• 2022年第7期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >综述与评论
    • 飞秒激光加工金属材料的相变研究进展

      2022, 52(7):947-955. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.001

      摘要 (63) HTML (0) PDF 2.35 M (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞秒激光加工金属的材料相变机理是目前的研究热点问题之一。为了对目前材料相变机制研究进展有一个综合性的认识,调研了近些年来国内外关于飞秒激光与金属相互作用机理的研究工作。通过对比各研究团队的研究角度、方法手段、结论成果,总结出目前与金属相变相关的机械和热机械蚀除机制、液相爆炸模型以及气化蒸发模型等几种理论模型,总结了分子动力学仿真和流体力学仿真等数值模拟方法。发现各理论和模型都只是在某些特定条件下能对材料相变机理进行研究和阐释,还缺少能够实现跨尺度(时间和空间维度)、高效率研究的理论模型,同时也对未来的研究趋势作了一定的展望。

    • 直接激射中红外固体激光器研究进展

      2022, 52(7):956-962. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.002

      摘要 (45) HTML (0) PDF 1.27 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:3~5μm波段中红外激光在遥感、通讯、气体检测、医疗等领域有着广泛的应用前景。直接激射固体激光器具有原理简单、结构轻巧等优势,是3~5μm波段中红外激光产生的重要手段。目前,这类激光器按照增益介质分类可划分为基于Er3+、Ho3+、Dy3+、Pr3+等稀土离子掺杂的固体激光器以及以Fe∶ZnSe为代表的过渡金属离子掺杂的固体激光器。本文分别介绍这两类直接激射固体激光器近些年来的研究进展,并对它们的技术路线以及发展前景进行总结。

    • 中国光学元器件行业发展概况

      2022, 52(7):963-969. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.003

      摘要 (48) HTML (0) PDF 963.44 K (107) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文简要归纳了建国以来国内光学元器件制造技术的进步以及产业规模的变化,谨从近十年光学元器件产品的市场规模及十年间光学元器件的主要下游应用领域从照相投影转向以智能手机为代表的消费电子的发展变化,尤其是2020年度中国光学元器件行业的发展情况来展示中国光学元器件行业发展现状。

    • >激光应用技术
    • 基于COMSOL的激光清洗2219铝合金漆层工艺研究

      2022, 52(7):970-979. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.004

      摘要 (45) HTML (0) PDF 4.31 M (86) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立2219铝合金板表面环氧聚酰胺底漆有限元模型,并在其表面加载经典高斯脉冲热源模拟激光清洗过程。探究了清洗参数的变化对漆层温度场、不同漆层厚度清洗效果及烧蚀深度的影响,通过对仿真结果分析发现,当重复频率为25kHz,功率20W时,在不损伤铝合金基体的前提下,搭接率50和60均能够完全清除环氧聚酰胺底漆。使用型号CETC26thPEL脉冲光纤激光器对实物进行清洗,并利用超景深显微镜观察材料表面微观形貌,发现当能量密度为2294J/cm2时,清洗过程中会损伤铝合金基体,搭接率为70会使得材料表面的粗糙度增大影响涂装性能,研究结果为激光清洗高强度铝合金漆层提供一定的理论与实验基础。

    • 体育器械用铝合金材料激光表面强化数值模拟

      2022, 52(7):980-985. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.005

      摘要 (32) HTML (0) PDF 1.31 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究激光表面强化技术在体育器械用铝合金材料的使用效果,利用有限元模拟方法完成激光表面强化过程的模拟分析。通过构建体育器械用铝合金材料物理模型,设定数值模拟边界条件等环节,实现体育器械用铝合金材料的激光表面强化数值模拟。选定实验对象,使用此数值模拟方法模拟加工过程。经实验结果证实,此方法模拟结果符合激光强化原理与技术特征,且数值模拟结果与实操结果较为贴近。在日后的研究中,可使用此技术设定激光强化参数,以此推动激光强化技术的发展。

    • 镍基单晶高温合金水导激光钻孔工艺特性研究

      2022, 52(7):986-993. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.006

      摘要 (29) HTML (0) PDF 2.41 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究不同激光功率及扫描速度下水导激光加工技术对镍基单晶高温合金加工微孔的影响规律及规律形成机理。使用自主研发的水导激光加工平台对镍基单晶高温合金CMSX-4在不同激光功率及扫描速度下进行1mm微孔的加工。然后采用白光干涉仪、扫描电子显微镜和Vision64软件获得微孔加工时间、孔径、圆度、锥度及重铸层厚度随不同激光功率及扫描速度的变化规律,并研究变化规律的形成机理。结果表明,加工时间、锥度及重铸层厚度与激光能量强度有关。随着激光能量强度的增大,加工时间缩短,锥度变小,重铸层厚度变小。孔径和圆度受激光能量强度及其在材料表面分布的影响。仅当激光能量作用范围控制在水束直径范围下时,孔径及圆度相应获得较好的加工质量。

    • 皮秒激光烧蚀7075铝合金数值模拟与实验研究

      2022, 52(7):994-999. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.007

      摘要 (49) HTML (0) PDF 2.12 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解超快激光与材料相互作用的机理,优化激光金属烧蚀能力,以达到理想的烧蚀效果,本文在二维轴对称模型中引入了适用于超快激光烧蚀的双温模型,模拟了皮秒激光对于以7075铝合金为代表的低熔点合金的烧蚀行为。通过更改皮秒激光的功率密度和冲击次数,确定皮秒激光各参数对于7075铝合金的影响并与实验结果相对照。结果表明,激光烧蚀的深度小于通过双温模型计算出的金属熔化温度层,同时激光的烧蚀深度与激光密度线性相关,当烧蚀深度大于一定数值时,激光烧蚀深度几乎不随着烧蚀次数的增加而增大。

    • 硅晶圆中注入10 MeV磷的连续激光退火激活

      2022, 52(7):1000-1003. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.008

      摘要 (16) HTML (0) PDF 1.66 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于硅(Si)中高能注入磷(P)的连续激光退火方法展开研究。采用的P离子最高注入能量为10 MeV,在Si中的注入深度可达7μm。分别采用532nm和808nm波长的连续激光退火,照射时间分别为2ms和27ms。结果显示,虽然532nm激光在Si中的穿透深度只有125μm,不到808nm激光的1/10,但由于照射时间较长,热传导起到主要作用。因此,两种退火方案都可以实现整个注入深度的有效激活。532nm连续激光退火实现了93的激活效率,808nm激光退火的激活效率接近100。

    • 基于双谱线吸收光谱的温度测试技术及校正方法研究

      2022, 52(7):1004-1010. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.009

      摘要 (33) HTML (0) PDF 1.42 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于双谱线的激光吸收光谱技术具有测试精度较高、响应速度快等优点,常被应用于燃烧场和爆炸场的温度测量中,但在测试中,容易受到环境等因素的影响,带来较大的测试误差。本文基于双谱线吸收光谱技术,选择波数分别为 718294962cm-1和71797524cm-1的两条水分子吸收谱线,研发了温度快速测试系统,测试周期为500 μs,并对高温炉内的温度测试技术开展了相关研究。实验结果表明,通过双谱线直接计算得到的温度误差较大,在综合考虑了环境因素和邻近谱线干扰因素情况下,对温度计算结果进行了相应的修正,经过修正之后,温度测试精度得到极大的提高,误差约为5。因此,测试方案和测温系统具有较高的准确性,为后续燃烧和爆炸等瞬态温度场测试技术研究奠定基础。

    • >激光器技术
    • 基于模式选择耦合器的柱矢量光脉冲光纤激光器

      2022, 52(7):1011-1016. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.010

      摘要 (21) HTML (0) PDF 1.58 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:柱矢量光具有轴对称的偏振及强度分布特点,强聚焦条件下会形成一个独特且较强的局部纵向电场,在工业加工、材料处理、粒子操控、显微成像等领域具有独特的应用优势。模式选择耦合器是实现全光纤模式转换的关键器件,具有结构简单、体积小、高转换效率、高模式纯度和优良光纤兼容性等优点,是目前最有希望获得稳定可靠柱矢量全光纤激光输出的一套技术方案。本文基于模式选择耦合器搭建柱矢量窄线宽全光纤激光器获得了高模式纯度、高稳定性的LP11模输出。

    • >光电技术与系统
    • 基于Icepak的吊舱环控热设计与研究

      2022, 52(7):1017-1021. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.011

      摘要 (30) HTML (0) PDF 1.95 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对某机载吊舱的散热进行了设计,分析了影响吊舱内部温度的因素,提出了一种新型的散热结构,针对密闭情况下吊舱内部温度情况,提高整机的散热能力,并使用热仿真软件ANSYS Icepak进行仿真分析,验证设计方案。结果表明,新型环控散热方案使得在恶劣环境温度为55℃时,吊舱内部负载芯片的稳态温度维持在83℃,满足设备工作温度的可靠性。

    • 多经纬仪跟踪探空气球的空中风场反演方法

      2022, 52(7):1022-1031. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.012

      摘要 (31) HTML (0) PDF 2.23 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:气象观测中,常用经纬仪跟踪随风飘移的氢气球,实现对于空中各高度上风场的观测。使用单经纬仪进行空中风观测时,往往存在一定误差,主要来源于两个方面,一是受限于观测数据的低可靠性以及氢气球升速的变化,所求空中风具有较大的误差;二是氢气球自身具有一定的惯性和曳力,使其本身不能作为风场的良好示踪物,所观测速度不能直接代表空中风速度。本文基于单经纬仪风场观测原理,提出多经纬仪定位方法(Multi Theodolite Location Method,MTLM)。首先将经纬仪协同探测氢气球获得的高度角和方位角信息,通过相应的坐标变换与最小二乘法算法,获取氢气球的精确轨迹和速度信息,随后对运动方程分析,实现了由氢气球速度对于背景风场速度的反演。在仿真实验中,本文方法定位的氢气球空中轨迹,各方向均方根误差小于2m;反演背景风速时,通过本方法反演的背景风场与传统单经纬仪相比,水平速度和垂直速度准确度分别提升超过80和90。外场实验中,采用MTLM方法反演水平风速较单经纬仪性能有较大的提升,风向和风速准确度分别提升86和66,在高精度风速获取上MTLM方法具有更好的性能。

    • 一种小型光电稳定平台结构设计与分析

      2022, 52(7):1032-1035. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.013

      摘要 (37) HTML (0) PDF 1.39 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着小型无人机在不同领域的发展,与之配合的稳定平台需求日益增加,尤其对于小型化、高精度的要求也越来越高。本文针对小型无人机设计了一种小型光电稳定平台,采用两轴两框架的结构并对稳定平台整体应用了模块化设计,根据不同需求可更换负载,具有体积小、质量轻的特点;利用Creo三维软件建模并通过Ansys仿真软件对关重结构刚度进行仿真分析,结构设计均满足总体要求。

    • 基于动态贝叶斯网络的低慢小目标威胁评估

      2022, 52(7):1036-1041. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.014

      摘要 (30) HTML (0) PDF 1022.83 K (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂地形下 低慢小目标难以防御的难题,本文分析并研究对于与低慢小 目标威胁评估具有影响作用的因素,提出一种基于动态贝叶斯网络的威胁评估方法。基于低慢小目标的威胁属性,构建动态贝叶斯网络拓扑,利用贝叶斯理论推理出威胁值;并通过仿真试验验证该种基于动态贝叶斯网络的方法在对低慢小目标进行威胁评估是可行的。

    • >光纤传感及光通讯技术
    • 应用于光缆外破监测的雨水信号识别

      2022, 52(7):1042-1047. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.015

      摘要 (21) HTML (0) PDF 4.13 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对分布式光缆防外破监测系统易受降雨振动影响造成系统误报,干扰系统正常运行的问题,文章通过搭建一套分布式外破监测系统用于采集信号,并分析雨水信号与人工光缆作业、机械施工信号的时域与频域特征差异,研究雨水信号识别的可行性,以期分辨出降雨信号,排除干扰。结果表明:雨水信号在低频段区间强度高,在高频段强度低,随着频率增高强度呈明显下降趋势。雨水信号特征在影响范围、频谱特征等方面均与人工光缆作业和机械施工存在较大差异。因此,可通过对雨水信号进行识别,减少外破监测系统误报率。

    • 增敏型级联双参量测量的光纤传感器

      2022, 52(7):1048-1053. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.016

      摘要 (25) HTML (0) PDF 1.52 M (92) 评论 (0) 收藏

      摘要:旨在有效解决液体折射率检测中温度和折射率交叉敏感的问题,研制了一种增敏型光纤光栅(FBG)级联马赫-曾德尔(M Z)结构的温度、折射率双参量测量的光纤传感器。通过多次熔接实验,调节相应参数将单模光纤(SMF)和薄芯光纤(TCF)进行拉锥熔接;然后在TCF的另一端熔接无心光纤(NCF),制备出M Z光纤干涉仪;再在NCF末端级联上铝制毛细管增敏封装后的光纤光栅(FBG),最终完成双参量测量的光纤传感器的制备。根据M Z干涉原理及FBG模式理论,计算了增敏FBG理论的温度灵敏度,给出了传感器的灵敏度系数矩阵与温度、折射率与透射谱的波长漂移量的理论公式。搭建了温度、折射率传感测试系统,实验结果表明:在15~85℃温度范围内,随着温度增加,该传感器的透射谱逐渐红移,封装后的FBG和M Z结构的温度与波长偏移量线性相关系数分别为096323和091577,温度灵敏度分别为3371 pm/℃和1158 pm/℃;在室温下(25℃),液体折射率在1333RIU~134235RIU范围内,随着折射率增加,FBG透射谱不发生偏移,M Z透射谱逐渐蓝移,折射率与波长偏移量线性相关系数分别为0和098761,折射率灵敏度分别为0nm/RIU和-49351322nm/RIU。该传感器可以有效提高温度、折射率的检测精度和灵敏度,可应用于环境、生物、石油化工和食品生产等领域。

    • >光电对抗
    • 混合激光制导信号分选与解码研究

      2022, 52(7):1054-1057. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.017

      摘要 (34) HTML (0) PDF 1.11 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据激光告警实际需求,开展混合激光制导信号的分选与解码研究。分析了混合激光制导信号特征,提出了混合激光制导信号分选和解码方法,编写了混合激光制导信号分选与解码软件。对PRF与PRF、PRF与PIM、PIM与PIM等三类混合信号进行了分选和解码。结果显示,利用骨架周期分析方法,能够正确分选包含PIM信号的混合信号,且分选与解码总用时较短,能够满足实际需求。

    • 舰载激光武器作战运用研究

      2022, 52(7):1058-1063. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.018

      摘要 (36) HTML (0) PDF 1.85 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:舰载激光武器以其独特的制胜机理将成为未来海上防空反导作战的利器,能够在复杂战场环境下灵活运用,打击不同作战对象的薄弱环节。结合作战任务,分析梳理舰载激光武器的典型作战模式,并在此基础上总结归纳舰载激光武器的运用策略。为相关领域研究提供一定参考。

    • >光学技术
    • 基于多波长光学系统结构的透射波前检测

      2022, 52(7):1064-1072. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.019

      摘要 (27) HTML (0) PDF 2.91 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于多波长波前检测技术的实际需要,设计了多波长激光干涉仪光学结构。结构基于菲索干涉原理,使用分光棱镜集成5个波长的激光光源。通过笼式系统减小了光学结构各部分的同轴误差,采用消色差镜头作为干涉系统的准直系统和成像系统,缩短了调整准直系统行程的同时,也减小了系统内部光学系统的色差。使用该光学结构对光学系统进行测量,采用转换多项式法计算的Zernike系数-波长曲线符合预测结果。多波长激光干涉仪光学结构提高了多波长透射波前的检测效率,有利于多波长透射波前检测技术的工程化和推广,并为新仪器的开发提供了借鉴。

    • 一种含自由曲面的离轴三反光学系统设计

      2022, 52(7):1073-1077. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.020

      摘要 (32) HTML (0) PDF 1.49 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种含自由曲面的离轴三反射镜红外光学系统,光学系统采用三个离轴反射镜,其中第二反射镜采用自由曲面面型,其余反射镜采用非球面面型。光学系统接收口径Φ100mm,F/#25。由于反射元件不产生色差,因此光学系统不存在色差。同时反射元件与支撑结构件采用同一材料,光学系统实现无热化设计。利用自由曲面的非旋转对称性,系统轴外像差得到了很好的校正,从而使光学系统成像质量接近衍射极限。通过合理布局三个反射镜的位置,使光学系统外形尺寸达到了160mm×110mm×250mm。

    • 便携式多波段共孔径光学设计

      2022, 52(7):1078-1082. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.021

      摘要 (29) HTML (0) PDF 1.67 M (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一款非制冷便携式可见光/红外双光系统,基于共孔径的方式,实现可见光、红外双波段同时观察的目的;可见光光路选用1280×1024的CCD,像元尺寸为3.45μm,视场角为60°,工作波段为486~656nm,光学传递函数值在空间频率50 lp/mm处达到0.3以上;红外光路选用640×512非制冷探测器,像元尺寸为17μm,视场角为60°,工作波段为8000~12000nm,光学传递函数值在空间频率30 lp/mm处达到0.3以上;整个光学系统尺寸约为160mm×100mm×50mm,满足高性能、高集成、小型化、重量轻,无视差等要求。实验证明,该系统在可见光和红外波段均具有良好成像效果,具有较强的市场竞争力。

    • >图像与信号处理
    • 彩色分焦平面偏振图像配准方法

      2022, 52(7):1083-1089. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.022

      摘要 (29) HTML (0) PDF 2.22 M (26) 评论 (0) 收藏

      摘要:彩色分焦平面偏振相机是一种新型偏振成像装置,能够同时获取目标0°,45°,90°和135°四个偏振方向的彩色三通道(RGB)强度信息,但需要解决分辨率损失和像元错位的问题。本文提出一种适用于分焦平面相机的彩色偏振图像配准方法。通过实验对所提配准方法进行验证,结果表明:所提配准方法能够降低像元错位问题对后续彩色偏振图像解析精度的影响。

    • 改进纹理模糊筛选下煤矸石X射线图像处理

      2022, 52(7):1090-1097. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.023

      摘要 (25) HTML (0) PDF 3.15 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤矿与矸石的自动分选是一种非接触、实时式的筛选过程,是煤矿生产的重要步骤,可以有效提高能源利用率并减少环境污染。但现有的煤块与煤矸石图像识别与分选技术大多采用Laplacian算子法,导致提取的图像纹理差异较小,识别效果不佳。本文以X射线图像技术为核心进行图像采集,对采集到的煤矿与矸石的图像进行滤波、二值化处理,降低图像噪点。在预处理后的图像中进行纹理提取,获取煤矿与矸石的纹理特征。利用Prewitt算子法计算目标图像的纹理度和灰度峰值,据此提出煤与矸石的识别值,确定煤石分离的灰度阈值,依据灰度阈值实现煤与矸石的分选。实验结果证明,本文所使用的Prewitt算子法提取出的煤与矸石的灰度差异更大,提高了实现煤与矸石的识别效果。

    • 基于改进DPC和特征分区的点云去噪算法

      2022, 52(7):1098-1104. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2022.07.024

      摘要 (38) HTML (0) PDF 2.36 M (25) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对三维激光扫描仪获取到的点云数据存在的多尺度混合噪声将严重影响后续的三维模型重建的问题,提出了一种基于改进的密度峰值聚类算法(DPC)和特征分区的点云去噪算法。首先通过改进的DPC算法去除远离点云主体的大尺度噪声;然后利用主成元分析法(PCA)和曲面变分获取点云法矢及曲率信息,同时采用邻域传播法调整法矢方向并根据曲率对点云进行划分,对特征区域点云与平坦区域点云分别采取自适应双边滤波和正交整体最小二乘平面拟合的方法进行光顺去噪。实验结果表明:在包含混合噪声的bunny与block模型下,利用该算法去噪后点云数据最大误差分别为0235mm和0157mm,平均误差分别为0029mm和0009mm,均能取得较好的去噪效果,且降低了去噪参数设置的复杂性。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

浏览排行

引用排行

下载排行