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RSS2011年 35卷 第4期
2011, 35(4): 434-439.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.001
[摘要]
[PDF 2534KB]
摘要:
评述了近年中红外光参变振荡器(OPO)的研究进展,主要包括OPO非线性晶体的特性及OPO技术参量与器件系统,给出中红外OPO目前存在的关键问题和今后的发展方向,提出了进一步改善器件性能的可能途径。
评述了近年中红外光参变振荡器(OPO)的研究进展,主要包括OPO非线性晶体的特性及OPO技术参量与器件系统,给出中红外OPO目前存在的关键问题和今后的发展方向,提出了进一步改善器件性能的可能途径。
2011, 35(4): 448-452.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.004
摘要:
激光熔覆是一项重要的材料改性新技术,有着良好的应用前景。随着机械强度的提高,低厚度的熔覆层已不能满足要求,激光熔覆向着制备高厚度涂层方向发展。现在主要通过激光单层和多层熔覆两种技术手段来获得高厚度熔覆层,其中多层熔覆技术分为恒定成分多层熔覆和梯度多层熔覆。综述了激光单层熔覆和多层熔覆的研究现状,并着重介绍了梯度多层熔覆的研究现状,最后展望了该技术的发展趋势。
激光熔覆是一项重要的材料改性新技术,有着良好的应用前景。随着机械强度的提高,低厚度的熔覆层已不能满足要求,激光熔覆向着制备高厚度涂层方向发展。现在主要通过激光单层和多层熔覆两种技术手段来获得高厚度熔覆层,其中多层熔覆技术分为恒定成分多层熔覆和梯度多层熔覆。综述了激光单层熔覆和多层熔覆的研究现状,并着重介绍了梯度多层熔覆的研究现状,最后展望了该技术的发展趋势。
2011, 35(4): 461-467.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.007
摘要:
在聚合物中掺杂无机纳米粒子制备的有机-无机纳米复合光聚物材料是一种新型的光聚物全息记录材料。介绍了光致聚合物从传统的纯有机型到有机-无机纳米复合型的发展状况,讨论了掺杂对纯有机光聚物全息存储性能的改善,展望了掺杂光聚物的潜在应用优势和发展前景。
在聚合物中掺杂无机纳米粒子制备的有机-无机纳米复合光聚物材料是一种新型的光聚物全息记录材料。介绍了光致聚合物从传统的纯有机型到有机-无机纳米复合型的发展状况,讨论了掺杂对纯有机光聚物全息存储性能的改善,展望了掺杂光聚物的潜在应用优势和发展前景。
2011, 35(4): 503-510.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.016
摘要:
介绍了可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)燃烧诊断技术的基本原理及其参量测量原理,分析了基于时分复用、波分复用、单激光器、速度和流量测量以及断层扫描技术的TDLAS燃烧诊断系统的组成特点和关键问题。总结了TDLAS燃烧诊断技术发展历程和最新进展,并对该技术发展趋势进行了展望。
介绍了可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)燃烧诊断技术的基本原理及其参量测量原理,分析了基于时分复用、波分复用、单激光器、速度和流量测量以及断层扫描技术的TDLAS燃烧诊断系统的组成特点和关键问题。总结了TDLAS燃烧诊断技术发展历程和最新进展,并对该技术发展趋势进行了展望。
2011, 35(4): 514-517.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.018
摘要:
近年来国外学者对胆甾相液晶激光进行了大量研究,而国内在这方面研究甚少。介绍了胆甾相液晶周期性螺旋结构及其选择性反射特性,以及胆甾相液晶激光的工作原理,总结了胆甾相液晶激光的发展现状及其潜在的应用前景,以期为国内液晶研究的同行提供一点参考。
近年来国外学者对胆甾相液晶激光进行了大量研究,而国内在这方面研究甚少。介绍了胆甾相液晶周期性螺旋结构及其选择性反射特性,以及胆甾相液晶激光的工作原理,总结了胆甾相液晶激光的发展现状及其潜在的应用前景,以期为国内液晶研究的同行提供一点参考。
2011, 35(4): 440-443.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.002
摘要:
为了检测不等厚钢板激光焊接焊缝表面缺陷,采用结构光主动视觉检测法和高斯数据拟合技术进行了焊缝表面缺陷检测的实验研究。首先采用高斯拟合法对激光条纹图像进行处理,提取出具有亚像素精度的激光条纹中心线;然后通过最小二乘法拟合出3条相交直线并求其交点,近而获得精确的焊缝端点位置坐标;最后给出焊缝表面缺陷-凹度和凸度的检测方法,并以不等厚钢板激光焊接焊缝为检测对象进行验证。结果表明,这种基于拟合技术的结构光视觉检测法为判断激光焊接焊缝质量是否合格提供了较为准确的判断依据。
为了检测不等厚钢板激光焊接焊缝表面缺陷,采用结构光主动视觉检测法和高斯数据拟合技术进行了焊缝表面缺陷检测的实验研究。首先采用高斯拟合法对激光条纹图像进行处理,提取出具有亚像素精度的激光条纹中心线;然后通过最小二乘法拟合出3条相交直线并求其交点,近而获得精确的焊缝端点位置坐标;最后给出焊缝表面缺陷-凹度和凸度的检测方法,并以不等厚钢板激光焊接焊缝为检测对象进行验证。结果表明,这种基于拟合技术的结构光视觉检测法为判断激光焊接焊缝质量是否合格提供了较为准确的判断依据。
2011, 35(4): 444-447,452.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.003
摘要:
为了提高钛合金的耐磨性能,以Co基合金粉末、钛粉和活性碳为原料,利用激光熔覆技术在TC4钛合金基材表面制得以原位自生TiC为增强相的耐磨涂层,用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪等分析了涂层的显微组织、相组成及成分,在室温干滑动磨损条件下测试了涂层的室温耐磨性能。结果表明,原位生成的TiC增强相主要以发达树枝晶形态均匀分布于β-Ti,Ti2Co共晶组织基体中;β-Ti为不规则枝晶或胞状晶,而Ti2Co主要呈不规则块状分布,少量-Ti2Co以片层状形成于β-Ti枝晶臂间;涂层与基材呈良好的冶金结合,显微硬度约HV600～HV700,具有优异的室温干滑动磨损性能,其中,硬质TiC相起主要抗磨作用。这一结果对提高钛合金的耐磨性能是有帮助的。
为了提高钛合金的耐磨性能,以Co基合金粉末、钛粉和活性碳为原料,利用激光熔覆技术在TC4钛合金基材表面制得以原位自生TiC为增强相的耐磨涂层,用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪等分析了涂层的显微组织、相组成及成分,在室温干滑动磨损条件下测试了涂层的室温耐磨性能。结果表明,原位生成的TiC增强相主要以发达树枝晶形态均匀分布于β-Ti,Ti2Co共晶组织基体中;β-Ti为不规则枝晶或胞状晶,而Ti2Co主要呈不规则块状分布,少量-Ti2Co以片层状形成于β-Ti枝晶臂间;涂层与基材呈良好的冶金结合,显微硬度约HV600～HV700,具有优异的室温干滑动磨损性能,其中,硬质TiC相起主要抗磨作用。这一结果对提高钛合金的耐磨性能是有帮助的。
2011, 35(4): 453-456,476.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.005
摘要:
为了研究不同的参量对塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度的影响,建立了塑料激光穿透焊接的数学模型和有限元模型,并利用有限元软件ANSYS对焊接时的温度场进行了计算分析,得到了不同参量下塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度。结果表明,单位面积的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)塑料在单位时间吸收的激光能量越高,焊接深度越大,焊接强度越大;而焊缝的宽度则受到光斑半径和单位面积塑料单位时间内吸收的激光能量的共同影响,随着光斑半径的增大,出现先增大后减小的变化趋势。
为了研究不同的参量对塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度的影响,建立了塑料激光穿透焊接的数学模型和有限元模型,并利用有限元软件ANSYS对焊接时的温度场进行了计算分析,得到了不同参量下塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度。结果表明,单位面积的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)塑料在单位时间吸收的激光能量越高,焊接深度越大,焊接强度越大;而焊缝的宽度则受到光斑半径和单位面积塑料单位时间内吸收的激光能量的共同影响,随着光斑半径的增大,出现先增大后减小的变化趋势。
2011, 35(4): 457-460,467.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.006
摘要:
为了提高材料耐磨性,以Cr3C2和0.47Cr-0.50Mi-0.03Si合金粉末为原料,利用激光熔覆制备工艺,在A3钢表面制得了Cr7C3硬质相增强Cr-Ni-Si金属硅化物复合材料涂层;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪与电子探针等分析了涂层的显微组织,并在室温干滑动条件下测试其耐磨性能。结果表明,硬质颗粒相Cr7C3的加入,显著提高了Cr-Ni-Si金属硅化物涂层的硬度,涂层具有良好的室温耐磨性能。
为了提高材料耐磨性,以Cr3C2和0.47Cr-0.50Mi-0.03Si合金粉末为原料,利用激光熔覆制备工艺,在A3钢表面制得了Cr7C3硬质相增强Cr-Ni-Si金属硅化物复合材料涂层;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪与电子探针等分析了涂层的显微组织,并在室温干滑动条件下测试其耐磨性能。结果表明,硬质颗粒相Cr7C3的加入,显著提高了Cr-Ni-Si金属硅化物涂层的硬度,涂层具有良好的室温耐磨性能。
2011, 35(4): 468-471.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.008
摘要:
为了从噪声背景中有效地提取舰船尾流后向散射光信号,采用4阶Daubechies小波对采集的信号进行了1维离散小波变换,将主要包含目标船后向散射光信号的低频部分和主要包含噪声的高频部分区别开来,使用阈值函数进行小波系数处理。在小波软硬阈值去噪方法的基础上,提出了一种新的阈值函数。该阈值函数克服了硬阈值函数值不连续的问题和软阈值函数存在恒定偏差的问题,同时引进了度量数据分布稀疏性的熵值作为阈值函数的参量。结果表明,新的阈值函数不仅滤除了原信号中高频部分包含的噪声,还弥补了软硬阈值函数的不足,收到了良好的效果。
为了从噪声背景中有效地提取舰船尾流后向散射光信号,采用4阶Daubechies小波对采集的信号进行了1维离散小波变换,将主要包含目标船后向散射光信号的低频部分和主要包含噪声的高频部分区别开来,使用阈值函数进行小波系数处理。在小波软硬阈值去噪方法的基础上,提出了一种新的阈值函数。该阈值函数克服了硬阈值函数值不连续的问题和软阈值函数存在恒定偏差的问题,同时引进了度量数据分布稀疏性的熵值作为阈值函数的参量。结果表明,新的阈值函数不仅滤除了原信号中高频部分包含的噪声,还弥补了软硬阈值函数的不足,收到了良好的效果。
2011, 35(4): 472-476.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.009
摘要:
为了实现液晶玻璃基板的可控断裂切割,提出了一种液晶玻璃基板激光切割的新方法。采用Nd:YAG激光在液晶玻璃基板上预置初始裂纹,用CO2激光作为热源对其进行加热,并用Ar气进行冷却。分析了激光光斑尺寸和液晶玻璃基板厚度对切割的影响,并与传统机械切割进行了对比。用扫描电子显微镜检测了激光切割后切割表面及断面形貌。结果表明,运用机械切割,其基体内存在大量的微裂纹,而基于热裂法的液晶玻璃基板激光切割表面光滑平直、无毛刺、基体内无微裂纹存在,切割断面影响区小于20μm,优越性明显高于机械切割。
为了实现液晶玻璃基板的可控断裂切割,提出了一种液晶玻璃基板激光切割的新方法。采用Nd:YAG激光在液晶玻璃基板上预置初始裂纹,用CO2激光作为热源对其进行加热,并用Ar气进行冷却。分析了激光光斑尺寸和液晶玻璃基板厚度对切割的影响,并与传统机械切割进行了对比。用扫描电子显微镜检测了激光切割后切割表面及断面形貌。结果表明,运用机械切割,其基体内存在大量的微裂纹,而基于热裂法的液晶玻璃基板激光切割表面光滑平直、无毛刺、基体内无微裂纹存在,切割断面影响区小于20μm,优越性明显高于机械切割。
2011, 35(4): 481-485,491.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.011
摘要:
为了获得更为准确的大气风速廓线,使用国内首台基于三通道Fabry-Perot标准具的瑞利散射测风激光雷达进行风场测量,提出了根据实测数据及时调整标准具位置的激光频率反演方法。此方法有效减小了激光频率漂移和抖动造成的反演误差,同时对传统风速算法进行了改进。利用非线性迭代算法处理数据,通过对两种算法处理结果的比较,发现迭代算法具有更高的反演精度。使用非线性迭代算法对三通道瑞利散射多普勒测风激光雷达风场测量数据进行处理,得到了10km～40km的大气风速廓线。结果表明,此种风速反演算法切实可行,并提高了反演精度。
为了获得更为准确的大气风速廓线,使用国内首台基于三通道Fabry-Perot标准具的瑞利散射测风激光雷达进行风场测量,提出了根据实测数据及时调整标准具位置的激光频率反演方法。此方法有效减小了激光频率漂移和抖动造成的反演误差,同时对传统风速算法进行了改进。利用非线性迭代算法处理数据,通过对两种算法处理结果的比较,发现迭代算法具有更高的反演精度。使用非线性迭代算法对三通道瑞利散射多普勒测风激光雷达风场测量数据进行处理,得到了10km～40km的大气风速廓线。结果表明,此种风速反演算法切实可行,并提高了反演精度。
2011, 35(4): 486-491.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.012
摘要:
为了对激光和微波辐射进行有效防护,研究了防激光-微波-激光探测告警一体化的多功能防护镜与复合技术,采用多功能防护材料与复合技术、夹层材料与真空热压复合技术、抗冲击防溅射眼防护技术、分体和组合式可调防护镜技术进行了多功能防护性能测试,以及环境适应性能、生物效应和工效学测试。介绍了多功能防护镜复合技术特征、光学特性和相关技术参量。结果表明,多功能防护镜的紫外辐射透射比为0.0003～0.0005;经环境试验并存放10年后的防护镜光密度相对偏差为0.0024～0.035;光密度非均匀性为0.00059～0.0011;0°～30°激光入射角光密度相对偏差为0.0061～0.012;不同偏振方向激光照射,0°～30°激光入射角光密度相对偏差为0.0019～0.014;激光辐照量为578.5mJ·cm-2～2405mJ·cm-2,佩带防护镜的兔眼未见损伤。该防护镜各项性能指标符合设计和使用要求,并应用于科研、教学、生产、训练和医疗,起到了良好的防护效果。
为了对激光和微波辐射进行有效防护,研究了防激光-微波-激光探测告警一体化的多功能防护镜与复合技术,采用多功能防护材料与复合技术、夹层材料与真空热压复合技术、抗冲击防溅射眼防护技术、分体和组合式可调防护镜技术进行了多功能防护性能测试,以及环境适应性能、生物效应和工效学测试。介绍了多功能防护镜复合技术特征、光学特性和相关技术参量。结果表明,多功能防护镜的紫外辐射透射比为0.0003～0.0005;经环境试验并存放10年后的防护镜光密度相对偏差为0.0024～0.035;光密度非均匀性为0.00059～0.0011;0°～30°激光入射角光密度相对偏差为0.0061～0.012;不同偏振方向激光照射,0°～30°激光入射角光密度相对偏差为0.0019～0.014;激光辐照量为578.5mJ·cm-2～2405mJ·cm-2,佩带防护镜的兔眼未见损伤。该防护镜各项性能指标符合设计和使用要求,并应用于科研、教学、生产、训练和医疗,起到了良好的防护效果。
2011, 35(4): 511-513,517.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.017
摘要:
为了加强光学系统在实际应用现场的抗振性能,提高光束的质量及光束指向的稳定性,以光学元件结构优化分析为例,利用Visual Basic(VB)和MATLAB对ANSYS系统进行了二次开发,设计实现了一个基于ANSYS的参量化分析平台。平台借助VB作为参量化建模以及主控界面的开发工具,完成参量化建模;然后调用ANSYS进行结构优化分析,并提取计算结果;最后调用MATLAB对结果进行处理,将生成的数据图片动画进行实时可视化显示,从而使得光学元件优化设计过程更加直观便捷。该研究对光学元件抗振性能的分析和评估有很大的帮助。
为了加强光学系统在实际应用现场的抗振性能,提高光束的质量及光束指向的稳定性,以光学元件结构优化分析为例,利用Visual Basic(VB)和MATLAB对ANSYS系统进行了二次开发,设计实现了一个基于ANSYS的参量化分析平台。平台借助VB作为参量化建模以及主控界面的开发工具,完成参量化建模;然后调用ANSYS进行结构优化分析,并提取计算结果;最后调用MATLAB对结果进行处理,将生成的数据图片动画进行实时可视化显示,从而使得光学元件优化设计过程更加直观便捷。该研究对光学元件抗振性能的分析和评估有很大的帮助。
2011, 35(4): 527-530.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.021
摘要:
为了从机载激光扫描数据中获取城区数字地面模型,在分析城区机载激光扫描数据多回波信息特点的基础上,提出一种基于多回波信息的城区数据滤波方法,该方法根据城区机载激光扫描数据的分布特点,将激光脚点划分到具有一定体积的体素中,然后依据滤波准则,剔除地物点,保留地面点,最后得到城区数字地面模型。结果表明,该方法较以往滤波方法不仅能有效提取数字地面模型,而且可以减少机载激光扫描数据处理的计算量,提高海量机载激光扫描数据的运算效率。
为了从机载激光扫描数据中获取城区数字地面模型,在分析城区机载激光扫描数据多回波信息特点的基础上,提出一种基于多回波信息的城区数据滤波方法,该方法根据城区机载激光扫描数据的分布特点,将激光脚点划分到具有一定体积的体素中,然后依据滤波准则,剔除地物点,保留地面点,最后得到城区数字地面模型。结果表明,该方法较以往滤波方法不仅能有效提取数字地面模型,而且可以减少机载激光扫描数据处理的计算量,提高海量机载激光扫描数据的运算效率。
2011, 35(4): 554-558.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.028
摘要:
针对激光起爆系统可能会出现起爆光路的不完整从而影响正常的起爆,设计了激光起爆系统自相关检测和互相关检测两种不同的光路完整性检测结构,并对两种结构进行了理论分析和对比。结果表明,自相关检测结构可以检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为100nW,互相关检测结构能检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为0.1nW。在满足检测激光功率最大为0.2mW的条件下,前者不能实现起爆光路完整性的检测,而后者可实现起爆光路完整性的检测。
针对激光起爆系统可能会出现起爆光路的不完整从而影响正常的起爆,设计了激光起爆系统自相关检测和互相关检测两种不同的光路完整性检测结构,并对两种结构进行了理论分析和对比。结果表明,自相关检测结构可以检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为100nW,互相关检测结构能检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为0.1nW。在满足检测激光功率最大为0.2mW的条件下,前者不能实现起爆光路完整性的检测,而后者可实现起爆光路完整性的检测。
2011, 35(4): 573-576.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.033
摘要:
为了检测目标的边缘信息,采用激光扫描目标表面、通过回波信号变化来得到目标的边缘信息的方法,利用随机面元模型,分析了刚性随机粗糙平面的激光散射特点,建立了实用化的随机粗糙平面激光散射理论模型,并给出了正入射时几种情况下的激光散射图像,分析了平面目标的激光散射能量计算方法,仿真了光束在平面目标表面做正弦摆动时,光斑在不同位置的反射能量,利用激光信号的强度变化,采用峰(谷)检出法或者过零检出法就可以得到物体的边缘信息。结果表明,通过回波信号的变化,可以得到目标的边缘轮廓。
为了检测目标的边缘信息,采用激光扫描目标表面、通过回波信号变化来得到目标的边缘信息的方法,利用随机面元模型,分析了刚性随机粗糙平面的激光散射特点,建立了实用化的随机粗糙平面激光散射理论模型,并给出了正入射时几种情况下的激光散射图像,分析了平面目标的激光散射能量计算方法,仿真了光束在平面目标表面做正弦摆动时,光斑在不同位置的反射能量,利用激光信号的强度变化,采用峰(谷)检出法或者过零检出法就可以得到物体的边缘信息。结果表明,通过回波信号的变化,可以得到目标的边缘轮廓。
2011, 35(4): 477-480,542.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.010
摘要:
为了研究脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤,根据国际标准ISO-11254和国家标准GB/T-16601建立了光学薄膜损伤阈值测试装置。测量了脉宽1ms和10ns、波长1064nm激光作用下TiO2/SiO2增透膜的损伤阈值,观测了损伤形貌,测量了损伤厚度及损伤半径,分析了毫秒量级激光损伤光学薄膜的损伤机理并与纳秒激光引起的损伤进行比较。脉宽1ms的激光致使光学薄膜损伤的能量密度阈值比脉宽10ns的激光高一个数量级,功率密度阈值低4个数量级,损伤半径大180μm,损伤厚度大200μm。结果表明,脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤更为剧烈,不但损伤了光学薄膜的膜层,而且对光学薄膜的基底也造成了毁灭性的损伤。该结果可供脉宽为毫秒量级的激光与光学薄膜相互作用的研究参考。
为了研究脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤,根据国际标准ISO-11254和国家标准GB/T-16601建立了光学薄膜损伤阈值测试装置。测量了脉宽1ms和10ns、波长1064nm激光作用下TiO2/SiO2增透膜的损伤阈值,观测了损伤形貌,测量了损伤厚度及损伤半径,分析了毫秒量级激光损伤光学薄膜的损伤机理并与纳秒激光引起的损伤进行比较。脉宽1ms的激光致使光学薄膜损伤的能量密度阈值比脉宽10ns的激光高一个数量级,功率密度阈值低4个数量级,损伤半径大180μm,损伤厚度大200μm。结果表明,脉宽为毫秒量级的激光对光学薄膜的损伤更为剧烈,不但损伤了光学薄膜的膜层,而且对光学薄膜的基底也造成了毁灭性的损伤。该结果可供脉宽为毫秒量级的激光与光学薄膜相互作用的研究参考。
2011, 35(4): 492-494.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.013
摘要:
为了研究纤芯-包层交界处石英环厚度对空芯光子带隙光纤的传输带宽、色散、纤芯能量、非线性系数的影响,利用全矢量有限元法对所设计的7孔空芯光子带隙光纤进行仿真,得到了纤芯半径固定时,不同石英环相对厚度情况下,光纤带宽、色散、纤芯能量及非线性系数随波长的变化曲线。结果表明,石英环相对厚度的最佳取值范围为0.5～0.6,这为光纤设计提供了理论依据。
为了研究纤芯-包层交界处石英环厚度对空芯光子带隙光纤的传输带宽、色散、纤芯能量、非线性系数的影响,利用全矢量有限元法对所设计的7孔空芯光子带隙光纤进行仿真,得到了纤芯半径固定时,不同石英环相对厚度情况下,光纤带宽、色散、纤芯能量及非线性系数随波长的变化曲线。结果表明,石英环相对厚度的最佳取值范围为0.5～0.6,这为光纤设计提供了理论依据。
2011, 35(4): 535-538.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.023
摘要:
为了研究沉积条件对氢化锂薄膜沉积速率和表面形貌的影响,采用脉冲激光沉积方法在Si(100)基片上沉积了氢化锂薄膜。通过改变靶基距和氢压等手段来控制薄膜的沉积速率,得到了氢压与沉积速率和薄膜表面质量的关系。结果表明,随着氢压和靶基距的增加,氢化锂薄膜的沉积速率逐渐下降;适当增加氢压可以降低氢化锂薄膜的表面粗糙度。从薄膜生长机理出发,探讨了表面粗糙度与氢压的关系,发现理论与实验值的拟合结果非常接近。
为了研究沉积条件对氢化锂薄膜沉积速率和表面形貌的影响,采用脉冲激光沉积方法在Si(100)基片上沉积了氢化锂薄膜。通过改变靶基距和氢压等手段来控制薄膜的沉积速率,得到了氢压与沉积速率和薄膜表面质量的关系。结果表明,随着氢压和靶基距的增加,氢化锂薄膜的沉积速率逐渐下降;适当增加氢压可以降低氢化锂薄膜的表面粗糙度。从薄膜生长机理出发,探讨了表面粗糙度与氢压的关系,发现理论与实验值的拟合结果非常接近。
2011, 35(4): 566-569,572.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.031
摘要:
为了研究1维3元非磁化等离子体光子晶体的禁带特性,采用传输矩阵法仿真计算了电磁波在1维3元非磁化等离子体光子晶体的传播规律,用计算得到的电磁波透射系数讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其禁带特性的影响。结果表明,改变介电常数、介质层厚度和等离子体频率可以实现对带隙的调制,增加周期数和等离子体频率不能实现对禁带的拓展。这一结果为设计1维3元非磁化等离子体光子晶体器件提供了理论参考。
为了研究1维3元非磁化等离子体光子晶体的禁带特性,采用传输矩阵法仿真计算了电磁波在1维3元非磁化等离子体光子晶体的传播规律,用计算得到的电磁波透射系数讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其禁带特性的影响。结果表明,改变介电常数、介质层厚度和等离子体频率可以实现对带隙的调制,增加周期数和等离子体频率不能实现对禁带的拓展。这一结果为设计1维3元非磁化等离子体光子晶体器件提供了理论参考。
2011, 35(4): 570-572.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.032
摘要:
为了研究1维复周期全息光子晶体中的禁带特性,采用传输矩阵法进行了理论分析,计算了不同波长制作而成的1维复周期结构全息光子晶体的禁带。结果表明,复周期的禁带等效于两个分周期单独存在时的禁带叠加;当满足一定条件时,复周期的禁带可以实现展宽,展宽后禁带的位置是制作光波单独存在时两个禁带位置的平均值。
为了研究1维复周期全息光子晶体中的禁带特性,采用传输矩阵法进行了理论分析,计算了不同波长制作而成的1维复周期结构全息光子晶体的禁带。结果表明,复周期的禁带等效于两个分周期单独存在时的禁带叠加;当满足一定条件时,复周期的禁带可以实现展宽,展宽后禁带的位置是制作光波单独存在时两个禁带位置的平均值。
2011, 35(4): 495-498.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.014
摘要:
为了更精确、更全面地研究紫外光的通信性能,使之更适合于实际空间中的3维应用,在2维紫外光单次散射链路模型的基础上融入高度信息,并利用仿真计算了在添加高度信息与否的两种情况下接收功率误差的大小。结果表明,高度对于发射仰角和接收仰角潜在的影响直接引起接收功率的改变,甚至在某些情况下不能进行通信。高度信息的考虑对通信设备在实际空间中的应用给予了正确的指导。
为了更精确、更全面地研究紫外光的通信性能,使之更适合于实际空间中的3维应用,在2维紫外光单次散射链路模型的基础上融入高度信息,并利用仿真计算了在添加高度信息与否的两种情况下接收功率误差的大小。结果表明,高度对于发射仰角和接收仰角潜在的影响直接引起接收功率的改变,甚至在某些情况下不能进行通信。高度信息的考虑对通信设备在实际空间中的应用给予了正确的指导。
2011, 35(4): 518-521.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.019
摘要:
为了研究距离选通水下激光成像系统输出图像帧序列的噪声特性,采用3维噪声分析方法,进行了理论分析和实验验证。为了解决实验数据集背景不均匀、样本数较少的问题,根据单帧图像生成综合噪声图像,组成模拟数据集,取得了模拟数据集和实验数据集的3维噪声分析计算的数据,并进行了比较。结果表明,描述数据集在3个方向上均随机变化的"瞬态像素噪声"分量是距离选通水下激光图像序列的主要噪声源;同时,时域噪声的影响远大于空域噪声。这一结果对距离选通水下激光成像系统设计和图像去噪算法设计是有帮助的。
为了研究距离选通水下激光成像系统输出图像帧序列的噪声特性,采用3维噪声分析方法,进行了理论分析和实验验证。为了解决实验数据集背景不均匀、样本数较少的问题,根据单帧图像生成综合噪声图像,组成模拟数据集,取得了模拟数据集和实验数据集的3维噪声分析计算的数据,并进行了比较。结果表明,描述数据集在3个方向上均随机变化的"瞬态像素噪声"分量是距离选通水下激光图像序列的主要噪声源;同时,时域噪声的影响远大于空域噪声。这一结果对距离选通水下激光成像系统设计和图像去噪算法设计是有帮助的。
2011, 35(4): 531-534,538.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.022
摘要:
为了有效地降低突发包的丢失率和保证网络的服务质量,提出了模拟光突发交换网络中一种基于优先级的抢占窗口机制。该机制在模拟光突发交换核心路由器的控制信道上设置抢占窗口,以此来决定是否允许高优先级突发包抢占低优先级突发包。冲突发生时,系统判断高优先级突发包对应的控制包的到达时间是否满足抢占条件,如果满足抢占条件,则允许高优先级突发包抢占低优先级突发包;否则,不允许高优先级突发包抢占。对该机制进行了理论分析和模拟仿真实验验证,取得了在不同信道系统下,不同优先级突发包的丢失率随抢占窗口时间变化的一系列数据。结果表明,该机制能够有效地降低高优先级突发包的丢失率,并且得到的高优先级突发包的丢失率低于低优先级突发包的丢失率,从而很好地保障了网络的服务质量。这种方法能够有效地提高网络性能。
为了有效地降低突发包的丢失率和保证网络的服务质量,提出了模拟光突发交换网络中一种基于优先级的抢占窗口机制。该机制在模拟光突发交换核心路由器的控制信道上设置抢占窗口,以此来决定是否允许高优先级突发包抢占低优先级突发包。冲突发生时,系统判断高优先级突发包对应的控制包的到达时间是否满足抢占条件,如果满足抢占条件,则允许高优先级突发包抢占低优先级突发包;否则,不允许高优先级突发包抢占。对该机制进行了理论分析和模拟仿真实验验证,取得了在不同信道系统下,不同优先级突发包的丢失率随抢占窗口时间变化的一系列数据。结果表明,该机制能够有效地降低高优先级突发包的丢失率,并且得到的高优先级突发包的丢失率低于低优先级突发包的丢失率,从而很好地保障了网络的服务质量。这种方法能够有效地提高网络性能。
2011, 35(4): 539-542.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.024
摘要:
为了研究数据复接和分接,设计采用基于自由空间光通信系统的多路语音数据复接实现方案。该方案充分发挥了自由空间光通信技术的优势,利用现场可编程技术,结合了电话线传输系统,其中现场可编程门阵列控制模块由Verilog语言完成,且利用QUARTUSⅡ软件进行了仿真,达到提高信道利用率、扩大传输容量的结果。结果表明,该系统可传输30路语音信号。
为了研究数据复接和分接,设计采用基于自由空间光通信系统的多路语音数据复接实现方案。该方案充分发挥了自由空间光通信技术的优势,利用现场可编程技术,结合了电话线传输系统,其中现场可编程门阵列控制模块由Verilog语言完成,且利用QUARTUSⅡ软件进行了仿真,达到提高信道利用率、扩大传输容量的结果。结果表明,该系统可传输30路语音信号。
2011, 35(4): 547-550.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.026
摘要:
为了研究光动力过程中光剂量和光敏剂剂量对光动力损伤效果的影响,基于肿瘤组织中光动力损伤剂量的数学模型以及光动力损伤剂量与组织中光剂量、光敏剂剂量、氧浓度之间的函数关系,用数学方法模拟研究了给定模型组织中光及光敏剂的有效吸收剂量与氧浓度之间的关系,并用ALA-PDT实验研究了K562细胞悬浮液中不同药物剂量对光动力损伤效果的影响。研究发现,光动力过程中光剂量与光敏剂浓度存在一个最佳治疗剂量,其大小和组织中氧浓度有关,组织中越缺氧,最佳光动力剂量越小,光动力过程对组织的损伤越小,通过实验发现,K562细胞悬浮液中最佳剂量为20×0.25(J/cm2×mmol/L),此时光动力损伤效果最明显。结果表明,光动力疗法对肿瘤组织具有选择性光动力损伤的特点,并为其在临床上的广泛应用提供了理论支持。
为了研究光动力过程中光剂量和光敏剂剂量对光动力损伤效果的影响,基于肿瘤组织中光动力损伤剂量的数学模型以及光动力损伤剂量与组织中光剂量、光敏剂剂量、氧浓度之间的函数关系,用数学方法模拟研究了给定模型组织中光及光敏剂的有效吸收剂量与氧浓度之间的关系,并用ALA-PDT实验研究了K562细胞悬浮液中不同药物剂量对光动力损伤效果的影响。研究发现,光动力过程中光剂量与光敏剂浓度存在一个最佳治疗剂量,其大小和组织中氧浓度有关,组织中越缺氧,最佳光动力剂量越小,光动力过程对组织的损伤越小,通过实验发现,K562细胞悬浮液中最佳剂量为20×0.25(J/cm2×mmol/L),此时光动力损伤效果最明显。结果表明,光动力疗法对肿瘤组织具有选择性光动力损伤的特点,并为其在临床上的广泛应用提供了理论支持。
2011, 35(4): 551-553,558.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.027
摘要:
为了研究光源面分布对激光针灸经穴组织的漫反射传输影响,利用激光针炙在穴位组织中虚拟点源的镜像点源分布函数、并引入格林响应函数,外推边界条件求解得到点光源的漫射方程解,由人体穴位4层介质组织的一系列虚拟点源的响应得到不同空间分布光源下人体穴位的激光针炙漫反射模型;采用蒙特卡罗方法模拟了圆平面、光纤及高斯分布的面光源激光针灸。结果表明,无光斑时3种光源的径向光能主要集中在近激光针灸点区域,径向距离大于0.135cm,3种光源卷积曲线重合,圆平面和高斯光源的轴向光能呈负指数衰减,光纤光源呈直线下降;存在光斑时面光源的漫反射与光斑面积成反比,等光斑面积下圆屏光斑比圆环光斑的组织漫反射大,光斑垂直投影处漫反射曲线存在明显畸变,投影外畸变与距离成反比,达到0.5个光斑半径距离时畸变基本消除。该结果可为穴位针灸的光源选取与针灸定位提供有益参考。
为了研究光源面分布对激光针灸经穴组织的漫反射传输影响,利用激光针炙在穴位组织中虚拟点源的镜像点源分布函数、并引入格林响应函数,外推边界条件求解得到点光源的漫射方程解,由人体穴位4层介质组织的一系列虚拟点源的响应得到不同空间分布光源下人体穴位的激光针炙漫反射模型;采用蒙特卡罗方法模拟了圆平面、光纤及高斯分布的面光源激光针灸。结果表明,无光斑时3种光源的径向光能主要集中在近激光针灸点区域,径向距离大于0.135cm,3种光源卷积曲线重合,圆平面和高斯光源的轴向光能呈负指数衰减,光纤光源呈直线下降;存在光斑时面光源的漫反射与光斑面积成反比,等光斑面积下圆屏光斑比圆环光斑的组织漫反射大,光斑垂直投影处漫反射曲线存在明显畸变,投影外畸变与距离成反比,达到0.5个光斑半径距离时畸变基本消除。该结果可为穴位针灸的光源选取与针灸定位提供有益参考。
2011, 35(4): 559-561,565.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.029
摘要:
为了得到由于偏振成像系统自身的光束会聚现象导致仪器偏振测量产生误差的规律,采用空间偏振光束追击矩阵理论,对平行于光轴方向振动的透射光强对偏振测量精度的影响进行了理论分析。结果表明,偏振光束会聚导致实际测量的偏振度小于光束真实的偏振度;光束会聚程度越高,测量的偏振度与光束真实偏振度的误差越大;在光束会聚状态和偏振测量条件不变的情况下,入射光束的偏振度越大,光束会聚对偏振度的影响也越大。
为了得到由于偏振成像系统自身的光束会聚现象导致仪器偏振测量产生误差的规律,采用空间偏振光束追击矩阵理论,对平行于光轴方向振动的透射光强对偏振测量精度的影响进行了理论分析。结果表明,偏振光束会聚导致实际测量的偏振度小于光束真实的偏振度;光束会聚程度越高,测量的偏振度与光束真实偏振度的误差越大;在光束会聚状态和偏振测量条件不变的情况下,入射光束的偏振度越大,光束会聚对偏振度的影响也越大。
2011, 35(4): 499-502.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.015
摘要:
为了研究1维各向异性矩形掺杂光子晶体中缺陷模及量子效应,采用特征矩阵法研究了光波在其中出现的模式量子效应,并计算了TE波和TM波各模式缺陷模的变化规律,得出了1维各向异性矩形掺杂光子晶体缺陷模的新结构。结果表明,缺陷模的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大,同一模式缺陷模的频率随矩形边长的增加而减小。
为了研究1维各向异性矩形掺杂光子晶体中缺陷模及量子效应,采用特征矩阵法研究了光波在其中出现的模式量子效应,并计算了TE波和TM波各模式缺陷模的变化规律,得出了1维各向异性矩形掺杂光子晶体缺陷模的新结构。结果表明,缺陷模的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大,同一模式缺陷模的频率随矩形边长的增加而减小。
2011, 35(4): 522-526,530.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.020
摘要:
为了研究不同参量对双光子光折变材料中的刚性光伏空间孤子的影响,推导出了刚性光伏空间孤子的演化方程,根据实际的物理条件,采取一定的数学近似,对演化方程进行化简,从而得出演化方程的亮暗孤子的解析解,并讨论了不同参量,如光伏电场强度、背景暗辐射光强度、启动光强度、吸收系数和光波长对孤子的影响。结果表明,除了光伏电场强度,亮孤子的宽度随其增加而减小之外,亮孤子的宽度都随其它参量的增加而变大,只是变大趋势的速度不同。研究结果可为空间光孤子理论发展提供理论依据。
为了研究不同参量对双光子光折变材料中的刚性光伏空间孤子的影响,推导出了刚性光伏空间孤子的演化方程,根据实际的物理条件,采取一定的数学近似,对演化方程进行化简,从而得出演化方程的亮暗孤子的解析解,并讨论了不同参量,如光伏电场强度、背景暗辐射光强度、启动光强度、吸收系数和光波长对孤子的影响。结果表明,除了光伏电场强度,亮孤子的宽度随其增加而减小之外,亮孤子的宽度都随其它参量的增加而变大,只是变大趋势的速度不同。研究结果可为空间光孤子理论发展提供理论依据。
2011, 35(4): 543-546,550.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.025
摘要:
为了提高横流液体激光器的光束质量,采用ANAYS软件分析了双侧抽运液体激光器的液体介质的温度分布,对不同流速条件下的非稳腔光场分布和光束质量M~2因子进行了数值计算。结果表明,存在一个使光束质量M~2因子较优的液体流速,并针对该类激光系统中增益和折射率梯度分布都关于抽运方向对称分布的特点,采用柱透镜补偿波前畸变效应,将光束质量因子由24降低到12.5,说明柱透镜补偿位相畸变能有效地提高液体输出光束质量。
为了提高横流液体激光器的光束质量,采用ANAYS软件分析了双侧抽运液体激光器的液体介质的温度分布,对不同流速条件下的非稳腔光场分布和光束质量M~2因子进行了数值计算。结果表明,存在一个使光束质量M~2因子较优的液体流速,并针对该类激光系统中增益和折射率梯度分布都关于抽运方向对称分布的特点,采用柱透镜补偿波前畸变效应,将光束质量因子由24降低到12.5,说明柱透镜补偿位相畸变能有效地提高液体输出光束质量。
2011, 35(4): 562-565.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.030
摘要:
为了研究余弦平方-高斯光束通过像散透镜后的焦开关现象,应用Collins公式推导出了聚焦余弦平方-高斯光束轴上光强分布的表达式,通过数值运算得到了像散参量对轴上光强分布的影响。结果表明,在给定光束参量和光束菲涅耳数的条件下,光束入射面位置不同时,余弦平方-高斯光束通过像散透镜后的相对焦移随像散参量变化而变化,确定了在此条件下,产生双焦开关时光束入射位置的范围。
为了研究余弦平方-高斯光束通过像散透镜后的焦开关现象,应用Collins公式推导出了聚焦余弦平方-高斯光束轴上光强分布的表达式,通过数值运算得到了像散参量对轴上光强分布的影响。结果表明,在给定光束参量和光束菲涅耳数的条件下,光束入射面位置不同时,余弦平方-高斯光束通过像散透镜后的相对焦移随像散参量变化而变化,确定了在此条件下,产生双焦开关时光束入射位置的范围。
