激光焊接钛合金薄板时的功率控制

用Nd:YAG脉冲激光器对0.5 mm厚TC4钛合金薄板进行了焊接实验。设计了与光路同轴的机器视觉系统,并利用高速电荷耦合器件(CCD)实时获取焊斑图像。通过采用辅助照明光源有效提高了焊斑成像质量。采用基于细胞神经网络的算法进行焊斑边缘提取。通过对焊斑图像的分析可以获得薄板穿孔或熔深不足的信息,以此作为反馈控制信号对脉冲激光功率进行实时调整。实验证明,该方法可有效减少薄板穿孔和熔深不足缺陷的发生,提高TC4钛合金薄板激光焊接的质量。     

高峰值功率光纤脉冲激光系统

报道了一种基于大模场光子晶体光纤放大的高峰值功率飞秒脉冲激光系统。该激光器系统采用光纤啁啾脉冲放大结构,种子源采用重复频率为40 MHz,脉冲宽度为500fs,输出功率为10mW的光纤激光器。利用体布拉格光栅(VBG)将脉冲展宽至500ps,经过多级放大并利用声光调制器降频为500kHz,然后采用大模场纤芯直径为40μm和85μm光子晶体光纤作为功率放大器,最后采用VBG压缩脉宽至767fs,得到平均功率为104 W的激光输出,其中心波长为1030nm,实现了峰值功率为0.271GW的近衍射极限激光功率输出。     

高重频风冷声光调Q光纤激光器实验研究

为了实现功率稳定的风冷高重频脉冲光纤激光器,采用主振荡功率放大结构,对声光调Q的全光纤激光器进行了研究.振荡级采用声光调Q方案,以光纤光栅对为激光器腔镜,915nm激光二极管连续抽运,得到了中心波长1064nm、重复频率10kHz到130kHz可调的激光脉冲输出.采用两级大模场双包层光纤放大,实现了平均功率101W、脉冲宽度328.1ns、3dB光谱宽度0.6nm的激光输出.第二放大级光光转换效率69%,激光器总光光转换效率达62.7%.分析了声光调Q产生的宽种子光脉冲经放大后发生波形畸变的原因.结果表明,采用915nm抽运波长提高了激光器输出激光功率稳定性,在风冷的情况下输出功率长期稳定性优于2%.     

单端光纤耦合的声光调Q全光纤化光纤激光器

实现了一种单端光纤耦合的高重复频率、窄脉冲、窄线宽及高效率的主动声光调Q全光纤脉冲光纤激光器。该光纤激光器基于光纤光栅与平面镜组合而成的线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,采用激光二极管与(2+1)×1抽运耦合器形成后向抽运,并利用单端光纤耦合声光调制器(AOM)实现了全光纤化结构的脉冲掺镱双包层光纤激光器。调Q声光开关工作在一级方向,反向输出调Q脉冲,重复频率20～100kHz可调。在重复频率50kHz、抽运功率5.7W下系统获得了输出激光功率2.64W、单脉冲能量528μJ、脉宽56ns、峰值功率943W的稳定的高效率、窄线宽的窄脉冲,中心波长在1080nm左右,线宽为0.06nm,光-光转换效率高达46%。     

预（光）刻伺服录写装置中基于计算机控制的激光声光调制系统

预（光）刻伺服录写装置是我们正在开发的用于提高硬盘存储器容量的一种高技术设备。论述了该装置所使用的激光声光调制系统，提出并实现了基于计算机控制的，采用单一声光调制器在该装置上进行光功率稳定、光强控制及光脉冲控制的系统，给出了一种有效的数字滤波算法。     

脉冲半导体激光束并合参数研究

采用光束并合的方法可以提高脉冲半导体激光器峰值功率以及远场光斑的均匀性,从而提高激光主动成像系统的作用距离,并实现系统的小型化。首先应用指数高斯光束传输模型推导了并合光束的远场能量分布,并采用Matlab 仿真软件对影响光束并合效果的各激光器间轴线夹角、各激光器延迟时间以及并合激光器的间距等参数进行研究,最后进行光束并合实验,获得了1.5 km 外目标的选通成像图像,对比了不同并合激光数目对成像性能的影响,验证了光束并合方法可以有效地改进成像质量。     

低功率Nd：YAG激光器的焊接应用

平均功率等于或小于100W的Nd：YAG激光器可认为是低功率激光器。这类低功率激光器有两种，即连续波和脉冲式，每种都具有截然不同的输出特性和材料处理能力。连续波YAG激光器以其平均功率分级，因而平均功率是其性能的适当度量。连续波YAG激光器常常装有声光Q开关，从而把激光器制成激光电阻调整（调阻）和激光打标系统。采用连续波YAG激光器，其平均功率水平实际与处理速度和生产能力成线性关系。然而．对于脉冲YAG激光器，平均功率通常不是其性能的最佳度量。峰值功率、脉冲能量和脉冲重复率对于决定脉冲YAG激光器的处理速度和能…     

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。     

脉冲式激光主动遥感器光校实时检测系统研制

以CMOS图像传感器技术为核心,采用USB数据传输和可编程逻辑器件技术,针对脉冲式激光主动遥感器特点研制了光校检测系统.该系统可推广应用于脉冲武激光器的光束成像与研究.     

一种改进的基于DSP的激光距离选通成像系统

采用激光束主动照明,是对远距离暗目标进行成像探测和精确跟踪的有效途径.从激光距离选通成像系统的成像关系出发,分析了距离选通方式和非距离选通方式下的激光距离选通成像系统的信噪比,从理论上说明了采用距离选通技术可以有效地抑制后向散射等背景噪声.讨论了激光距离选通成像关键技术,分析了传统的激光距离选通成像系统的缺点,提出了一种改进的基于数字信号处理(DSP)的激光距离选通成像系统.该系统利用快速DsP控制器完成测距和距离延迟,产生纳秒级的选通脉冲选通ICCD摄像机,实现距离选通.该系统克服了传统的激光距离选通成像系统需要已知距离,需要精确测量激光器的传输时间延迟等缺点,可以获得目标的距离信息和距离选通图像.     

Frequency-modulated laser beam with highly efficient intensity stabilisation

The limitation of the amplitude modulation rejection due to the spatial modulation of the output beam of an acousto-optic modulator, which is used in an active laser beam stabilisation system when a frequency modulation of a few megahertz is applied to this modulator, is analysed. It is shown how to overcome this problem, using a single-mode optical fibre at the output of the modulator. A residual amplitude modulation of 10/sup -5/ is achieved.     

新型小角激光散射图像采集仪研究及实现

小角激光散射是一种有效的测量高聚物球晶半径的方法.传统SALS图像采集方法复杂、不易调节,图像质量不够理想.数字成像技术提供了很好的替代手段,但目前主要采用CCD摄像机直接采集散射图像,它的成本较高,操作和处理不够灵活.利用CMOS成像技术采集散射光在毛玻璃上所成的像,能使图像采集的硬件成本大为降低而且操作方便,简化了SALS图像数据采集和后期处理.     

高重频脉冲激光对CMOS相机饱和干扰效果研究

激光干扰是对抗成像观瞄设备和精确制导武器,保护己力目标的重要方式。为了评估激光对CMOS像传感器的干扰效果,利用1.06μm高重频激光开展了对CMOS相机的饱和干扰实验研究,实验中计算了CMOS图像饱和激光功率密度阈值,并分析了CMOS相机干扰有效面积、饱和干扰面积、干扰前后图像相关度与激光入射功率之间的关系。实验结果表明．随着激光功率的增加。CMOS相机饱和像元数、干扰有效面积增加,图像质量下降,干扰效果明显提高     

基于AOTF高光谱成像系统的采集显示技术研究

为了提高声光可调谐滤波器（AOTF）与CMOS相机结合的新型成像光谱仪的图像采集与显示速率,提出了一种基于AOTF光谱成像的数据快捷处理技术。采用MT9M001C12STM作为光学探测接收元件,利用CY7C68013芯片上所集成的I2C控制器来控制数据传输的实现方法,同时利用VC++上位机进行编程显示探测器的图像数据。而对USB设备则采用控制传输方式,对探测器的积分时间、增益进行灵活的配置,实时的显示帧率,这样同时保证了传输速度和数据的正确性,并且编写的上位机可以灵活的对图像进行水平、垂直旋转、单张、连续的采集,方便图像的采集。结果表明,该设计方法不仅可以快速准确的获取目标物进行实时的显示,而且成像质量良好。     

基于声光调制的逆向调制光通信系统研究

为了扩展自由空间光通信的应用领域,设计了一套稳定性好、实用性较强的逆向调制光通信系统。采用一种基于声光调制器、逆向光链路等核心元件的实验方法,利用现场可编程门阵列发出晶体管-晶体管逻辑门电平对声光调制器进行控制,采用二进制频移键控与二进制脉宽调制调制相结合的四进制调制方法,同时使用冗余校验置换、改进的汉明码等加密纠错方式,实现了室内逆向调制激光通信。结果表明,该通信系统的串口通信速率可达115.2kbit/s、高频载波达1MHz、且保密性良好、误比特率低于10-6,同时证明了激光外调制逆向通信系统载波最高可达到5MHz左右。     

调制频率对φ-OTDR 分布式光纤扰动传感系统动态性能的影响

调制器将输入连续光调制成脉冲光,是基于 -OTDR 分布式光纤扰动传感系统的重要组成部分,其调制频率直接决定了系统的监测距离并影响系统的动态特性。对调制频率对系统动态响应范围的影响进行了理论分析及仿真研究。结果表明,脉冲调制频率决定了系统所能还原的外界扰动信号的最高频率。调制频率越高,系统的频率响应范围越大,可探测到的扰动的极限频率越高,采集到的信号失真度越低;反之,调制频率较低甚至低于扰动信号频率时,采集到的信号将严重失真。     

脉冲激光辐照CMOS相机的图像间断现象及机理

为了研究脉冲激光辐照CMOS相机时拍摄图像产生间断现象的原因,利用1 064 nm脉冲激光对卷帘快门式CMOS相机进行了辐照实验。在获得的图像中观测到了间断现象,表现为垂直方向上的亮区和暗区,计算表明各帧图像中暗区的行数为固定值。根据CMOS图像传感器积分方式和扫描机制,分析了图像间断现象的形成机理为卷帘快门式CMOS存储的不同时性。理论计算结果与实验结果一致,并理论分析了完全无暗区图像存在的原因。提出了基于多帧间断图像采用拼接手段获得完整连续图像的方法,得到的图像与直接拍摄图像基本一致。     

基于DMD的高动态范围成像光学系统设计

为了解决光电成像设备对空间实际场景观测时提出的高动态范围要求,设计了一种新型的像元级光强调制的高动态范围成像系统。系统由成像物镜、折叠反射镜、二次成像转置物镜组成,采用TI公司的数字微镜阵列（DMD）作为光强调制器件,通过光瞳匹配原则使两个系统完美衔接,并利用二次成像系统实现DMD单元与图像传感器的像素一一对应,设计结果显示:在像面的Nyquist频率处,全视场的MTF0.55,弥散圆的直径小于CMOS图像传感器的像素尺寸,并且畸变等像差也校正良好。该方法不仅可以提高图像传感器的可探测动态范围,还能够实时地探测到强弱目标,满足空间目标视景成像的要求。     

一种高速光纤声光调制器

该文介绍了应用于光纤传感系统中的高速光纤声光调制器的设计和应用。分析了影响光纤声光调制器调制速度的因素,介绍了高速光纤声光调制器的设计方法。最后采用氧化碲(TeO_2)晶体和小束腰光纤准直器得到工作波长1 550nm、光脉冲上升时间23.9ns、插入损耗2.9dB、通断消光比53dB的高速光纤声光调制器。     

基于声驻波原理的高频声光正弦调制器

介绍了一种基于声驻波原理研制的高频声光正弦调制器,分析了声驻波在晶体中形成的相位光栅的周期性变化特征,介绍了该高频声光正弦调制器的设计原理并对其性能进行了测试和分析。该声光正弦调制器调制频率达到300 MHz,驱动源结构简单,易于制作。