适用于激光合成器的激光光斑中心检测

为了在工程中合成能量高的激光光束,需对激光合成器中的多路高功率激光光斑中心进行实时准确检测。针对采集到的激光合成器中激光光斑的大面阵大目标等特点,提出用两步检测法对激光光斑中心进行检测。通过对现有激光光斑中心两步检测法的分析比较以及通过计算机仿真和实验验证来获得一种适用于激光合成器的激光光斑中心检测的算法。研究结果表明现有的激光光斑中心两步检测算法大多针对小面阵小目标低功率且多为理想光斑的情形,而采用本文提出的算法可以分别针对激光合成器中采集到的饱和光斑和非饱和光斑做实时准确的检测,具有工程实用价值。     

玻璃测厚系统中激光双光斑中心定位方法

双激光光斑中心定位是利用半导体激光和CCD组成的玻璃厚度测量系统中的重要步骤。双光斑中心测量中由于光斑之间相互干扰,易导致光斑分布不均匀和杂散斑干扰严重等问题。传统的定位算法应用在玻璃测厚系统中均存在精度较低、抗干扰能力差等缺点。提出一种基于高斯拟合法的改进算法。首先采用二维零均值高斯函数进行平滑滤波;然后利用高斯拟合法对光斑进行拟合,以获得表征光斑理想光强分布的高斯函数;最后根据理想光强分布将杂散斑滤除后再进行高斯拟合求得光斑中心坐标。仿真实验结果表明此方法可以提高中心定位的精确度和抗干扰能力,使定位误差小于0.1个像素。     

激光光斑中心空间定位方法的研究

介绍了一种用于工程机器人的双目立体视觉系统.该系统采用双面阵CCD,可对激光光斑中心表示的空间点进行定位.给出了系统的结构、数学建模方法及计算公式,采用灰度矩法实现激光光斑中心的精确定位.通过对不同尺寸的椭圆形、方形和三角形光斑的实际测量,系统中心定位精度达到2%,而且不受光斑形状的影响,具有良好的稳定性.     

基于自适应区域的光斑中心鲁棒性研究

激光光斑中心检测中,为了在保证光斑中心定位精度的前提下提高计算效率,采用改进的模板匹配算法, 进行了理论分析和实验验证。结果表明, 在未曝光的情况下,自适应感兴趣区域(ROI)平均计算时间为897s,而传统的模板匹配算法的平均计算时间为3388s;存在曝光的情况下,自适应ROI的平均计算时间为921s,传统模板匹配算法的平均计算时间为3389s。改进的自适应算法在激光光斑定位的实验测试方面表现优异,表明其可以在保证精度的前提下较好地提高计算效率。     

基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法

为了提高半导体激光加工中激光光斑中心定位精度,根据皮秒超短脉冲激光辐照单晶硅后产生的光斑图像灰度分布特点,提出了一种基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法,通过模拟激光光斑仿真分析和单晶硅刻蚀实验,对比研究了不同辐照时间与不同激光功率条件下该算法与传统算法的定位精度。结果表明,在辐照时间不同的条件下,该算法定位精度达到0.761μm,比灰度重心法提高51.3%,比最大行列灰度值法提高93.9%;在激光功率不同条件下,该算法的定位精度达到0.793μm,比灰度重心法提高73.4%,比最大行列灰度值法提高86.8%。此研究可为皮秒超短脉冲激光光斑中心定位控制系统的设计提供指导。     

激光制导武器目标光斑检测系统设计与实现

为了实现激光制导武器目标光斑检测系统对远距离的来袭激光光斑的捕获与定位,采用机器视觉检测技术设计并实现全数字化、实时、高精度的激光检测系统。系统针对CMOS探测器采集到的激光光斑图像,采用硬件实现改进的快速二维中值滤波算法进行图像滤波处理,最大类间方差算法进行灰度图像阈值分割,灰度重心法进行中心提取,实现了精确中心定位。实验验证和误差分析表明,该系统具有很强的抗干扰性及精确的坐标定位,坐标误差在1mm以内。     

光固化成形系统激光光斑光强分布检测方法研究

激光束的模式及光强分布对光固化成形制件质量的影响很大。本文采用针孔矩阵扫描方法。检测激光束投射在工作平面上的光斑,并经过数据处理获得光斑的二维和三维的光斑分布图像。该方法获得的数据既可对光斑进行定量分析也可用于定性分析。     

一种新型抗畸变激光光斑检测算法研究

为了研究大坝内部的沉降和水平位移,设计了一种精密的微位移测量装置。其中,基于二维图像处理的激光光斑位移检测算法为该装置重要的组成部分。本文提出了一种抗畸变激光光斑中心检测算法,通过对原始光斑进行阈值分割,得出光斑发散部分的图像,并通过闭操作和高斯滤波对之进行降噪和平滑。然后,用sobel算子对其进行边缘检测,从而得出较为光滑的边缘轮廓。最后,对其进行抗畸变激光光斑中心检测算法的处理,确定光斑中心。同时,又通过实验装置来采集一系列激光光斑图像,并用传统激光光斑中心检测算法和抗畸变激光光斑中心检测算法对其进行了处理并进行比较。结果表明,抗畸变激光光斑中心检测算法精度最高,有效消除了远距离光斑的畸变对光斑中心计算的影响。     

复合式激光远场光斑分布定量测量技术研究

激光远场光斑分布测量是研究高功率激光大气传输效应的有效方法,同时也是评估强激光武器作战效能的重要手段。设计了一种基于摄像和阵列探测相结合的复合测量方法,实现了强激光远场光斑时空分布的定量测量。该系统可用于波长为(1064±10)nm、功率密度动态范围为2～5000 W/cm2激光的远场光斑分布测量。     

Enhanced localized near field and scattered far field for surface nanophotonics applications

The scattering physics of photons is traced back to Rayleigh scattering theory in 1871 and Mie scattering theory in 1908. However, the scattering near field and far field have recently emerged again as a new fundamental physics and innovative nanoprocessing technology in quantum electronics and photonic devices. An enhanced near field generated by plasmonic particles can concentrate optical energy into a nanoscale space as a nanolens even with near infrared laser pumping. This plasmonic nanophotonics extends the existing optical science to a new class of photonics inclusive of surface enhanced Raman scattering, nanoprocessing of advanced electronic and photonic materials, etc. The Mie scattering near field also opens up new fields. The Anderson localization of light in a planar random photonic crystal laser is also a new class of quantum electronics devices, where Slow Bloch Mode is scattered by artificial structural randomness in a photonic crystal. In this contribution we will review the recent efforts of our scattering photonics research, which have resulted in significant advances in the plasmonic surface photonics of near-field and far-field nano/micro photonics and the Anderson localization in random lasing.     

中心波长及脉宽对能量叠加光束远场的影响

多束激光的远场叠加对于提高远场靶面能量是一种有效的方法,单元光束的参数的变化对于远场合成光束都会产生影响。为了分析脉冲激光参数控制对远场能量分布的影响,利用夫琅禾费衍射积分公式导出了4束普通脉冲高斯光束合成的远场光强的解析式,并整理了激光中心波长和脉宽的改变对远场叠加后能量分布的影响之间的具体关系。通过MATLAB的数值模拟,结果表明:当光束的中心波长减小或者脉冲宽度减小时,远场能量向中心轴上汇聚,远场轴上光强增加。当轴上光强相对于理想中心波长和脉宽的远场轴上光强的变化率小于5%,中心波长变化率最大不能超过7.89%,或者脉宽变化率最大不能超过91%,因此,中心波长的变化对于远场光强分布的影响比脉宽更大。     

中波广播辐射场近区、过渡区、远区的分析

从偶极子天线的完整场分布出发,结合近区场和远区场的特点,在保证误差精度为1dB的前提下,经理论分析计算及MATLAB拟合对比,得到了偶极子天线近区、过渡区、远区的范围,并给出了过渡区的简化计算公式,这为中波广播周围电磁环境的计算以及测量提供了理论依据。     

高精度近红外光斑位置检测模型研究

为了提高1550 nm近红外波段光斑位置的检测精度,提出了一种改进的积分无穷解算模型。以高斯光斑为入射光模型,深入分析了InGaAs四象限探测器（Quadrant Detector, QD）输出信号与光斑实际位置之间的关系,考虑探测器直径及沟道的影响,通过引入误差补偿因子,利用最小二乘拟合的方法得到有效光斑半径,从而获得新解算模型的解析表达式,最后在搭建的InGaAs QD光斑位置检测系统上对提出模型进行实验验证。仿真和实验结果表明:新模型可有效降低不同半径光斑下的位置检测误差;入射光总能量约为10 W,光斑半径0.75 mm时,在[-0.75～0.75 mm]检测范围内,新模型均方根误差为0.003 mm,最大误差为0.009 mm,较原有模型分别降低了78.6%和52.6%。新模型在激光通信和激光雷达等工程实际中具有较好的应用前景。     

一种改进的激光光斑中心亚像素定位方法

为了满足平台漂移测量系统中平台漂移角速度高精度测量的要求,基于傅里叶级数,提出了一种改进的激光光斑中心高斯拟合定位方法。该方法在简化高斯拟合模型的同时保证了相对较高的激光光斑中心定位精度。结果表明,改进的高斯定位算法中心定位精度为0.01pixel,明显优于传统质心法和带阈值质心法的0.1pixel。改进后的算法具有较好的算法稳定性。     

利用光栅测量远场入射激光波长的方法研究

依据光栅衍射原理,采用电荷耦合器件CCD作为探测器,通过测量入射激光成像点在电视靶面坐标系中的脱靶量,确定光栅的入射角和衍射角,提出了一种利用固定式平面反射光栅测量远场未知方位入射激光波长的方法。介绍了该方法的原理及光学系统结构,阐述了成像点脱靶量与光栅入射角和衍射角的关系,推导了入射激光的波长计算公式,结合光学系统的结构给出了计算波长测量误差的表达式。远场测量模拟实验验证了该方法的可行性。