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[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
罗亚辉 蒋蘋 胡文武 吴畏
为研制适于南方水田小面积作业的小型农机定位系统,设计了一套用于农田激光三点定位系统的激光接收器。激光接收器通过靶标随动机构实时调整接收靶的回转角度,确保其有效接收激光发射源发射的信号;为准确识别靶标上的激光光斑中心,建立了基于算术平均值滤波算法、中值滤波算法和α–β滤波算法的激光光斑预处理算法。将激光接收器安装在插秧机上进行激光接收动态试验,结果表明,当插秧机在距离激光发射器约100 m处以5、12、20 cm/s速度运动时,激光接收器均能准确接收激光发射器发射的激光信号,并识别着靶信息,实时反映出插秧机的运动状态。
关键词：
双激光源 农机定位系统 激光接收器
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘善春 袁洪学 李鲤
采用随机介质ZnO颗粒结合金属-介质界面传播的SP(表面等离子)波补偿损耗,设计实现了一种石英-金膜-混合ZnO染料的金属腔激光器。从散射和光增益两方面证明了随机激光的存在,在发射谱中观察到了带宽小于1nm的尖峰。分析结果发现,金属层对于随机激光的发生没有起到实质性作用,结构的受激面积阈值和激发阈值的数值分析结果符合随机激光原理。该研究对于光通信和光电集成的发展有一定的理论和实际意义。
关键词：
金属腔激光器 光通信 补偿损耗 随机激光
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张刚 焦志勇 刘鹏 贾玉磊
结合目前热门的二维材料性能研究,设计了基于二硫化钼可饱和吸收体的被动调Q锁模激光器输出性能优化综合实验。实验采用液相剥离方法,制备性能稳定的二硫化钼可饱和吸收体,利用制成的可饱和吸收体实现被动调Q锁模激光器的稳定输出。实验设计可以应用于光电专业实验以及大学生创新实验,有助于学生熟悉激光材料、加深对激光原理的理解,提升学生的创新实践能力。
关键词：
激光器设计 调Q锁模 实验教学 二维材料
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
朱传辉 朱志明 柯挚捷 张天一
视觉传感是智能化焊接生产制造中实现焊接坡口尺寸参数、焊枪空间位姿等在线检测的关键技术,其有效应用的前提是视觉传感器内参的准确标定.该文针对独特设计的基于组合激光结构光的视觉传感器,提出一种视觉传感器内参一体化标定方法,基于普通的棋盘格标定板,通过标定相机内参,采用骨架细化法与Hough直线检测提取图像中的激光线中心线,求取投射在标定板上的激光线中心线上点在相机坐标系中的三维坐标和拟合激光结构光平面方程参数等,可实现视觉传感器内参的一体化标定,有效提高视觉传感器内参的标定精度和效率及标定过程的便捷性.在平面工件焊接坡口尺寸参数检测验证试验中,焊接坡口尺寸参数的检测误差均值和重复误差皆不超过0.04 mm,表明该视觉传感器的标定精度良好,可以满足焊接领域对焊接坡口尺寸参数的检测需求.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
周雪芳 郝红甜 樊冰 毕美华 杨国伟
以二合一激光器为泵浦源,软件和硬件相结合,设计了一种包括C波段放大模块、L波段放大模块、液晶面板显示模块和控制模块的C+L波段的EDFA教学实验箱。该实验箱可进行"光纤通信"及"光网络"等课程的综合实验,有助于加深学生对相关理论的理解与掌握,更好地培养学生的创新思维和实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
连天虹 寇科 刘丽娟 王萌
高质量的涡旋光束在量子信息、激光雷达、激光通信等领域有着广泛的应用前景。为了用固体激光器直接产生涡旋光束，该文基于谐振腔模式与激光介质作用的速率方程，阐述了在二极管端面泵浦固体激光器中通过环形光泵浦产生拉盖尔-高斯涡旋光的原理。设计了环形光泵浦固体激光器产生涡旋光的实验方案并搭建了实验系统。实验产生了角向阶次为1阶、2阶的涡旋光束，相位涡旋手性可通过微调谐振腔输出镜调节。该实验能够使学生利用固体激光器直接产生涡旋光束并观察涡旋光束的相位特性，有助于学生加深对激光谐振腔模式理论及涡旋光束相位特性的理解，为相关专业学生的课程教学提供有力支撑。
关键词：
固体激光器 高阶模式 涡旋光束 相位特性
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
熊妮娜 王佳 罗旭 冯仲科 韩光瞬
树冠体积在林业及其他领域得到越来越广泛的应用.该文介绍了三维激光扫描系统的组成、工作原理及工作流程;探讨了应用三维激光扫描系统,通过扫描获取单株树木的三维空间点阵数据,将树冠近似为多个圆台体,求它们的体积之和来计算树冠体积的方法.并在甘肃省小陇山林业局党川林场以油松为例进行了实验,而后对实测数据进行了精度分析,取得了较为满意的结果.研究表明,利用三维激光扫描系统测量树冠体积具有较强的实践意义和应用价值.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李庆玲 郭鸿锐 蔡轩 胡一鸣 李睿哲
基于激光点云地图的动态障碍剔除是同步定位与建图（simultaneous localization and mapping, SLAM）研究领域的难题之一。动态障碍的移动轨迹不仅会遮挡真实的静态环境信息，也会对移动机器人的定位和路径规划造成阻碍。针对激光点云地图中的动态障碍识别问题，该文提出一种基于卡尔曼滤波的运动障碍跟踪方法。首先，对原始点云预处理，使用欧式聚类算法，实现离散点云聚类。其次设计了基于卡尔曼滤波的运动障碍状态预估方程，并预测出动态障碍点云目标在下一时刻的位置。然后，使用匈牙利算法将预测位置与下一时刻真实位置进行匹配，实现对每一时刻动态障碍体的识别。最后，剔除后进行点云配准建图。在室内外环境下对提出的动态障碍剔除算法进行验证，并将剔除动态障碍后的点云地图可视化输出。实验结果表明该算法在室内外环境下对激光点云地图中动态障碍均能较好地识别与剔除。
[期刊] 科技管理研究
[作者]
曹晨 叶茂 章日辉
揭示全球光纤激光器产业技术发展现状,为中国光纤激光器产业技术发展方向提供参考。基于近10年的专利数据,从专利申请态势、区域竞争力、研发机构实力、热点研究领域等角度揭示全球光纤激光器产业技术的研究进展。近10年中国光纤激光器专利技术高速发展,产业前景广阔,但研发机构整体缺乏海外布局意识;高功率光纤激光材料与器件、特种光纤、光纤耦合技术、光纤激光加工技术是当前光纤激光器技术研发热点,未来可重点关注超快激光光速合成、光纤激光非线性效应调控等技术领域的研发动向;产业上游核心元器件的研发能力不足,光纤介质、高功率泵浦源芯片、高功率光纤光栅等核心元器件技术壁垒有待突破。
关键词：
专利分析 光纤激光器 产业技术
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
孙博文 朱志明 郭吉昌 张天一
基于激光结构光的视觉传感器广泛应用于焊接领域的坡口检测和焊缝跟踪。该文提出了一种基于组合激光结构光的新型视觉传感器,独特的光路结构设计避免了传感器应用于不同焊接位姿时繁琐的外参数标定,仅依靠传感器内部固有参数(应用前需校准)和焊接坡口图像的特征点坐标值,即可实现焊接坡口参数的在线检测,有效增强了传感器的适应性。通过对不同图像处理算法的改进和合理组合,对图像处理流程进行了优化。动态感兴趣区(region of interest,ROI)区域提取算法可快速寻获有价值的激光线和特征点所在区域,有效提升了后续图像处理速度;顶帽变换与自适应二值化组合,在将激光线灰度值均匀化的同时,实现了激光线与背景图像的有效区分。运用基于LOG(Laplacian of Gaussian)算子的边缘识别算法,可提取出激光线的单像素边缘;采用最小二乘法对所求得的激光中心线离散点进行直线拟合,通过联立直线方程求交点的方式,实现了对焊接坡口特征点图像坐标值的准确识别。借助Visual Studio平台,运用改进的图像处理算法、优化的图像处理流程和检测算法,对特征参数不同的V形焊接坡口进行检测试验,检测误差均在±4%以内,验证了所提出视觉传感器及其检测算法和图像处理流程的合理性和适用性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
冯宇星 郑军 林劲松
传统线激光视觉传感器受到相机景深的限制，高精度测量范围有限。通过倾斜镜头以满足Scheimpflug定律，能在视觉传感器内建立恒聚焦光路，使可见范围均清晰成像。该文针对改进后的线激光视觉传感器，提出了一套完整且有效的标定方案。相机内参标定方面，建立了倾斜相机成像模型，并提出了新的参数初值获取方法和非线性优化流程。光平面标定方面，设计了双台阶形状的新标定靶物，只需要采集一次标志物轮廓信息就能通过最优化求解快速完成光平面标定。实际测量结果显示，完成标定的传感器对标准陶瓷量块尺寸的检测偏差均值约为0.028 0 mm,表明该文提出的标定方案可靠有效，符合实际应用需求。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
吕嘉欣 张吴明 周钟炎 邵杰
【目的】利用具有高扫描频率的线阵激光雷达辅助地面验证过程进行单木定位，快速、准确地对应样地观测结果与地面验证数据，为精准林业调查提供技术支持。【方法】以中山大学珠海校区内的人工林为研究对象，在地面验证每木调查过程中，借助线阵扫描激光雷达（本文中将其定义为监测激光雷达）辅助单木定位，首先解决背包式与监测激光雷达点云配准的问题，获取样地单木位置基准底图；然后基于背景差法，利用监测激光雷达实时追踪样地动态目标，获取地面调查人员的位置信息，并结合背包式激光雷达获取的单木位置底图，间接判断地面验证人员所测单木的位置，进而实现样地观测结果与地面验证每木调查数据的对应。【结果】对于两块不同条件的样地数据，背包式激光雷达与监测激光雷达点云粗配准均方根误差均小于0.2 m，远小于样地立木间最小间距，满足对应的要求；利用本研究的动态目标追踪和对应方法，以追踪到的地面调查人员位置点为种子点，通过最邻近搜索获取基准底图中与种子点最邻近的单木位置，实现样地观测数据与地面验证每木调查数据对应，对应准确率高于95%，平均每帧序列点云处理时间小于0.1 s，可以达到实时性的要求。【结论】本研究提出的方法-利用激光雷达在地面验证每木调查过程中辅助单木定位，可以提高样地观测结果与地面验证数据对应的精度和效率，有助于推动精准林业调查技术的进步。
关键词：
激光雷达 单木定位 数据对应 点云配准
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王青 赖舜男 齐向晖 王志军 陈徐宗
饱和吸收谱技术与激光稳频技术都是前沿量子科技中广泛应用的基础实验技术。北京大学高级光电子技术实验室将两者融合,自主设计了基于饱和吸收谱的激光稳频实验系统,并用于教学实践。实验中,清晰可见的分立光谱帮助于学生直观感受抽象的量子化图像,加深对相关概念的理解;精密的光路电路调节可以充分锻炼学生的沉稳心态和动手能力;实验内容丰富,紧跟时代前沿,可以有效启发思维,开阔眼界,激发兴趣。
关键词：
饱和吸收谱 激光稳频 调制解调 反馈控制
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
谭穗妍 林芳 翁嘉文 李凌燕
设计了一款可在实验室供学生演示和学习激光多普勒效应的实验装置。激光多普勒实验装置利用分立的光学元件搭建迈克耳孙干涉光路,干涉光路中采用两束具有频差的激光束平行叠加形成光拍来实现激光多普勒效应的演示,在Matlab环境下利用时频分析工具对差频信号进行分析,开发了基于激光多普勒效应的振动测量系统。
关键词：
多普勒效应 时频分析 光拍
[期刊] 林业科学
[作者]
马岩 宋明亮 李虎 杨春梅
【目的】将现代激光加工方法应用到木材加工中,辅以水导配合,设计数控纳秒水导激光束激光加工试验台,为纳秒激光技术加工木材提供一种新的理论和方法。【方法】以针叶材为例,在分析针叶材结构特点的基础上,基于纳秒水导激光束对针叶材型面包络成形的加工原理,研究数控激光加工试验台的结构配置形式,根据确定的结构配置形式建立试验台的开环运动控制链,从而建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型;在针叶材三维造型基础上,建立针叶材STL模型,研究激光加工的过切与欠切,得到正确的光斑点计算理论,获得光斑文件,为开发出纳秒水导激光加
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