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。     

激光辐照3CCD规则分布亮点的研究

为了研究激光辐照3CCD,除观察到主光斑、衍射光芒外,主光斑附近呈现规则分布的亮点。采用傅里叶光学的成像原理,通过数值计算的方法,得到了激光对3CCD的干扰效果模拟图,数值模拟的研究结果与实验现象基本一致。结果表明,主光斑附近规则分布的亮点并不是由杂散光引起的,而是激光辐照六边形光阑,在透镜组焦平面所成的频谱分布。     

毫秒脉冲激光损伤CCD探测器的实验研究

为了研究行间转移型彩色面阵CCD在毫秒脉冲激光辐照下的损伤效果,采用实验研究的方法,测量了不同能量密度的激光作用下,CCD表面中心点温度、受损区域面积、深度及CCD内部复位时钟信号和阻抗值的变化,结合CCD输出图像中出现不可恢复的焦斑及黑白雪花现象,对彩色面阵CCD在毫秒脉冲激光作用下的损伤效果进行了分析。结果表明,在毫秒脉冲激光的辐照作用下,行间转移型彩色面阵CCD内部结构会产生不同程度的烧蚀,当能量密度达到23.49J/cm2时,烧蚀深度直达基底层,致使CCD内部信号传输通道断开,漏电流增加,最终造成CCD无信号输出,完全损坏。该研究对CCD探测器在强激光作用下的损伤效果研究是有帮助的。     

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.     

基于DS-4004HC图像采集卡的二次开发新技术

为实现激光光斑图像的高速采集,利用DS-4004HC图像采集卡配置CCD探测器,并且通过动态地分配和控制计算机内存的空间,对其添加软件触发新功能,开发了图像采集系统,给出了在VC<'++>6.0环境下利用图像采集卡进行用户二次开发的主要流程和关键技术.实验表明,该系统可实现单发或连续的高速采集激光光斑图像,响应时间短,可靠性高.     

XeF（C-A）蓝绿激光对可见光面阵CCD软损伤的实验研究

建立了脉冲激光辐照CCD器件实验平台,采用XeF（C-A）蓝绿激光辐照可见光CCD,获得CCD出现软损伤（局部饱和、全饱和、串扰及致眩）的激光能量密度阈值或量级及对应的CCD图像,用饱和面积法分析了蓝绿激光对CCD的软损伤效应。     

基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法

为了提高半导体激光加工中激光光斑中心定位精度,根据皮秒超短脉冲激光辐照单晶硅后产生的光斑图像灰度分布特点,提出了一种基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法,通过模拟激光光斑仿真分析和单晶硅刻蚀实验,对比研究了不同辐照时间与不同激光功率条件下该算法与传统算法的定位精度。结果表明,在辐照时间不同的条件下,该算法定位精度达到0.761μm,比灰度重心法提高51.3%,比最大行列灰度值法提高93.9%;在激光功率不同条件下,该算法的定位精度达到0.793μm,比灰度重心法提高73.4%,比最大行列灰度值法提高86.8%。此研究可为皮秒超短脉冲激光光斑中心定位控制系统的设计提供指导。     

脉冲激光辐照CCD探测器的硬破坏效应数值模拟研究

具有一定能量强度的激光辐照CCD图像探测器时可造成探测器的干扰和破坏.基于热传导和热弹性力学的基本关系式建立了脉冲激光辐照CCD多层结构的热力耦合数学物理模型,对热传导方程和应力平衡方程进行有限元数值求解,计算得到不同能量密度下脉冲激光辐照CCD的瞬态温度场和热应力场,分析了CCD最易损伤的位置及激光参数对探测器损伤的影响,并结合CCD的像元构造和工作方式阐明了CCD各层结构的损伤对CCD成像质量的影响程度及影响机理.     

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。     

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。     

激光对CCD相机Binning模式下饱和干扰效果仿真研究

在分析CCD相机成像原理基础上,讨论了CCD相机Binning模式下成像特点和规律,建立了激光对CCD相机Binning模式下饱和干扰的理论模型,并与一般模式下CCD相机的激光干扰效果作了对比。开展了加窄带滤光片的CCD相机成像实验,在此基础上以一般模式下的实拍图像为基础,采用Matlab仿真验证了Binning模式下的图像增强效果,并加载人工激光光斑,获得了激光对CCD相机Binning模式饱和干扰的仿真结果,对激光对多光谱相机干扰机理和干扰评估研究具有一定参考作用。     

1064 nm激光光热效应对CCD探测器干扰实验研究

为了研究激光的光热效应对CCD探测器的干扰效应,利用1064 nm激光开展了对CCD探测器的干扰实验。实验采集数字图像的处理分析可明显观察到1064 nm激光对于CCD探测器的串扰现象。进行了激光照射CCD探测器随时间变化产生热噪声差对比实验,观察到了激光光热效应对于CCD探测器的干扰效果。实验表明CCD探测器表面温度随1064 nm激光辐照功率的升高而逐渐升高的现象,由于光热效应带来的图像热噪声明显影响到了CCD探测器的成像效果。由于硅基CCD探测器对1064 nm波长的低光电响应率,研究光热效应对CCD探测器干扰效应尤为重要。     

高重频脉冲激光引起CCD视频中的动态次光斑现象研究

研究分析了CCD光电转换后信号电荷的传输过程以及激光高亮度的特点.认为高亮度的激光容易使感光二极管饱和,从而使光生电荷不通过读出脉冲控制而直接溢出至垂直CCD中,形成溢出信号电荷包;高亮度激光在垂直CCD内的漏光信号较强,从而直接在垂直CCD中形成漏光信号电荷包.溢出信号电荷包和漏光信号电荷包不依赖读出脉冲而出现于垂直CCD中,它们叠加在一起称之为次信号电荷包.次信号电荷包,经过垂直CCD的耦合转移动作,就形成了区别于激光主光斑的次光斑.研究中对次光斑的间距及循环移动的规律给出了定量的分析.次光斑的间距由CCD的转移频率和激光的重频频率所决定.而相邻帧中,主光斑与次光斑的间距有周期性的变化,从而造成了CCD输出视频中的次光斑循环移动.这种变化是由CCD垂直扫描周期被激光脉冲间隔时间整除后的余数所决定的.     

CCD测量激光光斑方法研究

给出了用CCD进行激光光斑成像试验的结果,分析了激光光斑的测量精度和测量中存在的问题,并给出了解决途径.     

CCD摄像机像面中心的激光标定方法研究

论述了采用激光方法对视觉传感用CCD摄像机的像面中心进行标定的原理和方法 ,并对所采集的激光光斑图像进行适当的处理 ,通过求取质心的方法确定其精确位置 ,从而实现对像面中心的精确标定。实验结果表明 ,该方法计算量较小 ,精度较高。     

Nd:YAP激光照射犬离体支气管壁生物效应的实验研究

目的:研究Nd:YAP激光不同剂量的组合对犬离体支气管壁照射后生物效应的差异。方法:以犬作为实验对象, 以不同功率、不同照射时间照射离体支气管壁,通过肉眼、光镜、电镜观察不同激光参数的生物学作用。结果:Nd:YAP激光 光斑直径3mm,作用于厚度2mm的离体支气管壁,以热凝固效应为主,也有一定的消融作用。全层凝固变性的剂量为10w、 3s。结论:Nd:YAP激光的组织消融、热凝固作用与平均功率、照射时间成正相关。光斑直径3mm,作厚度2mm的支气管壁 凝固、消融时,以功率10w、3s以下的剂量较为安全,可减少穿孔的机率。     

望远镜非稳腔光束发散角的测量与结果分析

灯泵望远镜非稳腔巨脉冲YAG激光器的远场光束发散角被精确测量，该非稳腔采用硬边输出镜，其输出平行光束，经过一长焦距的凹面镜，聚焦衰减后照射到CCD上，拍摄到焦平面的光斑像。在计算机中用图像处理方法求出光斑的大小，再计算发敞角。     

激光光斑重心测试精度理论分析

为了分析激光光斑监测系统在测试激光光斑重心时的测试精度,着重从大气传输,光学系统的像差,近红外CCD光敏面元的大小以及测量的相对位置等几个方面进行了探讨,并给出分析数据,为该系统的进一步优化提供了理论参考。     

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%。