摘要:基于钕离子掺杂(Nd3+)的石榴石激光增益介质,为固体激光器的发展带来了新的研究方向。本文结合相关工作,详细全面地叙述了近年来掺钕混晶全固态激光器在单波长激光输出、多波长激光输出和脉冲激光输出方面的研究现状。以Nd∶LuYAG、Nd∶GdYAG和Nd∶GdLuAG为主要研究对象,分析总结了这三种混晶的研究价值,展望了Nd3+掺杂石榴石混合晶体的发展前景。

摘要:分布式布拉格反射镜(DBR)线性腔结构因其腔长较短、结构简单,具有工作稳定、不易跳模、抗干扰能力强和易于实现全光纤化的优点。因此,DBR单频光纤激光器是目前实现单频激光输出的主要选择。本文首先回顾了DBR窄线宽光纤激光器自诞生以来发展的历程,介绍了在实际应用需求的牵引下催生出的新技术和新思路。然后,归纳了近年来DBR窄线宽光纤激光器的国内外研究进展。最后,讨论了当前面临的问题与挑战,并对未来发展趋势进行了展望。

摘要:纺织业印花网循环使用化工清洗聚合物涂层导致污染,激光清洗作为一种绿色环保方法被提出。对激光与工业印花网聚乙烯醇交联聚合物涂层的作用机理展开研究,构建了聚乙烯醇基交联聚合物激光蚀键模型；通过研究靶材材料光学能量吸收特性,获得其重要官能团的交聚和分解规律；探讨了激光对聚合物共价键作用及光电离原理,结合残余基团表征,发现整体蚀键率随碳氢键吸光度下降而上升。试验结果表明:根据激光脉冲频率与激光能量对聚合物涂层作用残余物成分的表征,镍网靶材残余物主要为碳基物,接近烧蚀阈值时靶材涂层清洗达到全部电离与蚀分效果。

摘要:采用激光对ABS塑料板待粘接表面进行激光表面织构化,以研究其对电子标签粘接性能的影响。采用纳秒脉冲激光处理待粘接表面,在激光共聚焦显微镜下观察激光表面织构化前后基板的表面形貌,并分析激光表面织构化前后基板表面粗糙度变化,利用微机控制电子万能试验机检测激光表面织构化后其粘接表面的结合力,研究激光表面织构化对其表面形貌、表面粗糙度及结合力的影响规律,从而确定最佳激光表面织构化工艺参数。激光表面织构化可有效的提高待粘接表面粗糙度,激光表面织构化后基板的表面粗糙度较未处理前的0077μm提高到1222μm；激光表面织构化后的粘接力可到达355 N,较未处理表面的112 N提升了217。最终确定最佳的激光表面织构化工艺为激光功率200W,扫描速度6900mm/s,重复频率50kHz,脉冲宽度270ns,填充线间距015mm。最佳激光表面织构化工艺大幅度提高了材料的表面粗糙度,这使材料的粘接性能显著提升。

摘要:基于面齿轮传统机械加工精度欠佳的局限性,最后工序采取飞秒激光对面齿轮进行精修加工,在满足面齿轮烧蚀深度和齿面粗糙度约束的前提下,建立了以飞秒激光精修效率和表面质量为目标函数的多目标优化数学模型。利用内点罚函数并行以gamultiobj函数为基础的改进遗传算法求解优化模型,得到两组较优的飞秒激光加工面齿轮参数方案,与参数优化后的激光实验结果相对比,最大相对误差均在合理范围内,证明了优化的合理性,提供一定的理论指导在实际生产领域对飞秒激光精修面齿轮的运用。

摘要:为了提高激光切割粗糙度预测的精度,提出改进灰色模型。首先基本灰色模型增设线性回归,减少了测试数据的随机波动性；接着通过动态等维灰数递补模型添加新的数据,及时补充和使用原始的信息,每预测一步对参数作一次修正；最后给出了激光切割粗糙度预测流程。试验显示改进灰色模型对激光切割粗糙度预测具有较高的精度,RMSE平均值为0218,比KF、NN、BPNN、PSO、GM算法减少了3209、3013、2610、2158、648,ζ平均值为0975,比KF、NN、BPNN、PSO、GM算法增加了1233、943、703、428、307,评价指标较优。

摘要:独立钢梁预制构件的质量检测是现代桥梁建设的一个重要环节,传统手工作业的方式工作效率低且费时费力。为快速准确地对独立钢梁构件进行质量检测,提出一种基于点云模型的桥梁构件特征面语义智能识别算法,对构件质量参数所涉及的特征面进行智能提取。首先,利用三维激光扫描技术建立钢梁构件的精细化点云模型；其次,采用一种基于超体素的区域聚类复杂场景分割算法,对模型的不同特征区域进行划分,将同一特征明显的大区域组合体进行生长融合,将细小的、独立无关的特征体进行去除；再次,根据模型的空间几何特征(密度、法向量、空间连通性)建立语义提取规则,根据语义规则智能提取钢梁构件检测所涉及的关键特征语义面；最后,基于提取的特征语义面,提出钢梁构件梁高参数和拱度参数的检测算法思路。算法用于某省特大桥工字形组合钢梁构件检测,实验结果可知,梁高最大绝对误差165mm,最小绝对误差037mm,拱度最大绝对误差58mm,最小绝对误差07mm,均满足规范要求,该算法可以准确快速地识别构件关键语义特征面,为钢梁构件质量安全检测提供新的思路。

摘要:在实际飞行环境中温度是引起漆层失效的重要因素之一,飞机在长时间服役后需去除老化漆层以便喷涂新漆层,确保飞机运行的安全性和可靠性。本文采用波长为1064nm的平顶脉冲激光对铝合金蒙皮表面漆层进行清洗,并对铝合金蒙皮激光除漆后新漆层进行高温加速老化,模拟飞机停场时铝合金漆层系统的耐高温性。采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、附着力测试仪以及电化学工作站,综合评价了激光除漆效果及新漆层表面形貌、漆层与铝合金的附着力、电化学阻抗特性等耐温性指标。结果表明:激光功率500W、扫描速度4000mm/s、扫描间距01mm时可将铝合金表面漆层去除且不损伤铝合金,重新喷涂后的附着力达到0级且附着力时效性能较好；150℃加速老化48 h的漆层附着力为1级,漆层表面微观形貌无明显变化、漆层光滑平整、无缺陷且低频区域电化学阻抗模值＞109Ω·cm2。

摘要:燃气轮机滑油管状态红外监测是开展滑油管故障诊断的基础,开展燃气轮机滑油管红外监测与识别研究对及时掌握燃气轮机的工作状态有重要意义。本文依据在不同工况下实验采集得到的某型燃气轮机滑油管的红外热像图,采用Faster RCNN算法对得到的图像进行训练和识别,结果显示该算法能够精确识别燃气轮机的滑油管等不同部位。对比4种迁移网络的训练和测试结果,发现在有背景干扰情况下Resnet50迁移网络对滑油管部件的识精度不高,而在兼顾网络检测时间和目标识别精度的情况下Vgg16迁移网络最优。

摘要:长波红外相机阵列对近空无人机等小目标有很好的全天候预警能力。针对红外传感器像元间距过大而导致阵列对空间目标定位精度低的缺点,本文引入像元亮度值信息,通过计算阵列目标图像的光斑质心,从而改进了阵列空间目标定位算法。在此基础上,建立了传感器采样量化带来的误差模型,并对定位误差进行计算和分析。结果表明,本文算法定位误差小,能够实现目标定位效果。

摘要:针对电路板温度数据诊断率不佳的问题,本文提出了基于红外的SSA CNN GRU电路板芯片故障诊断模型。首先,根据红外热像仪采集芯片温度数据,建立多维特征模型；然后,在故障诊断模型输入端和CNN GRU通道分别添加注意力机制,构建双注意力结构,自适应识别有效数据段和提取红外图像有效特征；接着,利用麻雀搜索算法优化注意力机制权值分配,获取全局最优超参数；最后搭建SSA CNN GRU故障诊断模型,实现芯片故障模式的高精度诊断。实验采用电源电路板进行可靠性分析,实验结果表明,本文算法在诊断精度可达9873,且稳定性、可靠性方面均优于对比算法。

摘要:实验分别采用高低温退火和循环变温退火方式对液相外延生长的HgCdTe材料进行饱和汞压热处理,研究了两种热处理工艺对碲镉汞材料位错密度及电学性能的影响。结果表明:相较于高低温退火,经循环变温退火后HgCdTe材料的位错密度有了明显的降低,并且材料的迁移率有了显著的提升。研究发现循环变温退火是一种较好提升HgCdTe材料性能的热处理方法。

摘要:红外探测因全天候、作用距离远和抗干扰性好等优点而被广泛应用。本文提出在锥镜上制备8～12μm反射率小于05的长波红外减反射膜,利用Essential Macleod软件,在ZnS基片上完成了长波红外减反射膜的膜系设计。采用物理气相沉积方法,选择n=43 @10μm的Ge做基片和镀膜材料的粘结层,n=22 @10μm的ZnS为高折射率材料,n=135 @10μm的YF3为低折射率材料,完成了光学薄膜的制备。提出锥镜膜厚均匀性的补偿方法,通过使用修正后的补偿挡板,使10°锥镜薄膜厚度均匀性达到99。利用Lamda1050光谱仪测试了锥镜的反射光谱曲线和薄膜厚度均匀性测试曲线,结果表明所研制的膜层在8～12μm处反射率均值为1483,对试验件开展了环境适应性测试,测试结果满足使用要求。

摘要:红外光电系统机械件复杂度高,在满足稳定性要求的前提下,对结构的轻量化有着更急迫的需求。本文采用ANSYS拓扑优化方法对某红外光电系统进行拓扑优化设计,并以电源固定件为例,以结构柔度最小为设计目标,单元密度为设计变量,实现30的体积约束,并对拓扑优化的结果进行模型重构。与初始经验设计方案对比,优化重构后的固定件减重378,且结构的刚度和强度均得到了提升。进而表明,拓扑优化方法可以为红外光电系统结构的轻量化设计提供有利的借鉴。

摘要:通信目标光学捕获对准技术不依赖GPS和无线通讯手段、不易受强电磁环境的干扰,是发展轻小型化激光通信的重要方向。本文针对轻小型化无线光通信终端天线展开研究,设计了切换变焦形式的光学天线,构建了以变焦光学天线为基础的无线光通信终端模型,通过链路功率核算,验证了变焦前信标光和变焦后通信光链路的有效性。本设计为激光通信系统的便携式应用提供重要技术支撑。

摘要:石英基空芯反谐振微结构光纤具有结构简单,高激光损伤阈值,带宽宽等显著优点。目前制备工艺是限制该光纤发展和应用的主要原因之一。常见报道中该种光纤的制备长度仅有几百米,为了提高制备效率,降低制备成本,增加单次制备长度,必须提高预制棒的尺寸,而较大尺寸的预制棒在制备和拉制时,对压力分区系统的制作和可靠性提出挑战。本文针对空芯反谐振微结构光纤的长距离制备工艺进行探索性研究,创新性提出全石英分区控压方式并进行低温拉制实验,采用一次拉制工艺成功实现单次制备长度为105km的光纤,在波长35～5μm,实现损耗约10dB/m。

摘要:为研究外场复杂热环境对望远镜温度分布的影响,采用有限单元法,建立某全天候工作的激光通信地面站地基望远镜数值仿真模型。首先对望远镜主体进行稳态热分析,研究其在外场热环境作用下温度分布；再对主次镜进行瞬态热分析,研究其在通信时段与非通信时段温度变化。分析表明:冬夏两季望远镜最大温差为25839℃,小于设计指标,证明望远镜能够在动态变化的外场环境中稳定通信；主次镜温度变化相较于舱内环境温度具有明显滞后性且幅值更低,在后续热分析中能够针对不同时刻正确设置主次镜温度边界条件,避免使用较高的舱内环境温度等效主次镜温度；通信前半小时打开舱门主次镜与环境温差不足以降低到2℃以下,建议设计合理热控措施,缩小舱内环境温度与外场环境温度差距,以保障望远镜通信质量。

摘要:由激光空间与时间的高度集中性,可通过光学聚焦在目标处形成极小的具有极高峰值功率密度的光斑,从而获得对目标良好的毁伤效果。常见的户外激光设备作用距离远近不一,很难保证同一个光学系统在各个不同距离处达到最佳聚焦打击效果,本文针对常见的30～300m处的目标,结合ZEMAX光学软件,采用反摄远型光学结构,对各个目标距离进行精确聚焦,系统在各聚焦位置皆达到了衍射极限。在衍射极限光学系统下,进行POP物理光学分析,分析结果与理论设计目标相符。最后进行了热仿真,计算了温度20～70℃条件下,聚焦系统性能的变化情况。

摘要:线列型探测器适用于扫描成像系统，能够满足高速移动物体成像需求。同时，为了提高像元响应均匀性和信噪比，该类型读出电路通常会采用TDI（time delay integration）结构。而随着应用需求的提升，线列规模也不断发展。阵列规模的增加、像元间距的减小带来线列电路一系列共有问题，其中一项便是奇偶像元相互影响。表现在实际应用中为奇偶通道输出差异和奇偶像元在成像时出现拖影现象。本文针对该现象，深入的研究、分析和定位产生这些现象的原因，并采取一系列相应的措施减轻和消除这些现象，提高扫描成像质量。

摘要:智能设备对行人和车辆的目标检测对于建设智慧城市有着重要的意义。随着红外技术的发展和普及,红外成像科技具有强抗干扰和全天候的特性,被越来越多地用于解决可见光受限环境带来的问题。论文提出了一种改进YOLOv4深度学习算法对红外图像下的行人车辆进行检测。改进的YOLOv4算法加入了CA注意力机制模块,将位置信息嵌入到通道注意中,增强了对感兴趣区域的表示。此外还设计了CSP2 DBL模块,替换了原本简单的卷积模块叠加,对高分辨率特征性信息的做出了弥补。为了进一步提高网络计算速度,减少计算量,针对红外图像特性,对Head部分进行了裁剪。实验结果表明改进后的模型在FLIR红外数据集上较YOLOv4模型在mAP上提高了085个百分点,检测速度提升了2 f/s。

摘要:现有RGB D语义分割方法难以充分地融合深度信息来实现对复杂场景的语义分割,为了能更精确地在室内场景RGB图中进行识别内部物体,提出一种基于通道注意力机制的非对称三分支结构型卷积网络语义分割模型。该方法能选择性地从RGB图和深度图像中收集特征。先构建了一个具有三个并行分支的体系结构,并添加了三个互补的注意模块。且运用了双向跨模块特征传播策略,不仅可以保留原始RGB图像和深度图像的特征,还能充分利用融合分支的深度特征。在两个室内场景数据集(NYUDv2数据集和SUN RGBD数据集)进行了对照实验和消融研究。结果表明,所提出的模型与目前最好的表现方法注意力互补网络(ACNet)对比下,像素精度、平均像素精度、平均交并比分别提高了09、13、17,在镜子、书本、箱子等小物体的语义分割交并比指标提高了72、96、112。验证了提出的模型在处理室内场景具更强的适用性。

摘要:针对手工提取特征对红外目标不敏感,导致无法准确跟踪红外目标的问题,在全卷积孪生网络框架下,融合多层深度特征并结合通道感知提出了一种无人机红外目标跟踪算法。首先使用预训练网络提取目标深度特征,分别提取待跟踪目标的Conv4 1、Conv4 3、Conv5 2层特征,进而通过梯度计算选择对于目标活动和尺度变化较为敏感的特征通道参与后序的互相关操作,并通过计算模板图像和候选区域搜索图像之间的相似度获取目标响应图。最后利用平均峰值相关能量对跟踪结果进行评估并使用卡尔曼滤波对跟踪结果进行修正。在LSOTB TIR红外目标跟踪数据集上进行了性能测试并与当前九种优秀的算法进行了对比,实验结果表明,本文算法跟踪成功率最高,能够有效应对红外目标跟踪中热交叉、干扰源等挑战,且具有较好的实时性。

摘要:针对疫情背景下,在一些人流密集场所进行体温筛查或身份识别,当待检测对象快速通过时,人脸检测实时性不高的问题,提出了一种改进Yolov5模型的实时人脸检测算法。该算法首先对骨干网络层进行轻量化改进并引入注意力机制减少冗余信息；其次修改了检测层网络结构,增加了对小目标人脸及倾斜人脸检测的适应性；随之使用Focal EIOU损失函数代替Yolov5原始损失函数中的GIOU损失函数来计算定位损失,有效解决了预测框在目标框内部或预测框与目标框大小一致时无法精确定位的问题。实验结果表明:提出的实时人脸检测算法检测精度达到972,检测速度达到667 f/s,相较于原始Yolov5算法,检测精度提升了197,检测速度提升了24 f/s,满足实时人脸检测要求,同时对于黑暗环境及不同表情姿态人脸检测也有较好的适应性。