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摘要

提出一种用于半导体芯片表面裂纹瞬时成像检测的线激光锁相热成像新技术。该技术系统由线扫描激光源、高速红外照相机及控制计算机组成,由线激光束扫描目标芯片表面并利用红外相机测量热波传播。提出新型无基线裂纹可视化算法,裂纹可导致热波阻挡现象,故被自动可视化和诊断,不依赖由目标芯片原始状态所获得的基线数据。对芯片在制造过程中产生细微裂纹进行研究,实验证明热成像新技术可对宽度为几十微米的裂纹进行可视化。

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摘要

为了解决对小目标物体识别精度较差的问题,提出了一种双注意力模型引导的目标检测算法。该方法基于单阶段检测算法的实现原理,通过引入两种注意力模型来提升检测性能,尤其是对小目标物体。首先在卷积神经网络中引入一个多尺度特征级联注意力模块,对原始卷积神经网络的特征图中各区域进行不同重要程度的关注,降低特征图的背景及负样本信息的干扰,特别是在浅层特征图中可对小目标物体进行有效的关注。此外,密集连接的方式缓解了网络反向传播过程中梯度消失的问题。其次,对融合后的特征引入显著通道自注意力模块,区分特征图不同通道,筛选出有用的通道信息,使待检测的特征更具表征性。在目标检测基准数据集COCO上进行测试,验证了所提方法的有效性和先进性。

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摘要

提出一种基于马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)框架的子图学习方法,该方法通过构建马尔科夫链实现子图在状态空间中的迭代,最终得到用于匹配的最优子图,以有效提高图匹配的精度,减少离散值的影响。在此过程中,所提方法可以在一对一的匹配约束下有效保存成对的匹配点,同时避免了离散值和畸变值的影响。实验分别在合成图像数据集、真实图像数据集、3D模型数据集上展开,实验结果证明了所提方法在图匹配过程中的优越性。

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摘要

基于内容的医学图像检索方法是近年来计算机视觉领域的研究热点,已经广泛应用于计算机辅助诊断的研究中。概述了基于内容的医学图像检索方法的研究进展及意义,介绍了当前主流的医学图像检索算法及其优缺点,旨在引导研究人员快速了解本领域的研究内容。医学图像检索的研究主要分为特征提取和相似性度量两部分。从传统特征提取及近年来兴起的基于深度学习的特征提取入手来介绍医学图像的特征提取方式;而相似性度量部分则详细列举了马氏距离度量、词汇树以及哈希算法。最后概述了医学图像检索领域的相关反馈技术及当前常用的图像检索系统,并讨论了医学图像检索未来可能的研究方向及相关难点。

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摘要

关联成像以其非定域性、抗干扰能力强等特点得到研究人员的广泛关注,在三维成像、遥感成像、生物医疗、国防军事等领域具有广阔的应用前景。本综述根据发展阶段的不同,详细介绍了纠缠双光子关联成像、(赝)热光关联成像和计算关联成像的发展历程及应用现状,尤其是近年来微光相机(ICCD)的出现为关联成像发展带来的促进作用及最新进展。针对热光关联成像的物理本质进行了简单的讨论,对关联成像的实际应用进行了展望。

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摘要

为了制造高精度塑料衍射微透镜,提出采用Taguchi方法在大范围内选择工艺参数,通过信噪比确定显著影响微结构成型精度的工艺参数,并通过加权综合评分法进行多目标优化获得最优参数组合。结果表明保压压力、模具温度和保压时间对微结构成型精度具有显著影响。为了提高衍射微结构成型精度,分析了衍射微透镜注塑成型误差的主要来源并建立了误差补偿模型。实验结果表明注塑成型的衍射微结构高度误差为5.69%,周期宽度误差为6.16%,衍射微结构的注塑成型精度获得显著提高。

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摘要

对两艾里-高斯光束在一维非局域非线性缺陷晶格中的相互作用进行数值研究,并分别讨论了非线性非局域性、晶格性质、光束性质、光束入射角以及两光束相位差对传输实验结果的影响。实验发现两艾里-高斯光束在不同条件下相互作用会形成晶格孤子、准呼吸子,甚至还出现了晶格孤子对。其中,多数情况下观察到了准呼吸子,且准呼吸子的空间大小和周期受到了非局域非线性、晶格缺陷以及光速自加速的影响。当两艾里-高斯光束之间存在相位差入射时,它们在晶格中相互作用,形成两个孤子对,一对孤子垂直传输,而另一对孤子斜向传输。

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摘要

利用视网膜功能测量仪对眼底进行结构成像来直接观察体内丰富的循环系统,并对视网膜的血氧饱和度及血管直径进行无创、定量的功能性成像测量。对糖尿病患者和健康人群进行视网膜功能成像并作定量比较分析,结果表明,在糖尿病患者中,视网膜动脉血氧饱和度相比健康人群有显著性提高,视网膜动静脉血氧饱和度差值有显著性增大,视网膜黄斑中心凹无灌注区面积也有显著增大。此外,在糖尿病患者和健康人群中,视网膜动静脉的直径均存在差异,且静脉直径总大于动脉直径。研究结果表明通过视网膜功能成像可以检测糖尿病患者的视网膜氧代谢和灌注率等参数的临床变化,帮助医生更好地观察、评估糖尿病患者视网膜微血管的病理改变,并在糖尿病患者眼科并发症的早期诊断和预后评估方面具有一定的应用潜力。

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摘要

针对接触式测量高铁机车静态限界效率低、精度低、耗时长、劳动强度大等问题,基于回转射线簇测量的原理,研制出新型的高铁静态限界二维扫描传感器。传感器安装在运动导轨上,可实现静态限界的高效自动化测量。借助高精度大理石平面对传感器进行标定,建立测量系统的坐标系,结合外部标定,将传感器测量结果转换到轨道坐标系下的三维坐标,从而得到高铁的静态限界测量数据。实验验证,该传感器精度优于1 mm,满足了静态限界测量的需求。

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摘要

同轴送粉喷嘴是激光金属增材制造系统装备的核心部件之一,直接影响着激光增材制造零件的成形精度及性能。因其重要性,国内外学者们已开发出多种新型送粉喷嘴。简要从“光外送粉”和“光内送粉”两种光粉相对位置不同的送粉方式概括了国内外对同轴送粉喷嘴的研究,并从激光束和粉末束是否可变焦的角度进行了分析,指明了现有同轴送粉喷嘴的特点,对未来同轴送粉喷嘴的发展进行了展望。

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摘要

基于相干瑞利散射的分布式光纤声波传感(DAS)技术可以实时获取光纤沿线各位置的振动和声场信息,具有传感范围大、时空精度高等独特优势,近年来得到了多个领域研究学者的广泛关注。论述了DAS的基本传感机理,概述了相干衰落抑制、响应带宽与空间分辨率提升等关键科学技术问题的研究进展,介绍了DAS在安防、铁路等领域的应用进展,并针对DAS技术未来可能的发展方向进行了评述与展望。

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摘要

采用太赫兹时域光谱系统测试黄芩苷混合物的光谱,发现黄芩苷混合物在0.3~1.5 THz波段具有明显的吸收特征;采用二维相关光谱(2DCOS)算法进行分析后发现,混合物光谱对外扰变量(黄芩苷的浓度)变化敏感。在光谱分析的基础上分别建立了基于支持向量机(SVM)和偏最小二乘法(PLS)的定量分析模型,采用Kenard-Stone(KS)法选择模型的校准集和验证集,引入相关系数和均方根误差评价建模效果。结果表明:基于支持向量机和偏最小二乘法的定量分析模型的预测数据与实际数据均表现出良好的相关性,并且均方根误差较小,能够实现对黄芩苷的定量检测;SVM模型的预测结果优于PLS模型。研究结果为药物质量检测提供了一种新方法,对药物的质量检测具有重要意义。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0314001
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摘要

大气压力是最重要的气象要素之一。为了实现空间激光遥感大气压力,需要先进行必要的地基激光雷达探测实验研究。以单纵模Nd∶YAG激光器的二倍频532 nm激光脉冲作为泵浦源,以KTP(KTiOPO4)晶体作为非线性转换介质的光参量振荡器和光参量放大器,产生了760。236 nm和760。307 nm 波长的两种激光脉冲,脉冲能量为40 mJ,采用?350 mm望远镜接收大气的后向散射,从而获得了不同高度处与激光雷达之间双波长的差分光学厚度。有效探测高度为500~4000 m,时间分辨率为1~5 min。实验结果表明,差分光学厚度对应着大气层不同高度处与激光雷达间的压力差,其对应关系的数值表达是可以期待的。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0310003
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摘要

针对齿轮故障难以识别的问题,提出了一种用于齿轮异常状态识别的自适应噪声补偿聚合经验模态分解方法。利用光纤布拉格光栅(FBG)传感器提取齿轮的振动信号,通过自适应补偿高斯白噪声使振动信号频谱均匀化,以消除经验模态算法分解产生的模态混叠现象。利用相关系数和峭度值组成综合评价指标来选择有效分量,并提取其特征,采用支持向量机对齿轮故障进行识别与分类。实验结果表明:所提方法能有效地识别齿轮的不同状态(正常、轻度磨损、重度磨损、点蚀、裂纹以及断齿等),识别正确率均在90%以上。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0304007
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摘要

提出了一种基于最小二乘拟合的三角波调幅激光测距方法,设计了具有光程差的参考信号和测量信号两路信道,采用改进的最小二乘直线拟合算法对两路回波信号进行拟合,得到了关于三角波的拟合参数和奇异特征点;根据两路信号特征点所携带的时移信息之间的关系,可用所提方法进行测距。在10 kHz三角波调制频率的实验条件下,采用几何理论计算得出所提测距方法在测量距离为10 m时的平均测量精度能达到3。2 mm。实验结果证明了该测距方法的有效性,在短距离激光测距方面具有一定的应用前景。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0304006
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摘要

为实现不等壁厚复杂零件的激光增材制造,设计开发了一种基于自适应镜的可变圆光斑激光熔覆光学系统。系统由反射式抛物准直镜、反射式自适应镜和反射式抛物聚焦镜等组成。通过气压比例阀调节自适应镜腔内气压,改变自适应镜表面曲率半径,使光束以不同程度的会聚角或发散角入射到反射式抛物聚焦镜,从而改变作用在工件表面的激光光斑大小。建立了基于自适应镜变斑光学系统的物理模型,通过Matlab和Zemax软件仿真分析了自适应镜焦距的变化范围、反射式抛物准直镜与反射式抛物聚焦镜的焦距和位置,以及光纤激光光源参数等对系统变斑特性的影响。采用6 kW光纤激光器,按照变光斑、变功率、等速度、等功率密度的方案进行激光熔覆工艺实验,实现了壁厚由3 mm渐变到8 mm的椭圆形工件的激光熔覆增材制造。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0302007
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摘要

通过微结构结合镀膜的方法成功设计和制备了中红外宽带减反射元件。首先,利用FDTD Solutions软件,模拟了微结构周期、占空比、高度以及膜层厚度对所需波段透射率的影响规律,得到较好增透效果的微结构和膜层结构参数;根据设计参数,采用激光干涉曝光和反应离子束刻蚀技术在蓝宝石表面制备出相应微结构,然后在其表面镀制相应厚度的SiO2膜。测试结果表明:仅有单面微结构的蓝宝石元件在1.5~4 μm波段的平均透射率达到92.3%,具有复合结构的蓝宝石元件在该波段的平均透射率高达98.7%,相对双面抛光蓝宝石样品透射率提升11.0%左右,实现了蓝宝石表面的宽带增透;对具有复合结构的蓝宝石元件进行了湿度验证和高低温循环实验,实验前后透射率曲线无明显变化,且无明显水吸收,说明该元件具有很好的环境适用性。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0301006
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摘要

为实现金属光栅偏振器件在光刻机偏振照明系统中的应用,基于共振域光栅的反常偏振效应,提出一种以二氧化硅为基底、铝与氟化镁作为栅线材料的介质-金属光栅偏振器。与传统的亚波长金属光栅偏振器相比,该偏振器的光栅周期接近入射波长(0.19~0.20 μm),表现出透射TE偏振光、反射TM偏振光的反常特性。由时域有限差分算法(FDTD)的数值模拟结果可得,当波长为0.193 μm的光垂直入射时,该光栅偏振器对TE偏振光的透过率大于60%,偏振消光比大于180。与具有相同结构参数和栅线材料的单层金属光栅偏振器相比,该介质-金属光栅偏振器在深紫外波段具有良好的偏振性能,TE偏振光透过率提升了约10%,偏振消光比提升了4.5倍左右(在0.193 μm波长下)。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0301005
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摘要

提出了一种基于阵列透镜和渐变多模光纤集束的调频脉冲测试方法,该方法通过渐变折射率多模光纤提供较大的接收孔径,通过子孔径拼接方式取样降低取样光斑在光纤端面的漂移,两者相结合可实现光束近场能量到光纤集束的高效稳定耦合。该方法中的渐变多模光纤集束可携带更多的取样光能量,有利于脉冲的高对比度测量。实验结果表明,本技术方案能够实现调频脉冲光束整体时间特性的保真测量,测量对比度可达630∶1。

PDF全文中国激光 | 2020,47(03):0301004
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摘要

依据自由电子激光(FEL)超快辐射脉冲电离产生光电子波包受单周期太赫兹场调制的原理,发展了光电子全动量动力学模型,并通过光电子终态能谱在太赫兹场矢势零点的展宽来复原FEL脉冲长度。进一步分析比较不同脉冲长度的光电子波包在不同延时处脉冲复原的误差,评估了实际测量中时间同步的精度要求。另外,还提出了一种测量双脉冲延时的方案,并通过数值计算验证该方案的准确性。

PDF全文HTML全文 光学学报 | 2020,40(06):0632001
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摘要

传统重复信号限幅(ISC)技术可以减小非线性LED光正交频分复用(O-OFDM)系统的非线性限幅噪声影响。但ISC系统需要多个LED同时发光,同步和硬件实现复杂,并且误码率(BER)随着信道增益差异的增大而变大。基于此,提出基于单个LED的O-OFDM符号分解串行传输系统,对O-OFDM符号进行限幅分解,然后串行组帧,最后输入到单个LED中。推导了系统理论信噪比表达式,并建立了蒙特卡罗误码率和误差矢量幅度(EVM)仿真模型。结果表明,随着符号分解次数增大,EVM和BER性能显著变好,但通信速率略有下降,并且直流偏置会影响EVM和BER性能。本系统实现简单,避免了信道增益差异引起的BER变差问题。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0406002
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摘要

基于弱光栅阵列技术和相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)设计了一种低成本大长周界安防系统。系统利用光栅位置和时分复用技术实现对振动点的定位,依据光栅反射的回光与其两侧光纤的背向瑞利散射光相干涉的原理,解调得到的振动信号信噪比约为30 dB。使用光栅间距为5 m的光缆进行频率为10~90 Hz的振动解调测试,解调结果显示,系统具有优秀的频率响应特性。同时,对周界安防报警系统的报警算法进行了测试,测试结果表明,该系统的误报率在10%以内,漏报率为0。此系统探测长度可达50 km,远长于现有的光纤周界产品,而且解调方式简单、成本较低,具有广阔的应用前景。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0406001
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摘要

提出了基于远场指标梯度的自适应光学闭环控制模型,该模型使用递归最小二乘来稳定响应矩阵,通过远场指标的梯度信息快速自学习当前的系统状态。结果表明:该模型具有在线实时更新的特点,能够自适应H-S子孔径缺光或质心探测不理想的状态,可在一定程度上改善控制性能。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0405001
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摘要

通过在光子晶体光纤(PCF)包层外侧填镀金纳米膜及PDMS温敏薄膜,设计了一种基于表面等离子体共振(SPR)效应的高灵敏度温度传感器,具有结构简单、工艺成熟、可逆性好的优点。PDMS的有效折射率会随温度的增加而减小,从而引起纤芯模式的损耗峰向短波方向移动。在完全匹配层边界条件下,利用全矢量有限元法分析SPR-PCF的损耗谱特性,实现了温度的高灵敏度精确快速测量。在22~47 ℃的温度范围内,所提传感器的温度灵敏度可达到-8。18 nm/℃,这种传感测量方法能拓展应用于各类安全检测和智能监测领域。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0404003
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摘要

星敏感器作为高精度姿态测量仪器,在轨工作时易受热环境的影响。针对仿真分析难以精确建立星敏感器光-机-热模型的问题,提出了一种星敏感器热稳定性试验分析方法,通过加热真空罐中的安装面和遮光罩来模拟星敏感器的在轨热环境,利用静态光星模拟器模拟星空,通过观察星敏感器输出姿态的变化评价星敏感器的三轴热稳定性。试验过程中通过自准直仪对安装面棱镜的测量值剥离安装面热变形对姿态测量的影响,经过分析后可知误差在4.5%以内。对某型号高精度星敏感器进行试验,结果表明:当遮光罩温度由27.3 ℃升至110.6 ℃时,星敏感器光轴绕x轴的偏移量为2.9″,绕y轴的偏移量为1.2″,绕z轴的偏移量为2.6″;当星敏感器安装支架控温精度为(20±0.3) ℃时,星敏感器光轴的偏移量为±0.18″,满足高精度星敏感器的热稳定性指标。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0404002
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摘要

毛竹林资源具有高效固碳能力,对全球碳平衡的贡献和碳交易的经济效益使其受到社会广泛关注。由于毛竹林冠层结构复杂和郁闭度高,传统测量手段无法精确测算其蓄积量。基于此,利用三维激光扫描仪获得毛竹冠层的LiDAR点云数据,尝试通过点云密度来估算其蓄积量。研究结果表明:毛竹冠层蓄积量与其竹竿、竹枝的点云密度之间存在一定的数学模型;通过样本检验,毛竹冠层内部竹竿与枝条的模型精度分别可达95.53%和91.36%。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0404001
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摘要

采用反应电子束蒸发技术在不同氧分压下制备了HfO2薄膜,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、椭圆偏振仪、X射线光电子能谱仪、1064 nm弱吸收测试仪、1064 nm激光1-on-1损伤测试系统等,对HfO2薄膜的结构、光学性能、化学组分、吸收性能、抗激光损伤特性和损伤形貌等进行了表征和分析。当沉积温度为200 ℃时,所制备的HfO2薄膜为单斜多晶结构,晶粒尺寸约为10 nm。随着氧分压升高,薄膜的氧化程度随之增大,由化学计量比缺陷主导的薄膜1064 nm弱吸收系数变小,同时薄膜结构变得疏松,折射率随之降低。深入研究后发现,在采用反应电子束蒸发技术制备HfO2薄膜时,提高氧分压有助于抑制膜内纳米吸收缺陷和基底亚表面裂纹,提高HfO2薄膜抗1064 nm激光损伤阈值,对制备出基于HfO2薄膜的高性能光学元器件具有重要的参考价值。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0403005
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摘要

单层石墨烯的吸收率非常低,从而一定程度上限制了其在光电子学领域的应用。基于石墨烯的磁光效应,提出利用磁光光子晶体来增强石墨烯吸收率的方案。利用4×4传输矩阵法研究了相关物理参数对石墨烯吸收率的影响。结果表明:通过调节外加磁场可以有效增强石墨烯的吸收率,石墨烯的吸收特性表现出一定的磁圆二色性;调节外加磁场的磁感应强度和费米能量,可使石墨烯对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光均具有较高的吸收率,在一定条件下可实现近完美吸收。研究结果为基于石墨烯的高性能磁圆二色性传感器、光吸收器和光电探测器等新型光电子器件的设计及制作提供了理论依据。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0403003
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摘要

利用波片进行同步相位延迟,将波片与偏振分光棱镜相结合获得四路相位差为90°的正弦信号,从而将衍射光栅位移传感器的量程范围提升到激光相干长度的二分之一。对两路相位差为180°的信号进行差分处理,可有效避免激光功率抖动、背景光干扰、运放温度漂移等因素带来的影响。最后利用细分插值电路对光路的输出信号构建反正切函数,实现了正弦函数的非线性模/数转换及2。54 nm的位移分辨率。这种具有高分辨率、大量程的位移传感器未来将进一步推动自动化机械设备、电子制造业以及工业智能领域的快速发展。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0403002
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摘要

环形抛光是大口径平面光学材料加工的首选方式,特别是在大口径平面光学元件的超精密加工中占有重要地位。抛光盘表面形状是影响元件面形精度的直接因素。为了研究小工具对抛光盘表面材料的去除特性,首先需要准确测得抛光盘的表面形状。采用激光位移传感器采集抛光盘表面螺旋样点的高度,针对实验检测误差进行分析并标定,最终计算得到抛光盘表面的实际形状。借鉴数控小工具抛光方法,建立小工具修正下抛光盘的材料去除模型,通过仿真计算得到了在小工具修正范围内抛光盘的材料去除函数,分析了抛光盘的材料去除特性。最后通过小工具修正实验验证了仿真结果的正确性,为抛光盘的形状修正提供理论依据。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0403001
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摘要

采用纳秒激光在金属表面低成本地制备微纳结构,再对其进行改性就可以获得水黏附力具有差异的超疏水表面,但目前对这些超疏水表面液滴冲击性能的研究还尚少,鉴于此,研究了不同脉宽纳秒激光制备的典型超疏水表面的液滴冲击性能。结果表明:采用不同脉宽纳秒激光制备的超疏水表面在液滴冲击时都具有极短的固液接触时间;在相同的参数下,窄脉宽激光制备的超疏水表面具有更高的微米结构,导致液滴冲击时的固液黏附力增大,从而具有相对较长的固液接触时间。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402012
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摘要

为了研究深冷激光喷丸(CLP)对TC6钛合金阻尼特性及振动疲劳寿命的影响,分别在室温(25 ℃)和深冷温度(-130 ℃)条件下进行激光喷丸实验,然后采用透射电子显微镜(TEM)对激光喷丸处理前后试样的微观组织进行观察,采用频率响应法对试样的阻尼比进行测试,并采用液压振动疲劳测试系统对强化后的试样进行振动疲劳测试,分析CLP处理对试样阻尼特性的影响机制及其与疲劳寿命的关系,最后采用扫描电子显微镜(SEM)对试样的振动疲劳断口进行观察。结果表明:CLP处理在试样表层产生了大量的位错和形变孪晶,可以有效提高TC6钛合金试样的阻尼比及振动疲劳寿命。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402011
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摘要

铝、钢金属在物理化学性质上的巨大差异使得铝/钢异种接头的优质连接成为焊接领域的难点。采用摆动激光热源实现了6061铝合金和316L不锈钢搭接接头的良好连接,研究了激光摆动模式、摆动频率对接头成形质量、界面组织结构及拉剪强度的影响。结果表明:摆动激光能够增加铝/钢界面的连接面积,减小接头的熔深,有效抑制焊缝中的气孔、裂纹等缺陷;同时,摆动激光能使界面温度均匀并增强对熔池的搅拌作用,降低界面处的冶金反应,有效抑制界面脆硬金属间化合物的产生;摆动激光焊接接头的界面组织主要为Fe(Al)固溶体及少量弥散分布的针状FeAl3相;摆动激光焊接接头的最大拉剪强度可达117。5 N/mm,相比于常规激光焊接接头提高了约45%,接头断裂位置为不锈钢与焊缝交界处。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402010
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摘要

尖轨作为道岔的重要部件,工作环境恶劣,易出现表面磨损、剥离掉块等缺陷。激光熔覆技术可以显著提高尖轨表面的硬度,从而提高其表面耐磨性,减少表面伤损,延长尖轨的使用寿命。采用半导体激光熔覆工艺,在U71Mn道岔尖轨表面制备了Fe-W-Cr铁基复合激光熔覆层,对熔覆层的组织形貌、物相组成及元素分布进行了检测,并对其硬度、冲击性能与摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:铁基熔覆层无明显缺陷,且与道岔尖轨形成了冶金结合,熔覆层内大部分区域为树枝晶,在晶界处分布着网状碳化物;熔覆层的平均硬度为876。8 HV(道岔尖轨用钢为252。3 HV),冲击韧度为2。30 J/cm 2,平均摩擦因数为0。31(道岔尖轨用钢为0。63);在同等的摩擦磨损条件下,铁基熔覆层的磨损量为0。0043 g,仅为道岔尖轨用钢(0。0408 g)的10。54%。半导体激光熔覆工艺使得道岔尖轨表面的硬度及耐磨性能得到了显著提高,从而使其服役性能得到了明显改善。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402009
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摘要

曲面激光熔覆由于搭接率变化,易导致熔覆层厚薄不均。提出了一种自由曲面激光熔覆等搭接率熔道的轨迹生成算法。采用深度相机采集曲面的点云数据,确定一条点云束,对其拟合后作为初始熔道轨迹并根据等距离步长法得到加工点集。采用求交切片法获得垂直熔覆方向的曲面轮廓,在轮廓上搜寻加工点集的等距点。由等距点集拟合出后一道熔覆轨迹,从而保证搭接率相等。重复上述步骤直到轨迹遍历曲面。按加工点的法矢量方向确定熔覆喷头的运动姿态,使喷头轴线始终垂直加工表面。对半球形封头表面进行熔覆实验,结果表明:等间距轨迹规划算法结合喷头的变姿态适配,可获得搭接率一致的曲面熔道;得到的自由曲面激光熔覆层厚度均匀,硬度较高,无明显的道间隆起或凹陷等缺陷。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402008
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摘要

采用高速摄影技术、宏观金相和焊接电信号采集对激光脉冲电弧复合焊焊缝成形形貌、熔滴过渡和焊接飞溅进行了研究。结果表明:采用激光脉冲电弧复合焊能改善焊缝成形,同时明显改变了焊接电流、电弧电压以及熔滴过渡模式。激光非脉冲电弧复合焊的熔滴和熔池以及熔滴和焊丝之间形成的液桥在过大电磁收缩力的作用下发生爆炸,此外,熔池表面的熔滴在电弧力和内部气体膨胀的作用下发生爆炸,从而产生飞溅。而采用激光脉冲电弧复合焊接工艺能明显降低焊接飞溅,这主要是因为脉冲电弧降低了短路过渡时的电流以及熔池的震荡。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402007
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摘要

基于随动进给脉冲电流增强激光熔覆技术在42CrMo合金结构钢基体表面制备了Ni60A镍基合金涂层,研究了脉冲电流对熔覆涂层的影响。结果表明:采用随动进给电极,利用脉冲电流的趋肤效应,将大部分电流引入熔池,提高了电流利用效率,且较近的电极距离大大提高了电流密度,增强了改善效果,有利于制备缺陷少、质量高的熔覆涂层;相对于传统激光熔覆,脉冲电流增强激光熔覆既能提高熔覆效率,又能细化熔覆层晶粒,降低孔隙率,并均匀熔覆层组织,使其由常规激光熔覆形成的枝晶转变成等轴晶;脉冲电流增强激光熔覆试样的孔隙率为0.39%,平均晶粒尺寸约为4 μm,优于常规激光熔覆的0.62%和6 μm;同时采用随动进给电极可以减少熔覆层残余热应力和开裂敏感性,特别是小电极距离特有的高能量密度脉冲电流在熔覆层裂纹尖端形成的绕流效应和焦耳热效应能够实现熔覆层裂纹的在线自愈合,获得无裂纹的熔覆层,从而解决了激光熔覆层易开裂问题。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402006
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摘要

为实现激光在二维平面内高效、均匀烧蚀污渍、清洗靶材,更改激光逐行烧蚀扫描模式,设计了一种激光螺旋式填充路径,控制振镜电机偏转激光使其在平面内的烧蚀呈网状分布。结果表明:对于清洗区域内的任一点,相比于逐行烧蚀,螺旋烧蚀过程中该点区域获得冷却时间,激光热积累效应变弱。逐行扫描速度为单个振镜电机速度,螺旋扫描速度为两电机速度的矢量和。因此,相比于逐行扫描方式,激光螺旋式清洗的效果更加均匀,效率更高。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402005
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摘要

为了获得综合性能优良的含氮奥氏体不锈钢激光熔覆层,以经过超高纯氮气处理的固溶渗氮AISI304粉末为原料,采用激光熔覆技术制备了不同氮含量的奥氏体不锈钢熔覆层,并对熔覆层的组织和性能进行了研究。研究结果表明:在激光熔覆过程中存在氮的析出,熔覆层中存在气孔;随着粉末中的氮含量增加,熔覆层中的氮含量逐渐增加,孔隙率先增大后减小,强度明显提高,但断后伸长率逐渐下降。对于采用氮质量分数为0。41%的粉末制备的熔覆层,其氮的质量分数为0。25%,抗拉强度为(856±20) MPa,屈服强度为(747±15) MPa,断后伸长率为(22±3)%,平均显微硬度为280。68 HV0。2;对于采用氮质量分数为0。16%的粉末制备的熔覆层,其自腐蚀电位为0。0777 V,腐蚀速率为1。6198×10 -5 g/(m 2·h),均远优于AISI304熔覆层。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402004
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摘要

在激光切割中,辅助气体须与激光束轴线同轴,以确保在每个切割方向上都具有相同的切割质量。但研究发现,辅助气体与激光束轴线处于某种离轴(即不同轴)状态时,可有效提高切割效率,但离轴量对切割过程的影响机理尚不明确。建立了包含切缝的离轴激光切割三维对称模型,采用有限元方法对以氮气为辅助气体的激光切割过程进行数值模拟。通过改变离轴量,分析了辅助气体的气流场结构,研究了离轴量对激光切割过程中辅助气体动力学性能的影响;同时,对不同离轴量下的激光切割仿真模拟结果进行比较和分析,明确了离轴量对激光切割的影响机理,并进行了切割实验验证。结果表明:离轴量会影响辅助气体的动力学性能,合适的离轴量可有效提高激光的切割质量。

PDF全文中国激光 | 2020,47(04):0402003
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摘要

光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)是一种联合利用光敏剂、光和氧分子,通过光动力反应选择性治疗恶性肿瘤和良性疾病的微创疗法。光源作为PDT的三大关键要素之一,其发光波长、照光方式以及剂量直接决定PDT疗效。本文针对临床治疗对光源的性能需求,探讨了发光二极管(Light-emitting Diode, LED)作为PDT光源的技术优势。深入介绍了LED阵列光源,以及用于发展可穿戴式、可植入式新型PDT光源的有机LED、

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摘要

激光增材制造技术是当今世界科技强国竞相发展的一项关键核心技术,为航空航天等领域高性能金属构件的设计与制造开辟了新的工艺技术途径。航空航天金属构件兼具轻量化、难加工、高性能等特征,对激光增材制造的材料设计、结构优化、工艺调控及性能和应用评价等均提出了显著挑战。本文针对航空航天领域3类典型应用材料(即Al、Ti、Ni基合金及其金属基复合材料)、4类典型结构(大型金属结构、复杂整体结构、轻量

PDF全文 中国激光 | 2020,47(05):0500014
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摘要

超快激光成丝是高功率超快激光在透明光学介质中传输时出现的一种独特非线性光学现象,所产生长度远超共焦范围的离子体通道被称为光丝;同时伴随超连续谱产生、荧光辐射和受激放大、脉冲自压缩等丰富的光学效应,在大气遥感、超快激光技术、人工干预天气、激光超精细加工等方面具有广泛应用前景。本文基于作者研究工作经验,对成丝现象研究的历史发展进行简介,综述了实验技术、基本物理机制和调控方法的主要研

PDF全文 中国激光 | 2020,47(05):0500013
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摘要

糖尿病日益严重地威胁着人类健康,但无创血糖检测方法仍未能在临床上进行应用,为解决这一重要问题,从源头进行探索,研究光源随葡萄糖浓度变化的光谱特性。在600-1300 nm波长范围内研究不同浓度的葡萄糖溶液的吸收光谱特性和不同浓度葡萄糖的2% Intralipid 组织模拟液的反射光谱特性,探索性地利用单调性、线性度和灵敏度三个参数对光谱特性进行分析。分析结果表明,吸收光谱中1140-1200 nm和1270-1300 nm两

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摘要

提出一种新的彩色三通道二值条纹投影三维测量方法。将相移条纹编码到三个彩色通道中,在投影仪处,用三通道分离的二值数字图像作为输入,单相机帧时间内顺序投影三通道的离焦条纹,彩色相机抓取三通道融合的彩色条纹图像。对彩色三通道条纹解耦,使用一辅助的黑白相机标定测量系统彩色通道的混叠效应,标定过程无需对标定物表面反射率做出假设。以三通道解耦的条纹信息进行相位计算和重建,结果表明该方法相较

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摘要

激光焊接具有材料变形小、焊缝狭窄的特点,给缺陷检测带来困难。为实现激光焊焊缝质量的高效检测,本文引入线阵图像传感解决在线检测问题,研究了基于深度学习的焊缝瑕疵快速检测方法。针对激光焊瑕疵优化了以YOLO为基础的深度学习网络,以k-means算法为基础针对本文数据集加入合适锚框提高了检测框定位信息准确度,通过多尺度特征融合技术提高了瑕疵的识别准确度;制作数据集并提出了一种数据集预处理的方法

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摘要

正弦结构光场普遍用于精密光学三维测量,其正弦性直接或者间接影响着三维测量的精度。根据正弦条纹的周期性和对称性等几何特征,以计算机产生的标准正弦条纹单个周期为编码对象,提出一种S型路径误差扩散的二元编码方法。整个正弦结构光模板通过周期性复制编码单元实现,然后通过高分辨率光刻技术加工制作在镀铬玻璃基板表面。模板调制照明光源后,表征二元编码特征的高频信息直接被投影光学系统滤波,而表征

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摘要

飞秒激光凭借其超短脉宽和极高峰值功率,在微纳加工中发挥重要的优势,而飞秒激光的加工效率制约其在工业领域的应用。近年来,研究者成功将空间光调制器应用于飞秒激光加工,实现飞秒激光加工效率和灵活性的进一步提高。本文综述了近年来硅基液晶空间光调制器在飞秒激光加工领域的研究进展,主要包括多焦点并行加工、结构光场并行加工和矢量光场加工三种加工方法,分析了三种方法的优势和不足。并从光场均匀性

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摘要

表贴式光纤光栅应变传感器由于优异特点被广泛应用与多个领域,对平均应变传递率的研究有助于了解结构传递效率及优化方法。表贴式光纤光栅传感器包括光纤-中间层-基体三部分,可通过各层的应变变化率相等分析应变传递关系,其中有忽略胶体与光纤弹性模量比的项。本文分析了胶体与光纤弹性模量比的项,探究胶体的弹性模量、泊松比、长度等因素对平均应变传递率的影响,并与未含此项的平均传递率进行比较,分析两

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摘要

基于固态光源的无线光技术具备频谱资源巨大、无需频谱授权、保密性强、免传统电磁干扰等诸多优势,因而受到以电力领域为代表传统行业的广泛关注。随着各种新兴信息技术与电力电网融合进一步走向深入,依托并服务智能电力的多样无线光技术方案被先后提出,并形成了初步的规模。本文分别从电力线与可见光综合信道特性及传输方案,混合射频的电力可见光通信,电力无线光室内定位与中继,高压线路无线光监测诸方面

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摘要

针对现有方法对肝部医学影像分割上的不足,提出了一种用于对肝部医学影像分割的改进型U-Net网络结构。该网络结构在上采样过程中只复制池化层特征,以减少信息丢失;同时引入残差网络对初步分割图像进行循环精炼,实现高层与低层特征的融合;利用对于边界敏感的新型混合损失函数对图像进行细化处理,得到了更为精确的分割结果。实验结果表明,利用该网络结构实现的分割结果平均Dice系数分别为96.26%和83.32%。

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摘要

针对暗通道先验在天空区域的失效问题,提出了一种基于亮度模型融合的改进暗通道图像去雾算法。首先通过Canny算子分割得到天空区域与非天空区域;其次,利用亮度模拟景深重新构造亮度透射率,并通过与暗通道透射率的融合构成天空区域透射率,最后的透射率图经由快速引导滤波进行精细化处理;大气光值选择抗干扰能力更强的天空区域像素前0.1%的中值;最后,经由大气散射模型恢复出无雾图像。实验结果表明,该算

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摘要

朱墨时序一直以来是法庭科学和司法鉴定文书检验领域中的难题之一。本文首次利用一种新型光学断层成像技术——光学相干层析(OCT)技术对朱墨时序进行检验,此技术具有原位、快速、高分辨率等优点,可以实现对纸张材料的无损穿透分析和检验。本文利用一套中心波长为900nm、系统纵向分辨率3μm的高分辨频域OCT系统对激光打印机、喷墨打印机、签字笔等3种字迹材料和印泥、印油等3种印章材料形成的6个朱墨时序样本

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摘要

基于光生伏特原理的结型有机光电探测器(Organic Photodetectors, OPDs)被广泛研究。本文首先介绍了结型OPDs的三种主要结构及其原理,包含了平面异质结、体异质结和平面-体复合异质结。接着,介绍了结型OPDs的基本性能参数。随后,基于构成异质结的半导体材料进行分类,分别综述了基于双小分子、聚合物-小分子、双聚合物等类型的异质结型OPDs在近年来所取得的进展。本文还介绍了具有平直结构的结型OPDs在性能改

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摘要

当今人脸识别算法很少有针对教学领域人脸识别的研究。本文针对教室场景小人脸识别率低的问题,基于InsightFace算法做以下改进:结合MobileFaceNet结构和DenseNet结构,提出将通道相加和通道级联结合起来的Dual-MobileFaceNet轻量级网络结构,提高了运算速度和小人脸识别准确率;同时,提出了一种双重分类的思想,进一步改善了InsightFace算法识别分类方法,在LFW数据集上达到99.18%准确率。最后将算法移植在 J

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摘要

针对图像超分辨率重建过程中出现的边缘细节模糊,图像特征丢失的问题,提出基于密集连接的生成对抗网络图像超分辨率重建算法。该算法由生成网络和判别网络组成,在生成网络结构中,将原始低分辨率图像作为网络的输入,为了实现对特征的充分利用,采用密集连接方式将浅层网络的特征输送到深层网络结构的每一层,有效避免图像特征的丢失。并在末端进行亚像素卷积,对图像进行反卷积操作,完成图像最终的超分辨率

PDF全文 激光与光电子学进展 | 2020,57(22):221011
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摘要

目标的特征表达是目标跟踪过程的关键部分。人工特征相对简单,实时性强,但表征能力不足。当处理诸如快速变化和目标遮挡之类的问题时,容易产生跟踪漂移。随着深度神经网络在目标检测和识别任务中的强特征表达能力,深层神经网络特征逐渐被用作特征提取工具,但如何使用和集成这些特征仍值得研究。采用更深层次的残差神经网络(Resnet-50)替代VGG-19作为特征提取工具,并利用ResNet-50中特殊附加层结构和卷积层

PDF全文 激光与光电子学进展 | 2020,57(18):181025
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摘要

提出一种基于Kanade-Lucas-Tomasi算法的目标检测与追踪技术,应用于放疗场景下实时追踪人体的呼吸运动。实验采用一台运动参数可调的仿真人体模型实现对人体不同呼吸状态的模拟,同时用摄像头采集运动过程的图像信息。再对采集后的图像做边缘检测和边缘增强等一系列图像预处理后,手动标记图像第一帧的感兴趣区域,通过追踪算法实现对其余帧图像感兴趣区域的自动追踪。经实验结果验证,该算法可以精准的实现对

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摘要

散斑噪声普遍存在于光热光学相干层析(PT-OCT)系统获得的截面图和层析图中。针对不同类型的散斑噪声,本文提出了改进后的旋转核算法应用于PT-OCT三维图像抑制散斑噪声。该算法结合三种经典的算法:小波变换、旋转核变换(RKT)和最大类间方差(OTSU)算法。首先,对 PT-OCT图像进行小波分解,获得四个不同频带的子图像;然后利用OTSU算法分离低频近似子图像前景和背景后对其进行分段增强,同时使用改进后的RKT算

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摘要

本文利用4,4′,4′′-tris(N-carbazolyl)triphenyl-amine (TCTA),N,N′-dicarbazolyl -3,5- benzene (mCP)和1,3,5-tri(m-pyridin-3- ylphenyl)benzene (TmPyPB)作为主体材料制作出一系列蓝色有机电致发光器件。由于主体材料具有不同的最低未占有分子轨道(the lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)能级和最高占有分子轨道(the highest occupied molecular orbital, HOMO)能级,通过改变发光层中的

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