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RSS2011年 35卷 第5期
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2011, 35(5): 577-581.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.001
[摘要]
[PDF 1160KB]
摘要:
为了研究薄钢板的非熔透激光焊接的焊接质量,采用光纤激光及CO2脉冲激光对SUS304奥氏体不锈钢和SPCC冷轧碳钢薄板进行了非熔透搭接焊试验,分析了影响非熔透激光焊接的主要因素,并对接头的组织和力学性能进行了测试,得出激光功率、焊接速率、离焦量、脉冲频率、占空比等主要工艺参量对焊缝成形及试件性能的影响规律。结果表明,在适宜的焊接工艺参量下,非熔透激光焊接焊缝形貌平整连续;焊缝强度达到母材强度的50%以上;焊缝区的显微硬度高于母材。
为了研究薄钢板的非熔透激光焊接的焊接质量,采用光纤激光及CO2脉冲激光对SUS304奥氏体不锈钢和SPCC冷轧碳钢薄板进行了非熔透搭接焊试验,分析了影响非熔透激光焊接的主要因素,并对接头的组织和力学性能进行了测试,得出激光功率、焊接速率、离焦量、脉冲频率、占空比等主要工艺参量对焊缝成形及试件性能的影响规律。结果表明,在适宜的焊接工艺参量下,非熔透激光焊接焊缝形貌平整连续;焊缝强度达到母材强度的50%以上;焊缝区的显微硬度高于母材。
2011, 35(5): 582-585,647.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.002
摘要:
为了研究激光冲击对镁合金摩擦磨损性能的影响,采用Nd:glass脉冲激光对AM50镁合金表面进行冲击强化处理,对强化区的表面形貌、粗糙度、微观组织、显微硬度、摩擦磨损性能进行了测试与分析。可知激光冲击强化后,试样表面粗糙度略有增加,强化层内含有大量位错与孪晶,强化层显微硬度明显提高,表面的显微硬度值(约67HV)明显高于基体(约40HV),强化层厚约0.8mm。采用球-平面方式进行了干摩擦磨损实验。结果表明,磨损的主要机制为磨粒磨损,激光冲击强化试样的摩擦系数曲线与未处理试样相似,磨损体积略大于未处理试样;激光冲击镁合金的强化效果明显,而对镁合金的摩擦磨损性能影响很小。
为了研究激光冲击对镁合金摩擦磨损性能的影响,采用Nd:glass脉冲激光对AM50镁合金表面进行冲击强化处理,对强化区的表面形貌、粗糙度、微观组织、显微硬度、摩擦磨损性能进行了测试与分析。可知激光冲击强化后,试样表面粗糙度略有增加,强化层内含有大量位错与孪晶,强化层显微硬度明显提高,表面的显微硬度值(约67HV)明显高于基体(约40HV),强化层厚约0.8mm。采用球-平面方式进行了干摩擦磨损实验。结果表明,磨损的主要机制为磨粒磨损,激光冲击强化试样的摩擦系数曲线与未处理试样相似,磨损体积略大于未处理试样;激光冲击镁合金的强化效果明显,而对镁合金的摩擦磨损性能影响很小。
2011, 35(5): 593-595,643.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.005
摘要:
为了研究采用星点法的小视场镜头畸变测量，选择星点像中心判读和星点选择两方面作为切入点。针对星点像中心判读，在对比了传统的质心算法的基础上，采用将最大类间方差算法与重心计算相结合的方法以提高星点定位的准确性。针对星点选择，为保证星点定位的稳定性以及畸变计算的精准度，用实验方法分析了星点大小的不同对于畸变测量中星点像定位稳定性的影响，选择整个视场内同一水平线下不同位置的y坐标值均方差为1/71像元的星点进行实验，通过实验测得了实际镜头的绝对畸变和相对畸变。结果表明，该方法测得的镜头畸变精度高，可达到航天级应用要求。
为了研究采用星点法的小视场镜头畸变测量，选择星点像中心判读和星点选择两方面作为切入点。针对星点像中心判读，在对比了传统的质心算法的基础上，采用将最大类间方差算法与重心计算相结合的方法以提高星点定位的准确性。针对星点选择，为保证星点定位的稳定性以及畸变计算的精准度，用实验方法分析了星点大小的不同对于畸变测量中星点像定位稳定性的影响，选择整个视场内同一水平线下不同位置的y坐标值均方差为1/71像元的星点进行实验，通过实验测得了实际镜头的绝对畸变和相对畸变。结果表明，该方法测得的镜头畸变精度高，可达到航天级应用要求。
2011, 35(5): 596-599.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.006
摘要:
为了在复杂电磁环境下远距离传输超快脉冲电信号,采用电光转换法将超快脉冲电信号转化为光信号,光信号经数公里光纤传输,在光纤末端采用光电转换法恢复超快脉冲电信号,成功研制了宽频带模拟光纤传输系统。系统的性能指标频带宽度为(0.0003～3)GHz,带内平坦度为1dB,线性动态范围为40dB(100倍),输出噪声峰峰值小于5mV,驻波比优于2;该传输系统可应用于高功率微波实验。结果表明,采用电光转换和光电转换技术的模拟光纤传输系统可用于超快脉冲诊断中的信号传输。
为了在复杂电磁环境下远距离传输超快脉冲电信号,采用电光转换法将超快脉冲电信号转化为光信号,光信号经数公里光纤传输,在光纤末端采用光电转换法恢复超快脉冲电信号,成功研制了宽频带模拟光纤传输系统。系统的性能指标频带宽度为(0.0003～3)GHz,带内平坦度为1dB,线性动态范围为40dB(100倍),输出噪声峰峰值小于5mV,驻波比优于2;该传输系统可应用于高功率微波实验。结果表明,采用电光转换和光电转换技术的模拟光纤传输系统可用于超快脉冲诊断中的信号传输。
2011, 35(5): 600-602,687.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.007
摘要:
为了测量低频振动物体频率和振幅,采用激光多普勒测量和外差相干检测方法,建立一个利用激光外差干涉技术测量多普勒效应的实验,进行了理论分析和实验验证,取得了频率标准偏差数据。结果表明,系统检测物体振动频率,并对振源频率500Hz进行测量并且验证有效性,测量标准偏差小于5.610-8;系统信号探测强度和物体振幅呈线性关系,证明随压电陶瓷电压降低探测振幅强度减小。这一结果对了解振动目标特性是有帮助的。
为了测量低频振动物体频率和振幅,采用激光多普勒测量和外差相干检测方法,建立一个利用激光外差干涉技术测量多普勒效应的实验,进行了理论分析和实验验证,取得了频率标准偏差数据。结果表明,系统检测物体振动频率,并对振源频率500Hz进行测量并且验证有效性,测量标准偏差小于5.610-8;系统信号探测强度和物体振幅呈线性关系,证明随压电陶瓷电压降低探测振幅强度减小。这一结果对了解振动目标特性是有帮助的。
2011, 35(5): 603-605.
摘要:
摘要：为了精确测量步进电机的脉冲当量和回程差，提出了一种基于薄膜干涉原理的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源，配以牛顿环仪系统、面阵电荷耦合器（CCD）视频信号采集系统、计算机及数据处理软件等。采用条纹记数法实现微位移测量，具有四百分之一波长的位移分辨率。与传统测量方法相比，其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高，特别适合范围在微米及微米以下的位移测量。在对TSA50-C型商用步进电机的测量中，结果验证了这种测量系统在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明，对于5微米以下的脉冲当量及回程差的测量，该测量系统的相对误差分别为2.63%和0.44%。
摘要：为了精确测量步进电机的脉冲当量和回程差，提出了一种基于薄膜干涉原理的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源，配以牛顿环仪系统、面阵电荷耦合器（CCD）视频信号采集系统、计算机及数据处理软件等。采用条纹记数法实现微位移测量，具有四百分之一波长的位移分辨率。与传统测量方法相比，其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高，特别适合范围在微米及微米以下的位移测量。在对TSA50-C型商用步进电机的测量中，结果验证了这种测量系统在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明，对于5微米以下的脉冲当量及回程差的测量，该测量系统的相对误差分别为2.63%和0.44%。
2011, 35(5): 610-612,631.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.010
摘要:
为了更好地了解N型4H-SiC的电学特性,评价其晶体质量,采用激光技术和微波光电导作为非接触、非破坏性测量半导体特性的一种工具,描述了其测试原理和实验装置,并讨论了不同的激发强度下,其少数载流子寿命的变化。结果表明,改变入射激光能量(即光子注入水平),样品电压峰值与激发强度成正比,对其载流子寿命几乎没有影响。该方法能方便快捷地测量载流子的寿命,对SiC材料性能的研究具有重要意义。
为了更好地了解N型4H-SiC的电学特性,评价其晶体质量,采用激光技术和微波光电导作为非接触、非破坏性测量半导体特性的一种工具,描述了其测试原理和实验装置,并讨论了不同的激发强度下,其少数载流子寿命的变化。结果表明,改变入射激光能量(即光子注入水平),样品电压峰值与激发强度成正比,对其载流子寿命几乎没有影响。该方法能方便快捷地测量载流子的寿命,对SiC材料性能的研究具有重要意义。
2011, 35(5): 613-617.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.011
摘要:
为了实现对热轧钢板的在线厚度测量,建立了自动激光测厚系统。对该系统所采用的机械设计、光路设计、基于MATLAB的图像算法等进行了研究。首先使用激光器将激光倾斜投射到待测钢板的侧面上,并在激光器前方设置一块挡板,挡住水平方向上的部分光线。接着使用工业摄像机将被测板上的激光光斑成像于CCD靶面上。然后根据CCD上挡板所成像的位置计算出钢板的离焦量。最后根据CCD上钢板侧面所成像高和钢板的离焦量与待测板厚的几何关系,计算出钢板的厚度。结果表明,钢板厚度为8mm～120mm时,系统测量精度为0.32mm,低于测量系统要求的0.5mm;测量系统受高温辐射影响较小。能够满足工业生产线上热轧钢板自动厚度测量的稳定性好、精度高、受外界干扰小等要求。
为了实现对热轧钢板的在线厚度测量,建立了自动激光测厚系统。对该系统所采用的机械设计、光路设计、基于MATLAB的图像算法等进行了研究。首先使用激光器将激光倾斜投射到待测钢板的侧面上,并在激光器前方设置一块挡板,挡住水平方向上的部分光线。接着使用工业摄像机将被测板上的激光光斑成像于CCD靶面上。然后根据CCD上挡板所成像的位置计算出钢板的离焦量。最后根据CCD上钢板侧面所成像高和钢板的离焦量与待测板厚的几何关系,计算出钢板的厚度。结果表明,钢板厚度为8mm～120mm时,系统测量精度为0.32mm,低于测量系统要求的0.5mm;测量系统受高温辐射影响较小。能够满足工业生产线上热轧钢板自动厚度测量的稳定性好、精度高、受外界干扰小等要求。
2011, 35(5): 618-621,625.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.012
摘要:
为了提高可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)直接吸收技术的检测灵敏度,解决自平衡探测技术需要两条环境接近的光路而造成的适用性差的问题。采用了一种移相自平衡吸收光谱技术,该技术将信号经过滤波、放大和移相后,两个相差180的信号经过反演就可提取出吸收信号,再对吸收信号及代表光强的直流分量信号进行数据处理便可测得气体浓度。分析显示移相自平衡吸收法能解决自平衡吸收法不能适用于同光路检测的原理性缺陷。结果表明,移相自平衡吸收光谱技术对信号的微小变化具有较高的灵敏度,信噪比也比直接吸收法提高了8倍～9倍,更适用于开放光路情况下的气体探测。为TDLAS在长距离气体检测领域提供了一个有效的高灵敏度探测手段,具有广泛的应用前景。
为了提高可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)直接吸收技术的检测灵敏度,解决自平衡探测技术需要两条环境接近的光路而造成的适用性差的问题。采用了一种移相自平衡吸收光谱技术,该技术将信号经过滤波、放大和移相后,两个相差180的信号经过反演就可提取出吸收信号,再对吸收信号及代表光强的直流分量信号进行数据处理便可测得气体浓度。分析显示移相自平衡吸收法能解决自平衡吸收法不能适用于同光路检测的原理性缺陷。结果表明,移相自平衡吸收光谱技术对信号的微小变化具有较高的灵敏度,信噪比也比直接吸收法提高了8倍～9倍,更适用于开放光路情况下的气体探测。为TDLAS在长距离气体检测领域提供了一个有效的高灵敏度探测手段,具有广泛的应用前景。
2011, 35(5): 632-635,683.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.016
摘要:
为了研究太阳能电池在连续激光辐照下的波段性效应,使用位于波段内外的3种波长连续激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应和损伤效应进行了实验研究,采用观察电池对激光的响应,对比电池的损伤形貌和太阳能电池组成材料的吸收曲线差异的方法,得到了太阳能电池对本征吸收长波限附近波长激光的吸收机制,分析了10.6m激光和1064nm激光对太阳能电池的损伤效果差异的原因。结果表明,玻璃盖片和硅对不同波长激光的吸收系数的很大差距是造成它们对太阳能电池的损伤效果差异的原因。
为了研究太阳能电池在连续激光辐照下的波段性效应,使用位于波段内外的3种波长连续激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应和损伤效应进行了实验研究,采用观察电池对激光的响应,对比电池的损伤形貌和太阳能电池组成材料的吸收曲线差异的方法,得到了太阳能电池对本征吸收长波限附近波长激光的吸收机制,分析了10.6m激光和1064nm激光对太阳能电池的损伤效果差异的原因。结果表明,玻璃盖片和硅对不同波长激光的吸收系数的很大差距是造成它们对太阳能电池的损伤效果差异的原因。
2011, 35(5): 639-643.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.018
摘要:
为了建立水色三要素的反演模式,根据2003年和2004年测量的珠江口区域水色数据,采用中分辨率成像光谱仪(MODIS)图像水色通道的遥感反射率组合建立神经网络模型,同时反演珠江口水域水色三要素(叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质)的浓度,并对模型进行验证分析。根据反演模型利用MODIS数据获取三要素的浓度图,对形成原因进行了简要的分析。结果表明,采用443nm,488nm,531nn,551nm,667nm,678nm,748nm通道遥感反射率组合作为输入时,模型反演精度比其他输入组合要高,该方法具有较理想的精度。
为了建立水色三要素的反演模式,根据2003年和2004年测量的珠江口区域水色数据,采用中分辨率成像光谱仪(MODIS)图像水色通道的遥感反射率组合建立神经网络模型,同时反演珠江口水域水色三要素(叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质)的浓度,并对模型进行验证分析。根据反演模型利用MODIS数据获取三要素的浓度图,对形成原因进行了简要的分析。结果表明,采用443nm,488nm,531nn,551nm,667nm,678nm,748nm通道遥感反射率组合作为输入时,模型反演精度比其他输入组合要高,该方法具有较理想的精度。
2011, 35(5): 644-647.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.019
摘要:
为了研究水雾对激光传输的影响,采用理论分析与设备实测相比对的方法,对水雾的近红外消光特性进行了理论分析和实验验证,取得了海洋环境雾天不同能见度条件下的激光大气传输衰减特性测量数据及同等试验条件下的模拟计算对比数据。结果表明,海洋环境下,水雾是影响激光大气传输的主要因素,其消光系数量级在10-1km-1或100km-1,水雾对激光传输的衰减是大气分子散射和吸收所引起衰减的十几倍甚至几十倍;结合实测数据对经验常数C进行了修正,得到基于能见度的1.06m激光在海雾中衰减的经验公式。所得结果对科学评价激光对抗装备远场效能具有参考意义。
为了研究水雾对激光传输的影响,采用理论分析与设备实测相比对的方法,对水雾的近红外消光特性进行了理论分析和实验验证,取得了海洋环境雾天不同能见度条件下的激光大气传输衰减特性测量数据及同等试验条件下的模拟计算对比数据。结果表明,海洋环境下,水雾是影响激光大气传输的主要因素,其消光系数量级在10-1km-1或100km-1,水雾对激光传输的衰减是大气分子散射和吸收所引起衰减的十几倍甚至几十倍;结合实测数据对经验常数C进行了修正,得到基于能见度的1.06m激光在海雾中衰减的经验公式。所得结果对科学评价激光对抗装备远场效能具有参考意义。
2011, 35(5): 659-663.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.023
摘要:
为了分析猫眼光学系统中透镜失调对高斯光束反射特性的影响,将分划板的光瞳函数展为有限项复高斯函数之和,并利用适用于失调光学系统的广义衍射公式,求解了高斯光束经含失调透镜的猫眼光学系统的反射光场近似解析式,针对给定猫眼光学系统定量分析了透镜失调量对反射光束场分布的影响。结果表明,透镜的角位移比横位移对反射光束传输特性的影响更为显著。该结果对分析光学系统猫眼效应的适用条件是有帮助的。
为了分析猫眼光学系统中透镜失调对高斯光束反射特性的影响,将分划板的光瞳函数展为有限项复高斯函数之和,并利用适用于失调光学系统的广义衍射公式,求解了高斯光束经含失调透镜的猫眼光学系统的反射光场近似解析式,针对给定猫眼光学系统定量分析了透镜失调量对反射光束场分布的影响。结果表明,透镜的角位移比横位移对反射光束传输特性的影响更为显著。该结果对分析光学系统猫眼效应的适用条件是有帮助的。
2011, 35(5): 684-687.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.029
摘要:
为了研究荧光光谱技术在白酒检测、识别中的应用,对五粮液和用于比对的茅台醇、高沟等一些常见白酒的荧光光谱进行了检测,得到了3维荧光光谱图,发现五粮液与其中大部分白酒的3维荧光光谱有显著不同,但与同属浓香型白酒的茅台醇有较大相似之处。为识别出五粮液,首先提取出表征白酒荧光光谱的特征参量,再借助最小二乘支持向量机对其进行分类识别,从而准确地将五粮液与其它白酒区分开来。结果表明,提取的荧光光谱特征参量可以用于识别五粮液,并且提取参量过程由计算机处理,提高了识别效率。该方法可以推广应用于识别其它白酒,为快速识别白酒提供了一种实用、有效的途径。
为了研究荧光光谱技术在白酒检测、识别中的应用,对五粮液和用于比对的茅台醇、高沟等一些常见白酒的荧光光谱进行了检测,得到了3维荧光光谱图,发现五粮液与其中大部分白酒的3维荧光光谱有显著不同,但与同属浓香型白酒的茅台醇有较大相似之处。为识别出五粮液,首先提取出表征白酒荧光光谱的特征参量,再借助最小二乘支持向量机对其进行分类识别,从而准确地将五粮液与其它白酒区分开来。结果表明,提取的荧光光谱特征参量可以用于识别五粮液,并且提取参量过程由计算机处理,提高了识别效率。该方法可以推广应用于识别其它白酒,为快速识别白酒提供了一种实用、有效的途径。
2011, 35(5): 699-704.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.033
摘要:
为了减少和避免激光和微波辐射眼损伤,设计研制了防激光、防微波、激光探测告警为一体的多功能防护镜。该防护镜由特定功能的光学部件和光电子模块组成,包括多功能复合防护镜片、镜架和激光探测报警系统。进行了多功能防护镜复合技术研究和防护性能测试。结果表明,该防护镜在激光波长532nm,1064nm,790nm,840nm的光密度为4.0～7.28;可见光积分透过率为18.7%;微波衰减大于20dB;报警系统在532nm,1064nm和840nm激光波长能提供自动检测和声光报警,报警器的探测灵敏度为10-7/cm2;该防护镜可承受1g质量、300m/s～400m/s速率的钢制球形破片的冲击;防护镜总质量小于200g,该防护镜防护波段宽、对激光和微波的衰减倍率高、防护角大、可见波段透光性好、可分体和组合使用、体积小、重量轻、便于佩戴、适用于个人佩戴防护和光电传感器的防护。在现代光学实验和各种激光与微波作业环境,以及反恐和公共安全中是不可缺少的防护器材。
为了减少和避免激光和微波辐射眼损伤,设计研制了防激光、防微波、激光探测告警为一体的多功能防护镜。该防护镜由特定功能的光学部件和光电子模块组成,包括多功能复合防护镜片、镜架和激光探测报警系统。进行了多功能防护镜复合技术研究和防护性能测试。结果表明,该防护镜在激光波长532nm,1064nm,790nm,840nm的光密度为4.0～7.28;可见光积分透过率为18.7%;微波衰减大于20dB;报警系统在532nm,1064nm和840nm激光波长能提供自动检测和声光报警,报警器的探测灵敏度为10-7/cm2;该防护镜可承受1g质量、300m/s～400m/s速率的钢制球形破片的冲击;防护镜总质量小于200g,该防护镜防护波段宽、对激光和微波的衰减倍率高、防护角大、可见波段透光性好、可分体和组合使用、体积小、重量轻、便于佩戴、适用于个人佩戴防护和光电传感器的防护。在现代光学实验和各种激光与微波作业环境,以及反恐和公共安全中是不可缺少的防护器材。
2011, 35(5): 708-711.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.035
摘要:
为了研究准分子激光刻蚀聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的内在机理,将波长为248nm的KrF准分子激光垂直照射到PMMA材料表面,改变激光能量和脉冲数目,在大气背景下进行实验,照射后样品的表面形貌及化学结构用扫描电子显微镜（SEM）、3维形貌分析仪、X射线光电子能谱（XPS）等手段进行分析。SEM测试表明,在刻蚀区域出现孔状结构,说明刻蚀过程中有气体成分产生。XPS测试表明,激光照射后C1s峰的强度减弱而O1 s峰增强,据此推测PMMA侧链上的甲基被刻蚀掉且空气中的O2参与了反应。另外还研究了激光能量和脉冲数目对刻蚀率和表面粗糙度的影响。结果表明,随着激光能量和脉冲数目增加,刻蚀率和粗糙度并不是一直呈现递增的趋势。
为了研究准分子激光刻蚀聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的内在机理,将波长为248nm的KrF准分子激光垂直照射到PMMA材料表面,改变激光能量和脉冲数目,在大气背景下进行实验,照射后样品的表面形貌及化学结构用扫描电子显微镜（SEM）、3维形貌分析仪、X射线光电子能谱（XPS）等手段进行分析。SEM测试表明,在刻蚀区域出现孔状结构,说明刻蚀过程中有气体成分产生。XPS测试表明,激光照射后C1s峰的强度减弱而O1 s峰增强,据此推测PMMA侧链上的甲基被刻蚀掉且空气中的O2参与了反应。另外还研究了激光能量和脉冲数目对刻蚀率和表面粗糙度的影响。结果表明,随着激光能量和脉冲数目增加,刻蚀率和粗糙度并不是一直呈现递增的趋势。
2011, 35(5): 715-717.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.037
摘要:
为了准确测量目标的全偏振参量,采用数值模拟计算系统测量矩阵的范数条件数的方法,对系统微小扰动引起的全偏振态参量的测量影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,当/4波片快轴方向为特定组合角度(13,50,128,164)时,测量系统最优化和效率化。
为了准确测量目标的全偏振参量,采用数值模拟计算系统测量矩阵的范数条件数的方法,对系统微小扰动引起的全偏振态参量的测量影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,当/4波片快轴方向为特定组合角度(13,50,128,164)时,测量系统最优化和效率化。
2011, 35(5): 586-588.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.003
摘要:
为了达到将MATLAB数据图像计算能力强大的特点与VB(Visual Basic)编程软件简单方便、界面可视的特点相结合的目的,采用组件对象模型(component object model,COM)技术在VB中调用MATLAB生成动态链接库的方法,将COM组件技术应用于数字全息中研究水中物体运动。结果表明,两者的结合可以减少设计编程时间,使得参量修改方便且可移植性强,从而可提高全息图像后续处理的效率和效果,具有一定的应用价值。以数字全息测量液体中蔗糖颗粒的运动为例,将混合编程处理结果与理论分析进行了对比,验证了该方法的可行性和准确性,具有一定的理论价值。
为了达到将MATLAB数据图像计算能力强大的特点与VB(Visual Basic)编程软件简单方便、界面可视的特点相结合的目的,采用组件对象模型(component object model,COM)技术在VB中调用MATLAB生成动态链接库的方法,将COM组件技术应用于数字全息中研究水中物体运动。结果表明,两者的结合可以减少设计编程时间,使得参量修改方便且可移植性强,从而可提高全息图像后续处理的效率和效果,具有一定的应用价值。以数字全息测量液体中蔗糖颗粒的运动为例,将混合编程处理结果与理论分析进行了对比,验证了该方法的可行性和准确性,具有一定的理论价值。
2011, 35(5): 606-609.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.009
摘要:
为了研究离散效应对光子晶体光纤中飞秒信号脉冲压缩的影响,采用分步傅里叶方法数值求解耦合的非线性薛定谔方程,模拟了双飞秒脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输过程;计算和分析了离散效应和非同步耦合对信号脉冲压缩的影响。结果表明,当抽运脉冲在反常色散区进行抽运,而信号脉冲在正常色散区入射时,在群速度色散、3阶色散,自相位调制及交叉相位调制联合作用下,信号脉冲在传输过程中不仅被压缩且存在最佳光纤长度;离散效应导致信号脉冲压缩因子减小,所需最佳光纤长度增加以及压缩后的脉冲频谱呈现不对称,采用非同步耦合有利于改善信号脉冲的压缩质量。
为了研究离散效应对光子晶体光纤中飞秒信号脉冲压缩的影响,采用分步傅里叶方法数值求解耦合的非线性薛定谔方程,模拟了双飞秒脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输过程;计算和分析了离散效应和非同步耦合对信号脉冲压缩的影响。结果表明,当抽运脉冲在反常色散区进行抽运,而信号脉冲在正常色散区入射时,在群速度色散、3阶色散,自相位调制及交叉相位调制联合作用下,信号脉冲在传输过程中不仅被压缩且存在最佳光纤长度;离散效应导致信号脉冲压缩因子减小,所需最佳光纤长度增加以及压缩后的脉冲频谱呈现不对称,采用非同步耦合有利于改善信号脉冲的压缩质量。
2011, 35(5): 626-628.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.014
摘要:
数字全息是用数字的方式记录和处理全息图像,通常在使用双曝光法测量物体微小形变时,对于形变量接近入射波长一半的情况一般使用相移的方法,这种方法需要拍摄多幅全息图。为了简化过程,提出将灰度值和双曝光方法相结合测量物体的微小形变。该方法通过画出条纹图的灰度曲线,判断条纹级数,计算出物体形变量;只需拍摄两幅全息图。通过理论分析和实验验证,取得了满意的结果。结果表明,该方法在一定的范围内是可行的。
数字全息是用数字的方式记录和处理全息图像,通常在使用双曝光法测量物体微小形变时,对于形变量接近入射波长一半的情况一般使用相移的方法,这种方法需要拍摄多幅全息图。为了简化过程,提出将灰度值和双曝光方法相结合测量物体的微小形变。该方法通过画出条纹图的灰度曲线,判断条纹级数,计算出物体形变量;只需拍摄两幅全息图。通过理论分析和实验验证,取得了满意的结果。结果表明,该方法在一定的范围内是可行的。
2011, 35(5): 656-658,663.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.022
摘要:
为了研究信号调制延时的光反馈与光注入半导体激光器激光混沌系统的多路复用通信,采用数值仿真的方法,通过支路用户信号对相应支路延时进行调制实现对信号的编码,然后利用混沌同步和互相关检测进行解码,成功实现了3个用户1Gbit/s信号的复用与解复用,分析了有效解码的条件及产生误码的主要原因。这一结果对于探讨用户数量更多、传输速率更快的混沌复用通信是有帮助的。
为了研究信号调制延时的光反馈与光注入半导体激光器激光混沌系统的多路复用通信,采用数值仿真的方法,通过支路用户信号对相应支路延时进行调制实现对信号的编码,然后利用混沌同步和互相关检测进行解码,成功实现了3个用户1Gbit/s信号的复用与解复用,分析了有效解码的条件及产生误码的主要原因。这一结果对于探讨用户数量更多、传输速率更快的混沌复用通信是有帮助的。
2011, 35(5): 688-691.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.030
摘要:
为了研究集成光波导电场传感器分段电极的频率响应特性,采用时域有限差分法进行了数值计算,并在吉赫兹横电磁波室中对实际制作器件的频率响应特性进行了测试。结果表明,当分段数固定在10、电极总长度从42mm减小到12mm时,频率响应带宽从2.68GHz增加到5.91GHz;而当电极总长度保持为42mm、分段数从10增加到30时,频率响应带宽从2.68GHz减小到2.51GHz,变化不大。实际测试的结果与仿真结果大致相符。
为了研究集成光波导电场传感器分段电极的频率响应特性,采用时域有限差分法进行了数值计算,并在吉赫兹横电磁波室中对实际制作器件的频率响应特性进行了测试。结果表明,当分段数固定在10、电极总长度从42mm减小到12mm时,频率响应带宽从2.68GHz增加到5.91GHz;而当电极总长度保持为42mm、分段数从10增加到30时,频率响应带宽从2.68GHz减小到2.51GHz,变化不大。实际测试的结果与仿真结果大致相符。
2011, 35(5): 696-698.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.032
摘要:
为了更好地观察弱相位物的位相,在考虑背景光的情况下,对任意相位物体的相衬成像过程进行严格的数学推导及分析,得到有背景光时的相衬法成像光强普遍表达式。结果表明,有背景光时的相板相移量及其透过率存在最佳值;若采用CCD接收图像,弱相位物的最小可观察相位变化量达1.9mrad。这为弱相位物体的精确测量提供了有力的数学论证。
为了更好地观察弱相位物的位相,在考虑背景光的情况下,对任意相位物体的相衬成像过程进行严格的数学推导及分析,得到有背景光时的相衬法成像光强普遍表达式。结果表明,有背景光时的相板相移量及其透过率存在最佳值;若采用CCD接收图像,弱相位物的最小可观察相位变化量达1.9mrad。这为弱相位物体的精确测量提供了有力的数学论证。
2011, 35(5): 705-707,711.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.034
摘要:
为了研究色散和非线性对异步光码分多址系统性能的影响,基于非线性薛定谔方程,采用数值模拟的方法,取得了异步光码分多址系统误比特率与传输距离的关系曲线和与用户数关系曲线。结果表明,光纤中的群速度色散、3阶色散和非线性效应都会引起异步光码分多址系统性能劣化,其中以群速度色散效应的影响最为严重;系统传输媒质可以采用色散位移光纤,改善由此造成的系统性能下降。
为了研究色散和非线性对异步光码分多址系统性能的影响,基于非线性薛定谔方程,采用数值模拟的方法,取得了异步光码分多址系统误比特率与传输距离的关系曲线和与用户数关系曲线。结果表明,光纤中的群速度色散、3阶色散和非线性效应都会引起异步光码分多址系统性能劣化,其中以群速度色散效应的影响最为严重;系统传输媒质可以采用色散位移光纤,改善由此造成的系统性能下降。
2011, 35(5): 589-592.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.004
摘要:
为了得到温度场的3维温度分布情况,采用数字全息方法,并将拉东变换的图层重建理论应用到数字全息的后期图像处理过程中,进行了理论分析和实验验证,取得了温度场的3维相位和温度数据。结果表明,此方法重构的温度场3维数据和阿贝尔变换重构的温度场数据相一致,证明了该方法的可行性。
为了得到温度场的3维温度分布情况,采用数字全息方法,并将拉东变换的图层重建理论应用到数字全息的后期图像处理过程中,进行了理论分析和实验验证,取得了温度场的3维相位和温度数据。结果表明,此方法重构的温度场3维数据和阿贝尔变换重构的温度场数据相一致,证明了该方法的可行性。
2011, 35(5): 622-625.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.013
摘要:
为了研究1维掺杂光子晶体中光波的全反射贯穿特性,利用传输矩阵法计算了TE波在大于全反射角入射1维掺杂光子晶体的透射率。结果表明,在透射波中发现了全反射贯穿效应,得出了1维掺杂光子晶体的全反射贯穿效应随入射角、杂质厚度、杂质折射率以及周期数的变化特性。这些特性可以用于设计光子晶体滤波器。
为了研究1维掺杂光子晶体中光波的全反射贯穿特性,利用传输矩阵法计算了TE波在大于全反射角入射1维掺杂光子晶体的透射率。结果表明,在透射波中发现了全反射贯穿效应,得出了1维掺杂光子晶体的全反射贯穿效应随入射角、杂质厚度、杂质折射率以及周期数的变化特性。这些特性可以用于设计光子晶体滤波器。
2011, 35(5): 636-638,704.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.017
摘要:
为了研究一种新型双氮杂桥C60衍生物的非线性光学特性,利用z扫描和光限幅实验分别研究了该化合物在532nm、脉宽8ns条件下的非线性光学和光限幅特性,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,该化合物有较强的非线性吸收和非线性折射,非线性吸收系数=1.9210-10m/W,3阶非线性系数（3）=6.3410-12esu;化合物有较低的光限幅箝位值。该化合物是一种非常有前途的非线性光学材料。
为了研究一种新型双氮杂桥C60衍生物的非线性光学特性,利用z扫描和光限幅实验分别研究了该化合物在532nm、脉宽8ns条件下的非线性光学和光限幅特性,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,该化合物有较强的非线性吸收和非线性折射,非线性吸收系数=1.9210-10m/W,3阶非线性系数（3）=6.3410-12esu;化合物有较低的光限幅箝位值。该化合物是一种非常有前途的非线性光学材料。
2011, 35(5): 652-655.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.021
摘要:
为了获取线性易控的可变延迟器,研制了基于SLC-7607A平行向列相液晶的可变延迟器。简要阐述了液晶可变延迟器工作原理和研制工艺过程,采用基于Stokes参量的可变延迟器的相位延迟测量新方法,在入射光波长为632.8nm时,测出了可变延迟器的相位延迟与控制电压关系特征曲线,测量结果具有很好的重复性。结果表明,电压在1V～2.7V区间,可变延迟器具有线性易控的特点,并拟合出它们的线性关系式。该实验结果对液晶可变延迟器的研制、测量和使用都具有一定的参考价值。
为了获取线性易控的可变延迟器,研制了基于SLC-7607A平行向列相液晶的可变延迟器。简要阐述了液晶可变延迟器工作原理和研制工艺过程,采用基于Stokes参量的可变延迟器的相位延迟测量新方法,在入射光波长为632.8nm时,测出了可变延迟器的相位延迟与控制电压关系特征曲线,测量结果具有很好的重复性。结果表明,电压在1V～2.7V区间,可变延迟器具有线性易控的特点,并拟合出它们的线性关系式。该实验结果对液晶可变延迟器的研制、测量和使用都具有一定的参考价值。
2011, 35(5): 667-671.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.025
摘要:
为了发展性能优良的电光偏转器,采用傍轴近似分析了级联棱镜电光偏转器的折射率梯度等效表达式,总结出了不同几何结构电光偏转器的偏转角和偏转轨迹公式,在此基础上比较研究了4种不同几何结构电光偏转器的偏转特性和偏转轨迹,比较分析了梯形、喇叭形和抛物线形几何结构电光偏转器的偏转灵敏度,为较大角度电光偏转系统的设计提供了有意义的参考。
为了发展性能优良的电光偏转器,采用傍轴近似分析了级联棱镜电光偏转器的折射率梯度等效表达式,总结出了不同几何结构电光偏转器的偏转角和偏转轨迹公式,在此基础上比较研究了4种不同几何结构电光偏转器的偏转特性和偏转轨迹,比较分析了梯形、喇叭形和抛物线形几何结构电光偏转器的偏转灵敏度,为较大角度电光偏转系统的设计提供了有意义的参考。
2011, 35(5): 712-714.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.036
摘要:
为了制备Yb3+掺杂硅酸盐激光玻璃,并对其激光特性进行分析,采用富氧气氛下的非化学气相沉积高温熔融工艺,通过Fuchbauer-Ladenburger方法,进行了理论分析和实验验证,取得了所制备硅酸盐激光玻璃的吸收光谱和荧光光谱数据。结果表明,在850nm～1100nm近红外波段为吸收区域,有一宽带吸收峰;吸收主峰位于978nm,次峰位于919nm;其荧光主峰位于1018nm,次峰位于970nm,并理论计算了Yb3+的吸收截面面积、受激发射截面面积及其荧光寿命等特征参量。这一结果对硅酸盐激光玻璃的特性分析是有帮助的,所制备的玻璃材料能够满足激光玻璃的使用要求。
为了制备Yb3+掺杂硅酸盐激光玻璃,并对其激光特性进行分析,采用富氧气氛下的非化学气相沉积高温熔融工艺,通过Fuchbauer-Ladenburger方法,进行了理论分析和实验验证,取得了所制备硅酸盐激光玻璃的吸收光谱和荧光光谱数据。结果表明,在850nm～1100nm近红外波段为吸收区域,有一宽带吸收峰;吸收主峰位于978nm,次峰位于919nm;其荧光主峰位于1018nm,次峰位于970nm,并理论计算了Yb3+的吸收截面面积、受激发射截面面积及其荧光寿命等特征参量。这一结果对硅酸盐激光玻璃的特性分析是有帮助的,所制备的玻璃材料能够满足激光玻璃的使用要求。
2011, 35(5): 629-631.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.015
摘要:
为了实现高功率Yb:YAG激光器的高效冷却,对大口径片状Yb:YAG激光器的水冷结构进行了设计,采用有限元方法对该结构的传热效果进行了数值模拟,得到了该结构的表面对流传热系数、换热面的温度分布等参量。结果表明,该设计可以得到均匀的传热系数分布和温度分布,传热系数达到1.8104W/(m2K),介质表面温差在1K以内,换热效果良好。
为了实现高功率Yb:YAG激光器的高效冷却,对大口径片状Yb:YAG激光器的水冷结构进行了设计,采用有限元方法对该结构的传热效果进行了数值模拟,得到了该结构的表面对流传热系数、换热面的温度分布等参量。结果表明,该设计可以得到均匀的传热系数分布和温度分布,传热系数达到1.8104W/(m2K),介质表面温差在1K以内,换热效果良好。
2011, 35(5): 692-695.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.031
摘要:
为了分析布喇格光纤激光器中光纤的温度分布特性,提出了布喇格光纤激光器中光纤的稳定热模型,通过热传输方程分析了其中的温度分布,并采用数值有限元法对布喇格光纤的温度分布和由此产生的热应力进行了数值研究,然后对热功率密度、光纤包层数和环境对流传热系数对光纤温度分布的影响进行了模拟计算。结果表明,表层温度远低于覆层材料的临界值300℃,而且纤芯和表面的温差大约10℃。研究结果有助于高功率布喇格光纤激光器的耐热设计。
为了分析布喇格光纤激光器中光纤的温度分布特性,提出了布喇格光纤激光器中光纤的稳定热模型,通过热传输方程分析了其中的温度分布,并采用数值有限元法对布喇格光纤的温度分布和由此产生的热应力进行了数值研究,然后对热功率密度、光纤包层数和环境对流传热系数对光纤温度分布的影响进行了模拟计算。结果表明,表层温度远低于覆层材料的临界值300℃,而且纤芯和表面的温差大约10℃。研究结果有助于高功率布喇格光纤激光器的耐热设计。
2011, 35(5): 648-651,655.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.020
摘要:
激光半主动制导武器的制导信号大多采用脉冲时间间隔调制技术进行编码,但现有识别方法存在大量的重复计算和冗余数据,识别效率不高。为了解决这一问题,采用基于最小周期识别技术的方法,提出了一种信号分选及识别算法。该算法根据脉冲间隔调制编码存在最小周期的特性,利用上次计算的积累条件作为当前计算的初始条件,减少了重复计算量,从而准确识别信号的编码类型和骨架周期,缩短了编码识别的时间,为在嵌入式系统中实现实时准确的编码识别提供了可能。通过理论分析,介绍了算法的原理,并结合实验对信号分选及识别算法进行了验证。结果表明,使用该方法,识别效率高且用时较短,能够解决大部分的编码识别问题。
激光半主动制导武器的制导信号大多采用脉冲时间间隔调制技术进行编码,但现有识别方法存在大量的重复计算和冗余数据,识别效率不高。为了解决这一问题,采用基于最小周期识别技术的方法,提出了一种信号分选及识别算法。该算法根据脉冲间隔调制编码存在最小周期的特性,利用上次计算的积累条件作为当前计算的初始条件,减少了重复计算量,从而准确识别信号的编码类型和骨架周期,缩短了编码识别的时间,为在嵌入式系统中实现实时准确的编码识别提供了可能。通过理论分析,介绍了算法的原理,并结合实验对信号分选及识别算法进行了验证。结果表明,使用该方法,识别效率高且用时较短,能够解决大部分的编码识别问题。
2011, 35(5): 664-666,695.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.024
摘要:
为了研究红外线照射对高血脂和高血糖的作用机制,采用建立高血脂和高血糖模型的方法,对红外线照射治疗后大鼠血脂水平、小鼠血糖水平和血清超氧化物歧化酶活力、丙二醛浓度等指标进行了对比分析。结果表明,红外线照射能降低总胆固醇浓度(P0.01),能降低血糖浓度并恢复到正常水平(P0.05),对高血脂大鼠和高血糖小鼠的自由基有一定影响,具有增强超氧化物歧化酶活力、降低丙二醛浓度的作用,但对正常小鼠自由基未产生明显影响。这表明红外线照射治疗对高血脂和高血糖等疾病有良好的治疗效果和预防作用。
为了研究红外线照射对高血脂和高血糖的作用机制,采用建立高血脂和高血糖模型的方法,对红外线照射治疗后大鼠血脂水平、小鼠血糖水平和血清超氧化物歧化酶活力、丙二醛浓度等指标进行了对比分析。结果表明,红外线照射能降低总胆固醇浓度(P0.01),能降低血糖浓度并恢复到正常水平(P0.05),对高血脂大鼠和高血糖小鼠的自由基有一定影响,具有增强超氧化物歧化酶活力、降低丙二醛浓度的作用,但对正常小鼠自由基未产生明显影响。这表明红外线照射治疗对高血脂和高血糖等疾病有良好的治疗效果和预防作用。
2011, 35(5): 672-674.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.026
摘要:
为了通过喇曼光谱对不同采收期的连翘叶进行快速质量评价,采用RM-1000型共焦显微喇曼光谱仪获取其喇曼光谱图后,对其喇曼图谱进行比较的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了不同采收时间的连翘叶喇曼光谱特征峰强度的数据。结果表明,连翘叶的喇曼峰主要位于700cm-1～1600cm-1和2600cm-1～3100cm-1范围内,这些特征喇曼峰和其主要有效成分连翘苷密切相关,可以用于连翘叶的定性鉴别;不同采收时间连翘叶的喇曼特征峰强度存在明显差异,可以用于连翘叶的质量评价。喇曼光谱对连翘叶的定性鉴别和质量评价具有直接快速、简单准确的优势,这一结果对中药的质量控制是有帮助的。
为了通过喇曼光谱对不同采收期的连翘叶进行快速质量评价,采用RM-1000型共焦显微喇曼光谱仪获取其喇曼光谱图后,对其喇曼图谱进行比较的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了不同采收时间的连翘叶喇曼光谱特征峰强度的数据。结果表明,连翘叶的喇曼峰主要位于700cm-1～1600cm-1和2600cm-1～3100cm-1范围内,这些特征喇曼峰和其主要有效成分连翘苷密切相关,可以用于连翘叶的定性鉴别;不同采收时间连翘叶的喇曼特征峰强度存在明显差异,可以用于连翘叶的质量评价。喇曼光谱对连翘叶的定性鉴别和质量评价具有直接快速、简单准确的优势,这一结果对中药的质量控制是有帮助的。
2011, 35(5): 675-677.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.027
摘要:
为了获取生物组织的光学特性参量,采用CCD无损测量系统来获得生物组织的漫反射图像,通过数据分析获取组织表面的漫射光分布,首先对具有不同光学特性参量的组织模拟液进行测量,用实验所得数据训练神经网络,并用另一组实验数据对神经网络的有效性和精确度进行了验证,然后对牛肉、猪肉以及人体表皮组织在633nm光照下进行了测量,由经实验数据训练的神经网络反演获得生物组织的光学特性参量。结果表明,神经网络能够正确反演不同组织的光学特性参量,并具有较高的精度。
为了获取生物组织的光学特性参量,采用CCD无损测量系统来获得生物组织的漫反射图像,通过数据分析获取组织表面的漫射光分布,首先对具有不同光学特性参量的组织模拟液进行测量,用实验所得数据训练神经网络,并用另一组实验数据对神经网络的有效性和精确度进行了验证,然后对牛肉、猪肉以及人体表皮组织在633nm光照下进行了测量,由经实验数据训练的神经网络反演获得生物组织的光学特性参量。结果表明,神经网络能够正确反演不同组织的光学特性参量,并具有较高的精度。
2011, 35(5): 718-720.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.038
摘要:
介绍了良性前列腺增生手术的发展;阐述了激光前列腺增生手术的原理;介绍了目前KTP绿激光、2m激光和最新的半导体激光手术新方法、特点以及相互之间的比较;并展望了激光手术有可能替代目前传统手术,成为良性前列腺手术的发展新方向。
介绍了良性前列腺增生手术的发展;阐述了激光前列腺增生手术的原理;介绍了目前KTP绿激光、2m激光和最新的半导体激光手术新方法、特点以及相互之间的比较;并展望了激光手术有可能替代目前传统手术,成为良性前列腺手术的发展新方向。
