激光热处理对化学沉积Ni-P合金薄膜性能的影响

用扫描电镜(SEM)观察了化学沉积Ni-P合金薄膜/单晶硅基体的结构与颗粒度,利用X射线衍射(XRD)技术测试了其化学沉积后的残余应力,测量了激光热处理后残余应力的变化规律,分析了残余应力对磨损性能及界面结合强度的影响。实验结果表明,化学沉积Ni-P合金薄膜/硅基体的残余应力均表现为拉应力,经过激光热处理后残余应力发生了变化,由高值的拉应力变为低值的拉应力或压应力;薄膜残余应力对其磨损性能有明显的影响,其磨损量随着残余应力的减小而减小;薄膜与基体结合强度随着残余应力的增大而减小,合理地选择激光热处理参数可以精确地控制薄膜残余应力,提高其结合强度。     

多谱线He-Ne激光器中棱镜组件的热变形研究

拉曼散射分析通常使用多谱线He-Ne激光器作为光源。通过建立多谱线He-Ne激光器腔内棱镜组件的有限元模型,并进行热变形分析,得到了棱镜组件的热变形位移结果。讨论了在棱镜角度改变时多谱线He-Ne激光器输出谱线的变化情况,通过实验进一步验证了仿真结果的准确性。结果表明:多谱线He-Ne激光器长时间工作会使温度升高,严重影响其腔内棱镜的偏转角度,使得其输出谱线发生一定的漂移。当腔内温度继续升高到一定值时会导致激光器不出光,此时,应当采取散热装置或者温度控制措施。     

涂层界面结合强度检测研究(Ⅰ):涂层结合界面应力的理论分析

利用激光划痕测试法和弯曲应力理论，建立了涂层结合界面应力的理论模型，推导出结合界面剪应力、正应力和剥离应力分布公式，分析了结合界面应力产生的机理.理论分析结果表明，界面正应力主要集中在界面中心区域内，而在界面边缘附近，正应力迅速下降，在界面边缘处其值降为0；剪应力和剥离应力主要集中在界面边缘区域内，在远离界面边缘区域，剪应力和剥离应力则迅速下降；涂层中正应力和涂层厚度、基体厚度以及杨氏模量无关，界面间剪应力以及剥离应力随涂层厚度增加而增加，并且由涂层与基体厚度以及杨氏模量所共同决定.     

基于有源谐振腔的喇曼气体分析系统设计

为了检测、分析混合气体,根据混合气体中不同气体成分在喇曼频谱中各自的吸收谱峰,采用激光谐振腔增强光谱法原理和喇曼散射光谱技术,利用有源激光谐振腔和雪崩光电二极管,设计了针对于混合气体成分进行在线分析的实验系统。结果表明,对混合气体进行实时在线检测,可以有效检测出包含体积分数分别为0.502,0.498的N₂和O₂的混合气体。该系统操作便捷、安全可靠,可以实现混合气体的成分分析。     

激光跟踪中目标卫星表面BRDF对回波信号的影响

通过双向反射分布函数(BRDF)公式,模拟了空间激光主动照明跟踪中,相同材料、不同粗糙度下卫星表面的BRDF,得出了随着卫星表面材料粗糙度的增加,镜面反射分量越小,漫反射分量越大,双向反射分布散射角越宽,接收到的回波信号对方向的敏感性减小。同时模拟了入射角度对卫星表面BRDF的影响,得出了照明光束小角度入射、接收信号方向与照明光束方向一致时,镜面反射分量的增加增强了反馈信号,当大角度入射时,反馈信号急剧减小。当入射角大于34°时,通过卫星表面BRDF计算得到的最小接收功率,比之前把卫星目标看成朗伯体,通过激光雷达公式计算得到的最小接收功率小。得出了增加照明光束的发射功率为原来的5倍,或者增大接收口径为原来的2.5倍,可以消除大入射角度带来的接收功率的减小,使得系统有4倍的功率余量。     

基于遗传算法选择多光源下的光谱反射率重构研究

为解决基于RGB三通道信息值重构光谱反射率精度不理想的问题,提出了一种优化的基于RGB三通道信息的光谱反射率重构算法。首先编码产生随机选择多个光源的个体,RGB三通道值通过多项式回归算法预测多个光源下的三刺激值,并采用伪逆法进行多光源下的光谱反射率重构,然后将样本的重构精度作为个体的适应度评估值,以优胜劣汰,适者生存为原则对个体进行选择、交叉、变异操作,最后得到适用于颜色样本光谱重构的多个光源与基于这些光源重构得到的光谱反射率。实验选用Munsell颜色集作为训练样本集,RC24色卡、SG140色卡作为检测样本集,8个标准光源和82个发光二极管光源作为实验光源,采用该算法从90个光源中选取最优的光源组合并重构得到样本的光谱数据,并与Zhang提出的基于穷举法选择的多光源下的光谱重构方法和A光源下的伪逆法进行了重构精度对比。实验结果显示该研究提出的方法随着光源个数的增加,光谱反射率重构精度提高,特别是光源个数增加到3时,光谱重构精度提高的幅度最大。在三种重构方法中,该方法重构RC24的平均色差和平均光谱均方根误差分别为0.332 4和0.002 9,而Zhang的方法与伪逆法的平均色差分别为0.429 3和3.266,平均光谱均方根误差分别为0.029 7和0.004 8;该文方法重构SG140的平均色差和平均光谱均方根误差分别为0.486 2和0.007 3,而Zhang的方法与伪逆法的平均色差分别为0.544 8和3.821 9,平均光谱均方根误差分别为0.035 6和0.013 3。结果表明基于多光源下的光谱反射率重构精度明显优于基于单个光源下的重构精度,而基于遗传算法的多光源选择方法又优于穷举法,它能够根据颜色样本自动寻找到最优光源组合,从而基于最优多光源下的三刺激值重构样本的光谱反射率,提高了光谱反射率重构的精度。     

Linearity of quadrant avalanche photodiode in laser tracking system

The tracking precision of laser tracking system is affected by the angular resolution of quadrant avalanche photodiode. According to the detecting principle of quadrant avalanche photodiode, the light spot area, the optical intensity distribution, the non-uniformity of response, and the signal-to-noise ratio （SNR） that affect the linearity of the detector are studied. The light optical spot area and the optical intensity distribution can be adjusted through software. The non-uniformity of response and the SNR are influenced by the noise of the detector. Because the noise is affected by the optical intensity of the incident laser, it is difficult to obtain the law of the linearity caused by noise. When the light spot area and the optical intensity distribution are fixed, the other factors can be measured. With the detector scanned in raster scanning mode, the non-uniformity of response is measured at different SNRs. The linearity of detector is measured by a moving target that can reflect the illuminating laser to the detector in diffuse reflection mode. The nonlinear error of the linearity of detector can be minimized by increasing the SNR.     

生物组织中强度调制的连续激光激发的光声信号影响因素研究

分析了强度调制的连续激光激发的光声信号形成过程以及调制脉宽对光声信号强度的影响,发现随着调制方波脉宽的增加,生物组织吸收的光功率增加,光声信号幅值增加。研究了调制脉宽对光声成像技术轴向分辨率的影响,发现随着调制方波脉宽宽度的增加,光声信号的脉宽增加,其轴向分辨率变差。在理论研究的基础上进行了实验验证,通过方波调制的激光二极管的出射激光激发生物组织获取声信号。在激光二极管出射光功率提高受限的条件下,通过增加作用在生物组织上的光功率密度获取高分辨率、高信噪比的光声图像。对强度调制连续激光激发的光声成像技术的研究能够为光声成像技术提供一种低成本、便携式的设备,为进一步研究提供参考。     

Ghost imaging-based optical cryptosystem for multiple images using integral property of the Fourier transform

A novel ghost imaging-based optical cryptosystem for multiple images using the integral property of the Fourier transform is proposed. Different from other multiple-image encryption schemes, we mainly construct the modulation patterns related to the plaintext images to realize the encrypted transmission of multiple images. In encryption process, the first image is encrypted by the ghost imaging encryption scheme, and the intensity sequence obtained by the bucket detector is used as the ciphertext. Then modulation patterns of other images are constructed by using the integral property of the Fourier transform and used as the keys. Finally, the ciphertext and keys are transmitted to the receiver to complete the encryption process. During decryption, the receiver uses different keys to decrypt the ciphertext and gets different plaintext images, and decrypted images have no image aliasing problem. Experiments and simulations verify the feasibility, security, and robustness of the proposed scheme. This scheme has high scalability and broad application prospect, which provides a new idea for optical information encryption.     

涂层界面结合强度检测研究（I）：涂层结合界面应力的理论分析

利用激光划痕测试法和弯曲应力理论，建立了涂层结合界面应力的理论模型，推导出结合界面剪应力、正应力和剥离应力分布公式，分析了结合界面应力产生的机理．理论分析结果表明，界面正应力主要集中在界面中心区域内，而在界面边缘附近，正应力迅速下降，在界面边缘处其值降为0；剪应力和剥离应力主要集中在界面边缘区域内，在远离界面边缘区域，剪应力和剥离应力则迅速下降；涂层中正应力和涂层厚度、基体厚度以及杨氏模量无关，界面间剪应力以及剥离应力随涂层厚度增加而增加，并且由涂层与基体厚度以及杨氏模量所共同决定．