中国激光杂志

基于人工神经网络和粒子群优化的半导体激光器参数反向设计方法

关键词: 激光器  人工神经网络  粒子群优化算法  激光器输出功率谱  反向设计  

提出一种基于人工神经网络(ANN)和粒子群优化(PSO)的半导体激光器参数反向设计方法。利用由传统数值仿真方法计算出的激光器功率样本数据来训练ANN,并用此网络预测激光器任意一组参数对应的功率谱,均方差可低至0.5 mW,用时仅0.07 s,计算速度提高了约1800倍(与相同环境下传统数值算法耗时125.57 s相比)。将此网络与PSO算法结合,可获得目标功率谱...

980nm高功率DBR半导体激光器的设计及工艺

关键词: 激光器  半导体激光器  分布布拉格反射器  电子束光刻  高功率  

设计并制作了非对称大光腔波导结构,利用分布布拉格反射技术,实现了980 nm波段高功率半导体激光器的稳定输出。在实验过程中,采用电子束光刻技术,结合感应耦合等离子刻蚀工艺,利用SiO2作为硬掩模,并通过减小Ar离子的束流来减弱刻蚀过程中由于物理轰击作用对SiO2硬掩模的消耗,制作出形貌良好、周期为890 nm、占空比为50%的分布布拉格反射器光栅;...

水下高重复频率脉冲激光全选通成像雷达对比度信噪比模型

关键词: 海洋光学  对比度信噪比  高重复频率激光成像系统  成像雷达  

为了评价高重复频率系统在每个选通切片中的成像质量,为脉冲分配策略的研究提供依据,在Jaffe-McGlamery模型的基础上,建立描述高重复频率系统信号传输过程的理论模型,分析图像退化因素,提出一种高重复频率系统成像质量评价模型。采用重复频率为4 kHz的脉冲激光器,对黑白条纹靶板目标进行成像。实验结果表明,从目标开始成像到出现饱和前的线性区...

基于钕钆双掺氟化钙晶体的调谐和双波长锁模激光器

关键词: 激光器  无序结构晶体  调谐激光  双波长  锁模激光器  二极管抽运激光器  

Nd,Gd:CaF2是一种无序结构晶体,具有光谱宽、热导率高、透射范围大、声子能量低等优势。利用0.5%Nd,8%Gd:CaF2晶体作为激光增益介质(百分数为原子数分数),实现了LD抽运的调谐激光输出,激光调谐波长范围为1045.7~1074.2 nm;将半导体可饱和吸收镜作为锁模元件,最终实现了双波长锁模激光输出,锁模激光器的中心波长分别位于1065.45 nm和1066.48 nm。...

10 kHz,425.6 mJ声光调Q Nd:YAG激光器

关键词: 激光器  脉冲激光器  声光调q激光器  大能量  

报道了一种高重复频率、大单脉冲能量的全固态声光调Q Nd:YAG激光器。采用主振荡-功率放大(MOPA)结构,将具有热补偿结构的双棒串接谐振腔作为种子源,两个板条增益模块作为放大器。采用熔石英为声光介质,重复频率在10~100 kHz范围内可调。种子源在10 kHz重复频率下获得平均功率为14 W的线偏振脉冲激光输出,种子光经扩束整形后注入两级板条增益模...

基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统

关键词: 微波光子  下变频  受激布里渊散射  相位可调  

提出一种基于受激布里渊散射效应的微波光子下变频系统。在此系统中,为了将高频率的射频信号转换成低频率的中频信号,引入一个本振信号并将其和射频信号分别通入到双平行马赫-曾德尔调制器两臂的两个子马赫-曾德尔调制器中,利用受激布里渊散射效应增益谱过滤出由射频信号与本振信号调制后产生的两个+1阶边带,之后这两个边带将会在光电探测器中拍...

L波段可切换双波长被动锁模光纤激光器

关键词: 激光器  锁模光纤激光器  波长可切换  双波长  l波段  

报道了基于碳纳米管饱和吸收体(CNT-SA)的L波段可切换双波长被动锁模光纤激光器。通过调节抽运功率,该激光器光谱的中心波长可以在1572.9 nm和1596.6 nm之间切换,对应的3 dB光谱宽度分别为3.68 nm和2.34 nm,脉冲宽度均为1.80 ps。此外,双波长锁模光谱的中心波长为1572.3 nm和1597.1 nm,两个波长的间隔为24.8 nm。同时,对L波段可切换双波长锁模光...

基于频域能量检测器的脉冲激光声信号检测

关键词: 激光声  信号检测  频域能量检测  水声通信  

结合实测的激光致声信号时频域特性,提出了一种基于频域能量检测器的新型水下脉冲激光声信号检测方法,并分析了不同频率激光声信号的衰减特性。针对远距离条件下高频信号衰减严重的问题,在频域能量检测器的前端添加了预补偿滤波器。蒙特卡罗仿真结果表明,带预补偿滤波器的频域能量检测器可以有效提高远距离下激光声信号的检测性能。

压缩态光场制备中的单频激光源噪声分析

关键词: 激光技术  压缩态光场  单频激光器  振幅噪声  相位噪声  

WC对激光熔覆热作模具的组织和磨损性能的影响

关键词: 激光技术  激光熔覆  wc  铁基合金  微观组织  磨损行为  

以WC为强化相颗粒,在AISI H13热作模具钢表面制备了纯铁基合金熔覆层和WC质量分数为3%、6%、9%铁基合金熔覆层。在优化工艺参数的基础上,研究了熔覆层中的WC分布以及熔覆层的组织形貌、物相和磨损行为。结果表明:熔覆层与基体之间形成了良好的冶金结合,熔覆层组织主要由枝晶和共晶组成;加入WC颗粒后,其周围区域出现了组织细化现象;熔覆层因硬质...

激光抛光H13模具钢自由表面演变的数值模拟与验证

关键词: 激光技术  激光抛光  数值模拟  频谱分析  毛细力  热毛细力  

采用数值模拟与实验相结合的方法,通过建立激光抛光的二维瞬态模型,模拟了激光抛光过程中材料表面形貌的演变过程。在模拟过程中,采用移动激光束作为热源,通过对实际材料自由表面进行频谱分析,构建了相似的模拟模型表面,耦合激光抛光过程中的流动场和温度场,综合考虑毛细力和热毛细力的共同作用。结果表明:在毛细力和热毛细力的作用下,在被抛光...

不同激光清洗方法对高强钢表面锈蚀层的去除研究

关键词: 激光技术  锈蚀层  干式激光清洗  液膜辅助激光清洗  表面质量  

采用干式/液膜辅助式激光清洗方法对高强钢表面的锈蚀层进行处理,研究了激光功率对试样表面状态的影响规律,并对两种方法的除锈机理进行了对比分析。结果表明:两种清洗方法都能有效去除试样表面的锈蚀层,且低功率下液膜辅助式激光清洗效果比干式激光清洗效果更好。优化的液膜辅助式激光除锈工艺参数为:激光功率400 W,脉冲频率10 kHz,脉宽30 ns,...

耐候钢激光-MAG复合焊接头的低温断裂韧性

关键词: 激光技术  耐候钢  低温断裂韧性  微观组织  

为研究低温下高速列车用耐候钢激光-MAG复合焊接头的断裂行为,通过低温断裂韧性试验获得接头焊缝、热影响区和母材的断裂韧度Jm。采用Boltzmann函数进行拟合分析,得到各区的韧脆转变温度。结果表明:随着温度降低,接头各区域的断裂韧性呈降低的趋势,母材的低温韧性优于焊缝的低温韧性;焊缝区的韧脆转变温度约为-65.9℃,热影响区的韧脆转变温度约...

熔质流动特性对毛化凸点成形的影响

关键词: 激光技术  激光微造型  切向应力  对流零点  表面流速  表面形貌  

具有毛化凸点的金属零部件在工程中有广泛应用,精确控制毛化点形貌对实现精准控制相关零部件性能至关重要。以45钢为研究对象,采用二维轴对称模型仿真,探究脉冲激光作用下熔池内温度场、流体流向和流速的演变规律,据此研究毛化形貌形成的微观机理和动态过程。结果表明:在加热过程中,当表面温度低于临界温度时,切向应力为负,熔质流向熔池中心;当...

碳纤维增强热塑性复合材料/铝合金激光搅拌焊接实验及仿真研究

关键词: 激光技术  激光搅拌焊接  碳纤维增强热塑性复合材料  7075铝合金  焊接缺陷  连接强度  

为降低碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)与铝合金进行激光焊接时,激光加热对铝合金造成的焊接缺陷,提升焊接接头的力学性能,将激光搅拌焊接方法引入到铝合金与CFRTP的焊接中。通过与传统的激光直线焊接方法进行对比后发现:在相同的激光功率和焊接速度下,激光搅拌焊接接头的连接强度为传统激光直线焊接的3.25倍;激光搅拌焊接还可以显著减少气孔缺...

开放环境下钛合金激光熔覆局部保护气体的质量分布

关键词: 激光技术  激光熔覆  光内送粉  开放环境  三维流场  质量分布  数值模拟  

针对开放大气环境下钛合金激光熔覆层极易氧化的问题,设计了一种可在熔池附近形成局部气氛的同轴保护气罩。采用FLUENT软件建立了光内送粉同轴熔覆喷嘴的三维模型,模拟分析保护气道的入口数量、角度及保护气体流量对氩气质量分布的影响。结果表明:气罩保护气体入口数量与氩气分布的对称性有关;入口角度对氩气质量分布的影响较小;增大保护气体的...

正火温度对激光3D打印钛合金组织及拉伸性能的影响

关键词: 激光技术  激光三维打印  tc4钛合金  正火温度  显微组织  力学性能  

采用激光三维(3D)打印技术制备了TC4厚壁件,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及电子万能试验机等研究了正火温度对激光3D打印TC4钛合金显微组织、相组成、室温拉伸性能的影响规律。结果表明:当在α-Ti相单相区内正火处理时,α-Ti相再结晶生长,长、宽均增加;组织主要由α-Ti相组成,含有少量(或微量)β-Ti相;合金的室温拉伸性能...

W含量对选区激光熔化W-Cu组织与热物性的影响

关键词: 激光技术  选区激光熔化  w含量  微观组织  导热性  热膨胀  表面粗糙度  

为获得适用于电子封装的W-Cu材料,对60W-40Cu、70W-30Cu、75W-25Cu和80W-5Ni-15Cu合金进行选区激光熔化实验,研究了W含量对合金微观组织、致密度、热导率、热膨胀系数、表面粗糙度、硬度的影响。结果显示:4种W-Cu合金的成形表面均存在球化现象;当W的质量分数低于70%时,致密化机制为重排致密,W相间几乎不发生连接与团聚,热传导优先在铜相中进行;...

溶胶-凝胶法制备隔板玻璃三层减反膜

关键词: 材料  减反膜  膜层设计  薄膜  

以钛酸正丁酯、正硅酸乙酯为前驱体,在薄膜设计软件的辅助下,采用溶胶-凝胶法在K9光学玻璃上制备了λ/4-λ/2-λ/2膜系宽带减反膜。该膜层的光学性能良好,在500~900 nm波长范围内的平均透过率为99.25%,透过率增益随入射角增加而增大,斜入射光入射角从0°增至60°仍能有效覆盖钕玻璃的主吸收峰,此时平均透过率增益从7.2%增至10.2%;在150℃下进行热处理...

基于三维光学模型的彩色边缘场效应优化

关键词: 光学器件  彩色滤光膜  硅覆液晶  垂直向列型  光学建模  圆偏振光  

研究了垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶(VA CF-LCoS)微显示器件,并利用其三维光学模型,改变液晶器件的预倾角、像素尺寸等参数,优化了微小像素中的边缘电场效应。为进一步优化器件的性能,建立了以圆偏振光作为入射光源的微显示器件的三维光学模型。研究结果表明:当以圆偏振光作为照明光源时,VA CF-LCoS微显示器件的光学反射效率可得到大幅提升。由...

两段式双五棱镜光束平移系统精度研究

关键词: 测量  光束平移  动态光学  误差分析  光学调整  

在光学扫描和光电检测系统中,为了实现远距离、大范围光束平移的目的,对由双五棱镜构成的光束平移系统进行精度分析,并利用自准直法对系统的平行性精度进行测试。其组件中两个五棱镜摆放位置相对于理论位置存在误差,导致系统中出射光与入射光不平行,利用自准直法对系统进行光学装调,以保证出射光与入射光的平行性。但该平移组件在工作时通过转动...

星载偏振扫描仪环境适应性设计与验证

关键词: 遥感  光机系统设计  环境试验  性能测试  

偏振扫描仪(POSP)是一台分孔径、分振幅同时偏振测量的遥感器。简要介绍了POSP的光机系统设计以及部分指标要求。为保证测量精度,针对仪器在运输与发射阶段力学以及在轨运行的热环境,对POSP光机进行了环境适应性设计与分析,并通过热真空与鉴定级力学试验进行验证。试验结果表明,仪器的基频约为110 Hz,各阶模态与仿真结果基本吻合,整机强度和刚度...

基于相移与调制度比的结构光三维面形垂直测量方法

关键词: 测量  三维面形测量  调制度测量轮廓术  垂直测量  高度映射  相移算法  

为了兼顾调制度测量轮廓术的测量速度与测量精度,提出了一种新的基于相移与调制度比的调制度测量轮廓术方法。使用一个由柱面镜和普通投影镜头组成的特殊投影系统,将竖直与水平两组相移正弦光栅依次投射在测量区域,柱面镜使两种光栅条纹的“像面”分离,两“像面”之间构成测量区域。利用相移算法得到两组正弦条纹在测量区域的调制度分布,并建立...

标记非对称变形导致的对准误差修正方法及其在套刻测量中的应用

关键词: 测量  光刻  套刻  对准  对准标记  非对称变形  

硅片对准标记经过光刻工艺后产生的非对称变形会导致对准测量误差,目前普遍采用工艺验证的方法修正此对准测量误差,但该方法存在一定的工艺适应性问题。针对该对准测量误差,提出了一种新的修正方法,即利用非对称变形对准标记在不同照明波长和偏振态情况下的对准位置差异,修正对准标记非对称变形导致的对准误差,提高了对准的工艺适应性。并将该方...

主动光场精确深度计算方法

关键词: 光计算  计算成像  深度计算  光场  结构光  相位编码  

提出一种精确、稳健的主动光场深度成像方法。利用结构光照明为场景提供编码信息,光场成像同时记录光线的方向信息和受深度调制的相位信息,相位编码信息可为构建光场深度线索提供强度不敏感的匹配特征,进而精确计算场景深度。实验结果表明,相比于被动方法,所提的主动方法能够获得更高质量的深度效果,实现精确、稳健的光场深度计算。

基于多个线激光传感器旋转扫描的铸钢车轮在线三维测量技术

关键词: 测量  尺寸检测  线激光传感器  多视拼合  转轴标定  

提出一种基于二维轮廓数据的旋转扫描系统标定方法。分别对每个传感器采集的二维轮廓数据提取关键特征,通过建立特征间的匹配关系来实现多传感器相对位姿的精确标定;利用激光平面、标靶和转轴三者的几何约束关系来求解转轴的初始解,同时根据标靶的几何尺寸建立目标优化函数,迭代求解出转轴的精确解。实验结果表明,系统测量精度可达0.08 mm,测量...

基于二维振镜与位置灵敏探测器的高精度激光跟踪系统

关键词: 测量  激光跟踪  二维振镜  位置灵敏探测器  误差分析  

提出了一种基于二维振镜与位置灵敏探测器的高精度激光跟踪系统;基于光线追迹方法建立跟踪系统的几何光学模型,并对跟踪系统进行误差分析,通过仿真对激光跟踪系统的指向精度以及跟踪性能进行分析。仿真结果表明:在跟踪距离100 m处,跟踪系统的位置指向精度可达0.35 mm,角度指向精度为0.72″,跟踪范围为-10°~10°,最大跟踪速度可达3.6 rad/s,能够实...

锌冶炼工业废水中多金属离子同时检测方法

关键词: 光谱学  多金属离子检测  卡尔曼滤波分光光度法  工业废水  

提出了一种基于相关系数阈值法区间选择的卡尔曼滤波分光光度法,该方法可同时检测工业废水中的铜、钴、镍痕量离子,而无需任何分离步骤。该方法首先制备40组铜、钴、镍混合标准溶液,用多元线性回归法求解吸光系数矩阵;然后通过提出的相关系数阈值法选择灵敏度较高的波长区域进行滤波;最后根据滤波方差确定滤波终点,得到铜、钴、镍的测定质量浓度...

光谱共焦位移传感器线性色散物镜设计

关键词: 光学设计  光谱共焦位移传感器  色散物镜  线性度  公差分析  

根据光谱共焦位移传感器的工作原理及线性轴向色散条件,选择3种色散物镜用玻璃材料N-KZFS11、N-SF66和N-PK52A,并结合像差理论设计了由3个单透镜和2个双胶合透镜组合成的线性色散物镜初始结构。利用Zemax光学设计软件对色散物镜的初始结构进行优化和公差分析。结果表明:在450~650 nm波长范围内,各波长弥散斑均远小于艾里斑,色散物镜测量范围可达...

一种改进的空间相机在轨调制传递函数检测方法

关键词: 测量  调制传递函数  月球刃边法  空间相机  双高斯拟合法  

根据空间探测相机在轨工作状态及成像特点,结合调制传递函数(MTF)常用测试方法,利用月球边缘刃边法,对其进行了在轨MTF检测。该方法将月球边缘与深空背景形成的高对比度线状边缘图像作为测试目标,使用仿真手段分析每个环节多种处理方法的计算精度及运行速度,形成了优化的月球边缘刃边法在轨MTF检测流程,其中在边缘扩展函数(ESF)处理环节,使用修...

基于改进Grassberger熵随机森林分类器的目标检测

关键词: 测量  目标检测  改进的grassberger熵  随机森林分类器  信息增益  

对Grassberger熵进行改进,采用改进的Grassberger熵计算信息增益,选择分裂节点的最优分裂属性训练随机森林分类器,利用经过训练的随机森林分类器预测选择性搜索生成的子窗口是否包含目标。对每个训练样本及子窗口提取1个归一化梯度幅值、3个LUV颜色通道和6个梯度方向直方图的特征。在SenseAndAvoid数据集上测试了所提方法的性能,取得了73.2%的平...

涡旋光束在海洋湍流中传输的闪烁因子

关键词: 光束传输与控制  闪烁因子  涡旋光束  海洋湍流  传输  

采用分步相位屏方法仿真涡旋光束在海洋中的传输,并对涡旋光束在海洋湍流中传输的光强和闪烁因子进行仿真计算。研究发现,随着传输距离的增加,涡旋光束的光斑逐渐扩散开来,且中心暗斑也在逐渐消失。通过改变湍流相位屏参数模拟不同强度的海洋湍流,发现随着均方温度耗散率变大,或温度、盐度波动的相对强度变大,或单位质量液体中的湍流动能耗散率...

目标粗糙特性对主动照明信标波前探测的影响

关键词: 自适应光学  波前探测  主动照明信标  粗糙表面  

建立了基于目标粗糙特性的主动照明信标数值计算模型,分析了目标粗糙特性对散射回波光强均匀性和波前均方根的影响,对比了不同目标粗糙程度下主动照明信标探测波前和点光源信标探测结果的差异,以及自适应光学系统校正效果。研究结果表明:随着目标表面粗糙程度减弱,散射回波的波前均方根变大,主动照明信标和点光源信标探测波前结果差异增大,自适...

多孔径接收相干合束系统性能研究

关键词: 大气湍流  多孔径接收  相干合束  控制带宽  闪烁系数  

为了减小大气湍流引起的星地激光通信系统的性能衰落,采用基于光纤相干合束的多孔径接收方案。针对典型的星地相干激光通信模型,给出了通信系统的灵敏度和误码率随多孔径接收对湍流效应的补偿效果变化的数值仿真结果。同时基于已有的光纤合束方法搭建了一套4孔径接收的相干合束光通信接收装置,测试了2个和4个孔径下系统的锁相带宽。利用旋转相位...

基于线性二次高斯控制的波前校正实验验证

关键词: 自适应光学  比例积分控制  线性二次高斯控制  波前校正  远场光斑  

针对比例积分控制算法在自适应光学校正性能方面的缺陷,从建立自适应光学系统的模型出发,利用线性二次高斯(LQG)控制算法来提升自适应光学系统的校正性能,并在实际系统中进行了实验验证。与比例积分控制实验的对比结果表明,LQG控制校正后的远场光斑光强值可从3000 ADU提升到3700 ADU,残余波前方均根值可从0.039μm下降到0.026μm。LQG控制可抑制闭...

光纤光栅谱形复用解调中粒子群算法的参数优化

关键词: 光纤光学  谱形复用  粒子群算法  解调  参数优化  

结合应用广泛的粒子群算法,通过数值仿真,深入探究了其关键参数对解调误差的影响规律,发现光纤布拉格光栅(FBG)谱形复用数量越大,谱形重叠程度越大,关键参数选择的范围越小。以最大解调误差为评价指标,定量分析得出了关键参数的合理设置范围,在优化条件下,FBG谱形复用解调性能得以提升,并通过实验验证了这一结论。

一种提高数字全息自适应光学系统成像分辨率的方法

关键词: 全息  非相干数字全息  计算光学  分辨率  随机相位板  

结合传统光学成像系统的性能评价方法,在数字全息自适应光学系统中利用点全息图的自相关函数来评价系统的成像性能。受白噪声的自相关函数近似为狄拉克函数的启发,通过增加点全息图的随机性,使其自相关函数接近狄拉克函数,以提高数字全息自适应光学系统的空间分辨率。提出一种使用随机相位板来增加点全息图的随机性,进而提高数字全息自适应光学...

基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法

关键词: 遥感  激光雷达  点云目标分割  深度图  角度距离  

三维激光雷达广泛应用在智能车系统中,点云目标分割是智能车环境感知中的关键技术。针对目前三维激光雷达点云目标分割算法实时性和准确性不高的问题,提出一种基于深度图的点云目标快速分割方法。将点云数据表示为深度图,建立深度图与点云数据的映射关系。利用激光雷达扫描线的角度阈值去除地面点云数据,结合深度图和自适应参数改进的DBSCAN(Den...

燃烧流场波长调制光谱吸收模型的研究

关键词: 光谱学  吸收模型  波长调制  燃烧流场  谐波信号  

基于可调谐半导体吸收光谱的波长调制技术,建立了精确的吸收模型。通过两条已知吸收中心的吸收谱线,对标准具自由光谱范围进行标定,并利用更贴近激光器出光特性的描述模型,得到激光器频率-时间响应,结合实验室标定和HITEMP数据库的杂合吸收谱线参数,建立了可与实际吸收直接比较的精确模型,以诊断燃烧流场。本研究以H2O为目标分子,选取吸收中心为...

基底辅助激光诱导击穿光谱技术检测润滑油中的金属元素

关键词: 光谱学  激光诱导击穿光谱  定量分析  润滑油磨损金属  定标曲线  

采用基底辅助激光诱导击穿光谱技术,以标准油中的Mg、Ti、Ni与Cr为目标元素进行定量分析。选定Mg II 279.55 nm、Ti I 334.94 nm、Ni I 352.45 nm与Cr I 425.44 nm为目标元素的定量分析谱线进行分析。考察样品预处理静置时间、样品油膜平均厚度、探测延时和激光脉冲能量对Mg、Ti、Ni与Cr元素光谱信号强度与信背比的影响。在最优的实验条件下,利...