成像法中波红外激光远场功率测量系统

设计开发了一套基于成像法的中波红外激光远场功率测量系统,给出了成像法测量远场激光功率密度分布的基本原理。利用漫反射靶板将激光的功率分布信息采集至中波红外热像仪,并在靶板的特征位置上安装功率探测器,将光斑图像灰度信息与激光功率探头所测的实际功率值进行信息融合,得出灰度值与功率密度的映射关系,进而推测激光远场功率密度分布。此系统测量误差小,且系统简单、可靠,适于各种条件下的中波红外激光远场功率密度测量,可满足目前大功率红外激光干扰装备的测量需求。     

固体激光远场瞬时光斑时空分布测量技术

基于漫透射CCD成像法原理,建立了固体激光瞬时光斑时空分布测量系统。开展了该测量方法的可行性验证实验,能够精确地获得激光远场光斑图像,并运用Matlab软件对测量数据进行处理,得到激光远场光斑半径、光束质量、质心位置、光轴抖动、光强分布以及平均功率密度等参数。实验结果表明:利用漫透射CCD成像法测量固体激光远场瞬时光斑时空分布是可行的,测试系统采集频率可达120 Hz。该方法具有高分辨率、高帧频、低成本、使用方便的突出优点,能同时实现激光强度分布和功率的测量,测量功率误差小于2%。     

激光远场功率密度测试系统的设计

针对应用漫反射靶与CCD图像传感器测量激光远场功率密度时,只能获取功率密度相对分布的局限性,提出了一种采用CCD图像传感器与分布式激光探测器相结合测试激光功率密度绝对分布的方法, 对其工作原理、构成及关键技术等问题进行了分析和讨论.实验证明,该系统较为准确地实现了对激光远场功率密度的测量,具有普遍的实用价值.     

利用光栅测量远场入射激光波长的方法研究

依据光栅衍射原理,采用电荷耦合器件CCD作为探测器,通过测量入射激光成像点在电视靶面坐标系中的脱靶量,确定光栅的入射角和衍射角,提出了一种利用固定式平面反射光栅测量远场未知方位入射激光波长的方法。介绍了该方法的原理及光学系统结构,阐述了成像点脱靶量与光栅入射角和衍射角的关系,推导了入射激光的波长计算公式,结合光学系统的结构给出了计算波长测量误差的表达式。远场测量模拟实验验证了该方法的可行性。     

确定KrF激光光束品质的光楔法

运用光楔对发散角较大、光束品质不够好的ＫｒＦ激光光束进行了分光测量，测量了ＫｒＦ激光光束的一维能量分布和远场发散角；具体计算了ＫｒＦ激光光束剖面的能量密度分布的均匀性。     

基于CCD的脉冲激光器远场发散角工程化研究

简述了激光光束的基本参数及特性,并介绍了采用CCD进行激光发散角测量的基本原理和装置.用CCD测量光斑可以及时获得光斑的二维扫描结果.实际工程应用时常采用CCD来测量激光远场发散角.进一步介绍了使用CCD摄像法进行发散角测量所采用的系统软件设计,首次提出了采用图像处理的方法来捕捉脉冲激光光斑.     

漫反射成像法的激光参数测量系统设计

精确地测量激光在大气传输后的光斑参数,是研究激光大气传播效应和分析激光发射系统性能的关键技术手段。测量激光远场参数的方法主要包括阵列探测法和相机成像法,目前在激光大气传输效应的测量评估中大都采用阵列探测法。由于探测器阵列靶受物理空间和研发成本等因素的限制不能均匀且高分辨率紧密排布,将造成采样光斑的失真,难以精确地测量远场光斑参数。针对此问题,利用相机分辨率高的特点,设计了一套基于漫反射屏成像法的激光参数测量系统。该系统最小测量分辨力小于0.39 mm,质心位置平均偏差为0.05 mm,测量光斑到靶功率不确定度优于10%。该系统能有效地测量激光发射系统的跟瞄精度和到靶功率,为分析激光大气传输效应和分析激光发射系统性能提供有效手段。     

线激光辅助面阵CCD光学成像弹丸位置解算模型北大核心CSCD

针对典型光电测试系统光幕结构复杂、测量精度低的问题,本文提出一种线激光辅助面阵CCD光学成像方法测量弹丸的位置信息;通过分析弹丸穿过激光光幕在面阵CCD上的成像原理,给出弹丸成像所占面阵CCD像元位置信息与弹丸空间位置的关联函数,结合线阵列光电探测器接收弹丸过幕信号的编码点位置,构建弹丸空间位置解算模型;根据仿真分析,在1 m×1 m探测区域内x,y坐标最大误差均小于3.5 mm;通过与木板靶测试进行对比实验,验证了激光辅助面阵CCD光学成像测量弹丸位置信息的科学性和正确性。     

激光倾斜照明法测量钢板厚度

提出了一种激光倾斜照明的方法来测量钢板厚度,利用激光光束斜射到待测板侧面,用工业摄像机将被测板上的激光光斑成像于CCD靶面上,基于光斑像高与被测板厚度的几何关系计算出待测板厚度.由于被测物面不垂直于光轴、钢板沿宽度方向的运动均对测量结果有影响,对此作了分析并进行了修正.实验表明该方法可广泛应用于实际工业在线测量中.     

激光束质量实时测量技术

提出一种新型光束质量实时测量技术,该技术主要基于由平板反射镜组成的多平面成像系统,一次性将激光束腰附近2倍瑞利距离内的多个光斑成像在同一个平面上,用CCD相机获取这些光斑的光强分布图样。通过图像处理获知接收到的光斑的光强分布。采用远场发散角、焦点尺寸、桶中功率比和M2因子四种光束质量评价标准对激光光束质量进行评价。利用该方法实时测量了高能钕玻璃双板条激光器的输出光束。     

激光干扰CCD系统的实验研究

为了验证激光辐照CCD系统的干扰效果,进行了视场内和视场外He-Ne激光干扰面阵CCD探测器系统的实验研究,测得了像元饱和阈值和局部受辐照时的CCD饱和功率街度阈值.使用Matlab编程处理了视场内干扰图像,得到了激光入射能量与CCD饱和面积比的关系曲线,并对实验中出现的光饱和串音现象进行了理论分析.对视场外干扰图像进...     

激光退火在背照式CCD图像传感器中的应用研究

激光退火是消除背照式电荷耦合器件(CCD)图像传感器背面势阱的重要工艺。文章研究了激光退火工艺中不同的激光波长、能量密度、光斑交叠率对掺杂杂质激活效率、器件表面形貌、成像质量及紫外量子效率的影响。研究结果表明，在浅结注入的情况下，355 nm波长激光激活效率要优于532 nm激光，但是355 nm激光比532 nm激光更易在较低能量密度时使硅片出现龟裂现象。采用2 J/cm²能量密度、50%～65%交叠率，355 nm激光能有效激活离子注入的硼离子，背照式CCD图像传感器成像均匀性好，紫外量子效率明显提升。     

脉冲激光干扰面阵CCD成像系统的实验研究

为了研究脉冲激光对面阵CCD的干扰效果,采用近场模拟实验的方法,设计了重复频率脉冲激光干扰CCD成像器件近场实验。当CCD器件表面接收激光功率密度达到2.97mJ/cm2时,观察和记录了CCD器件串音饱和现象;当CCD摄像机电子快门打开时,除发射窗口有激光光斑图像外,激光脉冲在激光器出光口竖直方向也会形成偏离出光口位置的漂移光斑图像。分析了CCD摄像机电子快门作用机理及图像信号转移方式机理,并对光斑漂移现象给出了合理解释。结果表明,重复频率脉冲激光可使CCD图像上出现漂移光斑而对图像形成干扰。这为重频脉冲激光干扰CCD的研究提供了理论基础和初步实验验证。     

单脉冲激光损伤CCD探测器的有限元仿真

为了研究激光对CCD探测器的损伤效应,采用有限元分析的方法进行了激光损伤CCD的理论分析和实验验证。阐述了激光辐照CCD探测器的损伤机理,设计了激光辐照CCD探测器热效应的仿真模型,针对波长为532nm的高功率激光辐照硅基CCD探测器而产生的热效应,利用有限元法进行了仿真计算,得到了CCD探测器受到532nm激光辐照时硅电极的温度曲线以及硅电极损伤时间阈值,并相应计算出损伤CCD探测器所需要的激光能量阈值为220mJ/cm2左右。结果表明,损伤阈值随着激光功率密度的增大而减小,但变化幅度不大;当多脉冲毫秒激光辐照CCD探测器,在一个脉冲结束、下一个脉冲到来之前,探测器温度恢复到环境温度。该模型可以较为准确地对单脉冲激光辐照CCD探测器时产生的热损伤效应进行模拟。     

激光干扰对CCD跟踪性能影响的图像尺度分析

分析CCD成像跟踪系统的组成及常用跟踪算法,针对激光干扰图像的特点,结合机器视觉中背景杂波的量化方法,提出一种基于小波能量与平方和根的图像尺度,并将其应用于激光干扰对成像跟踪性能的影响分析。该尺度利用小波能量尺度在成像跟踪系统方面以及平方和根尺度在目标局部对比度方面各自的优点,适用于激光干扰后跟踪算法性能的评估。激光视场内干扰与视场外干扰的实验结果表明,该尺度能够较好地反映激光干扰图像对于CCD成像跟踪算法性能的影响,初步验证了尺度的有效性。     

基于CCD的远场激光光斑测量系统开发与应用

针对被测激光器的特点,设计了基于CCD的远场激光光斑测量系统,通过设置CCD摄像机的控制参数,确保正确采集光斑图像,实现了图像的采集、显示、存储功能,并编写光斑图像分析软件,实现了光斑图像处理、参数计算、能量三维娃示等功能。     

激光光栅显微投影法表面微观形貌测量系统的研制

本文研制了基于激光光栅显微投影法的表面微观形貌测量系统。该系统由激光器 ,CCD ,两个显微物镜 ,图象采集卡 ,计算机和数据处理软件组成。两个显微物镜一个用来将光栅进行缩小投影到被测物体的表面上 ,形成被被测物体表面高度所调制的条纹 ;另一只显微物镜则将被调制的条纹图像成像到CCD的靶面上 ,CCD采集的图像输入到计算机中进行相关计算而得出被测表面的微观形貌。本文介绍了该系统的测量范围和分辨率计算方法 ,并对实验数据进行了可靠性分析。结果分析表明 ,该系统能可靠地测量物体的表面微观形貌。     

中波红外激光器的光束指向红外图像检测法

由于中波红外(3～5μm)探测器在军事上的广泛应用,基于中波红外激光器的定向红外发射装置已经成为发展的重点,而其中的激光束指向稳定性就成为非常重要的参数。对于一种光学参量振荡(OPO)产生的中波红外激光器进行了指向稳定性的测试,测试采用了中波红外成像系统及边缘提取与阈值的图像算法,获得了此种激光器的指向稳定性数据。实验结果表明,此激光器在常温下的最大指向偏移量为1.1mrad,平均值为0.3mrad。激光二极管(LD)抽运源晶体及非线性OPO晶体的温控还有进一步提高的可能性。研究结果将为中波红外激光器的研制、光束整形与光束指向测量与稳定技术提供参考。     

激光锁定成像在钢轨磨耗测量系统中的应用

应用图像处理技术进行野外火车钢轨测量实验时,不可避免遇到外界强太阳光的干扰问题。为了能有效消除太阳光的干扰作用,采用了激光锁定成像的方法,通过外接控制电路触发激光器并让电荷耦合器件同步采集图像,运用激光锁定成像原理,获得高质量的钢轨轮廓曲线。通过大量实验验证,激光锁定成像的应用使得钢轨磨耗输出的结果更稳定,而且能够适应较大范围内变化的外界环境光干扰。结果表明,激光锁定成像能保证测量系统的稳定性,从根本上消除测量过程中出现的各种随机误差。