基于自适应阈值的阵列激光三维点云配准

阵列激光三维成像作为一种新型的非合作目标三维图像获取技术,高效的回波信号处理和三维重构方法是提高其探测能力和成像精度的前提,其中配准过程是阵列激光三维成像点云数据处理中必不可少的步骤.本文根据阵列激光三维成像系统的成像特点,对迭代最近点(ICP)配准算法中阈值设定依据进行分析,结合阵列激光三维成像系统中的重要参数测距精度和成像横向分辨率,对配准迭代过程中对应点距离阈值和迭代停止阈值进行有针对的设置,提出了基于自适应阈值的ICP点云配准方法.对阵列激光成像点云和扫描激光深度成像数据的实验表明该算法有效可行,能够提高配准精度和配准速度,同时由于该算法充分考虑了成像系统本身,在实际应用中对系统的合理设计具有一定的指导意义.     

激光会聚铬原子光栅三维特性分析

采用近共振激光驻波场会聚铬原子沉积技术制作的原子光栅可以作为纳米级长度计量标准.基于粒子光学模型,综合考虑横向发散角、纵向速度分布以及同位素等影响因素,采用蒙特-卡罗方法确定原子运动的初始条件,对激光驻波会聚原子的三维特性进行了研究.获得了不同激光功率下沉积条纹的三维结构,分析了纵向高斯激光分布和椭圆高斯激光截面对沉积...     

基于WIN API和OpenGL的激光光斑三维可视化及参数分析

研究了应用于激光参数分析中的两种三维可视化数据场算法,通过比较确定了一种适合于本应用的算法,即采用OpenGL中的图元三角形面片带,在WIN API下实现了激光光斑光强场的三维可视化和激光参数的计算显示,以及点剖切轮廓显示.设计了将这些功能集成的分析程序,其运行结果可靠,绘图速度快,计算准确.     

应用理性优化蚁群算法提高激光三维复制的重现度

三维复制人工耳和打印手枪把激光三维复制技术推向新的一页。激光三维扫描是激光应用中一个新兴的重要领域,在三维复制中扮演着无可替代的角色,其复制精度在目前所有复制技术中是最高的。而重现度标志着复制结果与复制对象几何形状上的一致程度,是激光三维复制最重要的指标。分析了激光三维复制的误差,得出激光扫描的点云数据处理是减小误差、提高重现度的关键所在的结论。主要创新点在于,在传统蚁群算法的基础上,将提出理性优化蚁群算法应用于激光三维复制中的数据处理。经计算对比发现,有效减小了复制的误差,提高了复制的重现度。     

三维激光烧蚀瑞利-泰勒不稳定性并行计算

给出了用三维激光烧蚀不稳定性程序求解的物理方程组,简要介绍了所用的数值方法.根据所模拟问题的物理性质和数值模拟方法探索了在多处理机上实行并行计算的技术和方法,并行效率达75%,在此基础上进行了三维多模激光烧蚀不稳定性的数值模拟,深化了对有关物理规律的认识.     

飞秒激光加工蓝宝石超衍射纳米结构

蓝宝石具有超强硬度及耐腐蚀、耐高温、在紫外-红外波段具有良好的透光性等优点,在军工业以及医疗器械方面具有广泛的应用前景.然而这些优点又对蓝宝石的机械加工或化学腐蚀加工带来困难.飞秒激光脉冲具有热损伤小、加工分辨率高、材料选择广等特点,被广泛应用于固体材料改性和高精度三维微纳器件加工.本文提出了利用飞秒激光多光子吸收特性在蓝宝石表面实现超越光学衍射极限的精细加工.利用聚焦后的波长为343 nm的飞秒激光,配合高精密三维压电位移台,实现激光焦点和蓝宝石晶体的相对三维移动,在蓝宝石晶体衬底上进行精确扫描,得到了线宽约61 nm的纳米线,纳米线间的最小间距达到142 nm左右.利用等离子体模型解释了加工得到的纳米条纹的产生原因,研究了激光功率、扫描速度对加工分辨率的影响.最终本工作实现了超越光学衍射极限的加工精度,为实现利用飞秒激光对高硬度材料的微纳结构制备提供了参考.     

激光全息法制作二、三维光子晶体的模拟计算及禁带分析

激光全息法制作二、三维光子晶体相比于传统半导体微加工及精密机械加工技术具有很多优势，比如通过一次光辐射就可以制作出大体积、均匀的周期性结构，且能更自由、更容易地控制光子晶体结构.提出一种多光束干涉模型，通过设计模型中光束的各项参数，计算分析出二、三维光子晶体的结构.基于平面波展开法，理论计算了fcc结构光子晶体的完全禁带随填充率和介电常数比变化的情况.以上计算结果为后期实验中采用激光全息法制作二、三维光子晶体结构提供了良好的指导方向和理论依据. 关键词： 光子晶体 激光全息 多光束干涉 完全禁带     

激光快速成型技术在产品设计中的应用研究

基于三维CAD的激光快速成型技术,根据三维模型,可在短时间内制造出用于验证、评价所设计的产品模型。三维CAD和激光快速成型技术共同组成了一套快速开发系统。     

用飞秒激光脉冲在PMMA内页面式写入三维光存储的研究

用微透镜阵列聚焦放大的钛宝石飞秒激光脉冲到PMMA内部，在每个微透镜的焦点处造成光学损伤，通过改变焦点的位置，实现了三维数据的写入，用800 μJ 1 kHz重复率的飞秒激光记录速度达到20Mbit/s.阐述了数据信息的调制、写入和读出，分析了微透镜阵列参数对存储密度、数据记录速度和能量阈值的影响，建议了提高存储密度的两种有效途径. 关键词： 三维光存储 微透镜阵列 飞秒激光 PMMA     

二能级三维氢原子模型中强激光场的谐波发射

在强激光场中三维二能级氢原子模型的基础上, 对其含时Schr\"{o}dinger方程进行了非微扰的数值求解, 得到了激光场的高次谐波谱.     

基于光电反馈的激光混沌并联同步系统研究

提出了基于光电反馈的激光混沌并联同步方案,对可能存在的两种同步——广义同步和完全同步进行了研究,着重讨论了激光器内部参数失配对发射与接收激光器之间以及并联接收激光器之间同步特性的影响.研究结果显示：在一定范围内,同样的内部参数失配下,并联接收激光器之间的同步效果明显优于发射激光器与接收激光器之间的同步效果. 关键词： 半导体激光器 混沌同步 光电反馈 参数失配     

新型非成像激光光束变换器的设计

设计了一种新型锥形激光光束变换器，它根据全内反射一折射原理扩大或压缩入射激光束的直径。利用光线追迹的方法研究了传输光线的传输规律和特性，并进行了相应的计算机模拟。设计的变换器可以将沿中心轴入射的单色平行光束压缩成平行于中心轴的光束、会聚在中心轴的光束或空心光束。对于入射的非平行光，它的特性同传统的成像扩柬器相似，所不同的是拉格朗日不变量不再是常量，当压缩光束的直径时拉格朗日不变量略有减小，当扩大光束的直径时拉格朗日不变量略有增大。设计的变换器具有结构简单、价格便宜和倍率高等优点。     

不同取向角下CO2分子波长依赖的垂直谐波效率

通过数值计算, 研究了强激光场中CO₂ 分子在不同波长和取向角下产生的高次谐波辐射的效率. 发现CO₂ 分子的垂直谐波效率在较小的和中间的取向角时倾向于与平行谐波效率可比或更高, 而在较大的取向角时, 垂直谐波效率远低于平行谐波效率. 进一步的分析表明, CO₂ 分子的结构对其垂直谐波效率有重要的影响, 且该影响与波长有关. 建议对于较复杂的分子, 应该在分子的轨道成像实验中考虑垂直谐波的贡献.     

Parallel ripple formation during femtosecond laser grooving of ceramic

The self-organized formation of ripples in the direction parallel to the groove during the femtosecond laser machining of microgrooves on aluminum nitride ceramic at laser fluences much higher than the single-pulse ablation threshold is reported. These parallel ripples are notably different from the commonly observed polarization-perpendicular ripples and are produced in grooves having an appropriate width and depth, irrespective of laser polarization. From subsequent experiments with narrow and wide groove widths, it could be considered that the groove walls play an important role in the formation of these parallel ripples, possibly by confining the laser-induced plasma.     

Pilot study about dose-effect relationship of ocular injury in argon laser photocoagulation

The aim of this article was to study the injury effect of either convergent or parallel argon laser beam on rabbit retina, get the dose-effect relationship for the two types of laser beams, and calculate the damage threshold of argon laser for human retinas. An argon laser therapeutic instrument for ophthalmology was used in this study. A total of 80 rabbit eyes were irradiated for 600 lesions, half of which were treated by convergent laser and the other half were done with parallel laser beam. After irradiation, slit lamp microscope and fundus photography were used to observe the lesions, change and the incidence of injury was processed statistically to get the damage threshold of rabbit retina. Based on results from the experiments on animals and the data from clinical cases of laser treatment, the photocoagulation damage thresholds of human retinas for convergent and parallel argon laser were calculated to be 0.464 and 0.285 mJ respectively. These data provided biological reference for safely operation when employing laser photocoagulation in clinical practice and other fields.     

Second-harmonic optimization of computer-generated hologram

A method of optimizing a computer-generated hologram based on parallel second harmonic generation is proposed for holographic femtosecond laser processing. The method, which we call second harmonic optimization, incorporates the width and spatial profile of the pulse into the hologram design. With this method, we demonstrated parallel laser processing with high quality. Because of the enhanced processing accuracy, smaller structures were processed with a smaller energy than in our previous work. In parallel laser processing with 18 beams on a glass surface, the minimum average diameter of the processed structures was 271 nm when the mean fluence of the beams was 0.88 J/cm(2).     

Experimental investigation of the closest parallel pulses in holographic femtosecond laser processing

In holographic femtosecond laser processing, diffractive parallel pulses are distorted by phase discontinuities and mutual interference between the neighborhoods in the reconstructed image of a Fourier computer-generated hologram when the interval is smaller than the beam diameter. We investigated holographic fabrication on a glass surface using parallel pulses with different intervals. We found the closest parallel pulses with sufficient separation to avoid mutual interference in holographic femtosecond laser processing. The minimum interval was 2.8 times larger than the diffracted beam diameter. The experimental results were also supported by a computer simulation. Our findings will be very useful in the design of holographic laser processing systems.     

基于OpenMP的飞秒强激光在空气中传输并行计算

轴对称超短强激光在空气中的传输可以用2D+1维非线性薛定谔方程来描述,该方程一般可用FCN方法进行求解,即在时间上应用快速傅里叶变换方法、在空间横截面上采用Crank-Nicholson差分法。但由于计算非常耗时,传统串行的FCN方法只能计算强激光在百m量级距离上传输。基于OpenMP设计了求解2D+1维非线性薛定谔方程的并行方法及其程序。数值模拟结果证明了程序的正确性和较高的并行效率。当线程数为15时并行加速比为12。此并行方法可应用于模拟长距离的超短超强激光的传输。     

激光局域网络的混沌控制及并行队列同步

本文提出并研究了"单队列-双参数"光电延时反馈控制条件下的激光局域网络的混沌控制及串联的动力学行为的并行队列"交叉驱动-反馈"网络同步实现,建立了该光学局域网络的数学物理控制模型.通过含时延超越方程理论的分析,预言了该光学局域网络是可以实现混沌控制的,且网络两路结点队列是可以实现实时引导控制到多个类周期状态上的,并通过并行队列同步方程理论证明并行串联队列同步是可以获得的.结果发现在可控的激光局域网络两个并行串联队列光路上,分别实现了网络队列结点的混沌控制并能够实现多个类周期的网络结点的并行串联队列同步,实现了络网结点激光器的2周期、3周期、4周期等状态的并行队列同步,以及其他多个类周期的队列并行同步和动态同步.还发现了两个类周期并行队列网络同步控制区域.本文还给出了激光局域网络"并行多点混沌载波同步发射及其在光学超宽带通信中应用"的一个案例并成功实现.这是一种新型的激光混沌局域网络控制系统,具有光局域网络光传送与光联接核心控制技术要素,具有复杂动力学系统与网络的多变量、多空间维度及并行两路不同队列混沌控制技术特点,还具有光网络超宽带通信功能等.其研究结果对局域网络、光网络的控制与同步、激光技术以及混沌的研究具有重要的参考价值.     

Rescattering of ultralow-energy electrons for single ionization of Ne in the tunneling regime

Electron emission for single ionization of Ne by 25 fs, 1.0 PW/cm(2) laser pulses at 800 nm has been investigated in a kinematically complete experiment using a "reaction microscope." Mapping the complete final state momentum space with high resolution, a distinct local minimum is observed at P(e parallel )=0, where P(e parallel ) is the electron momentum parallel to the laser polarization. Whereas tunneling theory predicts a maximum at zero momentum, our findings are in good agreement with recent semiclassical predictions which were interpreted to be due to "recollision."