He—Ne激光作图象扫描光源的研究

本文介绍了He—Ne激光作图象扫描光源的实验研究，包括聚焦激光束束腰和聚焦光点光强分布的测量、焦深和取样点光强密度的分析、激光光强的调制、消除光强漂移影响的方法、伪彩色识别等等。还扼要地介绍了激光扫描织物图案处理系统。     

激光热处理光束优化系统

激光束的光强分布以及光斑形状对激光热处理硬化层性能影响极大,一般要求光强均布的矩形光斑或宽带光斑;但是光强均布的激光束不一定产生均匀的硬化层,目前的激光热处理光束优化装置得到的是中间厚,两边薄的月牙形分布硬化层.为了改善激光热处理硬化层分布的均匀性,在分析国内外激光热处理光束优化系统研究现状及存在问题的基础上,提出了光束优化系统的两种方案,激光扫描环形光斑和线形光斑.建立了两种光斑温度场的数学模型,模拟了温度场分布.从理论上说明了两种方案能够改善激光热处理硬化层分布均匀性.     

高功率准分子激光参数测量研究

介绍了对高功率XeCl准分子激光MOPA系统中前三台激光器的输出激光进行的参数测量.实验分别对MOPA系统的前端输出种子光及其经过一级、二级、三级放大后所得激光进行了测量,研究包括采用哈特曼波前传感器对激光近场波前的测量和采用激光光束分析仪对激光远场光强的测量两个方面,分别得出激光的近场相位均方根误差和不同光斑尺寸定义下的远场发散角等实验测量结果,将实验结果与系统设计值进行比较分析,从而对激光器系统输出激光作出评价.     

提高激光三角法测量精度的新方法

激光三角法是一种几何测量的重要方法,目前已广泛用于测量位移和三维面形,但这测量系统的测量精度不高,一个主要的问题就是光源光强不稳定;本文提出用光学双稳装置来稳定激光光泊的光强,并用于测量金属板材,实验结果：将光学双稳装置用于激光三角法使系统的测量精度大大提高。     

基于声光调制的粒子图像速度粒度场成像系统开发

本文开发了一套基于声光调制的粒子图像速度粒度场仪成像系统,其中包括双脉冲激光系统和光强调整两部分.该系统选用连续激光器,利用声光调制器对激光束的外调制作用,产生不同光强不同频率的激光脉冲,简化了激光系统,实现了基于灰度统计判别的查询方法;采用数字摄像机记录图像,省略了图像采集卡.光强调整减小了光强的高斯分布对成像质量的不利影响.采用像增强技术,使小功率激光器能够达到与大功率激光器相同的效果,降低了激光器功率的要求.利用该系统对循环水槽模拟水涡流开展了测量,并分析了相应的试验结果.     

圆筒网涂层激光清除的扫描覆盖模型研究

为了提高圆网聚合物覆膜激光清除中扫描覆盖率及光强分布均匀性,提出了一种线式扫描轨迹光强叠覆优化模型。通过分析圆筒转速与激光单点光斑轨迹,分析了清洗区域光斑在圆筒表面的覆盖域规律,建立激光线式扫描轨迹运动函数;由此建构了激光扫描覆盖模型,探究了圆筒转速、激光扫描线速度以及激光平移速度的关联关系,分析了联合运动的激光光斑分布规律;最后,通过与光斑高斯光强进行拟合分析,得到了圆筒转速与光强均度优化参数,实现激光在圆筒网的能量均匀覆盖。对镍金属圆网表面聚合物涂层进行激光辐照实验,并利用红外光谱测试仪检测样本,实验表明:圆网清洗区域涂层特征峰吸光度近似一致,验证了优化参数下光强分布的均匀性。     

激光跟踪测距中的测量检验技术

介绍了利用半导体光源可达秒级的激光跟踪误差斜率曲线测量系统，阵列式激光光束光强分布测试仪和与激光跟踪测距接收机数据采集与处理的接口和打印，Ｉ／Ｏ接口等。成为激光中开程任务设备装配检验和测量的依托手段，给出误差斜率曲线的测试结果。     

流式细胞术的一种定量修正

针对流式细胞术在细胞大小测量中的不足，提出了一种简单的解决方法。即用被染色细胞，激光照射后透过光强的不同，达到对细胞大小的实时测量。与流式细胞仪结合使用，我们能给出细胞大小的分布曲线。     

延迟位相在大功率CO_2多模激光束传输与聚焦中的重要性

采用激光光束的延迟位相分析法,研究了大功率CO_2激光束传输与聚焦时光束横截面的大小和光强分布的变换规律。采用大功率激光束光斑质量诊断仪测量了TLP6000型CO_2激光束在不同位置处横截面的大小和光强分布,理论分析与实际测量结果相吻合。根据延迟位相分析法,设计了在焦点附近获得最小的光强起伏变化的光学变换系统。     

新型通用式激光扫描封头检测仪

为了克服封头在传统检测中存在样板测量尺寸单一、人工读数精度低、制板耗费资源等缺点，采用激光测距2维轮廓连续扫描方法，设计了一种适用于检测不同尺寸封头形状偏差的非接触式激光检测装置，介绍了激光扫描封头仪的工作原理、扫描方式、系统组成以及各系统具体设计方法，并对内径为800mm的封头进行了实验验证。结果表明，此激光扫描封头检测仪的理想精度可达1mm~2mm，可实现高精度、高效率、自动化检测。     

红外点源导引头的激光回波分析

为了研究用激光主动扫描法侦察远方飞航导弹来袭方位的原理及实验技术,以红外点源导引头光学系统为例,运用矩阵光学追迹法对影响"猫眼"效应回波强度的因素作定性、定量分析。研究结果表明,回波强度受导引头光路中光学镜头相对孔径、摄像管靶面倾斜和离焦的影响较大,扫描激光光束的入射角等因素对回波强度也有一定影响。在主动扫描装置距被探测导引头约10000m、扫描光束的入射角为0.08rad条件下,反射面离焦及倾斜使得侦察装置接收到的回波能量与发射脉冲能量之比由理想条件下的43.80%分别下降到1.53%和0%。这一结果对"猫眼"效应用于主动式侦察的原理在导弹来袭告警系统中的应用是有帮助的。     

同步扫描水下激光成像系统的蒙特卡洛仿真及优化

针对水下激光同步扫描三角测距成像系统受水介质散射和吸收影响导致作用距离减小、目标反射点图像质量变差等问题,从辐射传输理论出发,采用蒙特卡洛方法建立水下激光传输的随机模型,利用TracePro软件进行光线追迹仿真,得到反射点图像相对散射光背景的对比度。探讨了目标距离、激光光强、基线距离、物镜口径等改变对对比度的影响关系,从而对水下激光同步扫描三角测距成像系统参数作了优化设计。最后从系统实际情况和需要出发,确定激光光强1 W,基线距离250 mm,成像物镜50 mm/F2,确保在7.5 m距离范围内,有较好的目标反射点图像对比度,从而保证了同步扫描三角测距原理的实施。     

采用扫描式漫反射成像法的激光强度分布测量装置

提出了一种基于扫描式漫反射成像法测量激光强度时空分布的装置。测量装置主要由轮辐式扫描取样机构、同步信号发生器和CCD 成像系统组成。装置使用动态的取样旋臂替代静态的漫反射屏,在保留漫反射成像法优点的前提下用取样的方式进行测量,具有测量分辨率高、取样衰减倍率较大、抗激光破坏能力强以及可在线测量等优点。与漫反射屏成像法的比对测量实验表明:两种测量方法的测量结果具有较高的一致性。扫描式漫反射成像法实现了对光斑的在线测量,可用于强激光辐照效应实验中激光强度分布的实时监测。     

“猫眼”效应用于主动式激光侦察的适用条件分析

阐述了用激光主动扫描法侦察远方(隐蔽的)观察、瞄准仪器的原理及实验技术。以红外物镜为例,运用矩阵光学追迹法对影响“猫眼”效应回波强度的因素作定性、定量分析。研究结果表明,回波强度受光学仪器内部反射面倾斜和离焦的影响较大,扫描光束的入射角和物镜相对孔径等因素对回波强度也有一定影响。例如在主动扫描装置距被探测观瞄仪器约1000m、扫描光束的入射角为0.3 rad条件下,反射面离焦及倾斜使得侦察装置接收到的回波能量与发射脉冲能量之比由理想条件下的3.3%分别下降到0.03%和0.016%。     

Spatially resolved characterization of silicon as‐cut wafers with photoluminescence imaging

The characterization of silicon as‐cut wafers is important for process control in solar cell production, since it can serve as starting material quality inspection and give information about a change of material properties caused by different process steps. In particular, spatially resolved characterization tools such as Photoluminescence Imaging (PLI) are useful as an information source. Due to the low signal in a luminescence image of an as‐cut wafer a major problem is superimposed laser reflection light if the detection occurs from the illuminated side of the wafer. We present a method which eliminates the spurious reflection contribution by a special image correction technique. The image correction is based on a separate measurement of a reflection topography of the as‐cut wafer surface. Additionally we show that for non calibrated luminescence images of as‐cut material the bulk lifetime in low quality areas can be estimated by relating PL‐intensity in these areas to a saturated PL‐intensity value that can be assigned to high quality areas via a simulated curve of relative PL‐intensity over minority carrier bulk lifetime. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Calculation and Study of Graphene Conductivity Based on Terahertz Spectroscopy

Based on terahertz time-domain spectroscopy system and two-dimensional scanning control system, terahertz transmission and reflection intensity mapping images on a graphene film are obtained, respectively. Then, graphene conductivity mapping images in the frequency range 0.5 to 2.5 THz are acquired according to the calculation formula. The conductivity of graphene at some typical regions is fitted by Drude-Smith formula to quantitatively compare the transmission and reflection measurements. The results show that terahertz reflection spectroscopy has a higher signal-to-noise ratio with less interference of impurities on the back of substrates. The effect of a red laser excitation on the graphene conductivity by terahertz time-domain transmission spectroscopy is also studied. The results show that the graphene conductivity in the excitation region is enhanced while that in the adjacent area is weakened which indicates carriers transport in graphene under laser excitation. This paper can make great contribution to the study on graphene electrical and optical properties in the terahertz regime and help design graphene terahertz devices.     

F-P标准具和参考光栅相结合的高稳定性FBG解调系统

为了提高光纤布喇格光栅（FBG）解调系统的稳定性和准确性,避免由于压电陶瓷的迟滞性、蠕变性以及温度变化引起的法布里-珀罗（F-P）滤波器驱动电压与透射波长不成线性的问题,采用了可调谐环形腔激光器作为扫描光源,与F-P标准具、温补参考光栅、传感光栅3个单独的通道结构相结合的FBG解调方法。通过理论分析和实验验证,选择中值滤波加滑动平均滤波的方法滤除噪声,采用基于强度阈值的频谱相关寻峰算法更加准确地找到反射谱峰值的位置。结果表明,每个通道单独分开的解调方案的波长长期稳定性可达0.4pm,温度与波长的线性度高于99.90%。该系统能够实现对温度、应变等参量的稳定性的测量。     

表面粗糙度激光散射检测的多波长光纤传感器

材料表面的散射特性和表面粗糙度对产品的性能有十分重要的影响,基于激光散射原理设计了用于检测表面粗糙度和表面散射特性的多波长光纤传感器。光纤传感器的探头采用特殊的几何设计,用650 nm、1 310 nm和1 550 nm激光作为光源,选择2 mm的工作距离作为最佳测量距离,对不同表面粗糙度的样品进行了测试和分析。实验结果表明:同一波长下,随着表面粗糙度的增大,以外磨样品为反射面测得的反射强度减小;同一粗糙度下,入射波长越长,反射强度越大。多波长光纤传感器可以精确地测量表面粗糙度,并能有效地减小系统误差。系统误差分析得到传感器的相对误差范围大约为3.56%~7.43%。     

基于地面激光强度校正数据的单木枝叶分离

由于受到角度、距离等因素影响,同种地物反射的激光强度数据存在较大的偏差,需要建立校正模型使强度数据能准确反映地物信息,并快速提取。从激光雷达测距方程出发,设计校正实验,运用多项式模型拟合强度数据校正方程,通过定义其标准值,改正距离和高度影响下的反射强度。采用阈值法和随机森林法进行立木枝叶分离。利用二次多项式对七类材质分别进行校正,校正后各材质强度数据级差均小于0.1,不受距离、高度影响,可以区分主干和叶片;活立木强度数据经过校正可以得到枝叶分离的阈值;随机森林法的最终分类效果较好,两树种叶模型校正分类精度分别为91.5%和84.3%。本研究建立的校正模型方法,对自然漫反射目标物的激光强度数据能够进行较为精确的校正,选用的自然立木验证实验校正成功,为进一步进行立木的枝叶分离提供了可能性。     

由安全极限确定激光散斑在角膜上的辐照度

激光束直接照射人眼时，对人眼角膜和视网膜会造成损伤，而焊接光的漫反射光和激光散斑在一定条件下照射到人眼上，也会引起人眼角膜和视网膜的损伤。本文根据角膜上辐照度的安全极限，导出了激光器光功率与强漫射板上光斑直径、角膜到漫射板之间距离的关系式。