有提升潜力,本结果有助于进一步提升该激光器的性能,实现更高功率的高光束质量激光输出。
2008, 32(2): 177-179.
摘要:
为了提高光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长准确性,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定光纤光栅外腔半导体激光器的激光纵模分布后,采用数值模拟的方法研究了光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随光纤端头到有源区之间空气间隙长度的变化。结果表明,光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随着空气间隙长度的变化围绕着光纤光栅的布喇格波长波动,波动的最大幅度随外腔长度的增加而减小。因而当外腔长度一定时,可以通过微小的调节空气间隙的长度使激射波长精确定位于光纤光栅的布喇格波长处。
为了提高光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长准确性,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定光纤光栅外腔半导体激光器的激光纵模分布后,采用数值模拟的方法研究了光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随光纤端头到有源区之间空气间隙长度的变化。结果表明,光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随着空气间隙长度的变化围绕着光纤光栅的布喇格波长波动,波动的最大幅度随外腔长度的增加而减小。因而当外腔长度一定时,可以通过微小的调节空气间隙的长度使激射波长精确定位于光纤光栅的布喇格波长处。
2008, 32(2): 201-203,206.
摘要:
为了简单、快捷地模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性,采用有限元软件FEMLAB模拟掺Yb3+双包层光纤放大器的脉冲放大特性。用与快速傅里叶法模拟Yb3+光纤放大器脉冲放大特性相同的参量计算了在915nm前向抽运下,光纤放大器中的上能级粒子数,抽运光和放大自发辐射在光纤中的稳态分布,以及高斯脉冲和方波脉冲的输出、能量及增益特性,得到的与快速傅里叶法模拟的一致的粒子分布图等特征图,而且比快速傅里叶法得到更多和更准确的结果。结果表明,应用FEMLAB只需根据掺Yb3+光纤放大器的方程组,可以方便、快捷地确定参数进行数值模拟,对掺镱光纤放大器的系统设计和参量优化具有很好的参考价值。
为了简单、快捷地模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性,采用有限元软件FEMLAB模拟掺Yb3+双包层光纤放大器的脉冲放大特性。用与快速傅里叶法模拟Yb3+光纤放大器脉冲放大特性相同的参量计算了在915nm前向抽运下,光纤放大器中的上能级粒子数,抽运光和放大自发辐射在光纤中的稳态分布,以及高斯脉冲和方波脉冲的输出、能量及增益特性,得到的与快速傅里叶法模拟的一致的粒子分布图等特征图,而且比快速傅里叶法得到更多和更准确的结果。结果表明,应用FEMLAB只需根据掺Yb3+光纤放大器的方程组,可以方便、快捷地确定参数进行数值模拟,对掺镱光纤放大器的系统设计和参量优化具有很好的参考价值。
2008, 32(2): 204-206.
摘要:
为了研究调Q激光脉冲波型的对称性,利用电光调制和GaAs半导体饱和吸收体,实现了电光-GaAs主被动双调Q激光运转。与单一电光主动调Q或GaAs被动调Q激光对比,双调Q激光的脉冲宽度更窄、脉冲波型更对称,其脉冲宽度的压缩比大于40%。定义了一个对称因子来描述脉冲波型的对称性,对称性的改善优于10%。在平面波近似下,给出了双调Q激光运转的耦合方程组,数值求解方程组得到的理论值与实验结果相符。
为了研究调Q激光脉冲波型的对称性,利用电光调制和GaAs半导体饱和吸收体,实现了电光-GaAs主被动双调Q激光运转。与单一电光主动调Q或GaAs被动调Q激光对比,双调Q激光的脉冲宽度更窄、脉冲波型更对称,其脉冲宽度的压缩比大于40%。定义了一个对称因子来描述脉冲波型的对称性,对称性的改善优于10%。在平面波近似下,给出了双调Q激光运转的耦合方程组,数值求解方程组得到的理论值与实验结果相符。
2008, 32(2): 210-211,214.
摘要:
为了研究能够在室温下实现稳定多波长输出的掺铒光纤激光器,采用了在激光谐振腔中引入正弦相位调制和偏振烧孔来抑制腔中模式竞争的方法。在线形谐振腔中,利用半导体光波导作为一个反射腔镜,并用正弦信号对其进行驱动。这样,半导体光波导可以等效成一个对光信号产生移频反馈效果的正弦相位调制器和一个诱使掺铒光纤中产生偏振烧孔的非线性相位延时器。通过实验,得到了10波长输出的稳定光谱。相邻波长间隔为0.32nm,功率谱比较平坦,起伏小于3dB。结果表明,相位调制和偏振烧孔的共同作用,可有效地抑制由于掺铒光纤的均匀展宽效应引起的模式竞争。
为了研究能够在室温下实现稳定多波长输出的掺铒光纤激光器,采用了在激光谐振腔中引入正弦相位调制和偏振烧孔来抑制腔中模式竞争的方法。在线形谐振腔中,利用半导体光波导作为一个反射腔镜,并用正弦信号对其进行驱动。这样,半导体光波导可以等效成一个对光信号产生移频反馈效果的正弦相位调制器和一个诱使掺铒光纤中产生偏振烧孔的非线性相位延时器。通过实验,得到了10波长输出的稳定光谱。相邻波长间隔为0.32nm,功率谱比较平坦,起伏小于3dB。结果表明,相位调制和偏振烧孔的共同作用,可有效地抑制由于掺铒光纤的均匀展宽效应引起的模式竞争。
2008, 32(2): 116-118,121.
摘要:
为了测试阳极氧化铝膜的偏振光谱特性,在硫酸溶液中,采用二次阳极氧化的方法获得了孔洞分布均匀、有序的纳米多孔阳极氧化铝膜,对其形貌和结构、透射和偏振光谱特性进行了理论分析和实验验证。研究结果表明,在温度较低和阳极氧化电流密度比较大的条件下制备阳极氧化铝,铝未被完全氧化,孔与孔之间含有剩余的铝柱,这些铝柱构成各向异性纳米金属列阵。X射线衍射图谱显示,多孔阳极氧化铝膜具有氧化铝的非晶态结构;透射光谱和偏振光谱显示,在可见光及近红外光区多孔阳极氧化铝具有很好的透射比和一定的偏光特性。研究结果对含金属纳米线的多孔铝复合结构的偏振器件的制作具有参考价值。
为了测试阳极氧化铝膜的偏振光谱特性,在硫酸溶液中,采用二次阳极氧化的方法获得了孔洞分布均匀、有序的纳米多孔阳极氧化铝膜,对其形貌和结构、透射和偏振光谱特性进行了理论分析和实验验证。研究结果表明,在温度较低和阳极氧化电流密度比较大的条件下制备阳极氧化铝,铝未被完全氧化,孔与孔之间含有剩余的铝柱,这些铝柱构成各向异性纳米金属列阵。X射线衍射图谱显示,多孔阳极氧化铝膜具有氧化铝的非晶态结构;透射光谱和偏振光谱显示,在可见光及近红外光区多孔阳极氧化铝具有很好的透射比和一定的偏光特性。研究结果对含金属纳米线的多孔铝复合结构的偏振器件的制作具有参考价值。
2008, 32(2): 128-130,179.
摘要:
为了研究硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光特性,通过电化学阳极氧化法制备了多孔硅样品,然后用脉冲激光沉积的方法在其上沉积硫化锌薄膜,测量了硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光谱,并对其进行了详细的理论分析和实验验证。结果表明,在不同的激发波长(340nm,360nm,390nm)下,硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光谱不同,硫化锌和多孔硅发光的相对(蓝/红)积分强度比值也不同;硫化锌薄膜的生长温度不同(100℃,250℃,350℃)时,硫化锌/多孔硅复合体系的发光不同,随着生长温度的升高,复合体系的发光谱中,硫化锌的发光增强而多孔硅的发光减弱;衬底多孔硅的制备电流密度不同(3mA/cm2,9mA/cm2,11mA/cm2)时,硫化锌/多孔硅复合体系的发光也有着不同的特点。在适当的多孔硅制备电流密度条件下,把硫化锌的发光与多孔硅的发光叠加,得到了可见光区较宽的光致发光谱带(450nm~700nm),呈现较强的白光发射,这一结果为白光二极管的实现开辟了一条新的捷径。
为了研究硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光特性,通过电化学阳极氧化法制备了多孔硅样品,然后用脉冲激光沉积的方法在其上沉积硫化锌薄膜,测量了硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光谱,并对其进行了详细的理论分析和实验验证。结果表明,在不同的激发波长(340nm,360nm,390nm)下,硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光谱不同,硫化锌和多孔硅发光的相对(蓝/红)积分强度比值也不同;硫化锌薄膜的生长温度不同(100℃,250℃,350℃)时,硫化锌/多孔硅复合体系的发光不同,随着生长温度的升高,复合体系的发光谱中,硫化锌的发光增强而多孔硅的发光减弱;衬底多孔硅的制备电流密度不同(3mA/cm2,9mA/cm2,11mA/cm2)时,硫化锌/多孔硅复合体系的发光也有着不同的特点。在适当的多孔硅制备电流密度条件下,把硫化锌的发光与多孔硅的发光叠加,得到了可见光区较宽的光致发光谱带(450nm~700nm),呈现较强的白光发射,这一结果为白光二极管的实现开辟了一条新的捷径。
2008, 32(2): 151-153,156.
摘要:
为了设计一种单元结构的反射型等分束角偏光棱镜,根据各向异性晶体中光的全反射理论及实际使用要求,从理论上对这种单元反射型棱镜的结构进行了分析,找到了一个使棱镜实现等角分束的结构角,并以此结构角为基础,分析得到了棱镜的分束角不对称度随光波入射角及入射波长的变化关系。结果表明,利用此理论结果设计的反元结构反射型偏光镜,其分束角不对称度随入射角和入射波长的变化不大,满足使用要求。
为了设计一种单元结构的反射型等分束角偏光棱镜,根据各向异性晶体中光的全反射理论及实际使用要求,从理论上对这种单元反射型棱镜的结构进行了分析,找到了一个使棱镜实现等角分束的结构角,并以此结构角为基础,分析得到了棱镜的分束角不对称度随光波入射角及入射波长的变化关系。结果表明,利用此理论结果设计的反元结构反射型偏光镜,其分束角不对称度随入射角和入射波长的变化不大,满足使用要求。
2008, 32(2): 154-156.
摘要:
为了更有效地增大光通过平行分束棱镜时产生的剪切差,以方便实验中光路的搭建,运用棱镜光扩束原理和菲涅耳公式对棱镜进行了优化设计,得到了一种新型的转向型复合式平行分束棱镜。经理论分析和举例论证,其在高透射比的基础上,很好地实现了增大剪切差的效果,并伴有光路转向的作用,具有较高的使用价值和实用性。
为了更有效地增大光通过平行分束棱镜时产生的剪切差,以方便实验中光路的搭建,运用棱镜光扩束原理和菲涅耳公式对棱镜进行了优化设计,得到了一种新型的转向型复合式平行分束棱镜。经理论分析和举例论证,其在高透射比的基础上,很好地实现了增大剪切差的效果,并伴有光路转向的作用,具有较高的使用价值和实用性。
2008, 32(2): 157-158,162.
摘要:
为了清楚地了解菱体型消色差λ/4相位延迟器对入射角i变化的灵敏性随折射率n变化的规律,利用全反射相变公式详细推导出器件对入射角i变化的灵敏性与折射率n的关系式,并做出了理论曲线。可见,随着折射率n的增加,器件对入射角i的变化更加灵敏。结果表明,设计器件时应尽量避免选择高折射率材料。在分析相位延迟量的测量误差时,这个应用也是很有价值的。
为了清楚地了解菱体型消色差λ/4相位延迟器对入射角i变化的灵敏性随折射率n变化的规律,利用全反射相变公式详细推导出器件对入射角i变化的灵敏性与折射率n的关系式,并做出了理论曲线。可见,随着折射率n的增加,器件对入射角i的变化更加灵敏。结果表明,设计器件时应尽量避免选择高折射率材料。在分析相位延迟量的测量误差时,这个应用也是很有价值的。
2008, 32(2): 163-165,170.
摘要:
为了研究纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料的被动调Q特性,采用射频磁控反应溅射法结合热退火处理在单晶硅衬底上制备该薄膜,用该样品作为可饱和吸收体,在凹-平腔中实现了氙灯抽运Nd:YAG激光器的被动调Q运转,在抽运重复频率1Hz情况下获得脉宽最小可达19ns的调Q单脉冲输出。并且研究了该薄膜结构特性、激光器参数,如抽运电压、腔长对调Q脉冲输出性能产生的影响。在此基础上,对实验现象产生的原因做了分析讨论。结果表明,纳米硅镶嵌氮化硅薄膜有一定的调Q效果,具有潜在的研究及应用价值。
为了研究纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料的被动调Q特性,采用射频磁控反应溅射法结合热退火处理在单晶硅衬底上制备该薄膜,用该样品作为可饱和吸收体,在凹-平腔中实现了氙灯抽运Nd:YAG激光器的被动调Q运转,在抽运重复频率1Hz情况下获得脉宽最小可达19ns的调Q单脉冲输出。并且研究了该薄膜结构特性、激光器参数,如抽运电压、腔长对调Q脉冲输出性能产生的影响。在此基础上,对实验现象产生的原因做了分析讨论。结果表明,纳米硅镶嵌氮化硅薄膜有一定的调Q效果,具有潜在的研究及应用价值。
2008, 32(2): 174-176,179.
摘要:
为了研究在低功率连续He-Ne激光条件下亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇薄膜简并四波混频的基本特性,采用简并四波混频技术研究了亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇的相位共轭光与入射角度、前抽运光和后抽运光的变化关系,以及透射光栅和反射光栅对相位共轭光的影响。在实验中得到了最大的相位共轭反射率为0.27%。所得的结果对研究染料固化在固体基质中的非线性研究是有帮助的。
为了研究在低功率连续He-Ne激光条件下亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇薄膜简并四波混频的基本特性,采用简并四波混频技术研究了亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇的相位共轭光与入射角度、前抽运光和后抽运光的变化关系,以及透射光栅和反射光栅对相位共轭光的影响。在实验中得到了最大的相位共轭反射率为0.27%。所得的结果对研究染料固化在固体基质中的非线性研究是有帮助的。
2008, 32(2): 187-190,193.
摘要:
为了能使光子晶体光纤用于光纤压力传感器等无源器件中,采用弹光理论分析方法对压力作用下光子晶体光纤纤芯和包层中应力、横向结构和折射率分布的变化进行了理论分析和实验模拟,获得了压力作用下对光子晶体光纤中传播光脉冲的相位和模式双折射的影响的数据,采用相干干涉测量技术方法能测量光子晶体光纤中光脉冲相位和模式双折射的波动量值并进一步推算出作用在光子晶体光纤上的外界压力变化量。结果表明,光子晶体光纤可用作光纤压力传感器中的敏感元件。这一结果对光子晶体光纤在光纤压力传感器中的进一步应用是有帮助的。
为了能使光子晶体光纤用于光纤压力传感器等无源器件中,采用弹光理论分析方法对压力作用下光子晶体光纤纤芯和包层中应力、横向结构和折射率分布的变化进行了理论分析和实验模拟,获得了压力作用下对光子晶体光纤中传播光脉冲的相位和模式双折射的影响的数据,采用相干干涉测量技术方法能测量光子晶体光纤中光脉冲相位和模式双折射的波动量值并进一步推算出作用在光子晶体光纤上的外界压力变化量。结果表明,光子晶体光纤可用作光纤压力传感器中的敏感元件。这一结果对光子晶体光纤在光纤压力传感器中的进一步应用是有帮助的。
2008, 32(2): 207-209.
摘要:
为了理解光子晶体微腔的光学传输特性,探讨微腔的折射率对缺陷模放大特性和谐振频率的影响,采用时域有限差分法计算了含洛伦兹色散介质一维光子晶体微腔的透射谱,分析、比较了不同光子晶体微腔的透射谱。结果表明,微腔折射率的大小决定缺陷模的谐振频率,而介质色散特性将导致缺陷模频率的移动。另外,当通过复介电常数的虚部引入光学增益后,缺陷模在增益介质中被放大,其阈值特性和缺陷折射率的大小密切相关。模拟结果证明通过合理的选择微腔中介质折射率的大小,可以改善微腔的光学特性,降低激光器的阈值。
为了理解光子晶体微腔的光学传输特性,探讨微腔的折射率对缺陷模放大特性和谐振频率的影响,采用时域有限差分法计算了含洛伦兹色散介质一维光子晶体微腔的透射谱,分析、比较了不同光子晶体微腔的透射谱。结果表明,微腔折射率的大小决定缺陷模的谐振频率,而介质色散特性将导致缺陷模频率的移动。另外,当通过复介电常数的虚部引入光学增益后,缺陷模在增益介质中被放大,其阈值特性和缺陷折射率的大小密切相关。模拟结果证明通过合理的选择微腔中介质折射率的大小,可以改善微腔的光学特性,降低激光器的阈值。
2008, 32(2): 212-214.
摘要:
为了分析自然光斜入射格兰式分束棱镜时光强分束比随入射角度、棱镜结构角及入射波长的变化关系,根据几何关系、菲涅耳公式及相位匹配条件从理论上推导出光强分束比的数学表达式,并通过了实验验证。结果表明,光强分束比随入射角度、棱镜结构角及波长变化呈非线性关系。所得结果为格兰式棱镜在光学器件应用中提供了有用的信息。
为了分析自然光斜入射格兰式分束棱镜时光强分束比随入射角度、棱镜结构角及入射波长的变化关系,根据几何关系、菲涅耳公式及相位匹配条件从理论上推导出光强分束比的数学表达式,并通过了实验验证。结果表明,光强分束比随入射角度、棱镜结构角及波长变化呈非线性关系。所得结果为格兰式棱镜在光学器件应用中提供了有用的信息。
2008, 32(2): 122-124.
摘要:
为了研究TiB2陶瓷颗粒对激光熔覆Co基合金层的组织及滑动磨损性能的影响,采用5kW CO2连续式激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金层和TiB2/Co金属陶瓷复合涂层。结果表明,TiB2/Co金属陶瓷复合涂层主要由γ-Co,Cr23C6,TiB2,TiC,Co3Ti等物相组成;Co基合金涂层的典型显微组织主要由发达的树枝晶+枝晶亚共晶组织组成,TiB2/Co复合涂层的显微组织主要由“梅花状”枝晶+细小共晶组织组成;TiB2/Co金属陶瓷复合涂层的显微硬度及室温滑动磨损性能明显优于Co基合金涂层。这些结果对激光熔覆金属陶瓷复合涂层相关领域的研究是有帮助的。
为了研究TiB2陶瓷颗粒对激光熔覆Co基合金层的组织及滑动磨损性能的影响,采用5kW CO2连续式激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金层和TiB2/Co金属陶瓷复合涂层。结果表明,TiB2/Co金属陶瓷复合涂层主要由γ-Co,Cr23C6,TiB2,TiC,Co3Ti等物相组成;Co基合金涂层的典型显微组织主要由发达的树枝晶+枝晶亚共晶组织组成,TiB2/Co复合涂层的显微组织主要由“梅花状”枝晶+细小共晶组织组成;TiB2/Co金属陶瓷复合涂层的显微硬度及室温滑动磨损性能明显优于Co基合金涂层。这些结果对激光熔覆金属陶瓷复合涂层相关领域的研究是有帮助的。
2008, 32(2): 137-139.
摘要:
测量激光深熔焊接小孔的温度分布是研究小孔形成机理的重要手段之一。为了获得非对称情况下的等离子体温度的二维分布,通过变量分离方法将光谱测量的一维信息分离为对称和非对称两部分,在阿贝尔变换的基础上,利用数值方法计算出对称部分的平面二维分布,从而获得非对称情况下的平面二维分布。通过假想的非对称分布函数进行了模拟计算和误差分析,结果证明算法的整体误差小,对研究激光焊接形成小孔的机理具有十分重要的意义。
测量激光深熔焊接小孔的温度分布是研究小孔形成机理的重要手段之一。为了获得非对称情况下的等离子体温度的二维分布,通过变量分离方法将光谱测量的一维信息分离为对称和非对称两部分,在阿贝尔变换的基础上,利用数值方法计算出对称部分的平面二维分布,从而获得非对称情况下的平面二维分布。通过假想的非对称分布函数进行了模拟计算和误差分析,结果证明算法的整体误差小,对研究激光焊接形成小孔的机理具有十分重要的意义。
2008, 32(2): 140-142,146.
摘要:
为了研究日盲型紫外探测中的目标定位,设计了1套紫外探测实验系统。提出了1种基于目标图像的定位算法,通过确定目标在像平面上的位置,计算目标方位角。对系统及算法进行了理论分析和实验验证。以氘灯为目标的紫外光源,探测系统在30m处取得了0.5°的方位角测量精度。结果表明,该定位算法是可行的。这一结果对进一步开展远距离实验、完善系统是有帮助的。
为了研究日盲型紫外探测中的目标定位,设计了1套紫外探测实验系统。提出了1种基于目标图像的定位算法,通过确定目标在像平面上的位置,计算目标方位角。对系统及算法进行了理论分析和实验验证。以氘灯为目标的紫外光源,探测系统在30m处取得了0.5°的方位角测量精度。结果表明,该定位算法是可行的。这一结果对进一步开展远距离实验、完善系统是有帮助的。
2008, 32(2): 147-150.
摘要:
为了实现激光雷达对近场的测量,必须获得激光雷达系统几何因子。采用理论分析计算和实验测量两个步骤确定了几何因子性质及廓线。首先,通过分析平行轴和共轴激光雷达接收、发射系统的结构,引入了可完全聚焦填充系数,从几何光学角度推导了两种填充系数的表达式,从而界定了几何因子值的理论范围。其次,介绍了采用对远场回波信号拟合的方法反演近场信号,从而获得几何因子廓线。以中科院AML-2共轴激光雷达为例,采用该方法测量了几何因子廓线,结果验证了对几何因子的理论分析。
为了实现激光雷达对近场的测量,必须获得激光雷达系统几何因子。采用理论分析计算和实验测量两个步骤确定了几何因子性质及廓线。首先,通过分析平行轴和共轴激光雷达接收、发射系统的结构,引入了可完全聚焦填充系数,从几何光学角度推导了两种填充系数的表达式,从而界定了几何因子值的理论范围。其次,介绍了采用对远场回波信号拟合的方法反演近场信号,从而获得几何因子廓线。以中科院AML-2共轴激光雷达为例,采用该方法测量了几何因子廓线,结果验证了对几何因子的理论分析。
2008, 32(2): 171-173.
摘要:
为了分析激光雷达探测热层氦浓度的回归信号和信噪比,采用理论分析和计算机模拟的方法,得到了峰值有效后向散射截面的数量级约为10-17M2的结果;在忽略背景噪声和考虑背景噪声的情况下,数值模拟研究了其回归信号的大小。结果表明,目前探测系统的信噪比是比较小的,要提高系统的信噪比,就要降低分辨率范围Δz和延长积分时间τ。这一结果对激光雷达探测热层氦浓度有帮助。
为了分析激光雷达探测热层氦浓度的回归信号和信噪比,采用理论分析和计算机模拟的方法,得到了峰值有效后向散射截面的数量级约为10-17M2的结果;在忽略背景噪声和考虑背景噪声的情况下,数值模拟研究了其回归信号的大小。结果表明,目前探测系统的信噪比是比较小的,要提高系统的信噪比,就要降低分辨率范围Δz和延长积分时间τ。这一结果对激光雷达探测热层氦浓度有帮助。
2008, 32(2): 180-183.
摘要:
为了研究细管道内表面检测技术,在分析细管道内壁成像特点的基础上,提出了一种内截面轮廓提取方法。首先根据投射在管道内壁光环的几何特征,提取出有效的图像区域。以图像中心为原点按一定的角度向光环做射线,把图像均匀分成若干扇形,再分别沿着每一射线径向搜索出灰度值最大处作为内轮廓截面上的一点。根据提取出的截面上点的坐标,可以计算轮廓上任一点的半径。该方法的检测精度达到±0.1mm。实验结果表明,利用该技术,能够实现小管道内壁的检测。
为了研究细管道内表面检测技术,在分析细管道内壁成像特点的基础上,提出了一种内截面轮廓提取方法。首先根据投射在管道内壁光环的几何特征,提取出有效的图像区域。以图像中心为原点按一定的角度向光环做射线,把图像均匀分成若干扇形,再分别沿着每一射线径向搜索出灰度值最大处作为内轮廓截面上的一点。根据提取出的截面上点的坐标,可以计算轮廓上任一点的半径。该方法的检测精度达到±0.1mm。实验结果表明,利用该技术,能够实现小管道内壁的检测。
2008, 32(2): 191-193.
摘要:
为了研究激光熔凝温度场的分布,采用非接触式的直接检测方法,研制了一套新型激光熔池动态检测系统,实时拍摄了激光熔凝中熔池冷却过程热辐射图像,进行了理论分析和实验验证,取得了熔池冷却时非稳态温度场分布数据。结果表明,激光熔凝熔池冷却过程分为熔化凝固和固态降温两个过程,检测得到了熔化时间、凝固时间、熔池温度场分布、熔池尺寸等信息。这一结果对于激光熔凝工艺参数的优化选择设计是有帮助的。
为了研究激光熔凝温度场的分布,采用非接触式的直接检测方法,研制了一套新型激光熔池动态检测系统,实时拍摄了激光熔凝中熔池冷却过程热辐射图像,进行了理论分析和实验验证,取得了熔池冷却时非稳态温度场分布数据。结果表明,激光熔凝熔池冷却过程分为熔化凝固和固态降温两个过程,检测得到了熔化时间、凝固时间、熔池温度场分布、熔池尺寸等信息。这一结果对于激光熔凝工艺参数的优化选择设计是有帮助的。
2008, 32(2): 194-197.
摘要:
为了对二次谐波型和偏振开关型频率分辨光学开关法测量超短光脉冲的研究,利用矩阵的方法对实验系统中几种常见超短光脉冲的二次谐波-频率分辨光学开关和偏振开关-频率分辨光学开关光谱图进行了数值模拟,并采用基于矩阵的主元素广义投影算法从数值模拟的二次谐波-频率分辨光学开关光谱图中恢复了脉冲的振幅和相位,误差达到收敛的标准(G-4)。结果表明,频率分辨光学开关能够精确地测量超短光脉冲。
为了对二次谐波型和偏振开关型频率分辨光学开关法测量超短光脉冲的研究,利用矩阵的方法对实验系统中几种常见超短光脉冲的二次谐波-频率分辨光学开关和偏振开关-频率分辨光学开关光谱图进行了数值模拟,并采用基于矩阵的主元素广义投影算法从数值模拟的二次谐波-频率分辨光学开关光谱图中恢复了脉冲的振幅和相位,误差达到收敛的标准(G-4)。结果表明,频率分辨光学开关能够精确地测量超短光脉冲。
2008, 32(2): 198-200.
摘要:
为了研究气泡对激光的时间展宽问题,采用米氏光散射理论,对气泡的光散射特性以及多次散射效应进行了理论分析,并开展了实验研究,得到了气泡在不同距离时后向光散射信号波形。结果表明,气泡对激光脉冲的传输有明显的影响,导致了脉冲激光在时间上的展宽,信号展宽的宽度随距离近似呈二次曲线变化。
为了研究气泡对激光的时间展宽问题,采用米氏光散射理论,对气泡的光散射特性以及多次散射效应进行了理论分析,并开展了实验研究,得到了气泡在不同距离时后向光散射信号波形。结果表明,气泡对激光脉冲的传输有明显的影响,导致了脉冲激光在时间上的展宽,信号展宽的宽度随距离近似呈二次曲线变化。
2008, 32(2): 218-221.
摘要:
为了解决三维物体识别速度和识别能力问题,提出了一种采用光栅调制基频滤波的归一化频谱相关识别新方法。基于归一化频谱相关模型,对物体平移和旋转后的基频模进行了理论分析和实验论证,得出了物体基频模具有平移不变性的特性。实验论证了该方法的有效性,采用该方法不仅能有效识别三维位物体,而且还能估计物体的旋转角度,精度优于±2°。结果表明,由于该方法只需投影一幅正弦光栅条纹,采集一帧变形条纹图,可以适用于三维物体的动态识别和在线识别。
为了解决三维物体识别速度和识别能力问题,提出了一种采用光栅调制基频滤波的归一化频谱相关识别新方法。基于归一化频谱相关模型,对物体平移和旋转后的基频模进行了理论分析和实验论证,得出了物体基频模具有平移不变性的特性。实验论证了该方法的有效性,采用该方法不仅能有效识别三维位物体,而且还能估计物体的旋转角度,精度优于±2°。结果表明,由于该方法只需投影一幅正弦光栅条纹,采集一帧变形条纹图,可以适用于三维物体的动态识别和在线识别。
2008, 32(2): 222-224.
摘要:
为了解决困扰靶场的海量光学测量图像信息存储和传输问题,在满足光测数据处理精度前提下实现较高的压缩比,根据靶场光测数字图像特点,采用H.264的编码方案对目标区域和背景区域进行编码,得到了70倍压缩图像数据和压缩前后目标在图像坐标系中的坐标结果。结果表明,光测数字图像无损压缩技术实现了背景区域的高倍压缩和对目标区域的无损压缩,从而既满足了靶场数据处理精度需求又大大减少了测量图像信息量,该技术可对标准位图图像进行处理,符合国内各靶场的测量图像标准,可在其它靶场广泛推广。
为了解决困扰靶场的海量光学测量图像信息存储和传输问题,在满足光测数据处理精度前提下实现较高的压缩比,根据靶场光测数字图像特点,采用H.264的编码方案对目标区域和背景区域进行编码,得到了70倍压缩图像数据和压缩前后目标在图像坐标系中的坐标结果。结果表明,光测数字图像无损压缩技术实现了背景区域的高倍压缩和对目标区域的无损压缩,从而既满足了靶场数据处理精度需求又大大减少了测量图像信息量,该技术可对标准位图图像进行处理,符合国内各靶场的测量图像标准,可在其它靶场广泛推广。
2008, 32(2): 131-133,136.
摘要:
为了准确重建微小物体三维物场,采用理论分析与计算机模拟相结合的方法,研究了如何用准直光重建大数值孔径数字全息图,分析了用球面参考光波再现失效的原因,得到了位相重建的表达式;分析了由于记录距离和参考点源偏置的测量误差而导致位相重建像的畸变,作了计算机模拟验证。结果表明,对于强度重建,只要能够记录高质量的全息图,就可以得到准确的再现结果;而对于三维物场重建,只有准确测量记录距离和参考点源的偏置,才能得到准确的再现结果;由于距离的测量误差,导致再现光波场的位相分布出现了二次函数调制畸变,因此,实验过程中精确测量这两个参量是至关重要的。
为了准确重建微小物体三维物场,采用理论分析与计算机模拟相结合的方法,研究了如何用准直光重建大数值孔径数字全息图,分析了用球面参考光波再现失效的原因,得到了位相重建的表达式;分析了由于记录距离和参考点源偏置的测量误差而导致位相重建像的畸变,作了计算机模拟验证。结果表明,对于强度重建,只要能够记录高质量的全息图,就可以得到准确的再现结果;而对于三维物场重建,只有准确测量记录距离和参考点源的偏置,才能得到准确的再现结果;由于距离的测量误差,导致再现光波场的位相分布出现了二次函数调制畸变,因此,实验过程中精确测量这两个参量是至关重要的。
2008, 32(2): 143-146.
摘要:
光通信中,为了实现具有负系数特性的基于光子学方法的微波滤波器,采用了一种基于位相调制到强度调制转换的新颖而简单的方法。一个系数可转化的双抽头负系数全光微波带通滤波器得到了验证。结果表明,该滤波器不仅实现了负系数,其各项特性也得到了改善。
光通信中,为了实现具有负系数特性的基于光子学方法的微波滤波器,采用了一种基于位相调制到强度调制转换的新颖而简单的方法。一个系数可转化的双抽头负系数全光微波带通滤波器得到了验证。结果表明,该滤波器不仅实现了负系数,其各项特性也得到了改善。
2008, 32(2): 159-162.
摘要:
为了探讨三次方位相板在大景深CCD衍射受限成像系统中的作用和分析由三次方位相板引起的成像相移现象,采用原理对比分析及仿真实验的方法,得到了轴向离焦参数ψ和位相板系数α与成像系统调制传递函数及成像相移量s的关系函数,以及物方离焦量w为波长的0,50,150,300倍时普通成像系统与大景深成像系统的轮辐成像图。分析及实验结果表明,位相板以降低系统光学传递函数对轴向离焦量敏感程度的方式实现大景深成像,同时必然引起成像相移,且相移大小与景深放大倍数及位相板系数间存在一定对应关系。而适当控制景深放大倍数并合理选择位相板系数能够有效减小成像相移,获得满意的成像质量。
为了探讨三次方位相板在大景深CCD衍射受限成像系统中的作用和分析由三次方位相板引起的成像相移现象,采用原理对比分析及仿真实验的方法,得到了轴向离焦参数ψ和位相板系数α与成像系统调制传递函数及成像相移量s的关系函数,以及物方离焦量w为波长的0,50,150,300倍时普通成像系统与大景深成像系统的轮辐成像图。分析及实验结果表明,位相板以降低系统光学传递函数对轴向离焦量敏感程度的方式实现大景深成像,同时必然引起成像相移,且相移大小与景深放大倍数及位相板系数间存在一定对应关系。而适当控制景深放大倍数并合理选择位相板系数能够有效减小成像相移,获得满意的成像质量。
2008, 32(2): 134-136.
摘要:
概述了激光诱导击穿光谱技术的发展历史及其基本原理,给出了激光诱导击穿光谱技术分类及其应用领域,并对该技术在生物医学领域中的应用及最新进展进行了详细的阐述,最后通过对研究结果进行分析,得出结论:激光诱导击穿光谱在生物医学这一领域中正逐步吸引越来越多的科学家的兴趣,具有重要的应用价值和发展前景。
概述了激光诱导击穿光谱技术的发展历史及其基本原理,给出了激光诱导击穿光谱技术分类及其应用领域,并对该技术在生物医学领域中的应用及最新进展进行了详细的阐述,最后通过对研究结果进行分析,得出结论:激光诱导击穿光谱在生物医学这一领域中正逐步吸引越来越多的科学家的兴趣,具有重要的应用价值和发展前景。
2008, 32(2): 166-170.
摘要:
首先阐述了激光焊接塑料的原理;其次介绍了几种激光焊接塑料的新方法、特点及应用对象,主要有轮廓焊接、同步焊接、准同步焊接、掩膜焊接、放射状焊接、Globo焊接和衍射焊接;最后论述了激光焊接塑料的发展现状及发展趋势。可以看出,目前研究主要集中于二维焊接,而三维焊接研究得较少。激光焊接塑料正成为激光焊接领域的一个热点,它将取代传统的塑料焊接方法。
首先阐述了激光焊接塑料的原理;其次介绍了几种激光焊接塑料的新方法、特点及应用对象,主要有轮廓焊接、同步焊接、准同步焊接、掩膜焊接、放射状焊接、Globo焊接和衍射焊接;最后论述了激光焊接塑料的发展现状及发展趋势。可以看出,目前研究主要集中于二维焊接,而三维焊接研究得较少。激光焊接塑料正成为激光焊接领域的一个热点,它将取代传统的塑料焊接方法。
2008, 32(2): 184-186.
摘要:
为了研究光动力疗法选择性光损伤,采用蒙特卡罗方法,建立了组织中光动力剂量数学模型。得到光动力剂量随组织厚度增加呈指数衰减的结果。光动力损伤是阈值过程,对肿瘤组织造成深层光动力损伤时,更多正常组织受到损伤。光斑半径对对肿瘤组织损伤深度有明显影响。结果表明,适量光敏剂能引起浅薄全面的肿瘤组织光动力损伤,深层光动力损伤伴随正常组织损伤。
为了研究光动力疗法选择性光损伤,采用蒙特卡罗方法,建立了组织中光动力剂量数学模型。得到光动力剂量随组织厚度增加呈指数衰减的结果。光动力损伤是阈值过程,对肿瘤组织造成深层光动力损伤时,更多正常组织受到损伤。光斑半径对对肿瘤组织损伤深度有明显影响。结果表明,适量光敏剂能引起浅薄全面的肿瘤组织光动力损伤,深层光动力损伤伴随正常组织损伤。
