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RSS2012年 36卷 第2期
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2012, 36(2): 145-150,178.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.001
[摘要]
[PDF 396KB]
摘要:
系统地总结了低合金相变诱发塑性(TRIP)钢激光焊接的最新研究成果。重点介绍了在激光条件下TRIP钢焊缝中气孔的形成、熔化区的凝固过程、熔化区和热影响区的组织和性能。还介绍了TRIP钢与异种钢板的激光拼焊,TRIP钢的激光切割、激光钎焊和激光点焊。指出了今后TRIP钢激光焊接的研究方向。
系统地总结了低合金相变诱发塑性(TRIP)钢激光焊接的最新研究成果。重点介绍了在激光条件下TRIP钢焊缝中气孔的形成、熔化区的凝固过程、熔化区和热影响区的组织和性能。还介绍了TRIP钢与异种钢板的激光拼焊,TRIP钢的激光切割、激光钎焊和激光点焊。指出了今后TRIP钢激光焊接的研究方向。
2012, 36(2): 154-159.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.003
摘要:
光纤激光焊接是一种具有较好工业应用前景的新技术,目前已经引起了国内外学者的重视。详细讨论了高功率光纤激光焊接低碳钢及低合金钢、不锈钢、高强钢、铝合金、镁合金、钛合金等材料的研究现状,分析了高功率光纤激光焊接的特点,最后总结了高功率光纤激光焊接研究进展,并提出了研究的方向。
光纤激光焊接是一种具有较好工业应用前景的新技术,目前已经引起了国内外学者的重视。详细讨论了高功率光纤激光焊接低碳钢及低合金钢、不锈钢、高强钢、铝合金、镁合金、钛合金等材料的研究现状,分析了高功率光纤激光焊接的特点,最后总结了高功率光纤激光焊接研究进展,并提出了研究的方向。
2012, 36(2): 160-164,169.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.004
摘要:
激光回馈现象得到了广泛的研究和关注,而多普勒测速是激光回馈研究中的一个重要分支。介绍了激光回馈多普勒测速技术的基本原理,以及3种不同类型的基于激光回馈原理的多普勒测速技术,总结了其工作原理以及优缺点,并对激光回馈多普勒测速技术的发展方向进行了探讨。
激光回馈现象得到了广泛的研究和关注,而多普勒测速是激光回馈研究中的一个重要分支。介绍了激光回馈多普勒测速技术的基本原理,以及3种不同类型的基于激光回馈原理的多普勒测速技术,总结了其工作原理以及优缺点,并对激光回馈多普勒测速技术的发展方向进行了探讨。
2012, 36(2): 151-153,159.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.002
摘要:
为了减轻激光测距机的重量和优化光轴校正结构,设计采用旋转双光楔校正结构。通过建立光轴平行性偏差与旋转双光楔角度量化关系模型,推导出对应公式,并应用于某轻武器光电火控的研制实践。结果表明,该校正方法能有效减小激光测距机的体积和重量,该校正结构具有环境稳定性好、校正简便、维修性好的特点,校正精度可达0.1mrad。
为了减轻激光测距机的重量和优化光轴校正结构,设计采用旋转双光楔校正结构。通过建立光轴平行性偏差与旋转双光楔角度量化关系模型,推导出对应公式,并应用于某轻武器光电火控的研制实践。结果表明,该校正方法能有效减小激光测距机的体积和重量,该校正结构具有环境稳定性好、校正简便、维修性好的特点,校正精度可达0.1mrad。
2012, 36(2): 174-178.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.007
摘要:
激光陀螺动态测角仪是近几十年来发展起来的高精度、高灵敏度的动态测角系统。为了充分利用激光陀螺高精度的优良性能来提高角度测量的精度,对激光陀螺测角仪系统的结构和工作原理进行了介绍,综合国内外文献中对各主要误差源进行了定性的分析,估算了各误差的大小,由此得到了系统总的测角不确定度约为0.3''。结果表明,量化误差对测角精度影响较大。这一结果对探索进一步提高系统精度的方法具有指导性的作用。
激光陀螺动态测角仪是近几十年来发展起来的高精度、高灵敏度的动态测角系统。为了充分利用激光陀螺高精度的优良性能来提高角度测量的精度,对激光陀螺测角仪系统的结构和工作原理进行了介绍,综合国内外文献中对各主要误差源进行了定性的分析,估算了各误差的大小,由此得到了系统总的测角不确定度约为0.3''。结果表明,量化误差对测角精度影响较大。这一结果对探索进一步提高系统精度的方法具有指导性的作用。
2012, 36(2): 179-182,187.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.008
摘要:
为了使2维振镜扫描系统在大角度扫描状态下减小非线性畸变误差,针对纯理论校正无法克服系统自身各种误差的缺陷,提出了基于坐标角度映射关系的校正模型。利用曲面最小二乘拟合的方法,建立坐标点的误差补偿曲面可以有效提高校正精度,仿真测试的平均误差在15μm左右,利用分段线性插值插入网格校正表可以大幅提高扫描速率,扫描速率达到25m/s左右。结果表明,该模型对于扫描非线性实时动态校正有一定的效果。
为了使2维振镜扫描系统在大角度扫描状态下减小非线性畸变误差,针对纯理论校正无法克服系统自身各种误差的缺陷,提出了基于坐标角度映射关系的校正模型。利用曲面最小二乘拟合的方法,建立坐标点的误差补偿曲面可以有效提高校正精度,仿真测试的平均误差在15μm左右,利用分段线性插值插入网格校正表可以大幅提高扫描速率,扫描速率达到25m/s左右。结果表明,该模型对于扫描非线性实时动态校正有一定的效果。
2012, 36(2): 198-199,207.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.013
摘要:
为了设计一种NO2气体检测系统,以实现对大气中NO2等污染气体进行有效监测、提高空气质量,采用激光光谱分析技术,根据NO2气体在可见光范围内的吸收光谱与强吸收峰位置,选取中心波长为443.2nm蓝光激光光源,搭建了的NO2气体检测实验平台。实验测定不同体积分数NO2气体的透射谱线,通过对不同体积分数NO2气体透射光谱分析,运用最小二乘法线性拟合计算得出系统吸光度与气体体积分数的线性关系。结果表明,实验系统能够实现对NO2气体的检测,检测灵敏度为10-4量级,具有较好应用价值。
为了设计一种NO2气体检测系统,以实现对大气中NO2等污染气体进行有效监测、提高空气质量,采用激光光谱分析技术,根据NO2气体在可见光范围内的吸收光谱与强吸收峰位置,选取中心波长为443.2nm蓝光激光光源,搭建了的NO2气体检测实验平台。实验测定不同体积分数NO2气体的透射谱线,通过对不同体积分数NO2气体透射光谱分析,运用最小二乘法线性拟合计算得出系统吸光度与气体体积分数的线性关系。结果表明,实验系统能够实现对NO2气体的检测,检测灵敏度为10-4量级,具有较好应用价值。
2012, 36(2): 217-220,224.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.019
摘要:
为了解决毫米波雷达回波噪声的污染,剔除Ka波段雷达探测数据中的散点噪声,得到雷达真实的探测大气云粒子回波,采用自适应滤波方法,改进并使其适用于Ka波段雷达资料的噪声剔除,同时进行了理论分析和实验论证。结果表明,相对于传统的中值滤波,自适应滤波具有明显的滤波性能,不仅可以剔除噪声,并有效地保留了雷达探测数据的局部细节。
为了解决毫米波雷达回波噪声的污染,剔除Ka波段雷达探测数据中的散点噪声,得到雷达真实的探测大气云粒子回波,采用自适应滤波方法,改进并使其适用于Ka波段雷达资料的噪声剔除,同时进行了理论分析和实验论证。结果表明,相对于传统的中值滤波,自适应滤波具有明显的滤波性能,不仅可以剔除噪声,并有效地保留了雷达探测数据的局部细节。
2012, 36(2): 221-224.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.020
摘要:
外差信号处理系统是外差干涉测量系统精度测量的重要组成部分。为了实现外差干涉的相位移测量,采用一种整数计数和小数计数相结合的外差信号相位测量方法,利用VERILOG语言编写整数计数以及小数计数模块程序,并进行了仿真验证,理论分析测量分辨率为(11π/375)rad。结果表明,该方案硬件实现电路简单、可移植性强,只需一个基于现场可编程门阵列的最小系统即可实现。
外差信号处理系统是外差干涉测量系统精度测量的重要组成部分。为了实现外差干涉的相位移测量,采用一种整数计数和小数计数相结合的外差信号相位测量方法,利用VERILOG语言编写整数计数以及小数计数模块程序,并进行了仿真验证,理论分析测量分辨率为(11π/375)rad。结果表明,该方案硬件实现电路简单、可移植性强,只需一个基于现场可编程门阵列的最小系统即可实现。
2012, 36(2): 230-232,237.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.023
摘要:
为了在材料表面激光3维改性系统中有效地消除系统误差并提高系统精度,根据材料表面改性图形为填充图样的原理,采用3维扫描线重建算法对空间封闭曲线进行了激光半径补偿。经过交点计算及闭合检查,对空间3维数据进行重建,基于VC++平台实现了半径补偿算法,完成重建图形显示并控制系统完成材料表面激光3维改性实验。经理论分析及实验验证,重建后的3维图形补偿了0.07mm光斑直径距离,取得了与标准值更加接近的实验数据。结果表明,此种算法具有一般性,可有效消除系统误差并提高系统精度。
为了在材料表面激光3维改性系统中有效地消除系统误差并提高系统精度,根据材料表面改性图形为填充图样的原理,采用3维扫描线重建算法对空间封闭曲线进行了激光半径补偿。经过交点计算及闭合检查,对空间3维数据进行重建,基于VC++平台实现了半径补偿算法,完成重建图形显示并控制系统完成材料表面激光3维改性实验。经理论分析及实验验证,重建后的3维图形补偿了0.07mm光斑直径距离,取得了与标准值更加接近的实验数据。结果表明,此种算法具有一般性,可有效消除系统误差并提高系统精度。
2012, 36(2): 238-242.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.025
摘要:
为了得到激光光束的某些参量,为设计和改进激光器提供依据,建立了一套激光光斑自动采集与分析系统,搭建了实验平台,并编写了一套基于虚拟仪器开发平台LabVIEW及其图像处理软件包NI Vision的用于采集和分析激光光斑的软件。该软件能实时显示光斑中心位置的漂移轨迹、在x方向和y方向漂移的标准差及其随时间变化的趋势等,同时,还能对基模高斯光束进行分析。经过去噪处理的光斑图样能以3维灰度图的形式显示出来,得到任意剖面的光强信息,并以此进行高斯曲线拟合,得出拟合参量以判断光强曲线接近高斯曲线的程度。结果表明,这种系统可以动态地采集光斑信息并进行处理,具有实时性。
为了得到激光光束的某些参量,为设计和改进激光器提供依据,建立了一套激光光斑自动采集与分析系统,搭建了实验平台,并编写了一套基于虚拟仪器开发平台LabVIEW及其图像处理软件包NI Vision的用于采集和分析激光光斑的软件。该软件能实时显示光斑中心位置的漂移轨迹、在x方向和y方向漂移的标准差及其随时间变化的趋势等,同时,还能对基模高斯光束进行分析。经过去噪处理的光斑图样能以3维灰度图的形式显示出来,得到任意剖面的光强信息,并以此进行高斯曲线拟合,得出拟合参量以判断光强曲线接近高斯曲线的程度。结果表明,这种系统可以动态地采集光斑信息并进行处理,具有实时性。
2012, 36(2): 247-250.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.027
摘要:
为了使全光纤位移干涉测速系统能够准确稳定地测速,采用小波基分析问题的方法,对全光纤位移干涉测速仪信号进行了理论分析,并选取6种小波基函数进行计算机模拟,选定了适合全光纤位移干涉测速仪信号分析方法的最优小波基。与此同时,分别利用自由落体运动实验和高速爆轰实验验证了系统的精确性和稳定性,精确度达到99%,稳定性极高。结果表明,最优小波基的选取是合理的。
为了使全光纤位移干涉测速系统能够准确稳定地测速,采用小波基分析问题的方法,对全光纤位移干涉测速仪信号进行了理论分析,并选取6种小波基函数进行计算机模拟,选定了适合全光纤位移干涉测速仪信号分析方法的最优小波基。与此同时,分别利用自由落体运动实验和高速爆轰实验验证了系统的精确性和稳定性,精确度达到99%,稳定性极高。结果表明,最优小波基的选取是合理的。
2012, 36(2): 258-261.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.030
摘要:
为了改进钛合金的耐磨性能,开发在高温环境、大温度落差条件下使用的具有热应力缓和功能的新型涂层,应用Nd:YAG激光在钛合金表面制备了钛基梯度功能耐磨涂层,观察了微观组织,分析了生成相,测量了梯度功能耐磨涂层、非梯度功能耐磨涂层和Ti600基体在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,原位合成的TiC球状增强相弥散均匀分布在梯度功能耐磨涂层中,主要呈3种不同的形态,即粗大的或不完整的树枝晶、相对较为细小的等轴晶或近似等轴晶和细小短纤维状;梯度功能耐磨涂层和非梯度功能耐磨涂层表现出较优异的耐磨性能,摩擦系数和磨损率显著降低,平均是Ti600基体的0.3倍~0.5倍。
为了改进钛合金的耐磨性能,开发在高温环境、大温度落差条件下使用的具有热应力缓和功能的新型涂层,应用Nd:YAG激光在钛合金表面制备了钛基梯度功能耐磨涂层,观察了微观组织,分析了生成相,测量了梯度功能耐磨涂层、非梯度功能耐磨涂层和Ti600基体在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,原位合成的TiC球状增强相弥散均匀分布在梯度功能耐磨涂层中,主要呈3种不同的形态,即粗大的或不完整的树枝晶、相对较为细小的等轴晶或近似等轴晶和细小短纤维状;梯度功能耐磨涂层和非梯度功能耐磨涂层表现出较优异的耐磨性能,摩擦系数和磨损率显著降低,平均是Ti600基体的0.3倍~0.5倍。
2012, 36(2): 271-274.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.034
摘要:
为了研究猫眼光学系统中分划板失调对入射光束的反射特性影响,考虑光学元件的等效光阑作用,将失调光阑孔径函数展开为有限项复高斯函数之和,利用失调光学系统的广义衍射公式,推导出入射光束经含分划板失调猫眼光学系统的反射光束场分布的近似解析式,得到反射光束场分布与入射光束光学参量、分划板孔径尺寸和分划板失调量之间的关系,对特定猫眼光学系统定量分析了分划板失调对反射光束场分布的影响。结果表明,分划板失调对反射光束场分布产生影响,特别是对远场光场分布影响显著。
为了研究猫眼光学系统中分划板失调对入射光束的反射特性影响,考虑光学元件的等效光阑作用,将失调光阑孔径函数展开为有限项复高斯函数之和,利用失调光学系统的广义衍射公式,推导出入射光束经含分划板失调猫眼光学系统的反射光束场分布的近似解析式,得到反射光束场分布与入射光束光学参量、分划板孔径尺寸和分划板失调量之间的关系,对特定猫眼光学系统定量分析了分划板失调对反射光束场分布的影响。结果表明,分划板失调对反射光束场分布产生影响,特别是对远场光场分布影响显著。
2012, 36(2): 165-169.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.005
摘要:
为了研究双光子独立屏蔽光伏孤子对的演化和自偏转,对外加电场双光子光伏光折变晶体串联回路中暗-暗和明-暗独立孤子对中的两孤子的动态演化、稳定性和自偏转进行了数值研究。结果表明,在光束的空间展宽远小于晶体宽度的极限条件下,暗孤子通过光电流能影响孤子对中另一孤子的动态演化和稳定性,但明孤子不能影响另一孤子;对于明-暗孤子对,明孤子的偏转程度随暗孤子的入射强度的增加而减小。该结果为工程实现提供了可能。
为了研究双光子独立屏蔽光伏孤子对的演化和自偏转,对外加电场双光子光伏光折变晶体串联回路中暗-暗和明-暗独立孤子对中的两孤子的动态演化、稳定性和自偏转进行了数值研究。结果表明,在光束的空间展宽远小于晶体宽度的极限条件下,暗孤子通过光电流能影响孤子对中另一孤子的动态演化和稳定性,但明孤子不能影响另一孤子;对于明-暗孤子对,明孤子的偏转程度随暗孤子的入射强度的增加而减小。该结果为工程实现提供了可能。
2012, 36(2): 191-193,197.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.011
摘要:
为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响,搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变,继续提高功率,畸变处出现峰值功率极高的尖峰,分析认为,光纤中的二次受激布里渊散射导致了尖峰脉冲出现。为验证这一结论,构造包含二阶Stokes波的耦合方程组,进行了模拟仿真。结果表明,该峰值功率极高的尖峰正是SBS效应的二阶Stokes波。
为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响,搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变,继续提高功率,畸变处出现峰值功率极高的尖峰,分析认为,光纤中的二次受激布里渊散射导致了尖峰脉冲出现。为验证这一结论,构造包含二阶Stokes波的耦合方程组,进行了模拟仿真。结果表明,该峰值功率极高的尖峰正是SBS效应的二阶Stokes波。
2012, 36(2): 200-203.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.014
摘要:
为了降低光抽运外腔面发射激光器的热效应,提高激光器的输出功率,采用液体毛细键合方法将逆序生长的半导体外延片与高热导率的碳化硅散热窗口键合,并用化学刻蚀方法去除外延片的基质。实验研究了用基质刻蚀的外延片搭建的外腔面发射激光器的性能。当增益介质的有源区为InGaAs/AlGaAs多量子阱、抽运源为808nm的光纤耦合输出半导体激光器,输出镜对激光波长透过率为3%时,在室温下获得TEM00模的最大输出功率0.52W,激光波长1018nm,光谱线宽2nm(半峰全宽),激光器的光光转换效率约为20%。测得x方向与y方向的M2因子分别为1.01和1.00,说明输出光束为质量优良的近衍射极限高斯光束。结果表明,基质刻蚀技术可明显改善外腔面发射激光器的热性能,获得高功率、高光束质量的激光输出。
为了降低光抽运外腔面发射激光器的热效应,提高激光器的输出功率,采用液体毛细键合方法将逆序生长的半导体外延片与高热导率的碳化硅散热窗口键合,并用化学刻蚀方法去除外延片的基质。实验研究了用基质刻蚀的外延片搭建的外腔面发射激光器的性能。当增益介质的有源区为InGaAs/AlGaAs多量子阱、抽运源为808nm的光纤耦合输出半导体激光器,输出镜对激光波长透过率为3%时,在室温下获得TEM00模的最大输出功率0.52W,激光波长1018nm,光谱线宽2nm(半峰全宽),激光器的光光转换效率约为20%。测得x方向与y方向的M2因子分别为1.01和1.00,说明输出光束为质量优良的近衍射极限高斯光束。结果表明,基质刻蚀技术可明显改善外腔面发射激光器的热性能,获得高功率、高光束质量的激光输出。
2012, 36(2): 262-264.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.031
摘要:
为了降低环境振动对光学谐振腔稳定性的影响,设计了对振动不敏感的超稳腔,采用有限元数值模拟的方法,通过改变相关参量,对两U型片支撑和双横梁支撑两种圆柱体腔的支撑方式进行了数值模拟,得到了腔体的形变图。结果表明,通过改进腔的支撑方式和调整支撑位置,可以降低腔长对振动的敏感度,找到腔长变化最小且两腔镜平行的关键支撑位置。该结果可用于激光稳频和高精密激光光谱实验中。
为了降低环境振动对光学谐振腔稳定性的影响,设计了对振动不敏感的超稳腔,采用有限元数值模拟的方法,通过改变相关参量,对两U型片支撑和双横梁支撑两种圆柱体腔的支撑方式进行了数值模拟,得到了腔体的形变图。结果表明,通过改进腔的支撑方式和调整支撑位置,可以降低腔长对振动的敏感度,找到腔长变化最小且两腔镜平行的关键支撑位置。该结果可用于激光稳频和高精密激光光谱实验中。
2012, 36(2): 280-284.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.036
摘要:
为了研究圆截面Nd:GdVO4激光晶体在端面抽运下的温度场和热变形场,考虑弹性体的协调性,采用有限元方法进行了分析,得到了端面抽运激光晶体棒内温度场和热形变场的数值解,并与相同条件下传热学方法计算结果进行了比较。结果表明,两种方法具有相同的最高温度,但有限元法计算所得最大变形量偏小。这一分析结果对端面抽运固体激光的优化设计提供了参考。
为了研究圆截面Nd:GdVO4激光晶体在端面抽运下的温度场和热变形场,考虑弹性体的协调性,采用有限元方法进行了分析,得到了端面抽运激光晶体棒内温度场和热形变场的数值解,并与相同条件下传热学方法计算结果进行了比较。结果表明,两种方法具有相同的最高温度,但有限元法计算所得最大变形量偏小。这一分析结果对端面抽运固体激光的优化设计提供了参考。
2012, 36(2): 183-187.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.009
摘要:
为了研究10nm级铝包覆光波导特征参量对其耦合情况的影响,理论模拟了不同金属层折射率和厚度、不同导波层折射率和厚度情况下的衰减全反射谱,分析了特征参量对耦合情况的影响。通过实验验证了金属层折射率和厚度对其耦合情况的影响,发现纳米级铝膜的复介电常数发生了很大的变化。结果表明,导波层厚度影响激发导模的数目,但对耦合深度影响不大;导波层折射率同时影响激发导模的数目和耦合深度;耦合层金属膜厚度不影响激发导模的模数,但对耦合深度的影响很大;对于相同的耦合层金属膜厚度,金属折射率不同,耦合情况大不相同。研究结果为基于双面金属包覆光波导的脉冲展宽器的制作和设计过程提供了参考。
为了研究10nm级铝包覆光波导特征参量对其耦合情况的影响,理论模拟了不同金属层折射率和厚度、不同导波层折射率和厚度情况下的衰减全反射谱,分析了特征参量对耦合情况的影响。通过实验验证了金属层折射率和厚度对其耦合情况的影响,发现纳米级铝膜的复介电常数发生了很大的变化。结果表明,导波层厚度影响激发导模的数目,但对耦合深度影响不大;导波层折射率同时影响激发导模的数目和耦合深度;耦合层金属膜厚度不影响激发导模的模数,但对耦合深度的影响很大;对于相同的耦合层金属膜厚度,金属折射率不同,耦合情况大不相同。研究结果为基于双面金属包覆光波导的脉冲展宽器的制作和设计过程提供了参考。
2012, 36(2): 188-190.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.010
摘要:
大口径光学薄膜激光预处理系统是通过确定大口径光学薄膜的缺陷分布,对大口径光学薄膜的缺陷进行准确地激光修复。为了达到保障系统运行速率与检测精度的目的,采用对缺陷检测部分的运动控制与补偿进行改进的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了在不同运动速度下光栅尺的读数精度、伺服电机的控制精度以及图像采集偏移量的补偿值等数据。结果表明,采用伺服电机控制运动并结合硬件通过指定点比较函数控制采图点的方式保证系统在高速运动(20mm/s)情况下,对系统进行多次运动校正和适当的运动补偿,可以提高大口径光学薄膜激光预处理系统缺陷检测的精度,从而改善大口径光学薄膜激光预处理的效果。
大口径光学薄膜激光预处理系统是通过确定大口径光学薄膜的缺陷分布,对大口径光学薄膜的缺陷进行准确地激光修复。为了达到保障系统运行速率与检测精度的目的,采用对缺陷检测部分的运动控制与补偿进行改进的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了在不同运动速度下光栅尺的读数精度、伺服电机的控制精度以及图像采集偏移量的补偿值等数据。结果表明,采用伺服电机控制运动并结合硬件通过指定点比较函数控制采图点的方式保证系统在高速运动(20mm/s)情况下,对系统进行多次运动校正和适当的运动补偿,可以提高大口径光学薄膜激光预处理系统缺陷检测的精度,从而改善大口径光学薄膜激光预处理的效果。
2012, 36(2): 208-212,216.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.016
摘要:
为了研究1维3元磁化等离子体光子晶体的传输特性,采用传输矩阵法得到了TE波通过1维3元磁化等离子体光子晶体后的左旋和右旋极化波的传输特性,用计算得到的透射系数来讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其传输特性的影响。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禁带数目和宽度的调谐,改变周期数和等离子体碰撞频率不能影响禁带带宽;等离子体回旋频率仅仅能影响右旋极化波的禁带带宽,对左旋极化波的禁带带宽无影响。这为设计1维3元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元磁化等离子体光子晶体的传输特性,采用传输矩阵法得到了TE波通过1维3元磁化等离子体光子晶体后的左旋和右旋极化波的传输特性,用计算得到的透射系数来讨论了周期常数、介电常数、介质层厚度和等离子体参量对其传输特性的影响。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禁带数目和宽度的调谐,改变周期数和等离子体碰撞频率不能影响禁带带宽;等离子体回旋频率仅仅能影响右旋极化波的禁带带宽,对左旋极化波的禁带带宽无影响。这为设计1维3元磁化等离子体光子晶体器件提供了理论参考。
2012, 36(2): 213-213.
摘要:
为了研究激光诱导可控自组织纳米周期结构的可能性，采用半波片连续改变入射线偏振激光的电矢量方向，首次在金属Ag块靶上制备了取向可控的自组织纳米光栅结构，并基于能量累积效应和数值拟合的诱导自组织纳米光栅结构取向与激光线偏振角度间的依赖关系，对在靶材表面实现任意二维自组织纳米周期结构的可能性进行了讨论，并且结合激光动态交替扫描法，发现这种自组织纳米周期结构单元在靶材表面上大面积、高规整度地制备有望实现。研究结果为激光诱导任意二维纳米周期结构打开了新思路，也为这种纳米周期结构的可控制备提供重要的理论线索。
为了研究激光诱导可控自组织纳米周期结构的可能性，采用半波片连续改变入射线偏振激光的电矢量方向，首次在金属Ag块靶上制备了取向可控的自组织纳米光栅结构，并基于能量累积效应和数值拟合的诱导自组织纳米光栅结构取向与激光线偏振角度间的依赖关系，对在靶材表面实现任意二维自组织纳米周期结构的可能性进行了讨论，并且结合激光动态交替扫描法，发现这种自组织纳米周期结构单元在靶材表面上大面积、高规整度地制备有望实现。研究结果为激光诱导任意二维纳米周期结构打开了新思路，也为这种纳米周期结构的可控制备提供重要的理论线索。
2012, 36(2): 225-227.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.021
摘要:
为了研究2维三角晶格空气孔型光子晶体TE模和TM模偏振的禁带宽度与介质柱半径的变化关系,采用平面波展开法数值计算和分析了空气孔型光子晶体的带隙分布及波导耦合特性。结果表明,光子禁带的宽度会随着介质柱半径的大小而变化,束缚在光子晶体中的光波可以在波导和谐振腔中高效率地传输,达到选择输出光波的目的。这种特性在光学集成电路中具有重要而潜在的应用价值。
为了研究2维三角晶格空气孔型光子晶体TE模和TM模偏振的禁带宽度与介质柱半径的变化关系,采用平面波展开法数值计算和分析了空气孔型光子晶体的带隙分布及波导耦合特性。结果表明,光子禁带的宽度会随着介质柱半径的大小而变化,束缚在光子晶体中的光波可以在波导和谐振腔中高效率地传输,达到选择输出光波的目的。这种特性在光学集成电路中具有重要而潜在的应用价值。
2012, 36(2): 251-254,264.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.029
摘要:
为了对飞秒激光加工微纳米尺度波导器件的可行性进行分析,采用有限差分光束传输法对余弦型Y波导合波器的耦合夹角大小对合路光场的影响进行了仿真模拟,分析了光场强度、分支角度以及损耗等之间的关系,得到当耦合夹角为0.6rad时,输入光场相互隔离,附加损耗低至0.45dB,传输效率接近90%的结果。结果表明,在石英玻璃这种高损伤阈值的材料中利用飞秒激光直写制备光合波器件时,预先对加工的微纳器件进行仿真模拟,在微纳光子集成及微纳米光波导中具有很重要的意义。
为了对飞秒激光加工微纳米尺度波导器件的可行性进行分析,采用有限差分光束传输法对余弦型Y波导合波器的耦合夹角大小对合路光场的影响进行了仿真模拟,分析了光场强度、分支角度以及损耗等之间的关系,得到当耦合夹角为0.6rad时,输入光场相互隔离,附加损耗低至0.45dB,传输效率接近90%的结果。结果表明,在石英玻璃这种高损伤阈值的材料中利用飞秒激光直写制备光合波器件时,预先对加工的微纳器件进行仿真模拟,在微纳光子集成及微纳米光波导中具有很重要的意义。
2012, 36(2): 255-257,261.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.028
摘要:
为了测量石英波片宽光谱下相位延迟量,根据连续偏光干涉原理,提出了一种新的测量方法,并给出了相应波长的延迟量数据处理办法。采用岛津UV-3101PC分光光度计双光路比对测量方法,增加了采集数据的稳定可靠性,获得了已知厚度的石英波片300nm~800nm波段的连续偏光干涉谱,进行了理论分析和实验验证,获得了波片的宽光谱相位延迟量数据。结果表明,实验曲线和理论曲线吻合较好,测量平均误差不大于2°。这一结果对研究波片延迟量色散性质以及工艺进程的引导有重要实际意义。
为了测量石英波片宽光谱下相位延迟量,根据连续偏光干涉原理,提出了一种新的测量方法,并给出了相应波长的延迟量数据处理办法。采用岛津UV-3101PC分光光度计双光路比对测量方法,增加了采集数据的稳定可靠性,获得了已知厚度的石英波片300nm~800nm波段的连续偏光干涉谱,进行了理论分析和实验验证,获得了波片的宽光谱相位延迟量数据。结果表明,实验曲线和理论曲线吻合较好,测量平均误差不大于2°。这一结果对研究波片延迟量色散性质以及工艺进程的引导有重要实际意义。
2012, 36(2): 268-270,288.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.033
摘要:
为了提高弹光调制中非线性光程差干涉信号的光谱反演效率,采用非均匀快速傅里叶变换算法对弹光调制相位非均匀采样干涉信号反演光谱进行了仿真,得到1024点反演速率较直接计算提高20倍,平均误差达到0.87%的结果。结果表明,该算法可实现弹光调制干涉信号的快速、高精度反演,给硬件实现弹光调制反演光谱提供了一定的参考依据。
为了提高弹光调制中非线性光程差干涉信号的光谱反演效率,采用非均匀快速傅里叶变换算法对弹光调制相位非均匀采样干涉信号反演光谱进行了仿真,得到1024点反演速率较直接计算提高20倍,平均误差达到0.87%的结果。结果表明,该算法可实现弹光调制干涉信号的快速、高精度反演,给硬件实现弹光调制反演光谱提供了一定的参考依据。
2012, 36(2): 275-279,284.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.035
摘要:
为了解决高能激光器输出光束的光束质量随时间蜕变的问题,提出了一种主动光学元件的结构,只使用一个驱动器使反射镜的曲率产生可控制的改变,用以补偿高能激光器中增益介质或光学元件因热效应而产生的球差。通过理论模拟计算和实验研究对比验证,这种结构能够使单晶硅基底的反射镜产生微小变形,通过精确控制驱动器,可以使反射镜产生所需要的曲率变化。结果表明,这种主动光学元件可以用于谐振腔内补偿高能激光器中热效应产生的球差项的影响。
为了解决高能激光器输出光束的光束质量随时间蜕变的问题,提出了一种主动光学元件的结构,只使用一个驱动器使反射镜的曲率产生可控制的改变,用以补偿高能激光器中增益介质或光学元件因热效应而产生的球差。通过理论模拟计算和实验研究对比验证,这种结构能够使单晶硅基底的反射镜产生微小变形,通过精确控制驱动器,可以使反射镜产生所需要的曲率变化。结果表明,这种主动光学元件可以用于谐振腔内补偿高能激光器中热效应产生的球差项的影响。
2012, 36(2): 194-197.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.012
摘要:
为了去除红外图像中的噪声,提出了一种基于全变分理论的去噪算法。该方法继承了经典全变分模型在去除噪声中保护边缘的优点,结合图像平滑扩散原理,得到了一个全新的扩散函数;同时引入了一个边缘检测算子,对正则项和忠诚项的相关参量进行了改进,使得修复后的图像大大避免了阶梯效应;最后对该算法的实现进行了推导。结果表明,该算法能够有效地去除噪声,并且避免了阶梯效应的产生。
为了去除红外图像中的噪声,提出了一种基于全变分理论的去噪算法。该方法继承了经典全变分模型在去除噪声中保护边缘的优点,结合图像平滑扩散原理,得到了一个全新的扩散函数;同时引入了一个边缘检测算子,对正则项和忠诚项的相关参量进行了改进,使得修复后的图像大大避免了阶梯效应;最后对该算法的实现进行了推导。结果表明,该算法能够有效地去除噪声,并且避免了阶梯效应的产生。
2012, 36(2): 204-207.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.015
摘要:
为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的升高,光纤的有效折射率和有效模面积会减小,纤芯能量会增加,且零群速率色散点向短波长方向移动,尤其在短波长条件下光纤传输特性随温度变化趋势更加明显。该研究提高了光子带隙型光子晶体光纤传输特性的温度灵敏度,使其更加适合于温度传感方面的应用。
为了提高光子带隙型光子晶体光纤的温度灵敏度,提出了在纤芯环上并入高折射率液体圆柱的新结构,并利用全矢量有限元法对提出的结构进行了仿真,得到了温度对光纤有效折射率、纤芯能量和有效模面积等传输特性的影响。结果表明,随着温度的升高,光纤的有效折射率和有效模面积会减小,纤芯能量会增加,且零群速率色散点向短波长方向移动,尤其在短波长条件下光纤传输特性随温度变化趋势更加明显。该研究提高了光子带隙型光子晶体光纤传输特性的温度灵敏度,使其更加适合于温度传感方面的应用。
2012, 36(2): 243-246.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.026
摘要:
为了研究3阶色散对相位整形不归零(phase-shaped nonreturn-to-zero,PSNRZ)码传输性能的影响,通过仿真对带有初始啁啾的高斯脉冲受3阶色散影响的情况进行了研究。研究发现,初始啁啾的存在会严重加剧3阶色散对波形演化的影响。而通过对PSNRZ码传输性能的仿真进一步发现,与3阶色散补偿后相比,未补偿时的传输距离受到很大限制,当链路残余色散低于20ps/nm时,最大传输距离减小超过500km。结果表明,当采用PSNRZ码通信时,必须对3阶色散进行补偿。
为了研究3阶色散对相位整形不归零(phase-shaped nonreturn-to-zero,PSNRZ)码传输性能的影响,通过仿真对带有初始啁啾的高斯脉冲受3阶色散影响的情况进行了研究。研究发现,初始啁啾的存在会严重加剧3阶色散对波形演化的影响。而通过对PSNRZ码传输性能的仿真进一步发现,与3阶色散补偿后相比,未补偿时的传输距离受到很大限制,当链路残余色散低于20ps/nm时,最大传输距离减小超过500km。结果表明,当采用PSNRZ码通信时,必须对3阶色散进行补偿。
2012, 36(2): 213-216.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.018
摘要:
基于猫眼效应的激光主动侦察技术有效地结合了激光技术、成像传感技术和微弱目标的信息处理技术,可实现对远距离微弱目标的主动探测和识别,是光电对抗领域的一项重要技术,其中作用距离是侦察系统的主要参量之一。为了评估激光主动侦察系统的作用距离,以猫眼目标的光学窗口所反射的激光回波功率为基础,分析了影响作用距离的因素,建立了最大作用距离的数学物理模型,数值模拟了发射激光峰值功率、发射激光束散角、大气能见度、探测器灵敏度以及等效反射面离焦量对最大作用距离的影响。结果表明,通过减小发射激光束散角,提高探测器灵敏度可以有效提高系统的作用距离;为满足不同情况的天气需求,可选择不同波长的激光光源。这一结果可用于指导激光主动侦察的系统设计或者作为衡量系统性能的标准。
基于猫眼效应的激光主动侦察技术有效地结合了激光技术、成像传感技术和微弱目标的信息处理技术,可实现对远距离微弱目标的主动探测和识别,是光电对抗领域的一项重要技术,其中作用距离是侦察系统的主要参量之一。为了评估激光主动侦察系统的作用距离,以猫眼目标的光学窗口所反射的激光回波功率为基础,分析了影响作用距离的因素,建立了最大作用距离的数学物理模型,数值模拟了发射激光峰值功率、发射激光束散角、大气能见度、探测器灵敏度以及等效反射面离焦量对最大作用距离的影响。结果表明,通过减小发射激光束散角,提高探测器灵敏度可以有效提高系统的作用距离;为满足不同情况的天气需求,可选择不同波长的激光光源。这一结果可用于指导激光主动侦察的系统设计或者作为衡量系统性能的标准。
2012, 36(2): 228-229,250.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.022
摘要:
为了分析研究激光致盲干扰的作战能力,评估激光致盲干扰的作战效能,基于激光致盲干扰的干扰原理和干扰效果评估准则,采用效能评估分析方法,总结出激光致盲干扰的干扰方程,从干扰方程出发,提出了致盲距离、致盲概率两个效能分析指标,给出了概念、计算模型,并进行了理论分析和仿真验证。结果表明,激光干扰机的输出功率越高,光束质量越好,致盲距离就越大;激光干扰机的定位精度越高,致盲概率就越大,从而分析总结出影响激光致盲干扰效果的因素,为激光致盲干扰研究奠定了基础。
为了分析研究激光致盲干扰的作战能力,评估激光致盲干扰的作战效能,基于激光致盲干扰的干扰原理和干扰效果评估准则,采用效能评估分析方法,总结出激光致盲干扰的干扰方程,从干扰方程出发,提出了致盲距离、致盲概率两个效能分析指标,给出了概念、计算模型,并进行了理论分析和仿真验证。结果表明,激光干扰机的输出功率越高,光束质量越好,致盲距离就越大;激光干扰机的定位精度越高,致盲概率就越大,从而分析总结出影响激光致盲干扰效果的因素,为激光致盲干扰研究奠定了基础。
2012, 36(2): 233-237.
doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.024
摘要:
为了探讨脐带血红细胞和先天性心脏病患儿红细胞的内容物的改变情况及其变化机理,为先天性心脏病的产前诊断提供有用信息,采用激光光镊喇曼光谱系统,测定了脐带血红细胞与先天性心脏病患儿红细胞的喇曼光谱,通过对两者喇曼光谱进行比较分析,发现脐带血红细胞与先天性心脏病患儿红细胞的光镊喇曼光谱有较大的差异。与脐带血红细胞相比,先天性心脏病患儿红细胞的整体谱线偏弱,部分的特征谱线发生位移。该研究结果将为提高胎儿先天性心脏病的检出率提供一种新的、快速简便的光谱分析手段,为临床诊断提供有力的实验依据。
为了探讨脐带血红细胞和先天性心脏病患儿红细胞的内容物的改变情况及其变化机理,为先天性心脏病的产前诊断提供有用信息,采用激光光镊喇曼光谱系统,测定了脐带血红细胞与先天性心脏病患儿红细胞的喇曼光谱,通过对两者喇曼光谱进行比较分析,发现脐带血红细胞与先天性心脏病患儿红细胞的光镊喇曼光谱有较大的差异。与脐带血红细胞相比,先天性心脏病患儿红细胞的整体谱线偏弱,部分的特征谱线发生位移。该研究结果将为提高胎儿先天性心脏病的检出率提供一种新的、快速简便的光谱分析手段,为临床诊断提供有力的实验依据。
