基于无衍射光束的水平方位角测量方法研究

利用无衍射光束、透镜组和CCD相机建立一种水平方位角测量方法,以提高水平方位角测量的精度和稳定性。给出了水平方位角测量模型的构成和测量原理,阐述了整体测头的结构设计方案。对该测量方法精度及其影响因素进行了分析,同时用Zemax模拟成像系统光路并对光路进行优化仿真。与目前工程测量中普遍采用的方法相比,该测量方法能够获得更高的测量精度和稳定性,可用于盾构机的水平方位角测量、轴系校中曲线轴系布置等工程。     

准光学衍射反射式毫米波天线远场衍射图的计算

应用天线理论中的电流分布法,首次推导了具有连续位相结构的反射式毫米波衍射天线的远场衍射图计算公式。应用此公式对我们设计的毫米波衍射天线进行了模拟计算,其结果与实测值比较接近。并地模拟计算结果进行了分析     

同步辐射高分辨率衍射光束线的设计

介绍了第三代同步辐射高分辨率X射线衍射光束线的总体设计。给出了高分辨率衍射的基本原理并描述了获得确定光子能量的近平行高强度X射线光束线所必需的光学元件。特别是用X射线动力学理论,解释了双晶及四次反射晶体单色器。作为一个实例,介绍了将于2009年开始在德国汉堡运行的一个新的同步辐射源PETRAⅢ的高分辨率衍射(HighRes)光束线的设置情况。通过优化光学部件,对微米尺寸光束,q空间的分辨减小到Δq=10^-5 nm^-1,光通量大于10¹¹ cts/s。     

无衍射光束三角测量系统噪声处理的小波分析方法

无衍射光束三角测量系统具有焦深长、中心光斑小、理论测量精度高等特点,但实际测量中的噪声会严重影响测量精度。根据无衍射光束三角测量中信号与噪声的频率特性,采用小波分析方法将噪声与信号分离,进而剔除噪声误差,可获得理想的测量精度。     

圆环衍射效应下涡旋光束的光强变化

为了分析拓扑电荷数以及相干性对部分相干涡旋光束的影响,利用部分相干光的统一理论和惠更斯-菲涅耳衍射原理,推导出随机电磁涡旋光束在自由空间中传播时,尤其是部分相干涡旋光束经圆环衍射后光强的计算公式,研究了部分相干涡旋光束通过圆环后的夫琅和费衍射特性。通过理论分析与数值计算表明,部分相干涡旋光束经圆环衍射后的光强分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。当入射光束的拓扑电荷数越大,相干长度越长,衍射孔径越小时,衍射光束的光强分布会更加清晰,衍射效果也更加明显。     

基于光学衍射神经网络的拉盖尔–高斯光束识别

拉盖尔–高斯（Laguerre-Gaussian,LG）光束除了轨道角动量（orbital angular momentum,OAM）维度外,还拥有径向量子数$ p $,因此LG光束可以为光通信和光计算等应用提供更多的物理自由度。但目前常见的干涉、衍射机制的LG光束模式探测方法在受到大气湍流的干扰时,识别准确率会明显下降,从而限制了其实际应用。提出了一种基于衍射神经网络（diffractive neural network,DNN）的LG光束识别方式,实现了$ p $在$ 1～3 $范围内的识别。即使在强湍流强度,衍射距离为5 m的情况下,该识别方式的识别准确率依然能达到95%以上。该DNN方法能够为准确识别LG光束模式提供有效途径,在大容量OAM通信、高维量子信息处理等方面均具有潜在应用价值。     

实现均匀焦斑的大孔径连续相位衍射光学元件

许多大功率激光系统，需要顶平，边陡，旁瓣小和光效率高的均匀焦斑。用衍射光学元件(DOE)实现这样的均匀照明有许多优点，例如纯相位调制光效率高，相位设计灵活性大等等。相位设计，采用一种以登山和模拟算法为基础的混合算法，因为登山算法收敛大，模拟算法全局优化有潜能。用旋转空心掩模和离子蚀刻，在K9玻璃基片上加工了直径100mm的连续相位DOE。DOE干涉图样呈现相位分布平滑。焦斑的强度分布用一般CCD测量，并用一系列消光器增大测量动态范围。数据处理后的结果表明，焦斑均匀，其主瓣有一定的均匀度，边陡，旁瓣小，零级无锐峰。     

基于无衍射光的空间入射角测量及其自动标定

为了实现对空间入射角度的精密测量,基于无衍射光束的光斑中心轨迹在自由空间的传播特性,提出了一种空间入射角精密测量系统的实现方法。针对无衍射光测空间入射角测量系统难以快速、准确地建立光束空间矢量与图像传感器像素的映射关系的问题,提出了一种基于全站仪的近距直接标定方法;搭建了用于标定的系统平台,并通过全站仪的电控马达,编写了用于标定的自动控制软件;实现了对图像传感器的自动、快速标定,极大地缩减了标定时间,消除了长时间标定所引起的系统时变误差。在工作时,通过无衍射光斑特定的定中算法,获得其在图像传感器光敏面上的位置坐标,结合光束空间矢量与角度映射矩阵,通过曲面插值即可计算得出光束的空间入射角度。实验表明针对该空间入射角测量系统的标定方法可行、自动、快速且映射精度高,可适用于类似于空间角度入射角测量系统的标定。     

利用激光衍射测量细丝直径的研究

本文利用激光衍射的方法对细丝直径进行测量。该系统中CCD视频信号被逐位进行模数转变，变为相应的数字量。利用最小二乘法对图样进行局部曲线拟合，确定暗纹间距S。因而，衍射测径的精度不再受CCD像元中心距大小的限制。     

基于球形目标的激光位移传感器光束方向标定

搭建了非接触式的三坐标测量系统以便精密测量三维型面。将激光位移传感器通过具有两个回转轴的回转体安装在测量机的Z轴上,从而可根据待测表面的形状来调整传感器的方位。为了使传感器在各个方位上实现测量功能,提出了基于球形目标的光束方向标定方法,并详细阐述了其数学原理。标定时,驱动测量机使传感器分别沿测量机的X,Y和Z轴做等间距步进,根据步长和激光束长度的变化建立方程组求解出激光束所在直线的单位方向向量。最后,多次测量尺寸参数已知的六面体标准块规,检验了该测量系统的重复性。结果显示,该系统的测量不确定度为0.048mm;测量另一直径已知的被测球时,传感器在各个方位上的误差小于0.05mm,表明所提出的标定方法使测量系统达到了逆向工程的使用要求。得到的数据表明,本文所提出的方法有较高的标定精度和较好的重复性,为实现三维型面的快速扫描测量奠定了基础。     

一种皮鞋内腔尺寸CT测量仪

针对目前皮鞋内腔尺寸测量尚无有效的测量方法，致使制鞋业的产品设计生产落后、皮鞋的档次低及品种少的实际情况，本文研究开发了一种基于CT技术的皮鞋内腔尺寸自动测量仪。皮鞋内腔尺寸CT测量仪由6个部分组成，即X射线源与前准直器、探测系统、机械扫描及控制系统、主计算机系统、图像重建与处理系统及尺寸测量分析系统。研究结果表明，重建出的皮鞋内腔CT图像清晰，尺寸误差〈0．4mm，达到了设计使用的要求，为皮鞋内腔尺寸的无损测量提供了一种新的检测手段。     

粉末X射线衍射法测定氢气还原的气相醛加氢催化剂

采用粉末X射线衍射鉴定氢气还原的气相醛加氢催化剂中晶体物相并应用Scherrer法定量测定铜的晶粒尺寸。其晶体物相鉴定结果为:石墨、氧化锌、铜。采用化学计量学峰形拟合的方法计算铜(111)晶面晶粒尺寸约为10.3 nm,测定数据能够满足气相醛加氢催化剂研发的要求。