中国激光 2019年第04期杂志 文档列表

中国激光杂志激光器件与激光物理

大范围可调谐液晶/聚合物光栅有机半导体激光器1-5

作者：刘丽娟; 孔晓波; 刘彦庆; 宣丽 单位：曲阜师范大学物理工程学院; 山东曲阜273165; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室; 吉林长春130033
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：基于液晶/聚合物光栅,以MDMO-PPV为增益介质,在抽运增益介质层不同位置处对出射激光波长进行粗略调谐,通过施加外部电压对出射激光波长进行精密调谐,最终得到调谐范围为18 nm、可连续精密调谐的液晶/聚合物光栅有机半导体激光器。该研究可为改进可调谐分布反馈有机半导体激光器提供一些新思路。

小型化可调谐外腔面发射绿光激光器6-11

作者：邱小浪; 陈雪花; 朱仁江; 张鹏; 郭于鹤洋; 宋晏蓉 单位：重庆师范大学物理与电子工程学院; 重庆401331; 北京工业大学应用数理学院; 北京100124
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：以InGaAs多量子阱为有源区材料,以对抽运光透明的AlGaAs/AlAs为后端分布布拉格反射镜材料,采用后端抽运方式,在腔内插入标准具作为滤波元件,通过腔内倍频,获得小型化可调谐的光抽运外腔面发射绿光激光器。作为滤波元件,标准具可压窄基频光的光谱半峰全宽。为了阻止倍频光返回到增益芯片,标准具镀有倍频光高反膜。激光器的基频光调谐范围超过10 nm,倍频绿光在中心波长559 nm处的调谐范围为4 nm,光谱半峰全宽为1.0 nm,最大输出功率为65 mW。

氙灯抽运Er∶YAP晶体的中红外激光性能12-18

作者：权聪; 孙敦陆; 罗建乔; 张会丽; 方忠庆; 赵绪尧; 胡伦珍; 程毛杰; 张庆礼; 殷绍唐 单位：中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室; 安徽合肥230031; 中国科学技术大学; 安徽合肥230026
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：采用氙灯抽运研究了原子数分数为10%的Er3+掺杂的YAP晶体在2.7~3μm波段的激光性能,使用3种不同透射率的输出镜,实现了最大输出能量为1173 mJ@1 Hz、1284 mJ@5 Hz、495 mJ@10 Hz、104 mJ@20 Hz的激光输出,对应的斜率效率分别为0.80%、0.99%、0.84%和0.44%。当重复频率为5 Hz,透射率为15%时,该晶体具有最大的输出能量和激光效率,相应的平均输出功率达到了6.42 W,约是目前已报道最好结果的4倍。测量了不同输入功率下Er∶YAP激光的光束质量,随着输入功率的增加,其光束质量逐渐下降。在输出激光中观察到了波长分别为2710,2728,2795,2918 nm的4条激光谱线。因此,Er∶YAP晶体可以实现优良的多波长中红外激光输出。

低噪声连续单频532 nm/1.06μm双波长激光器19-25

作者：高英豪; 李渊骥; 冯晋霞; 张宽收 单位：山西大学光电研究所; 量子光学与光量子器件国家重点实验室; 山西太原030006; 山西大学极端光学协同创新中心; 山西太原030006
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：研制出一台全固态低噪声连续单频Nd∶YVO4-LBO双波长激光器,通过优化三硼酸锂(LBO)的匹配温度,获得了波长为1.06μm的激光功率为3.8 W、波长为532 nm的激光功率为7.8 W的连续单频双波长激光输出,并有效降低双波长激光的强度噪声和相位噪声。实测的1.06μm和532 nm波长激光的强度噪声均在分析频率大于3.5 MHz时达到散粒噪声极限,相位噪声均在分析频率大于5 MHz时达到散粒噪声极限。当采用Pound-Drever-Hall锁腔技术锁定激光器的腔长时,1.06μm波长激光在1 h内的频率漂移小于±0.8 MHz。实测的1.06μm和532 nm波长激光在5 h内的功率波动分别小于±0.63%和±0.47%,光束质量因子分别为1.04和1.12。

中国激光杂志激光制造

单晶金刚石飞秒激光加工的烧蚀阈值实验26-33

作者：陈根余; 朱智超; 殷赳; 熊彪; 金梦奇 单位：湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室; 湖南长沙410082; 湖南大学激光研究所; 湖南长沙410082
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：采用不同功率的飞秒激光对单晶金刚石分别进行了单脉冲分离烧蚀实验和多脉冲累积烧蚀实验,计算得到了单晶金刚石材料的单脉冲烧蚀阈值和多脉冲累积烧蚀阈值,并研究了多脉冲作用下单晶金刚石烧蚀阈值的变化。结果表明:单晶金刚石的飞秒激光单脉冲烧蚀阈值为8.80 J/cm^2;随着有效脉冲数增加,烧蚀阈值逐渐减小;当有效脉冲数小于124时,烧蚀阈值随有效脉冲数的增加而急剧减小;当有效脉冲数增加到486后,烧蚀阈值减小的趋势趋于平缓。有效脉冲数486、激光平均功率10.7 W是最优的激光加工工艺参数。

脉冲激光与脉冲GMAW复合焊接的动态交互行为34-41

作者：张旺; 孟威; 郭彦兵; 陆斌锋; 华学明; 李芳 单位：上海电机学院材料学院; 上海201306; 安徽工业大学材料科学与工程学院; 安徽马鞍山243032; 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室; 上海200240
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：将连续激光、脉冲激光分别与脉冲GMAW(熔化极气体保护焊)进行复合,研究了不同复合焊接模式下激光离子体与电弧等离子体的动态交互行为。研究结果表明:与连续激光+脉冲GMAW复合焊接模式相比,脉冲激光+脉冲GMAW复合焊接模式可以在激光平均功率较小的情况下获得更大的熔深;在复合过程中,当激光脉冲峰值出现的时刻错开电流峰值的上升期时,这一瞬态时刻等离子体的急剧膨胀现象可以得到抑制,激光能量的传输可以得到改善。

6016和5182铝合金激光焊接接头的组织与织构42-48

作者：黄毅; 黄坚; 聂璞林 单位：上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室; 上海200240
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：基于电子背散射衍射(EBSD)技术,对6016和5182铝合金在相同工艺条件下的激光填丝焊接接头的组织与织构进行分析研究。结果表明:6016和5182焊缝均由柱状晶与等轴晶组成,且柱状晶区域沿〈100〉方向均存在强烈的织构;焊接接头受成分过冷和异质形核的共同影响;6016铝合金接头受到异质形核的作用较大,等轴晶占比较大且晶粒取向呈随机分布的状态,柱状晶的主要织构为立方织构(〈100〉{001});5182铝合金接头受异质形核的影响不大,等轴晶存在沿〈100〉方向的织构,且主要由柱状晶构成,柱状晶的主要织构为纤维织构(〈100〉//RD)、立方织构(〈100〉{001})和高斯织构(〈100〉{011})。

非熔透激光搭接焊SUS304奥氏体不锈钢无焊缝侧变形机理49-57

作者：刘恩泽; 姚成武; 谢雨凌; 张旭东 单位：上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料表面改性重点实验室; 上海200240; 日立(中国)研究开发有限公司; 上海200020
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：利用光纤激光器对DC01镀锌钢板和SUS304奥氏体不锈钢薄板进行了激光非熔透搭接焊实验、反变形焊接实验,测得了SUS304钢板(下板)表面微凸起的变形量和变形轮廓,研究了非熔透焊后SUS304钢板表面微凸起变形产生的机理。研究结果表明:角变形是SUS304钢板表面微凸起产生的重要原因;通过反变形法矫正角变形可降低微凸起的最大高度,但微凸起区域的塑性凸起变形仍存在;焊接过程中的角变形和热膨胀引起的塑性变形是非熔透搭接焊下SUS304不锈钢板无焊缝一侧微凸起变形的主要原因。

10Ni5CrMoV钢真空激光焊接焊缝的组织与性能58-66

作者：王继明; 李俐群; 彭根琛; 邹吉鹏; 黄瑞生 单位：哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室; 黑龙江哈尔滨150001; 哈尔滨焊接研究院有限公司; 黑龙江哈尔滨150028
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：采用真空激光焊接方法对10Ni5CrMoV低合金高强钢进行焊接,研究了环境压力对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明:真空激光焊接可以明显改善激光焊缝的表面成形质量,增加焊缝熔深;环境压力对焊缝组织的影响不大,对热影响区组织的影响明显;不同环境压力下得到的焊缝均由马氏体组成;在热影响区,随着环境压力的降低,碳化物逐渐析出,显微组织由马氏体向马氏体+碳化物+极少量粒状贝氏体转变,并且出现了少量铁素体;真空环境下得到的焊缝中马氏体含量降低是硬度下降的主要因素;在环境压力为10 Pa时,焊缝硬度较大气环境下的减小6.2%;拉伸试样均断裂于母材处,试样出现明显的颈缩现象,断裂方式为韧性断裂。

铜-铝异种箔片纳秒激光扫描点焊成形及组织特征67-74

作者：吴希; 张培磊; 唐满; 李明川; 于治水; 李绍伟 单位：上海工程技术大学材料工程学院; 上海201620; 上海市激光先进制造技术协同创新中心; 上海201620
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：利用纳秒脉冲激光及光学振镜系统,对T2铜及1060铝合金箔片进行螺旋形点焊,分析不同搭接组合形式下的焊点成形及组织特征。结果表明:当搭接组合形式为铝上铜下时,铝侧金属完全熔化,部分区域中铝侵入铜母材形成"V"型微小焊缝;当搭接组合形式为铜上铝下时,焊缝由具有较大深宽比的微小焊缝组成。两种搭接组合形式下,焊缝的组织中形成了γ2-Cu9Al4区域、过共晶组织区、共晶组织区及亚共晶组织区。接头界面处的CuAl2金属间化合物层较薄,并未发现明显的微观裂纹,接头的脆性可显著改善。

基于机器视觉的铝合金激光清洗实时检测系统75-81

作者：史天意; 周龙早; 王春明; 米高阳; 蒋平 单位：华中科技大学材料科学与工程学院; 湖北武汉430074; 华中科技大学机械科学与工程学院; 湖北武汉430074
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：利用高速电耦合器件与发光二极管光源实时获取激光清洗后铝合金的表面图像,设计了铝合金表面氧化膜激光清洗机器视觉在线检测系统,提出了针对激光清洗过程的动态阈值快速定位耦合算法。所提算法解决了激光高速清洗过程中表面光照不均的问题,实现了激光清洗过程中清洗合格区域与不合格区域的准确分割及快速定位。所设计的在线检测系统能够实时检测铝合金表面氧化膜的清洗质量,缩短了检测时间,提高了检测准确度,可以保障整体的清洗质量。

纳秒激光熔覆硅纳米薄膜的仿真分析及实验研究82-93

作者：徐龙; 洪捐; 汪炜 单位：南京航空航天大学机电学院; 江苏南京210016; 盐城工学院机械工程学院; 江苏盐城224051
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：以重掺杂硼的纳米硅浆料为硼源,采用纳秒激光熔覆工艺,在钝化发射极及背接触(PERC)电池背面形成了重掺杂硼的硅熔覆层。通过建立三维瞬态温度场的有限元仿真模型,并利用单因素仿真实验,得到了激光工艺参数对温度场的影响规律,初步确定了各激光工艺参数的合理范围。利用极差分析获得了激光工艺参数与激光熔覆温度场分布的相互作用规律。将激光熔覆工艺兼容到PERC电池的制备实验中,结果表明:仿真模型与实验结果较为吻合,电池的平均光电转化效率提升了0.27%。

微锻造激光熔覆沉积高性能TC4组织与各向异性94-101

作者：张金智; 张安峰; 王宏; 张晓星; 王豫跃 单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室; 陕西西安710049; 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室; 陕西西安710049
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：测量了微锻造处理后激光熔覆沉积TC4试样的残余应力、等轴晶晶粒尺寸和表面粗糙度,并对沉积态、固溶时效态、微锻造-固溶时效态成形件的室温拉伸性能及各向异性进行了对比分析。结果表明:微锻造-固溶时效后,晶粒细化为等轴晶,晶粒大小为70~140μm;微锻造处理后,成形件在水平方向的塑性显著提升,各方向的拉伸性能均超过锻件,且各向异性小于10%。

基于环形聚焦技术的小口径管件内壁的激光重熔102-107

作者：俞照辉; 文忠; 李玮; 闫国华; 李东 单位：国核电站运行服务技术有限公司; 上海200233; 上海工程技术大学; 上海201620
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：采用自主研发的分离式激光整形和环形反射聚焦系统,对小口径管件内壁进行了重熔,并对重熔后的试样进行了宏观成形与显微组织分析。结果表明:该系统无需旋转机构即可实现对口径在30 mm以下的管件进行内壁重熔;在优化的工艺参数条件下,重熔层成形质量良好,无螺旋形搭接边和焊接鱼鳞纹;熔池呈圆环形,可有效防止热裂纹的产生;随着激光扫描次数增加,重熔层的熔深先增大后变小;随着扫描速率增大,重熔层的熔深降低,表面粗糙度降低。

低热输入脉冲激光修复高温合金液化裂纹研究108-116

作者：赖境; 路媛媛; 张航; 陈浩; 林守钢; 刘德健 单位：华中科技大学材料科学与工程学院; 湖北武汉430073; 湖北工业大学工程技术学院; 湖北武汉430064
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：研究了K452高温合金激光增材修复时的开裂特性及液化裂纹产生机理,采用低热输入脉冲激光工艺控制液化裂纹的产生,研究了修复区域的显微组织和力学性能。结果表明,K452高温合金在激光增材修复过程中容易产生液化裂纹,裂纹通常起源于热影响区且沿晶界向基体和修复区域扩展;拉应力作用下热影响区晶界上的液膜形成了液化裂纹。低热输入脉冲激光工艺可以有效控制液化裂纹的产生,脉冲激光修复试样修复区的平均硬度为267.9 HV;抗拉强度和屈服强度分别为814.3 MPa和685.8 MPa,略大于铸态基体的强度;延伸率为4.87%,略小于铸态基体的6.25%。低热输入脉冲激光工艺实现了无裂纹的开槽修复,铸态修复试样强度达到了铸态基体的强度标准,延伸率略低于铸态基体。

中国激光杂志材料与薄膜

激光诱导融石英释放微粒的传播研究117-123

作者：彭舸; 卢礼华; 董喆 单位：哈尔滨工业大学机电工程学院精密工程研究所; 黑龙江哈尔滨150001
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：研究了激光诱导微粒的三维空间传播规律。实验结果表明:光斑面积为0.8 mm^2、激光分光比为25.4、能量平均值为8 mJ的单脉冲激光与融石英作用产生的微粒的直径为0.3~10.0μm;这些微粒大多沿中性面喷出,散射角大,浓度呈上高下低的分布形式;微粒在水平面上的沉降占比沿纵向(入射光线反方向)和横向(垂直入射光线方向)单调递减,但在纵向120 mm和360 mm处出现了局部高峰。微粒的运动距离与其直径成反比,直径为0.3μm的微粒的最远出射距离不大于622 mm。

退火温度对铝掺杂氧化锌薄膜晶体质量及光电性能的影响124-128

作者：郭德双; 陈子男; 王登魁; 唐吉龙; 方铉; 房丹; 林逢源; 王新伟; 魏志鹏 单位：长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室; 吉林长春130022; 长春理工大学材料科学与工程学院; 吉林长春130022
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：研究了退火温度对原子层沉积(ALD)生长的铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜光电性能的影响,结果发现:AZO薄膜在600℃退火后,X射线衍射峰的半峰全宽从未退火时的0.609°减小到0.454°,晶体质量得到提升;600℃退火后,薄膜的表面粗糙度从未退火时的0.841 nm降低至0.738 nm;400℃退火后,薄膜的载流子浓度和迁移率均达到最大值,分别为1.9×10^19 cm^-3和4.2 cm2·V^-1·s^-1,之后随着退火温度进一步升高,载流子浓度和迁移率降低;退火温度由300℃升高到600℃过程中薄膜的吸收边先蓝移后红移。

中国激光杂志测量与计量

蓝宝石晶片中微/纳米缺陷散射特性的仿真129-135

作者：程洁; 王湘宁; 肖永亮; 喻更生 单位：湘潭大学材料科学与工程学院; 湖南湘潭411105; 湘潭大学物理与光电工程学院; 湖南湘潭411105
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：基于广义Lorenz-Mie理论,对蓝宝石晶片中微体缺陷的散射特性进行了仿真,分析了散射光接收位置、缺陷大小、入射光波长对散射光强的影响。结果表明:前向散射方向上的空间散射光强信息量最大,检测结果最准确;缺陷大小对散射光强分布具有显著影响,可以将散射光强分布曲线的特征作为判断缺陷大小的依据;入射光波长越小,测量越准确。

脉冲染料激光的线宽压缩与测量136-141

作者：张乔枫; 谢锦林; 范费彬; 桑龙龙; 丁卫星; 陆全明 单位：中国科学技术大学工程与应用物理系; 安徽合肥230026; 中国科学技术大学地球和空间科学学院近地空间环境重点实验室; 安徽合肥230026
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：设计并自制了一种平行平面腔法布里-珀罗干涉仪,将脉冲染料激光器的输出线宽由4 GHz压缩至340 MHz。采用法布里-珀罗标准具拍照法对激光线型进行实时监测,实现了脉冲激光线型的同步扫描;配合碘吸收谱测量,搭建了经线宽压缩的脉冲染料激光的100 MHz量级的精细波长调谐及标定系统。将该激光系统用于氧化物阴极放电氩等离子体的激光诱导荧光诊断中,验证了线宽压缩系统的可行性,离子速度分布函数的速度分辨率可达200 m/s。

基于XGBoost的机载激光雷达与高光谱影像结合的特征选择算法142-150

作者：张爱武; 董喆; 康孝岩 单位：首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室; 北京100048; 首都师范大学空间信息技术教育部工程研究中心; 北京100048
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：为了解决地物分类的机载激光雷达(LiDAR)与高光谱特征构造中存在的特征维数过高的问题,提出了一种基于XGBoost与皮尔逊相关系数相结合的特征选择算法--XGB-PCCS,同时设计了XGBoost与序列后向选择相结合的特征选择算法--XGB-SBS与之对比。采用真实数据验证所设计的两种算法,结果表明:两种算法均可在保证分类结果准确率的基础上有效地减小特征集维数;XGB-SBS算法保留的特征维度为33,得到的总体分类精度为95.63%,Kappa系数为0.943;XGB-PCCS算法保留的特征维度为25,总体分类精度为95.55%,Kappa系数为0.942。XGB-PCCS算法的人为干预程度较低,运行时间较短,保留的特征集更精简。此外,对比了两种算法得到的特征子集,并总结了LiDAR点云与高光谱影像多模态特征构造中重要程度较高的24种特征。

臭氧激光雷达硬件故障数据的识别方法151-157

作者：郑朝阳; 张天舒; 范广强; 刘洋; 吕立慧; 项衍 单位：中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室; 安徽合肥230031; 中国科学技术大学; 安徽合肥230037; 安徽大学物质科学与信息技术研究院; 安徽合肥230039
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：对大气臭氧探测激光雷达出现硬件故障时的回波特征进行了分析。根据回波形态和雷达强度等,采用基于模糊逻辑的质量控制方法,对雷达硬件故障数据进行了识别检验,识别率高达93%,即能较好地实现对硬件故障数据的质量控制。比较了硬件故障时的数据和被误判的正常数据在300~500 m高度上对应的臭氧浓度和信噪比均值,找出统计特性,降低了对正常数据的误判率。

基于自准直仪的测角传感器实时在位校准方法158-164

作者：张文颖; 朱浩然; 李美萱; 郭泽萱; 郭明 单位：吉林工程技术师范学院量子信息技术交叉学科研究院; 吉林长春130052; 吉林省量子信息技术工程实验室; 吉林长春130052; 长春理工大学电子信息工程学院; 吉林长春130022
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：提出了一种基于自准直仪的在位校准方法。基于圆周封闭原则和傅里叶级数的性质,建立了测量值与理想值之间的函数关系,利用理想刻线位置和实际刻线位置的偏差,获得了校准曲线,详细推导和分析了校准原理,搭建了校准测角系统,并进行了实验验证。实验结果表明,单读数头测角传感器原始测角误差为734.8″,校准后误差为2.4″,且校准效果优于常用的谐波补偿方法,校准系统的重复性优于0.13″。在位校准方法能够有效减小测角误差,且方法简单,校准效率高。

基于典型相关分析的点云配准算法165-173

作者：唐志荣; 刘明哲; 蒋悦; 赵飞翔; 赵成强 单位：成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室; 四川成都610059; 四川大学电气信息学院; 四川成都610059
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：提出了一种基于典型相关分析的点云配准算法。对目标点云和待配准点云进行中心化处理,将其绕坐标原点进行转动,两组点云满足各维度间相关系数平方值最大;采用典型相关分析法,对两组转动矩阵进行求解;使用转动矩阵,求解两点云间刚性变换的旋转矩阵和平移向量,实现了点云的配准。利用协方差矩阵特征值的比例开方值,对待配准点云进行等比例放大,完成了仿射配准。当点云无序、数据存在遮挡、缺失不完整、放缩及有噪声干扰时,仿真结果表明,相比于其他几种算法,所提算法能快速精确配准,且稳定性良好。

基于稀疏矩阵的光学元件表面疵病检测174-182

作者：陈晨; 王红军; 王大森; 田爱玲; 刘丙才; 朱学亮; 刘卫国 单位：西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室; 陕西西安710021; 中国兵器科学院宁波分院; 陕西西安710021
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：提出了一种基于稀疏矩阵的表面疵病快速拼接方法。该方法采用环形白光光源均匀地照射到被测元件表面,光经显微散射暗场成像系统后形成暗背景下的亮疵病图像。通过对光学元件的x,y方向进行扫描,得到子孔径拼接图像。基于稀疏矩阵和图像拼接,对子孔径图像进行快速拼接,得到全孔径疵病图像。基于最小外接矩形原理,对图像疵病进行识别和分类,最终得到7个光学元件表面疵病划痕,其最大长、宽分别为15.2110 mm和0.0297 mm;麻点有5个,其最大长、宽分别为0.1089 mm和0.0967 mm。将测量得到的划痕宽度与标准划痕宽度进行对比,得到划痕宽度的相对误差范围为-5.00%~5.50%。在此基础上,对实际的光学表面进行检测,得到光学元件表面疵病信息。

基于声光效应的海水声速测量183-191

作者：薛彬; 王志洋; 张凯; 郑字佳; 吴翰钟; 翟京生 单位：天津大学海洋科学与技术学院; 天津300072
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：基于光学频率梳与超声脉冲之间的声光效应,提出了一种海水声速直接测量的方法。根据光学频率梳模间拍频的相位测量了超声脉冲的飞行距离,根据脉冲声光效应引起的零级光的强度变化测量了超声脉冲的飞行时间。搭建了基于马赫-曾德尔干涉仪的测量装置。实验结果表明,该方法可以在实验室条件下实现高精度的海水声速测量,测量不确定度优于5 cm/s。

融合改进场力和判定准则的点云特征规则化192-201

作者：刘庆; 章光; 陈西江 单位：武汉理工大学资源与环境工程学院; 湖北武汉430079
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：为了快速有效地获取散乱点云中的边界特征点和边界线,提出了一种融合改进场力和判定准则的点云特征规则化算法。利用改进的k-d(k-dimensional)树搜索k邻域,以采样点及其k邻域为参考点集拟合微切平面并向该平面投影,在微切平面上建立局部坐标系以将三维坐标转化成二维坐标,利用场力和判定准则识别边界特征点;依据矢量偏转角度和距离对边界特征点进行排序连接;通过改进的三次B样条拟合算法对边界线进行平滑拟合。实验结果表明,该算法能够快速有效地提取边界特征点,且拟合后的边界线偏差量级为10^-5 m,具有较高的精度。

基于空间载频干涉的薄片激光晶体热畸变测量202-207

作者：张元昊; 朱广志; 高佳鹏; 王牧; 陈永骞; 谭天; 彭程; 朱晓 单位：华中科技大学光学与电子信息学院; 湖北武汉430074
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：采用空间载频干涉方法在精确测量薄片激光晶体热畸变的基础上,深入研究了射流冲击冷却系统对薄片激光晶体热畸变的影响。实验结果表明,射流冲击冷却系统引起薄片激光晶体的畸变主要是球面形变。随着抽运功率的增加,薄片激光晶体的热畸变越发严重,在抽运区中心部分,以球面形变为主,其光焦度随抽运功率的增加呈线性下降。而在抽运区的边缘,以非球面形变为主,抽运功率越高,非球面畸变就越严重。给出了493 W抽运条件下热畸变的波前畸变曲线,其均方根的重复测量精度为1.153 nm。实验结果与理论分析结果相符,该研究为薄片固体激光器谐振腔的设计和热畸变的补偿提供了重要依据。

双波长动态液膜厚度与温度同步测量系统208-215

作者：杨荟楠; 邓豪; 蒋永; 张月星; 苏明旭 单位：上海理工大学能源与动力工程学院; 上海200093
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：基于半导体激光吸收光谱(DLAS)技术,研制了双波长动态液膜厚度与温度高精度同步测量系统。利用标准具对该系统的测量精度进行验证。结果表明,该系统的液膜厚度和温度的平均测量误差分别为4.58%和1.34%。在此基础上,利用该系统对水平石英玻璃板上的液膜蒸发过程进行研究。结果表明,液膜的平均蒸发速率为0.34μm/s,蒸发速率随液膜温度的升高而增大,且DLAS与图像法和热电偶测得的结果吻合良好。利用该系统对流道中的动态液膜进行研究,在不同液膜温度(308,315,323 K)下,液膜平均厚度基本一致且在1 s内波动11次,液膜温度几乎保持恒定。

基于利特罗式激光反馈光栅干涉的微位移测量技术216-221

作者：孔令雯; 蔡文魁; 施立恒; 郭冬梅; 夏巍; 倪小琦; 郝辉; 王鸣 单位：南京师范大学物理科学与技术学院; 江苏南京210023
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：通过在激光反馈干涉(LFI)系统中引入衍射光栅,提出了一种基于利特罗结构的激光反馈光栅干涉(LFGI)技术,用于一维和二维精密位移的测量。半导体激光器出射的光束以利特罗条件入射至反射式全息光栅,衍射光沿入射光方向返回激光腔后,腔内会发生激光反馈干涉效应。引入正弦相位调制解调技术,高精度地测量一维和二维微位移。利特罗结构和LFGI系统具有自准直性好、结构紧凑、易于操作和系统稳定性高的优点。实验结果表明,利特罗式LFGI系统的位移测量精度可以达到10 nm量级。

基于深度学习的车位智能检测方法222-233

作者：徐乐先; 陈西江; 班亚; 黄丹 单位：武汉理工大学资源与环境工程学院; 湖北武汉430079; 重庆市计量质量检测研究院; 重庆401120; 武汉理工大学图书馆; 湖北武汉430079
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：提出了一种基于深度学习的车位智能检测方法。利用TensorFlow深度学习平台对车辆目标识别模型进行了训练,提取了有效车辆图像的优化间隔,给出了车辆分布的精准识别结果,实现了对车辆分布识别结果的有序编号和车位空缺状况的准确判断。利用模拟数据和实际采集数据,分别验证了车位分布的智能识别、车位智能编号和空车位判断的可靠性。

中国激光杂志光束传输与控制

气溶胶粒子微观特性对后向散射回波的影响234-241

作者：陈鹏; 赵继广; 宋一铄; 朱常明 单位：航天工程大学研究生院; 北京101416; 航天工程大学电子与光学工程系; 北京101416
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：提出了一种从微观角度分析气溶胶粒子微观特性对后向散射回波影响的方法。基于Mie散射理论,建立了蒙特卡罗仿真模型,对收发同轴激光雷达的气溶胶后向散射回波特性进行仿真分析,得到了气溶胶粒径、复折射率实部及虚部对后向散射回波的峰值强度、信号延迟、波形展宽的影响规律,分析了由气溶胶粒子微观特性引起的多种宏观特性的同时作用对后向散射回波产生的影响。结果表明:后向散射回波强度主要取决于散射系数和不对称因子,回波延迟和脉宽与散射系数相关;随着复折射率实部的增大,后向散射回波强度增加,回波延迟和脉宽先减小后增大,但影响较小;随着复折射率虚部的增大,后向散射回波强度先减小后增大,虚部对回波延迟和脉宽无明显影响。

环形阵列艾里涡旋光束的自聚焦特性242-249

作者：赖松陶; 兰燕平; 毛红行; 钱义先 单位：浙江师范大学数理与信息工程学院; 浙江金华321004; 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室; 浙江金华321004; 桂林电子科技大学广西自动检测技术与仪器重点实验室; 广西桂林541004
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：理论上提出并实验制备了一种环形阵列艾里涡旋光束(CAAVB),该CAAVB由按环形阵列分布的多个艾里光形成,并具有自聚焦特性。通过增加艾里光阵列数,能够有效提高自聚焦光束的光场强度。仿真结果表明,在相同的条件下,加载光学涡旋能明显提高CAAVB的自聚焦特性。此外,通过调节环形艾里光阵列的半径来改变光束聚焦的位置,实现对焦距的非机械调节。

噪声情况下模型式无波前探测自适应光学系统扩展目标成像校正250-256

作者：马良; 徐奇; 吴阳; 杨慧珍; 杨海波; 周渊深 单位：中国矿业大学信息与控制工程学院; 江苏徐州221116; 淮海工学院电子工程学院; 江苏连云港222005; 中国电子科技集团公司第五十三研究所光电信息控制和安全技术重点实验室; 天津300308
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：利用88单元变形镜及电荷耦合器件成像器件,以扩展目标为校正对象,建立了带有噪声的无波前探测自适应光学系统模型。在噪声情况下,验证了扩展目标成像时掩模探测器信号和波前相位的平均梯度平方和之间存在线性关系。将基于此线性关系的算法作为无波前探测自适应光学系统的控制算法,通过仿真,检验了模型式无波前探测自适应光学系统在噪声情况下对扩展目标成像的校正能力。结果表明,相同湍流条件、不同信噪比下的校正效果接近。按照湍流条件从小到大的顺序,与信噪比为20 dB的结果相比,信噪比为5 dB时校正后的平均均方根相对误差分别为3.71%,2.94%和2.42%,说明基于该线性关系的模型控制算法具有较强的抗噪能力。

中国激光杂志光纤光学与光通信

基于位置和功率协同优化的煤矿工作面可见光通信光源分布257-264

作者：游春霞; 胡青松; 李世党; 马勇; 陈浩 单位：江苏师范大学物理与电子工程学院; 江苏徐州221116; 中国矿业大学信息与控制工程学院; 江苏徐州221008
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：分析了煤矿工作面可见光通信系统模型,设计了两种工作面通信空间发光二极管(LED)光源分布优化方法,可分别实现每个LED光源在空间顶部的二维位置的优化,以及每个LED光源二维位置及其功率分配权值的协同优化。应用烟花算法,设置接收平面的信噪比(SNR)因子作为群体优化算法的目标函数,并作为衡量接收平面信号均匀性的指标。研究结果表明,两种优化方法得到的接收平面信号SNR因子比等功率均匀阵列光源分布的SNR因子分别降低了16.6%和24.6%,明显改善了接收信号SNR波动,提高了信号均匀性,保证了不同用户之间的同等通信质量。

基于恒幅零自相关序列的相干光正交频分复用系统定时同步算法265-270

作者：许彦朋; 刘剑飞; 曾祥烨; 卢嘉; 吴雪琪 单位：河北工业大学电子信息工程学院; 天津300401; 天津市电子材料与器件重点实验室; 天津300401
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：提出了一种基于恒幅零自相关(CAZAC)序列的定时同步算法。该算法的CAZAC训练序列由4部分构成,分为6个定时窗口,利用序列的共轭对称和偶对称特性进行相关运算,通过6个窗口相乘得到定时度量函数。仿真结果表明,利用所提算法可获得具有唯一脉冲状峰值的定时度量函数曲线,消除了定时平台以及旁瓣干扰。同时,在信噪比和色散较大的变化范围内,所提算法仍具有较好的定时稳定性。

中国激光杂志生物医学光子学与激光医学

光片荧光显微镜长时间的稳定成像271-276

作者：张球; 梁东; 白丽华; 刘军 单位：上海大学理学院物理系; 上海200444; 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室; 上海201800
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：利用4f(f为焦距)系统和电子耦合器件相机跟踪样品的位置,通过纳米平移台对机械漂移进行了补偿,使样品始终处于光片的束腰位置,从而获得了最优图像。所提方法可以对几纳米的机械偏移进行补偿。使用自主搭建的光片荧光显微镜对直径为几微米的荧光微球进行了长时间成像,验证了所提方法的可行性。

中国激光杂志遥感与传感器

分布式光纤传感器应变传递规律研究277-285

作者：章征林; 高磊; 孙阳阳; 张清华; 曾鹏 单位：陆军工程大学国防工程学院; 江苏南京210007; 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室; 江苏南京210007
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：基于光频域反射技术,建立一种应变传递模型,推导了光纤应变传递关系,分析了分布式光纤应变测量结果的影响因素。通过等强度梁弯曲实验,分别从粘贴长度和涂覆层剪切模量等方面研究了光纤传感器的测量结果。研究结果表明,粘贴长度越长,应变传递率越高,当粘贴长度达到一定值时,光纤中间区域的应变传递率为1,两端的逐渐减小,涂覆层和胶粘剂的剪切模量越高,应变传递率越大。工程应用中应选用剪切模量高的涂覆层光纤及胶粘剂,粘贴长度应大于需测量区域的长度。

相干光时域反射计的光频扫描扩展检测286-292

作者：宋牟平; 吴媖; 朱伟基; 庄守望; 王轶轩 单位：浙江大学信息与电子工程学院; 浙江杭州310027
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：通过改变微波电光调制器的调制频率,实现光频率扫描。利用光频移产生的后向瑞利散射光干涉图样的变化,可得到传感温度变化信息。基于温度变化前后两次扫描频率曲线的互相关特性及其与温度变化量的对应关系,提出了光频率扫描扩展方案。理论分析和实验结果表明,该方案可有效提高系统的温度测量检测范围。实验中,信噪比提升了2.13 dB,系统可检测的最小温度变化量约为0.029℃。

中国激光杂志光谱学

扩散火焰中燃料种类对碳烟演变过程的影响293-300

作者：吴建; 陈玲红; 周剑武; 张健夫; 吴学成; 岑可法 单位：浙江大学能源清洁利用国家重点实验室; 浙江杭州310027
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：采用激光诱导炽光和激光诱导荧光技术研究了燃料种类对碳烟演变过程的影响。以CH4、C2H4、C3H8的扩散火焰为研究对象,测量了碳烟的体积分数、粒径、颗粒数浓度以及多环芳烃相对浓度的二维分布。结果表明:CH4、C2H4、C3H8火焰的碳转化因子分别为0.0058、0.144、0.043;碳烟颗粒的平均粒径为9.2,20.8,14.7 nm,对应的颗粒数浓度分别为6.9×10^21,8.7×10^21,7.8×10^21 m^-3;对于含有较多碳原子或不饱和键的燃料,碳烟和环芳烃的生成演变过程更为迅速;比表面增长速率和生长时间的综合变化导致C2H4火焰中碳烟颗粒的粒径最大,C3H8次之,CH4最小。

中国激光杂志量子光学

基于指示单光子源和量子存储的量子密钥分配301-306

作者：何业锋; 王登; 杨红娟; 宋畅; 李东琪 单位：西安邮电大学无线网络安全技术国家工程实验室; 陕西西安710121; 西安邮电大学通信与信息工程学院; 陕西西安710121
期刊：《中国激光》2019年第04期
摘要：提出一种基于指示单光子源和量子存储的量子密钥分配方案。分析了其密钥生成率与安全传输距离和量子存储时间的关系,以及量子存储的退相干效应对最终密钥生成率的影响。研究了量子存储对基于指示单光子源的测量设备无关量子密钥分配方案的影响。仿真结果表明,在指示单光子源下,量子存储的实际相干时间增加,使得系统的安全传输距离增大,且量子退相干效应对最终的密钥生成率的影响微弱。