利用集总参数法测量材料对激光的吸收率

材料对激光吸收的研究工作对激光加工的发展有着非常重要的意义.而吸收率测量方法的研究是材料对激光吸收研究工作的基础.从量热的角度出发,利用传热学中的集总参数法建立了测量吸收率的方法,设计了相应的试验装置,并测量了几种常用工程材料对激光的吸收率. 关键词： 集总参数法 吸收率 激光     

太阳能选择性吸收涂层高温光谱吸收率的测量方法

太阳能热发电是高效利用太阳能资源的有效途径之一,对缓解能源危机和环境污染具有重要的推动作用和深远的社会意义。选择性吸收涂层是太阳能真空集热管的重要组成部分,是决定太阳能与热能转换效率的关键因素。针对高温状态下太阳能选择性吸收涂层光学性能的表征问题,提出一种适用于高温金属-陶瓷选择性吸收涂层太阳光谱吸收率的测量方法。基于双探测器的傅里叶光谱仪和具有涂层加热功能的积分球,研制了能够防止高温氧化并模拟涂层工作温度的高真空测量装置,实现0.3～2.5 μm、室温-700 ℃太阳光谱吸收率的测量。选取磁控溅射制备的Mo-SiO₂选择性吸收涂层作为测量样品,该样品具有双吸收层的多层膜结构。对涂层样品不同温度下的太阳光谱吸收率进行了测量实验,室温测量值与理论计算值进行了对比分析,结果表明具有较好的一致性,最大偏差仅为2.9%,验证了涂层太阳光谱吸收率测量方法的可行性。高温光谱吸收率测量对涂层参数设计的优化及吸收性能的提高具有重要的指导意义及推动作用。     

金属材料的激光吸收率研究

针对菲涅耳公式计算金属材料激光吸收率所得的结果与实际测得的吸收率值存在一定的误差这一问题,在详细分析了激光热处理中金属材料吸收率影响因素的基础上,通过数值模拟,改进了金属材料激光吸收率的计算模型,并利用此激光吸收率计算模型(以铝、铜、铂、铁4种金属材料为例)进行激光吸收率的计算和分析,进而计算了3Cr13不锈钢激光吸收率的理论值,该值与用集总参数法测得的3Cr13不锈钢材料激光吸收率结果相吻合,从而验证了该改进的金属材料激光吸收率计算公式的正确性。     

一种为人眼阈值测量提供颜色的装置

人们一直关注视觉阈值测量与诊断的研究,近年来人眼及其他视觉传感器的色差阈值测量与研究开始引人关注。讨论了一种基于由两路颜色积分球均匀光源共轭产生的可精密调控颜色及其色差目标的装置。该装置基于麦克亚当椭圆理论,选择CIE LUV均匀颜色空间及其色差公式来表示颜色并计算色差ΔE的大小,可实现在较大色域范围内不同颜色中心在不同方向上的颜色宽容量和色差阈值的测量,可为被试者提供色视觉功能的诊断。     

低温辐射计不同结构黑体腔吸收率仿真与实验测量

目前,国际最高光辐射功率基准为低温辐射计,其可探测光谱范围覆盖真空紫外到太赫兹波段(115 nm～T Hz),利用真空低温超导条件下的电替代测量原理,将光辐射功率参数溯源到可以精确测量的电参数进行高精度测量,实现超宽光谱范围的光辐射绝对功率测量,其测量不确定度达到10-5量级,尤其在国防军事和光辐射计量领域,光电有效载...     

大型激光装置束间同步抖动的高精度测量

在多路激光组合使用的大型激光装置中,需要对不同链路输出的激光进行严格的同步控制,以获得更高能量和更高强度的激光脉冲。介绍了利用光谱干涉方法测量大型激光装置中束间同步抖动的基本原理,分析了光谱仪分辨率、束间固有同步延迟等参数对测量精度的影响。在实验上第一次基于光谱干涉方法获得了国内典型的大型激光装置（神光-Ⅲ原型装置）束间同步抖动数据。实验结果表明,神光Ⅲ原型装置的束间同步抖动优于2 ps。该方法与目前常用的方法（光电管结合示波器测试方法或者条纹相机测试法）相比具有更高的精度。实验获得的结果为超高峰值功率激光相干合成技术路线和相关误差控制方案的选取提供依据。     

一种自适应安装的高精度图像式角位移测量装置

采用图像探测器的角位移测量技术可实现高精度高分辨力角位移测量。为提高角位移测量装置的鲁棒性,本文设计了一种自适应安装的高精度图像式角位移测量装置。其装调过程非常简便,且可以保证在标定光栅存在偏心时具有高分辨力和高精度测量输出。首先,提出了基于双线阵图像传感器的测角装置设计原理,并设计了单圈绝对式标定光栅。然后,采用基于质心算法的高分辨力细分算法进行细分,并采用双线阵图像传感器对测角误差进行误差补偿。最后,设计实验装置测试自适应安装的性能。实验结果表明,当标定光栅的偏心度在±1 mm以内时,所设计装置可以实现高精度和高分辨力的角位移测量。本文所设计的装置可以在标定光栅存在±1 mm的安装偏心时保证输出精度,为小型角位移测量装置适应性的提高给出了解决方案。     

大型透明件透光率和雾度测量装置的研制

为现场测量大型透明件的透光率和雾度,提出了基于双积分球结构的测量和系统参数标定方案,并设计研制了相应的透光率和雾度测量装置。该装置通过六维机械调整装置完成光路调整,基于LED光源的照明准直系统产生调制平行光,最后采用双积分球结构的探测接收装置并结合锁相放大技术,实现光电信号的解调。测试结果表明,该装置对透光率测量的绝对误差不超过1%,对雾度测量的绝对误差不超过0.3%,符合工程应用对系统测量精度提出的要求。另一方面,装置具有很好的重复性,其对透光率和雾度测量的相对标准差分别为0.06 %和0.05%。     

一种新型的高精度激光加速度计

提出一种新型的气体膜盒式双Y型腔双频激光加速度计,介绍了系统结构及静态下的工作原理,分析了分辨率的影响因素及影响机理。该加速度计利用新型气体膜盒作为加速度的第一级敏感元件,将输入的加速度信号转化为膜盒内气体的折射率变化,进而转化为双频激光器的拍频输出。此种结构设计使得加速度计的光学模块结构和物理性能更加稳定,也为进一步优化弹性敏感元件的结构提供了便利。同时,由于加速度信号和外界干扰对加速度计输出频率的影响途径不同,信号与干扰的分离成为可能。设计了独特的双Y型腔结构,使得sp光共用增益区并同时起振,利用sp光的一次差动和对称的双Y型腔激光器的二次差动,很大程度地抑制了温度噪声,提高了系统分辨率。理论分析表明,对典型的结构参数和测试条件,这种新型加速度计的比例因子为1.19×108Hz/(m/s2),分辨率可达1.15×10-6g。     

车载高精度激光警戒装置

激光警戒装置已经被广泛使用，用于迅速发现激光威胁，使受攻击平台迅速采取对抗措施。激光警戒装置的方位测量精度可以很宽，低的为90。，中等的一般为3。，高的可达0.06。。方位测量精度要求取决于用途，当然也取决于买主手中的钱。坦克等装甲战斗车辆在利用火炮、激光武器对     

高精度激光微能量校准技术研究

利用斩波器将连续激光斩波成为脉冲宽度s量级重频脉冲激光,利用选单器将重频脉冲激光转变成单脉冲激光,从而实现变连续激光为单脉冲激光。由陷阱探测器测量连续激光的输出功率,高速APD、高增益PIN探测器作为波形探测器测量脉冲激光波形,并通过示波器对脉冲宽度进行测量。依据测量得到的功率和波形就可得到脉冲激光能量,从而实现了0.2 pJ激光微能量的测量和校准,通过不确定度分析,该装置的pJ激光能量测量不确定度达到了0.42%。     

High precision phase measuring profilometry based on stereo microscope

A high-precision phase measuring profilometry (PMP) based on a stereo microscope is presented. A high-quality area modulation sinusoidal grating by a LED illumination is used to produce the high-quality sinusoidal fringes. Phase-shift technique is employed to get the phase distributions, and the 3D data could be reconstructed by the phase-height mapping algorithm easily. The accuracy depends on the field of view, which at a large magnification is below 1 μm. This setup will be promising for high accuracy measurement task.     

基于可调谐飞秒激光的光学特性测量装置

随着激光技术的快速发展,激光光源在光谱辐射和光学特性测量中得到了广泛的应用。与传统的灯光源相比,激光光源具有高功率、宽光谱和极低的波长不确定度等优点。建立了一套基于宽波段可调谐激光光源的光电探测器响应定标装置,其中激光光源的光谱覆盖范围为190 nm～4000 nm,激光脉冲宽度约130 fs,重复频率约80 MHz。为了避免高峰值功率脉冲光对探测器定标的影响并提高测量的线性度,利用光纤的固有特性成功研制了一种可将脉冲光转换成连续光的转换器。同时基于激光光源搭建了一套激光准直和扩束光路,在波长λ=550 nm时得到了非均匀性为0.29%的单色均匀辐射场。该单色均匀辐射场在高精度的探测器定标应用中具有重要的作用,围绕其搭建的定标测量装置在计量领域具有一定的参考价值。     

高精度多脉冲激光测距回波检测技术

针对远距离激光测距机回波信号脉宽强度特征和噪声的统计特性,提出了一种高精度多脉冲激光测距机的回波信号检测技术。采用时钟移相分配方式实现了400 MHz高速信号采集及数字化处理,提高了回波脉冲的检测精度。采用ARM嵌入式高速核处理器进行数据算法处理,完成了滤波降噪、自适应门限检测和多帧相关检测等功能,使回波信噪比提高了7.6 dB,达到远距离精确获取目标距离信息的目的。     

High repetition rate spiker-sustainer XeCl laser

An X-ray preionized spiker-sustainer XeCl-excimer laser operating at high repetition frequency (1000 Hz) and 220 W of average laser power is demonstrated. The pulse energy and the pulse duration (160 ns) are virtually independent of the repetition frequency. Comparison with aC-L-C circuit shows superior properties of spiker-sustainer excitation for high-frequency operation. Furthermore, a variation of the overshoot mode is proposed.     

High repetition rate mid-infrared laser source

An efficient, high-power mid-infrared laser source based on ZnGeP₂ (ZGP) optical parametric oscillator (OPO) is presented. Using a Q-switched Ho:YAG laser as the pump source a total output power of 10.6 W was obtained in the 3–5 μm band at 10 kHz and 8.5 W at 20 kHz. The Ho:YAG laser was pumped by two diode-pumped polarization coupled Tm:YLF lasers. Optical-to-optical efficiency achieved is >8.8% (laser-diode 792 nm to mid-IR 3–5 μm). With a commercial PtSi infrared camera (256×256 pixel focal plane array, 24 μm pitch) the pointing stability of Ho pump, signal and idler beam was measured to be better than 30 μrad. Whilst propagating the OPO beams over 100 m, little absorption for the idler beam was observed, resulting in a significant higher peak-to-peak value of ±22%, whereas the peak-to-peak stability of the signal pulses remained unchanged (±13%). To cite this article: M. Schellhorn et al., C. R. Physique 8 (2007).     

光束指向稳定性高精度检测方法研究北大核心CSCD

光束指向稳定性是高能激光应用研究中的一项关键指标,光束指向稳定性的检测是高能激光系统性能实现的重要环节。以长焦距聚焦反射镜与高分辨率CCD(charge coupled device)为主要元件,构建高精度的光束指向检测装置。采用灰度重心法定位光斑中心,并以理想光斑与实测光斑为例进行验证,误差小于1个像元。利用CCD高频采样,统计单位时间内光斑中心位移,获得光束指向稳定性指标,检测实例精度可达1.25μrad。该方法简便易行,测量精度高,适用于各种波长的激光光束指向检测以及其他相关参数的测量。     

基于双远心光学系统的高精度外螺纹测量方法研究

针对井下爆炸装置主体密封螺纹的大径、中径、小径、螺距等参数的测量问题,为了提高螺纹测量自动化程度,在主体结构特点基础上研究了其外螺纹机器视觉测量方法。为了提高测量精度,设计了基于双远心光学系统的外螺纹机器视觉测量系统。研究了螺纹图像区域提取方法、快速特征点提取方法、参数计算方法等。在所搭建平台上,对所提出方法进行实验分析。实验结果表明,被测螺纹导程为3 980.8 m,大径为65 435.6 m,螺纹小径为60 669.4 m,测量牙型高为2 383.1 m,满足4级螺纹精度要求,证明了该方法的正确性和可行性。     

可调谐半导体激光吸收光谱法对高温甲烷的测量研究

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)是一种具有高灵敏度、高分辨率、快速检测特点的气体检测技术,已广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测。研究了利用TDLAS技术测量高温下甲烷浓度的实验方法,使用可加热的静态吸收池对在1653.72nm波长附近R(3)支转动跃迁的吸收线进行了测量,并计算了吸收线强。分别在相同温度不同浓度和相同浓度不同温度的两种条件下进行了实验。结果表明,利用直接吸收的方法,在实验室可以得到370K时的最小可探测限为100×10-6,500K时的最小可探测限为245×10-6(吸收池长度为10cm),可以应用在燃烧控制及喷焰气体浓度测量等多个领域。